自主创新：设计师的狂欢

作者：    来源：E制造

欢迎访问e展厅 展厅 1 CAD/CAM软件展厅 CAD软件, CAD/CAM, CAM, 钣金CAD/CAM, CAI, ... 薄雾缭绕，晨霜挂露，这是中国东南地区一个春天的早晨。在江苏省无锡鼋头渚风景区附近的漆塘小区，7点左右，宁震坤吃完简单的早点，穿上一件稍薄的羽绒服，骑上那辆半新的没有品牌的自行车去上班。 “不知绿叶谁裁出，二月春风似剪刀”，初春的早上还比较冷，一路只有零星的上班族，汽车也不多，空气清新舒畅，让人感觉思绪平和。骑着车，宁震坤穿过东西向的主干道太湖大道，又沿着五里湖边穿过蠡湖中央公园，到达蠡园经济开发区。湖水、轻雾、绿树、鸟鸣，织成上班途中一幅生动水粉。 这是一个远离大都市的世外桃源吗？也许是。在中国很多地区，城市的规模并不大，自行车是最主要的出行方式，从城市的一端到另一端，自行车程最多只需要半小时。但是，这并不意味着这些城市没有活力，恰恰相反，他们在经济增长方面的能力可能会让你吃惊。2006年，无锡市的GDP增长速度为15.4%，江苏省GDP的增速则为20.6%。 这只是2006年中国GDP保持两位数增长的诸多地区之一。多年来，在迅速崛起的东南沿海地区，便捷的高速公路网连接起大量规模不等的中等城市，环境优美、空气清新是人们对他们的主要印象。但是，如果经过这些地区，你会发现众多星罗棋布的工业园区，这些以电子、机械、汽车零部件制造等为主的低污染的高科技产业，为所在地区带来了可观的经济增长。而产品设计师——一个与产品创新联系最为紧密的职业人群，伴随着这些城市的发展而壮大，他们一方面进行着紧张的产品创意和设计工作，为所在的企业创造新的价值增长点；另一方面，他们感受着企业发展给自身带来的挑战，他们在不断积累经验和成长。 “中国制造”已经给众多地理位置与投资环境俱佳的地区和城市带来了多年的经济增长，在向“中国创造”升级的过程中，这些地区和城市的制造企业将面临一个新的挑战：如何进行更快更符合市场需求的产品创新？对设计师来说，这意味着机遇——企业的产品创新冲动，以及当前中国对自主创新的鼓励和支持，将为企业的产品设计师提供一个更高更广阔的舞台——一个设计师狂欢的时代已经拉开序幕。 复合型工程师 从居住地到公司所在地的无锡蠡园经济开发区，骑车约30分钟。产品设计师宁震坤目前供职于无锡爱尔华科技有限公司，主要工作是进行非标设计，也就是依据客户要求进行设备的通盘考虑，包括产品的结构设计、 机械系统、水电气的综合布置等。在不外出的日子， 他有时在电脑前绘图，有时则在制造现场忙碌，有时还需要加班到深夜。 2006年年底，依据公司现有的配套商的情况，宁震坤设计开发了一款真空泵，目前，一家日本客户非常满意制造出来的样机，而今年可能要批量生产。 “我最大的希望是在行业中做到最好。希望自己的产品是公司最好的利润增长点！”双手插在裤兜里，宁震坤悠然地说。 为所在的企业带来价值，这是一个朴素的理想，也是每一个卷入产品创新大潮中的设计师为自己的职业生涯进行规划的基础。宁震坤的职业目标是项目总工程师，但要实现这个目标并不容易，它包括整个产品工程从策划、设计到实施全过程的总把关。对宁震坤来说，这不仅要求能够娴熟地使用设计软件工具，还要求他能够进行工艺编制和样机制造，不仅要具有深厚的理论水平，还要具有极强的动手能力。 在中国的企业总量中，99%以上是中小企业，而其中大部分企业又属于制造业，但这些企业的产品研发部门往往并没有足够的员工，很多产品设计师往往身兼数职，既进行概念设计，又进行详细的零件设计，还包括绘制详细的制造工艺，以及到样机制造阶段。 现年32岁的宁震坤，于2006年2月加入爱尔华，是爱尔华的产品研发骨干。在中国，很多30～50岁年龄段的产品设计师，已经成为当前新型工业化时代下企业研发部门的主力。在很多中小企业，他们是产品设计的多面手，是新一代的复合型工程师。 实际上，作为产品设计师，职业目标是一种尽善尽美的拓扑过程。当设计师设计完成的产品，经过一段时间的市场考验后，设计师又会有新的认识——总是在不同的认识中完善和充实自己。 “这是对自身的一种系统级的挑战，也是自身能力的提升过程。”宁震坤说。 初尝CAD滋味 1997年，宁震坤从西安理工大学毕业，同年8月进入无锡明达电器有限公司工作。刚进厂时，宁震坤先后在装配车间和模具车间实习。当年年底，他参加公司组织的CAD培训，1998年初通过考试，并正式到产品开发处工作，初期负责图纸整理，熟悉产品的机构和性能要求。从1999年到2006年，宁震坤换过几次工作，但都与机械设计紧密相关。 宁震坤的父母在国营机械工厂工作，父亲是一位从装配钳工干起的工程师，母亲则是从车工开始的质量检验员。由于他们长期从事机械制造，这对宁震坤产生了影响。不仅从小就对机械设备和机械加工一点都不陌生，在大学志愿填写时，还毫不犹豫地选择了机械方面的专业：精密机械——他要超过父母在传统机械制造方面的成就！而精密机械则蕴涵了更高的技术含量。 小时候，一件好端端的玩具到宁震坤手里，不到一个小时就散架了——他喜欢把玩具内的道理了解一清二楚。他说：“我自己感觉，不同时期需要不同的玩具，人长大了也需要玩具。我设计的机械产品就好像是我的玩具一样。” 对产品设计师来说，当自己设计的产品在手中跃然纸上，然后变成实物出现在自己面前，按照自己设计的要求工作，成就感也就油然而生。 实际上，当大学刚毕业时，宁震坤对电脑和CAD可以说是一无所知，甚至连如何使用鼠标也不大清楚。在当年的培训中， 他才开始学习CAD（AutoCAD R12），由于当时的软件应用在DOS系统中，软件应用比较生硬， 背命令是一项枯燥的必修课。生硬的书本教材和短暂的上机时间，给宁震坤留下了生涩的记忆。虽然勉强通过了考试，但在应用方面比较欠缺，由于电脑硬件资源在公司内部是稀缺资源，不可能人手一台，于是又重新用绘图仪器在图版上绘制图纸。 1998年年初，宁震坤和好友集资购买了一台奔腾MMX200电脑，配置了32M内存和8M显卡，开始利用业余时间学习电脑知识，包括Windows系统和新的CAD软件。从AutoCAD R13开始，宁震坤全面熟悉了新的软件界面，由于新的软件界面有非常好的亲和力，他很快就迷上了电脑——最大的体会是不用背死板的命令了——但这也同时带来了一个问题：随着软件的庞大，窗口的功能让人摸不到头脑。于是，他一方面利用空闲时间琢磨这些问题，另一方面还向其他单位的工程师请教。 一方面是传统的绘图仪器，另一方面是现代化的电脑设备，这就是90年代中后期中国制造业产品研发在工具应用方面的现实情况。从“九五”开始，中国开始了一场声势浩大的“甩图板工程”，众多实力雄厚的制造企业纷纷以电脑终端和绘图软件替代传统的绘图仪器和图板，大大提升了企业的生产力。但在九十年代末期，很多中小企业则刚刚开始尝试这一过程。 歪打正着 一个具有重大影响的事件发生在1998年8月，当时，明达电器派宁震坤和三位同事到上海学习Pro/E，在上海两个星期的培训，让宁震坤第一次零距离了解和操作三维CAD软件。他说：“三维软件给我的印象是庞大！非常庞大！命令和功能是二维软件无法相比的！” 但是，培训结束回厂后，由于资源的限制，宁震坤并没有得到三维软件的使用机会。他只能暗下决心：三维软件不能用，那就在二维软件方面进行突破！软件使用的最终目的，是提高设计效率和指导实际生产，而熟练的绘图技术是应用的基础。在90年代末，三维软件在某些方面并没有二维软件方便，比如在出图、制作一些平面制图等方面还存在不足。宁震坤在深入学习二维软件的过程中，不断对比三维和二维软件之间的差距，从初步设计方案到产品使用说明书等等，全部在二维软件上实施，而且要求绘图出来的效果比三维的图纸还要好，他说：“当时的想法，就是要与三维软件应用较较劲。” 一年过后， 非议变成了讨教。1999年，利用二维CAD的绘图功能，宁震坤详细制作了明达电器的LOGO，在多方评定筛选后一举中标，现在明达电器的“MIND”图案就是当时他的设计成果。 1999年6月，宁震坤来到一家外资单位工作，天天是没完没了的图纸绘制。今天，他非常感激当时的经历：由于这种大批量的绘制工作，让他改变了绘图的方法，是一次质的飞跃——以往的绘图工作只是用图标命令来进行，绘制的过程相对比较慢，经过这段时间的磨练，从而能够熟练使用键盘和鼠标配合绘图，不仅很好地提高了绘制效率，活跃了左右手的动作，还可以防止鼠标手的产生。 1999年10月，宁震坤转投一家私人单位。当时， 这家单位上CAM项目，他也参加了软件培训。这是第一次真正零距离接触CAM—— 这让他非常兴奋！经过一个月的培训和自学后，宁震坤自己造型、编程加工了一套模具。加工的过程中，他一直守候在机床旁边，看着机床呼呼工作，感到非常开心和满足！ 老中青的烦恼 10多年来，由于“甩图板”也就是设计工具的更新，在很多具有一定规模的企业中，老、中、青三代工程师的管理和过渡成为一个很棘手的问题。老一代工程师具有非常丰富的实践经验，但在采用新的设计工具方面却很乏力，年轻一代的工程师由于刚刚走出校门，还不具备实际的动手和操作能力，因此，具有实践经验而又具有较高的软件使用能力的中青年工程师已经成为企业产品研发的顶梁柱。 1999年底，宁震坤的父亲正式退休，在宁震坤的说服下，他来到无锡，开始帮助设计一些小的工装夹具。2000年3月，宁震坤和父亲去天津测绘一台自动设备，这台设备是意大利生产，对方单位只提供一台电脑，不允许拆卸设备的任何零件，可以实际测量一些零件的外观尺寸，还不能影响单位的生产进度，并要求十五天内完成设计任务。这是一件让宁震坤记忆犹新的事。 刚到天津的第一天，父子两人站在正在工作中的设备前，完全愣住了——从这台大型设备的外观来看，他们接受的这项任务看起来好像是不可能完成的，他们整整在设备面前傻了半个小时。 困难需要细心品尝。当晚他们开始详细讨论设备的运动功能，第二天，两人分工协作，父亲负责测量零件的外观尺寸，宁震坤则在电脑上绘制草图，在电脑里一边设计零件，一边开始装配设计设备的总装图。这样过了三天，他们已经明白了设备的功能和运动步骤。七天后，总装图基本绘制完成了，通过对比，结果设计图纸和测绘图纸的尺寸仅相差0.5毫米。 两星期后，他们把完成的总装图和零件图纸交给了对方单位，三个月后，对方单位来电话：他们依据提供的图纸已经制造出一台设备来，并开始使用在实际的生产中了，效果不错。 后来宁震坤才知道，对方单位的领导认为，按照传统的设计程序不可能在十五天内设计完成总装图，宁震坤说：“我们利用CAD软件配合传统方法，大大提高了工作效率。经过这次合作后，我的父亲也深刻体会了CAD的强大益处，在随后的工作中也开始学习CAD。 现在，他也可以非常轻松地使用CAD软件进行设计。” 对爱尔华公司来说，老的工程师逐步退休了，而年轻的工程师能力有限，未来的人员培养是一个很头痛的问题。一方面，这些年轻的工程师在原来的老工程师的带领过程中，出现一些观念和习惯问题，对公司的发展起到一些阻碍作用，另一方面，如何让他们接受经过实践检验的中青年一代工程师的设计理念，也是一个挑战。 此外，如何降低产品的成本是每个工程师需要直接面对的，在很多制造企业，由于设计人员的经验和意识不强， 造成产品设计完成后，重复采购、重复制造的现象频频发生，使产品的成本大幅攀升。因此，既要达到客户的要求，还要容易制造，保证公司得到最大的利润，这是产品开发团队面临的主要问题。 环境与修为 复合型工程师的最大特点之一，就是需要熟练使用各种不同的工具软件，如CAD\CAM\CAE等，这样才能最大限 度地为企业节省人力、物力和财力，这也是他们受到企业青睐的主要原因。宁震坤说：“我感觉，这种复合型工程师在中小企业特别受欢迎。我觉得这将是一些设计师成长的方向之一。” 很多中小型企业由于产品线不多，产品也相对比较简单，因此产品设计不需要非常专业的技术，起点比较低。一般来说，这些产品设计通常只涉及到几何问题以及少量的CAE技术的应用，有些问题如流体力学、热力学则不太可能涉及到，因此，一个产品设计师或者一个较小的团队就能完成相关的工作，而市场对这种产品的需求量又非常庞大。洪都航空工业集团有限责任公司制造工程部郑和兴说：“从这个角度，我也认为中小企业对复合型工程师的需求比较大。” 与此形成鲜明对比的是，在很多大型企业，由于其产品非常复杂，工程师的专业分工则越来越细。 以洪都航空的飞机产品为例，其涉及的专业相当复杂，一个人根本不具备这样的能力。郑和兴说，飞机设计本身就是一个很复杂的专业，它涉及到的专业技术特别多，比如流体力学、热力学、材料力学、结构力学等等，需要做很多试验。这种产品，即使能够把它设计出来就已经很难，一般从研发到出数模，原来需要10～20年的周期， 现在稍微快一点也需要5～10年的周期。而这种复杂产品的制造过程也涉及到各种技术，包括钣金制造技术、切削制造技术、冶金技术，同时还涉及到材料力学、加工仿真等等，以及复杂的工艺设计。 不仅仅是在航空/航天领域，在汽车制造、船舶、交通以及大型装备制造业等领域，产品设计师往往被分为若干个大的类别，在每个类别下又分出若干个小的岗位。这种严格的分工，一方面为产品设计工程师向专业化领域的深度发展奠定了基础，另一方面，随着企业自主创新要求的加大，对这些工程师职业技能的要求则越来越高。 但是，并不仅仅是中小企业才对复合型工程师具有极大的需求，在大型企业，这种需求也同样存在。据宁震坤当年在上海进行Pro/E培训时的指导老师，现PTC汽车行业及华东区技术经理钱伟勋介绍，在很多大型企业，由于产品线非常丰富，有些企业的产品研发是按照项目划分，研发和制造是一体的，这种方式往往要求项目负责人负责产品设计的所有内容，这样就对复合型工程师提出了很高的要求。 可见，市场对复合型工程师的需求将呈一种交叉的态势。但是，当前无论是工程师的培养教育体系还是企业内的实际培养环境，均对复合型工程师的成长不利。目前，中国应用类工科的学科设置非常分散，学科融合的呼声很高但只停留在实验阶段。在企业内部，由于体制等方面的原因，研发阶段的信息孤岛现象比较严重，“铁路警察，各管一段”，这对复合型工程师的成长也很不利。 “复合型工程师要求专业要精，设计工艺要熟练，制造工艺也要靠谱。但是这种工程师的培养和成长需要一定的环境，比如PLM的环境，就可以提高他们的各个方面的基本素质，否则还是一小块一小块的信息孤岛，就阻碍了这种复合型人才的培养。可是这种人才的培养又不是刻意的。”UGS高级市场顾问莫欣农表示。 2007年初，通过使用CAE软件，宁震坤对自己设计的镀膜设备零件进行了应力分析，从而优化了材料的使用情况，很好地节省了材料的使用。可以预见，众多年轻一代工程师，将在企业的实践环境中，通过艰苦的自学和充电，不断提升自身的综合能力，这将是未来复合型工程师成长的主要途径。 越来越宽广的舞台 “九五”期间，前国家科委主任宋健率先提出“甩图板”，至今已经取得了巨大的成功。数字表明，由于实施了“甩图板”，中国土木建筑行业95%的企业、制造业将近70%的企业甩掉了图板，大大提高了企业生产力和竞争力。 2006年9月12日，科技部“全国制造业信息化科技工作会议”的召开，标志着“十一五”制造业信息化科技工程正式启动。该工程的基本任务，是提高制造业科技创新能力，促进经济发展。 同时，还把“甩图纸”、“甩帐表”作为“十一五”制造业信息化科技工程的工作主体。 科技部高新司副司长戴国强曾说，“甩图纸”是基于三维CAD的数据统一，以达到最终设计和生产统一的过程，从工程层面，将通过示范工程和推广，带动三维产品的产业化；“甩帐表”是以ERP技术为核心，满足企业经营管理的需要，最终实现和生产数据统一的过程，从工程层面，为ERP产业发展创造一个大环境。可以认为，“甩图纸”和“甩帐表”，把“设计制造一体化”和“经营管理一体化”的技术内涵和工作方略简单、具体地表述了出来。 过去，“甩图板”可以理解为中国设计手段的革命——这一数字化过程，使二维CAD（如AutoCAD）得以普及，但其中的艰辛，令众多产品设计师毕生难忘。今天，“甩图纸”又从三维CAD的高度定义了制造业信息化的一大方向，相信这对推动PLM的在制造业的应用产生巨大影响。 对制造业信息化来说，一个全新的时期已经开始。作为制造企业的核心能力之一，产品创新将在企业的成长过程中发挥更加重要的作用。“乘风破浪会有时 直挂云帆济沧海”——作为这一创新的实践者，产品设计师的舞台将会越来越宽广。 链接：机械工程师发展趋势 ● 机械工程师将更多地从业于新技术产业。在一些后工业化国家，制造业依然举足轻重，特别是与新兴产业有关的制造行业。 ● 全球制造业的转移，使发展中国家对机械工程师的需求呈增长趋势，特别是中低档技术和相对非熟练劳动力的行业。 ● 工作远远超出机械制造业本身，扩展至所有人类活动领域。在专业上，机械工程工作中须要更多跨专业的合作。 ● 今后将越来越少“单纯的”或“经典的”制造技术，制造工程师必须通晓用户的工艺和使用要求。 ● 将产生更多的多专业工作团队，人际交往和沟通能力变得越来越重要，工程师要有超越国家和文化边界通过互联网进行全球合作的工作技能。 ● 全球化条件下竞争者队伍扩大，每个“游戏者”都可以在网上得到大量的信息，有技能的技术人员在国际上的流动性加大。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/11/2007)