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太火鸟 | 刘宁​:智能互联时代的工业设计创新发展研究

2024-11-15 12:02:10发布    浏览330次    信息编号:200168

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太火鸟 | 刘宁​:智能互联时代的工业设计创新发展研究

中国工业设计协会会长刘宁致力于推动中国工业设计发展,提高我国工业设计发展水平,打造工业设计创新服务平台,服务国家创新战略,主持或参与完成国家863计划、国家科技支撑计划、国家发改委重大专项等17项国家级项目,参与国家战略规划和政策的研究、建议和咨询相关内容如响应《中国制造2025》和国家“十三五”规划纲要,发起成立了世界工业设计大会和世界设计产业组织,同时参与了4项国际和国家标准的制定。个人持有专利136项,荣获红点、IF、IDEA、GMARK、红星奖等国内外奖项。

专项规划序言

近年来,我国工业设计发展的经济社会环境发生了根本性变化。其本质是信息革命给社会带来的深刻而广泛的变革。其显着特点是工业设计已从过去的加工制造业转向以信息互联为主要产业形态的新阶段。互联网在中国发展20年,从PC互联网走向移动互联网,从2G走向5G。传统行业已从原来单一的信息服务时期逐步进入信息时代,进入正在发展的人工智能、大数据和工业互联网。平台阶段。立足信息化、智能化、互联化社会,研究工业设计面临的发展变化和转型升级,以期使顺应潮流的工业设计变革和升级成为新经济创新更重要的动力和社会发展阶段。

智能互联网时代工业设计创新与发展研究刘宁1,2,杨芳3

摘要:目的是探索智能互联时代我国工业设计的创新发展道路。阐释智能互联网时代产业发展特征,明确科技智慧、万物互联对设计创新的重大影响和新要求,分析新一轮科技革命驱动的设计产业升级发展。如物联网、大数据和人工智能。扩大。方法综合运用理论分析和实践归纳方法,对工业化时代与智能互联网时代进行对比分析,总结提炼智能互联网时代生产方式、生活方式、创新方式、连接方式、驱动方式的新特点,全面总结了智能互联时代工业设计发展的现实需求和演进方向。结论我国工业设计创新生态正逐步从设计服务向设计产业演变,以全产业链平台建设为基础,以设计创新为驱动,集问题发现、产品定义、柔性制造、管理服务、品牌营销。全生命周期社会创新,从“设计产品”升级为“设计生态”。

关键词:智能互联;全产业链;设计行业;创新生态

随着互联网、大数据、人工智能与实体经济深度融合,工业互联网、智能制造等数字产业新业态不断涌现,我国现已进入智能互联时代。过去工业化时代的特点是大规模制造,而信息时代的特点是通讯互联。如今,智能互联已成为新一轮产业革命的重要方向,以数据驱动、智能制造、万物互联为核心支撑,驱动信息技术及相关产业发生巨大变革。在此背景下,设计创新也在不断变革和升级。因此,厘清智能互联时代的特征及其对设计创新的影响和变化至关重要。同时,总结、概括、确定我国工业设计当前的发展特点和未来路径,将为我国今后制定相应的发展战略和实施路径提供理论依据。

1 智能互联时代产业发展特点

智能互联是信息化与相关产业融合发展的进一步延伸。互联网与传统产业融合极大改变了人们的生产、工作、生活方式,成为创新驱动发展的新引擎、新常态。智能互联时代,设计师、制造商、销售商、用户处于一个一体化的系统中。与古代相比,农耕时代、工业时代、信息时代,不同的角色在大数据的基础上产生了交叉和互动。时代变迁下的一体化与社会分工如图1所示。

在物联网、大数据、人工智能等技术革命的影响下,智能互联网时代的生产组织方式、人们的生活方式、设计创新方式、连接方式和底层驱动力都发生了根本性的变化,呈现出新经济发展特点及应用场景。生产方式从规模化、标准化、同质化向个性化、定制化、柔性化升级;人们的生活方式越来越个性化,消费者对产品拥有掌控权,消费者的选择驱动生活方式背后的驱动力。产业结构的变化;设计行业的创新不再局限于工业企业,而是扩展到设计公司、科研机构,甚至设计师、创新者等个人。与此同时,一大批以技术为核心的创新产品涌现。新技术成为创新的重要动力;设计产业的互联由传统的以企业为主体的互联,转变为新时代以通信协议、数据交互标准等技术为主体的互联;产业发展的创新驱动力从资本、劳动力等要素转变为信息、数据、人才、设计等要素。新时代,经济社会发展发生重大变化。工业化时代与智能互联网时代的特征对比如图2所示。

1.1 生产方法

当前,培育和发展高端制造业已成为世界主要国家抢占新一轮经济科技制高点的战略选择。这也成为各国能否引领新一轮工业革命的关键[1-2]。 2012年,美国提出国家制造业创新网络计划,高度重视先进制造业发展,建立国家制造业创新网络; 2013年,德国提出工业4.0国家战略,抢占新一轮工业革命高端制造制高点。 。我国通过实施《中国制造2025》,推动信息化和工业化深度融合。随着智能互联时代的到来,各种技术的发展日趋成熟,技术之间相互渗透、融合,导致生产方式发生深刻变化。其显着特点是大规模定制、柔性化、智能化生产。 。通过用户大数据和智能制造的数字化过程,可以为不同需求和个性的用户定制产品和服务,实现生产和消费的融合[3]。制造业的进展如图3所示。

智能互联时代的生产方式智能、高效、柔性,生产的产品成本低、个性化、服务优质。新的社会背景下,在互联网、区块链、人工智能等技术的碰撞与融合下,信息共享、技术共享、生产数据共享是大势所趋。各行业之间的加工技术、生产流程等生产方式也发生了划时代的变化,整个行业面临着智能化转型升级。过去的生产方式具有规模化、批量化、同质化、标准化的特点,并以大型企业为主导。大型企业是生产制造的主体,是设计创新的主要领航者。企业规模越大,成本越低,效率越高,品牌影响力越大,市场占有率越高。但与此同时,产品同质化日益加剧,产品核心竞争力逐渐下降。随着经济的发展和消费水平的提高,多元化的产品仍然无法满足新一代消费者的个性化需求。因此,凸显个性的定制产品的需求变得越来越迫切。为了应对这种需求,大规模个性化定制应运而生。其特点是以接近批量生产的效率和成本满足客户的个性化需求。针对不同消费者的个性化需求,新的生产方式可以通过云计算、大数据、深度学习等技术手段智能判断和掌握用户需求,通过响应分析、智能计算、自学习等方式实现系列化生产。组织等制造。同时,生产方式在技术不断优化的过程中不断改进,导致产品成本不断降低,质量不断提高,增强了消费者的购买力,形成了相互促进的良性闭环。生产方式的改变使得消费者和用户对产品拥有更多的控制权[4]。消费者不仅参与消费,而且参与生产。消费者为产品生产提供真实有效的数据信息,成为生产主体之一。这也是智能互联时代生产方式的新特点、新趋势。卢伟等. [5]提出大规模个性化定制,并在服装、家电等行业得到了实践验证。它已从大规模定制为载体发展成为智能制造的特色分支。依托智能制造技术,加深了定制化程度,实现了真正的大规模个性化定制。

1.2 生活方式

当人们处于传统工业化时代时,作为消费者,他们对产品和服务没有发言权或主导权。产品的功能、性能、体验、迭代完全由厂商决定。为了实现利润最大化,实现同一产品销量最大、成本最低已成为制造商追求的目标。这也导致市场永久充斥着大量销售和大量制造的产品,产生了无数的工业废物。

信息革命缩短了生产者和使用者之间的时间和空间距离。尤其是移动互联网成熟后,用户可以从互联网上大量的产品中搜索到最想要的产品和服务。无论是传统电商还是新兴直播,研发和制造都是以用户选择为导向的。从用户选择产品的逻辑动机来看,消费者在选择产品时并不关心具体的技术参数或科学原理。促进用户选择、产生购买动机更重要的是产品的设计,包括产品的视觉形态。 、用户体验、特殊功能、文化内涵等,价廉物美的好设计成为用户的首选。这给设计尤其是产品的工业设计带来了巨大的发展空间和创新舞台。工业设计的本质是创造美好生活。只有当用户的话语权真正属于用户时,设计才会成为社会创新的动力。生产活动中价值要素的分布如图4所示。

此外,新技术发展带来的新产品和服务逐渐取代或覆盖生活中的旧产品和服务[6],引起生活方式的翻天覆地的变化。例如外出就餐二维码点餐或机器人点餐取代了旧的人工点餐;超市购物自助结账取代了部分人工收银;随处可见的共享单车取代了原来的公共自行车;移动支付已经取代了大部分现金支付等,生活中的这一系列表面现象反映了其背后的行业变化。有涨就有跌,有扩张就有收缩。无论是表面的生活方式现象,还是背后产业的巨大变化,都是消费者选择的结果,都是智能互联时代社会经济演进的结果[7]。在新技术的影响下,生活正一点一点朝着更加人性化、更加自由的未来发展。新技术赋能设计创新,让生活方式充满无限可能。

1.3 创新方法

经济学家熊彼特首先提出了“创新”的概念,它打破了旧的生产结构,重新整合了生产要素。在传统工业制造时代,生产要素主要掌握在工业企业手中,工业企业几乎垄断了全社会的资金、设备、厂房、销售渠道、流通人才等所有生产要素。这也决定了社会创新的步伐。在当今科技环境下,创新路径突破性拓展。现在生产要素和创新资源已经基于信息网络进行社会分配。今天的创新者,无论是个人、设计公司,还是科研机构,当你有创意设计方案和其他发明时,都可以通过互联网找到你所需要的投资、生产代工、电商销售、物流配送。这种生产要素和创新资源的网络化配置和组织,改变了原有的社会创新方式,也为传统工业设计向设计产业转型提供了机遇。大量工业设计公司不再以低价向制造商出售其设计解决方案。相反,他们创建了拥有品牌和产品的公司。通过供应链的整合,他们可以将新设计直接转化为面向市场的新产品。最大化创新价值。

互联网和大数据发挥着巨大的覆盖和连接作用。科研机构、社会组织和普通消费者都可能是产品创新和设计的重要来源。汇聚多方智慧和需求,逐渐成为驱动产品设计的重要创新手段。在激烈竞争的新时代,传统的封闭式创新方式不再具有市场竞争优势。结合多种资源、利用集团创新智慧和创新资源的合作开放创新方式日益成为设计行业创新的重要模式[8]。协同开放创新在互联网、大数据、人工智能等技术的支持下,打破各行业不同角色之间的壁垒,高效便捷地获取全方位的知识和技术,实现企业的协作。不同的知识和技术,以及各种创新资源的协作,建立了三维网络状的创新平台,使投资、技术、创意、制造、销售、知识产权、人才等创新资源和要素得以集聚。设计行业实现数字化适配、自主运营、自我配置[9]形成创新生态网络。

随着创新技术的发展,以技术为核心的创新产品逐渐出现在市场上。此类产品具有新兴智能技术,对新一代消费者更具吸引力,具有一定的市场竞争力。即使进入市场拓展阶段,也会产生一系列与产品生产相关的需求,从而催生和形成新的产业形态和商业模式。在新技术快速发展和不断扩散融合的时代,新技术驱动的创新方法日益成为设计和生产的重要创新路径。

1.4 连接方法

传统工业制造时代的连接主要是以企业为主体的连接,进而实现制造与制造的连接、制造与商业的连接、制造与投资的连接等。互联互通,信息技术的发展压缩了制造、商业运营等之间的时间和空间距离。智能互联时代以通信协议和数据交互标准为接口,结合云计算和大数据应用,实现信息采集、处理、分析与应用,带来人与人、人与人物、物与物、场景与场景,无所不在的连接,包括硬件与软件、制造与用户等各个领域。这也带来了工业设计创新领域的拓展。过去,工业设计的创新内容主要涉及人与机器的关系。进入智能互联时代后,工业设计处理的关系拓展到包括人与人、人与物、物与物之间的多方面、多维度、泛领域的关系。物联网可以将特定空间环境中的所有物体连接起来,进行拟人化的信息感知和协作交互,并具有自我学习、处理、决策和控制的行为能力,从而完成智能化生产和服务。当前,物联网正在推动人类社会从“信息化”向“智能化”转变,推动信息技术和产业的巨大变革。信息数据创造的价值不仅体现在产品上,还大大提高了设计产业连接中资源配置的效率和准确性[10],弥补了传统生产制造单一要素的缺点,同时减少传统生产运营的成本。通讯成本,甚至交通成本。大数据、人工智能等技术实现了设计创新、生产制造、运输营销之间的信息交换和高度协作。设计产业的连接方式中信息和数据创造的生产要素价值是社会经济智能化发展的重要方面[11]。

1.5 驾驶模式

传统工业化时代,创新最重要的驱动力是资本、劳动力、材料等。智能互联时代,信息、数据、人才成为创新新驱动力。世界经济合作与发展组织将创新新驱动力概括为智力资本,包括技术、设计、软件和品牌四个方面。 20世纪90年代末,美国的智力资本投资大于固定资产投资。设计作为知识资本的重要组成部分,将在智能互联时代发挥前所未有的作用。

传统意义上的设计往往旨在为产品创造附加值。在智能互联时代,设计与技术相辅相成、密不可分。设计的附加值不再是设计所能产生的最高价值。它与科技结合所创造的新价值是更高层次的设计价值。设计与技术的持续创新和有效结合是创新驱动新方法的关键。内容。人们在设计中进行联想推理、判断和决策;计算机云计算平台存储和计算信息,大数据实现信息的统计和共享,机器深度学习不断总结信息实现自我优化;设计与技术的协同产生的创新协同是生产力发展的重要动力。

2 智能互联网时代对工业设计发展的影响和要求

一百年前,以包豪斯为代表的现代工业设计诞生了。一百年过去了,工业设计所涉及的生产方式、生活方式、创新方式、连接方式都发生了质的变化。智能互联时代,工业设计面临新的机遇和无限的发展空间,也面临新的要求和挑战。面对层出不穷的新事物和技术热点,工业设计无论是坚持设计思维还是积极拥抱新兴领域,都将随着时代的步伐不断前进。这个时代的脉搏已经从工业流水线转向信息智能化,对工业产生了深远的影响。设计最大的影响主要体现在三个方面:智能产品、智能设计和智能制造。工业产品的发展越来越接近智能化方向并逐渐覆盖人们的日常生活;智能设计成为新的设计模式,驱动产业创新升级;并持续推动数字化、网络化、智能化三位一体的智能制造发展,成为满足新时代大规模个性化定制需求的重要要求。

2.1 智能产品

如今的产品不仅仅是工程结构和CMF的结合,越来越多的产品正在向智能终端演进。在设计新产品时,用过去的传统思维只考虑人体工学和实用功能已经不够了。新设计、新产品更多的是算力、智能应用、信息接口、互联、服务。系统等具有特性和能力的产品终端具有数字化云服务后端,其为用户提供的服务具有迭代升级的动态特征。用户在复杂的智能产品系统中,对于极致的体验和使用的简单性有了更强烈的需求。不断产生的用户数据也成为产品升级的重要设计来源。将复杂的科技逻辑转化为完美的产品体验成为设计的基础。重要工作[12]。产品的智能化发展几乎涵盖了生活、生产的各个方面。

2.2 智能化设计

人工智能技术的快速发展,迫使当今的设计师面临人工智能计算设计能力的挑战。基于数据和算法的智能设计主要包括设计思维的智能学习、设计数据的智能分析、设计理念的智能求解、设计方案的智能评估、设计参数的智能优化等[13],可以有效处理海量的设计问题。用户数据和大量数据。缩放个性化定制设计的复杂关系,提高设计效率,优化设计准确性和适应性。在技​​术不断深入发展的过程中,智能设计正在从数据导入设计向智能创新设计升级发展,不断突破基础算法和模​​型,向更高级的智能水平发展。

智能设计已广泛深入应用于视觉传达、家居定制、建筑设计等领域。阿里巴巴、谷歌和亚马逊等巨头都开发了自己的计算设计系统。其中,阿里巴巴“鲁班”系统每年双十一为其生态电商场景提供超过10亿张图片设计,从用户数据智能分析,到基于用户大数据智能推送的图片自动生成和数字化定制生产。在传统设计师的工作条件下,设计师需要几天的时间才能完成海报设计。酷家乐VR室内设计软件和X-kool智能设计平台通过大数据挖掘、智能分析识别等技术,实现室内和建筑设计的部分自动化设计。在产品设计领域,智能设计还处于起步阶段。 与(人类设计师和人工智能)合作,通过整合用户大数据,对设计模块、技术参数、协作平台等进行研究,共同设计完成了一款特性独特、原材料成本低廉的参数化椅子,以及人体舒适的坐感。此前,其还发布了一款智能设计跑车的原型车。在我国,产品领域的智能化设计日益成为各研究机构和设计公司研发的热点。卢吉祥、于随怀等人提出将人工智能与工业设计相融合,形成智能设计的创新模式;上海交通大学项目研究团队应用计算设计,开发了车身焊接生产线智能装配系统和多模态小动物模型。分子成像仪器;张周杰数字实验室也推出了数字家具产品设计;同时,太火鸟也在搭建基于大数据的智能设计平台,推出了一些智能设计箱包产品。智能设计已成为一种全新的设计模式。在智能互联时代,未来智能设计必然与产业紧密结合,持续驱动设计产业转型升级、创新发展。

2.3 智能制造

智能制造是智能互联时代的生产方式。在传统的工业化生产模式中,市场上的用户需求通过研发设计转化为产品,再通过企业内部的管理和流程,最终将产品推向市场。在这个经典的供应链模型中,制造企业是创新的源头,是供应链的所有者,而用户是被看到、被喂养的人。用户没有选择权,也没有发言权。在智能制造的创新链和产业链中,一切都是从用户开始的。 C()侧的用户大数据与M()侧的智能智能制造系统实现数字化对接,来自于用户的个性化需求和选择。通过模块化、标准化、个性化设计,转化为参数集和指令集,分发到智能工厂和供应链。在这个过程中,实现C端和M端连接的超级接口就是工业设计。

为了实现个性化的设计并满足大众定制的需求,有必要依靠数字化,网络和智能来确保从设计到制造业的产品一致性。将人工智能整合到设计,感知,决策,执行和服务的整个产品生命周期中,快速收集,分析和验证产品结构,功能,绩效,生产过程和其他信息,节省开发成本并缩短开发循环太火鸟 | 刘宁​:智能互联时代的工业设计创新发展研究,并提高生产效率和产品核心竞争力。低成本实现了多类社会资源的共享,例如研究,设计,生产和销售,高速,高效,高质量的个性化定制和灵活的生产,从而迅速生产了满足用户需求的个性化产品[14] 。

要实现用户大数据与智能制造之间的联系,工业设计需要从多个角度进行系统设计:模块化,处理,参数化和知识化:首先,建立设计过程控制规范;其次,使用信息技术巩固设计过程控制标准化,制定产品和主要组件的设计要求,并根据产品设计数据进行过程设计;第三,充分实现三维设计,建立三维模型并实现对设计过程的集成管理,从而实现了产品设计和过程设计(并行协作)之间的信息互动;第四个是基于知识库建立信息数据交换机制,以实现产品参数化和模块化设计,并基于仿真分析平台对产品进行全维模拟分析和迭代优化;第五是通过数据驱动的实施来建立一个完整的虚拟原型,我们可以实现产品设计的自优化,建立新产品研发和制造模型,建立完整的供应链平行工程,并充分支持采购,制造,制造业和服务过程。

3智能互连时代工业设计的工业化发展

“设计工业化”是一个战略概念,它将设计和行业整合起来推动全球创新[15]。智能互连时代对工业设计发展的影响不仅应从技术革命的角度观察和思考,而且还从社会经济,文化和业务等各个角度进行了研究。近年来,我国家的工业设计发展的经济和社会环境发生了根本性的变化。它的本质是信息革命给社会带来的深刻而广泛的变化。它值得注意的是,工业设计与过去的处理和制造是主要重点的变化。工业环境时代已经进入了一个新阶段,并以智能的互连为主要的工业环境。在这个时代的背景下,工业设计作为纯粹的生产服务行业的性质已经改变。许多设计师和设计公司已经抓住了新的情况和机遇,并从传统的设计服务转变为设计行业,也就是从以低价销售创造力和设计转变。该解决方案是向制造商提供的,并通过信息网络转化为整合工业链资源,将创新的结果独立地转换为创新产品并将其推向市场,为用户创造了更好的高质量生活,同时实现了自己的价值。工业设计行业的创新生态发生了变化。过去,设计创新生态系统是一项简单的业务,党A和B派对委托设计。但是,随着设计创新已成为一个创新行业,其工业生态已经变得复杂,例如投资,技术和生产。 ,销售,知识产权,平台,孵化,IPO,品牌等都成为智能互连时代工业设计的工业生态。智能制造还提出了针对工业设计的多方面和全新的要求。工业设计不再仅仅限于单一产品的优化,而是朝着设计生产管理服务的整个生命周期迈进。从人类和机器之间创建可用性创新转变为用户大数据和制造说明之间的接口。也就是说,从原始的“设计产品”到“设计生态学”的转变。以深圳兰吉安设计小组为例,其发展经历了三个阶段[16]:第一个是一个深入的开发阶段,其特征是垂直领域的产品创新和价值探索,产品级创新是核心;第二个是面向服务的发展阶段,第一个是一个开拓性的开发阶段,其特征是领域,工业链扩展和全国性的布局,并以工业级创新为核心。第三个是基于平台的开发阶段,其特征是建立完整的产业链平台和全球布局,并以社会水平的创新为核心。

4 结论

本文的研究主题是关于智能互连时代工业设计创新和发展的研究。近年来,我国家的工业设计发展的经济和社会环境发生了根本性的变化。它的本质是信息革命给社会带来的深刻而广泛的变化。它值得注意的是,工业设计从过去的基于基于加工的制造环境发生了变化。主要工业环境的时代已经进入了一个新阶段,并以信息互连为主要工业形式。自互联网在中国发展以来的20年中,它已从PC 转移到移动互联网,从2G转移到5G。传统行业逐渐从原始的单一信息服务期进入信息时代,并进入了发展中的人工智能,大数据和工业互联网。平台阶段。根据信息,情报和互联网社会,我们研究了工业设计面临的发展变化和转型以及升级,以期使工业设计随着趋势的变化和升级,成为新的创新推动力,以成为新的创新。经济和社会发展阶段。

首先,互联网赋予用户对产品做出独立选择的权利,即,消费者主权寻求最佳体验和最合适的产品,迫使公司从“大规模生产”和“同质产品”转变为“定制”生产”和“个性化产品”。转变为“设计”。信息革命和工业互连是从不同角度实现新的工业设计开发模型的先决条件,例如产品营销,产品设计,需求互动,产品制造和供应链管理。其次,在技术全球化的背景下,互联网已成为收集,分析和利用当今社会中社会资源的重要辅助工具之一,实现了创新资源和生产材料的整合和共享。工业互联网的资源集成和共享开放机制为升级和开发工业设计提供了重要的资源支持。第三,中国的40年改革和开放构成了一个强大而世界领先的灵活供应链基金会,可以通过信息网络向整个社会开放公共服务。中国设计师和创新者可以充分利用现有资源和条件,以生产满足消费者需求和市场需求的低成本,高质量的产品,并将良好的设计转变为良好的产品。第四,与信息互连和人工智能同时,我国家的消费升级正在迅速发展。以人为中心的智能设计,具有云计算的智能计算,大数据和人工智能,作为核心和智能制造,并以生态互连和生产协作为核心。这三者融合,刺激和实现彼此,并共同促进我国的工业设计,以在新的经济和社会发展阶段实现突破性发展。

在这项研究过程中,发现工业设计作为纯粹的生产服务行业的性质已经改变。在当今的新情况和新机会下,许多设计师和设计公司已经从传统的设计服务转变为设计行业,也就是说,从廉价的销售思想和解决方案到制造商已经转变为通过信息网络整合工业链资源,将创新的结果独立地转变为创新产品,并将其推向市场,在实现自己的价值的同时为用户创造更好,高质量的生活。

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