机电一体化产品的工业设计

作者：张曙 卫汉华    来源：DesignNews

欢迎访问e展厅 展厅 2 工业设计/产品设计展厅 产品设计, 工业设计, 样件打样, 手板制作, 模型制作, ... 机电一体化产品 最早提出机电一体化概念的日本机械振兴协会经济研究所给机电一体化产品所下的定义是：在机械装置的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能的基础上引进电子技术，并将机械装置和电子设备以及软件等有机结合起来构成的系统。因此各种装配有机械、电器、电子部件的产品，包括数控机床和机器人等工业装备，复印机、打印机、验钞机等办公室设备，以及洗衣机、空调机等家用电器，都可以是机电一体化的产品。 站在工业设计的角度，如果我们以产品与人交互紧密度的高低，将各种机电一体化产品在一条谱带上排序，那么一个极端是能源、通信等领域的专用设备，这些设备高度自动化，不需要使用者的频繁操作，对工业设计的依赖最少，并非我们关心的对象。谱带的另一端，则是大众每天使用，采用机电一体化技术的消费产品。有关消费产品的工业设计的本刊已有众多介绍，毋须本栏重复。本栏目打算探讨的是谱带的中段，涵盖由机械、电气或数字控制以及软件组成的机电一体化产品。其典型代表为各种生产和服务用的可编程机械，包括数控机床、工业机器人和服务机器人等。 中国正在从制造大国迈向制造强国，生产机械的设计创新特别值得引起我们重视。首先，从经济发展和产业结构调整的角度看，许多新兴产业需要崭新的生产装备，例如，集成电路、生物制造、复合材料、纳米材料等高新技术成果的产业化，必须先行开发对应的新型生产机械。其次，生产装备的更新换代直接为制造企业和消费者带来巨大效益，也就是说一台生产机械提高生产效率能降低万千消费产品的生产成本。最后，研究表明，与消费产品不同，生产机械创新的应用领域经常超越原先的预期，溢出到用户企业，启发用户产生进一步创新的愿望。从技术发展历史角度看，生产机械的设计是工业设计发展的缩影。工业设计最早期的设计对象正是生产机械，当时工业革命从英国扩展到欧洲大陆，法、德各国制造的机床和动力装备产品因为外观更为讲究，开始蚕食英国机械的市场，迫使英国推动最早期的工业造型教育。二次大战后，工效研究和人机界面研究在美国迅速发展，也是为了提高各种复杂装备的功用和降低操作失误，使工业设计从艺术阶段走向工程科学阶段，可以说，生产机械是许多工业设计研究领域的摇篮。 在当前经济危机下，我国机电一体化产品创新的重要性尤为突出。在外需放缓的情况下，结构简单、劳动密集的轻工业产品正受到冲击。相对来说，机电一体化产品具有较高的科技含量和创新空间，其利润空间相对劳动密集型产品要大一些。此外，我国机电一体化产品出口受到外需的影响相对较小，有一定增长空间，大力推动机电一体化产品的创新，符合我国产业结构调整、实现可持续发展的方向。 但是，我国机电一体化产品的未来也不是一片坦途，过去许多企业对机电一体化产品的开发采取模仿和趋同策略，在“消化、吸收”先进技术后，在“再创新”一步显得举步维艰，即使每年投入大量资源，成批地开发“新”产品,但始终还是落在已经非常拥挤，充满国外高档产品的市场空间内，缺乏特色，无法发挥其较高科技含量和利润空间的优势。在目前的局面下，我国机电一体化产品企业，有必要借鉴国外经验，学习寻找先进技术以外的产品创新空间。 创新的空间 创新是近年全球各大型企业管理者关注的焦点，Booz Allen Hamilton、麦肯锡、波士顿咨询公司等均进行有关创新的全球性调查， 其中Booz AllenHamilton 发表的2007《全球创新1000 强》报告分析了1000 家在产品创新方面有优异成绩的企业，发现它们所采取的创新策略可以归纳为3 种类型：市场导向(Market Readers)、技术导向(TechnologyDrivers)和用户导向(Need Seekers)。 市场导向型企业强调广泛采用市场调研收集市场需求变化数据，紧跟成功先例以降低风险，当侦测到市场上出现足以扭转局面的突破性产品后，马上根据自身的特点开发对应的换代产品。市场导向策略与一般的模仿不同之处在于开发速度，因为从一件突破性产品在市场上站稳阵脚到成为市场主流只有短暂的时间，决定市场导向产品获得成功的要素是：所采用的新方向确实获得市场接受，推出该方向的产品目前没有技术或产权的障碍，或已经取得替代方案，新产品能在短时间内推出，并在大量模仿产品出现前能赚取足够的利润。简单来说要保证成为创新方面的“老二”，必须要有强大的产品开发力量和速度，也因为这样，现实世界的创新“老二”往往是综合实力的“老大”。 技术导向型企业强调深入经济周期的内部，从社会经济环境的转变中发掘市场机遇，并率先研制满足市场机遇所必需的基础技术。技术推动的产品通常是全新性的和更新换代的产品，是企业掌握某种新技术后，寻找应用该技术的市场行为。许多技术推动的产品仍然包含传统的材料和流程，但由于采用了某种新技术，从而使产品具有全新的和不一般的特征和功能。决定技术导向产品获得成功的要素是：所采用的新技术能够在满足用户需求方面具有明显的优势，该项技术目前没有替代方案，或者竞争者一时难以掌握。降低技术导向产品开发风险的关键在于充分研究不同的替代方案，确认该项新技术的可行性。技术导向策略并不是简单的科学攻关，技术导向的难处在于先于对手找到先进技术与社会需求的结合点。回顾历史，看看直线电机、开放式控制系统、纳米制造等技术的产业化周期，就可以知道以技术导向作为创新策略的难度和风险。 市场导向型企业强调通过对用户的深入观察，细化用户群并找出未被一般市场调研发掘的消费需要。许多用户导向的产品仍然包含传统的材料和流程，但由于采用了崭新的组合，从而使产品具有全新的和不一般的应用。决定用户导向产品获得成功的要素是：所推出的新产品在技术和设备上的投资并非必需，对独特用户群的深入了解是和技术诀窍同样难以仿效的知识财产。 产品创新与工业设计 如果把上述三种创新策略和我国的机电一体化产业现状作一对比，可以发现纯粹的技术导向策略的门槛最高，企业暂时还没有真正意义上的深入经济周期的内部，从社会经济环境的转变中发掘市场机遇，大部分企业选择的是市场导向策略，力求“国内第一，国际先进”，但由于企业的开发能力和速度和国际水平还有差距，往往需要等突破性产品的关键技术在市场上出现后，才能开发对应产品，沦为创新的“老四”、“老五”。 对于目前我国机电一体化产业的现状，市场导向型创新策略是合适的选择，尤其是各种生产和服务用的数控机械，因为我们的制造业发展轨迹和国外有一定的差异。我们的企业体制，市场环境，生产管理流程等都和外国有较大的区别。但是通过深入的用户研究，我们比远隔重洋的竞争对手更能推出获得用户接受或欢迎的新产品，从而创造更大的价值。 产品设计过去在中国一直受忽略，把工业设计等同于外观设计，在产品的工程开发完成后，替产品“装扮”一下。反观国外，机械装备一直是工业设计的服务范围内，在iF、RedDot 等国际性工业设计大奖的工业产品类别中都见到大量优秀的例子。而且，从目前生产技术的发展趋势来看，工业设计在机电产品开发的作用还将继续扩展。(end)

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