重視概念設(shè)計(jì)在產(chǎn)品開發(fā)中的創(chuàng)新作用和應(yīng)用

□ 虞世鳴

上海大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院 上海 200072

進(jìn)入21世紀(jì)第二個(gè)十年，我國國民生產(chǎn)總值（GDP）躍升為世界第二位，成為第二大經(jīng)濟(jì)體，令世人驚嘆不已！然而剖析其中的數(shù)據(jù)組成，以自然資源消耗、人口紅利派發(fā)、基礎(chǔ)建設(shè)（房地產(chǎn)、道路交通）膨脹、環(huán)境污染加劇等占主體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，正嚴(yán)重影響我國建設(shè)小康社會(huì)的內(nèi)涵和品質(zhì)。理性分析固然有許多緣由，但缺乏國際性的基礎(chǔ)、前端、引領(lǐng)、創(chuàng)新的產(chǎn)品（開發(fā)），不能不說是重要的影響因素。應(yīng)該承認(rèn)，我們鮮有國際上認(rèn)可的產(chǎn)品（品牌），世界第一制造大國的基礎(chǔ)工業(yè)裝備——制造業(yè)產(chǎn)品，其中先進(jìn)、前端的“工作母機(jī)”基本上依賴進(jìn)口。更令人擔(dān)憂的是國內(nèi)企業(yè)較普遍形成的產(chǎn)品開發(fā)理念和策略為：市場(chǎng)上一旦出現(xiàn)熱銷的產(chǎn)品，都是立馬緊跟效仿、或者只是改變外觀形式，其結(jié)果就是“琳瑯滿目”相似產(chǎn)品層出不止的大量滯銷積壓。國家新出臺(tái)的“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)型發(fā)展”為宗旨“國民經(jīng)濟(jì)第十二個(gè)五年發(fā)展規(guī)劃”所制定的方針，不僅是開創(chuàng)綠色、低碳、可持續(xù)等充滿生命力的發(fā)展模式，更是以頂層設(shè)計(jì)的前瞻視野指出由生產(chǎn)大國向設(shè)計(jì)大國、創(chuàng)新型國家轉(zhuǎn)變的內(nèi)涵式發(fā)展方向［1］。

新產(chǎn)品的開發(fā)，無論是面向未來還是著眼當(dāng)前，始終是主導(dǎo)市場(chǎng)、引領(lǐng)市場(chǎng)、傳承拓展激發(fā)企業(yè)活力的基本及首要工作。不斷研究、改進(jìn)、提高、發(fā)展新產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，是企業(yè)夯實(shí)研發(fā)基礎(chǔ)、保持技術(shù)工藝領(lǐng)先、提升國際競(jìng)爭(zhēng)力的重要建設(shè)內(nèi)容。新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)體系中前沿、面向發(fā)明專利、引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展和市場(chǎng)熱點(diǎn)、性價(jià)比潛力最大、構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品“自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)庫”的內(nèi)涵工作。

1 新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)指什么？漢語的“概念”源于英語的 concept， 含 義 是 ageneralidea,thought,or understanding，直譯就是“一般的創(chuàng)意、想法、理解”，可見concept屬于大腦活動(dòng)范疇。漢語“概念”一詞出現(xiàn)頻率最高的是哲學(xué)領(lǐng)域，指人類在認(rèn)識(shí)過程中，把所感覺到事物共同特點(diǎn)的抽象和概括，揭示客觀事物的本質(zhì)特征，因此概念（設(shè)計(jì)）的最大屬性是“本體”和“原創(chuàng)”。“原創(chuàng)”是區(qū)別、界定“概念”的先決條件。

新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，或開發(fā)概念性新產(chǎn)品，是開發(fā)市場(chǎng)上沒有的產(chǎn)品，開發(fā)壟斷性的產(chǎn)品，開發(fā)具有引領(lǐng)未來市場(chǎng)消費(fèi)潮流的產(chǎn)品。在新產(chǎn)品開發(fā)流程體系中，概念設(shè)計(jì)是未來產(chǎn)品雛形的培育、擬定、規(guī)劃。在開發(fā)市場(chǎng)領(lǐng)先的新產(chǎn)品初始方案過程中，概念設(shè)計(jì)有“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的作用，追求產(chǎn)品新、奇、異是概念設(shè)計(jì)的通俗注解，但新、奇、異絕不是不著邊際的胡思亂想。

概念設(shè)計(jì)源于工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在具體的運(yùn)作上，新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)（包括外在造型和內(nèi)涵技術(shù)方案）的最大特征是經(jīng)受發(fā)明專利要求的審核。歷史上每當(dāng)有新產(chǎn)業(yè)、新材料、新工藝、新工具、新市場(chǎng)的出現(xiàn)，都會(huì)產(chǎn)生新概念“蜜招蜂”效應(yīng)的連鎖反應(yīng)，相繼出現(xiàn)新產(chǎn)品、新消費(fèi)群。重視新產(chǎn)品“概念設(shè)計(jì)”的作用和應(yīng)用，對(duì)“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)型發(fā)展”的意義和價(jià)值彰顯突出［2］。

2 新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)方法

2.1 充分發(fā)揮工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新作用

工業(yè)設(shè)計(jì)是不斷發(fā)展的領(lǐng)域，其窄義的范圍是產(chǎn)品的外觀型態(tài)及包裝設(shè)計(jì)，廣義的領(lǐng)域就是新產(chǎn)品設(shè)計(jì)。新產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作，包括前所未有的全新產(chǎn)品開發(fā)，包括對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的改型更新，也包括通過售后服務(wù)、市場(chǎng)跟蹤方式發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷或不足再進(jìn)行針對(duì)性及擴(kuò)展性的改進(jìn)。發(fā)揮工業(yè)設(shè)計(jì)的作用是：①從人機(jī)交互學(xué)出發(fā)，全面認(rèn)識(shí)產(chǎn)品的屬性，梳理單個(gè)產(chǎn)品及產(chǎn)品類族的內(nèi)涵和外延體系所涉及的產(chǎn)品與人、產(chǎn)品與產(chǎn)品、產(chǎn)品與環(huán)境、產(chǎn)品與社會(huì)的關(guān)系；②從產(chǎn)品語言學(xué)出發(fā)，科學(xué)認(rèn)識(shí)產(chǎn)品的外型不是簡(jiǎn)單地“美”，而是產(chǎn)品內(nèi)在功能與外在型態(tài)的有機(jī)整體，涉及功能語義、產(chǎn)品類族語義、操作語義、安全語義、美學(xué)語義，以及產(chǎn)品再循環(huán)利用的環(huán)保語義等。

重視工業(yè)設(shè)計(jì)作用特別要強(qiáng)調(diào)的是建立 “產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)庫”機(jī)制。分析美、德、法、日、韓等國家工業(yè)（產(chǎn)品）發(fā)展史，幾乎都遵循如下模式，就是市場(chǎng)銷售第一代產(chǎn)品，工廠生產(chǎn)第二代產(chǎn)品，技術(shù)部門研制第三代產(chǎn)品，設(shè)計(jì)師創(chuàng)意第四代產(chǎn)品。設(shè)計(jì)師創(chuàng)意第四代產(chǎn)品，是以前瞻的眼界，在尊重市場(chǎng)規(guī)律前提下，創(chuàng)意創(chuàng)新工作縱橫馳騁，不斷設(shè)計(jì)“可能性”的新產(chǎn)品，尤其要充分利用和使用CAD/CAM/CAE現(xiàn)代設(shè)計(jì)開發(fā)工具，構(gòu)建一代又一代“概念性”產(chǎn)品，形成“產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)庫”良性發(fā)展機(jī)制，從而構(gòu)筑企業(yè)的未來基礎(chǔ)和不竭發(fā)展動(dòng)力的寶藏［3］。

2.2 科學(xué)技術(shù)是概念設(shè)計(jì)的助推劑

雖然產(chǎn)品設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)的特點(diǎn)往往呈現(xiàn)：①設(shè)計(jì)師個(gè)人才華的競(jìng)爭(zhēng)；②設(shè)計(jì)手段工具的競(jìng)爭(zhēng)；③財(cái)力物力的競(jìng)爭(zhēng)；④規(guī)則條例（如知識(shí)產(chǎn)權(quán)）的競(jìng)爭(zhēng)等。但是強(qiáng)大雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)是一切工作的重要基礎(chǔ)，尤其是先進(jìn)科學(xué)技術(shù)成果的應(yīng)用是最大競(jìng)爭(zhēng)力和話語權(quán)的物質(zhì)基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)、反求工程、無損檢測(cè)、CAE等使得價(jià)廉物美的大規(guī)模定制產(chǎn)品生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)，真正達(dá)到友好型的操作機(jī)器、享受型的使用產(chǎn)品、居家型的工作場(chǎng)地?？茖W(xué)技術(shù)、材料工藝、工裝規(guī)范進(jìn)步，才是工業(yè)化發(fā)展的實(shí)實(shí)在在支撐和依托。新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)所展現(xiàn)的前沿性、先進(jìn)性、引領(lǐng)性，必然是科學(xué)技術(shù)、材料工藝先進(jìn)成果的集中體現(xiàn)。

2.3 傳承發(fā)展、引領(lǐng)市場(chǎng)

加入WTO（世界貿(mào)易組織），我國同步也引進(jìn)ISO（世界標(biāo)準(zhǔn)化組織），許多企業(yè)都以此為“尚方寶劍”，而弱化了自己幾十年在獨(dú)立自主、自力更生生產(chǎn)實(shí)踐中積累的寶貴工藝技術(shù)，甚至徹底放棄，以至于在市場(chǎng)運(yùn)行中，主要依賴仿制國外的產(chǎn)品樣式，喪失市場(chǎng)前端新產(chǎn)品的話語權(quán)。改變我國“沒有不能制造，只有設(shè)計(jì)不給力”的現(xiàn)狀，重視概念設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和方法的作用及應(yīng)用，意義既現(xiàn)實(shí)又深遠(yuǎn)。這需要系統(tǒng)性地構(gòu)建傳承創(chuàng)新的企業(yè)文化；需要技術(shù)部門（設(shè)計(jì)師）潛心深入、熟知新產(chǎn)品開發(fā)所依托的特色技術(shù)工藝；需要藝術(shù)與技術(shù)的有機(jī)融合；需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、模塊化經(jīng)驗(yàn)的不斷積累和發(fā)展；需要提升品牌質(zhì)量與產(chǎn)品語義的傳達(dá)；需要重視售后服務(wù)、從市場(chǎng)最基本層面收集概念設(shè)計(jì)的創(chuàng)新元素［4］。

2.4 易于實(shí)施的途徑

具體應(yīng)用中，概念設(shè)計(jì)可以概括為：①從“概念的角度”對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行深度和廣度的全新挖潛與革新；②既要引進(jìn)采用新材料，又要挖掘現(xiàn)有材料最優(yōu)發(fā)揮；③從人與人、人與物（產(chǎn)品）、人與環(huán)境、人與社會(huì)、人與自然之間和諧關(guān)系著眼，開發(fā)前所未有的產(chǎn)品。因此可以擴(kuò)展概念設(shè)計(jì)的外延范圍為：

①對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的深入挖掘；②對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的革新；③滿足新生活方式的產(chǎn)品開發(fā)；④設(shè)計(jì)新交互途徑的界面（界物）；⑤適合未來生活形態(tài)、模式、環(huán)境的前瞻產(chǎn)品研發(fā)；⑥充分使用專利等知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)手段，實(shí)現(xiàn)“概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品庫”的“知識(shí)圈地”。

需要指出的是，重視概念設(shè)計(jì)，首要的是建立尊重“概念設(shè)計(jì)”的氛圍，認(rèn)真、端正使用“概念設(shè)計(jì)”，逐步修正乃至消除現(xiàn)今設(shè)計(jì)教學(xué)中極其不嚴(yán)肅的觀點(diǎn)——以為概念設(shè)計(jì)只是產(chǎn)品方案草圖、計(jì)算機(jī)模型，而不涉及到?jīng)Q定概念設(shè)計(jì)產(chǎn)品可行性的任何科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)工藝、人機(jī)交互等信息。

3 概念設(shè)計(jì)在代步器開發(fā)中的應(yīng)用

3.1 代步器概念設(shè)計(jì)原則

一般自行車（也稱為“腳踏車”）的基本結(jié)構(gòu)為前后兩個(gè)輪子、中間三角架連接，也是經(jīng)典的樣式。但是這種“三角架、前后兩輪”是否就是唯一的結(jié)構(gòu)？反過來思考，如何從根本上突破此經(jīng)典樣式的約束呢？在此借用兩千五百多年前孔子的“名不正，言不順”作判定原則，自行車、腳踏車都是民間的約定成俗，以產(chǎn)品命名規(guī)則來分析均不嚴(yán)謹(jǐn)，或者只是窄義的。用“代步器”可以集中反映此族類產(chǎn)品的關(guān)鍵特征，也可以從概念上徹底改變?nèi)藗兊恼J(rèn)識(shí)和理解。代步器概念設(shè)計(jì)的先決，是建立一種類別（群、族）產(chǎn)品的概念，即人的雙腳（和身體任何部位）始終不著地，只能依靠人的體力和四肢動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)駕馭動(dòng)力及控制功能的代步器械（裝置），直觀而言就是：前行、后退；左拐、右轉(zhuǎn)。

現(xiàn)代社會(huì)人們的需求是多元的，對(duì) “自行車”（窄義）從單一交通工具功能，擴(kuò)展到“代步器”（廣義）的交通、輪椅、娛樂、競(jìng)賽、健身、康復(fù)、雜技、童趣、助殘、幫老等全方位。此外，代步器運(yùn)行不需要借助電力等能源形式，而完全由人體四肢和體能來實(shí)現(xiàn)，與低碳、減排、可持續(xù)的社會(huì)發(fā)展方向相一致。

結(jié)合工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的人機(jī)交互學(xué)、產(chǎn)品語義學(xué)等，代步器的概念設(shè)計(jì)途徑和方法參考表1。

表1 代步器新產(chǎn)品開發(fā)的“概念設(shè)計(jì)”

3.2 代步器概念設(shè)計(jì)實(shí)踐

與一般自行車的手控制方向、腳驅(qū)動(dòng)（踩踏鏈輪）的形式截然不同，突出人與代步器之間的交互關(guān)系為：①手既控制又驅(qū)動(dòng)；②手驅(qū)動(dòng)腳控制的全新產(chǎn)品開發(fā)概念，圖1為4款結(jié)合表1中力學(xué)、機(jī)械學(xué)、工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)等內(nèi)容，進(jìn)行“概念設(shè)計(jì)”的代步器新產(chǎn)品方案。

圖1 4款代步器的概念設(shè)計(jì)方案（注：各設(shè)計(jì)方案的概念原則見表1）

研究開發(fā)新型代步器，是上海大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)科研和教學(xué)實(shí)踐方向，通過產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)，獲得發(fā)明專利授證號(hào)2項(xiàng)［5］、發(fā)明專利受理號(hào) 3 項(xiàng)［6］，研制樣車4臺(tái)，3次參加全國大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目交流，獲得2010年上海市職工發(fā)明獎(jiǎng)、上海市總工會(huì)頒發(fā)“創(chuàng)意能手”稱號(hào)［7］。

4 總結(jié)

重視概念設(shè)計(jì)的理念和方法，對(duì)新產(chǎn)品深度和廣度的開發(fā)，特別是前沿性、引領(lǐng)性、獨(dú)特性的全新產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)明，具有基礎(chǔ)性的意義和作用。以代步器概念設(shè)計(jì)為具體對(duì)象的研究和開發(fā)，交叉融合工業(yè)設(shè)計(jì)與其它學(xué)科技術(shù)，推出多系列多功能多用途的新產(chǎn)品方案，詮釋概念設(shè)計(jì)在實(shí)踐應(yīng)用中的途徑和方法。本文的理念和方法，對(duì)一般新產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)，研發(fā)目標(biāo)為發(fā)明專利的“產(chǎn)品知識(shí)庫”構(gòu)建具有指導(dǎo)意義。

［1］ 虞世鳴.基于工業(yè)設(shè)計(jì)的裝備制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)策略［J］.機(jī)械制造，2012，50（8）：1-4.

［2］ 虞世鳴.產(chǎn)品創(chuàng)意設(shè)計(jì)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2012.

［3］ 虞世鳴.面向發(fā)明專利特質(zhì)的新型代步器體系開發(fā)［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2012，25（2）：13-15.

［4］ 虞世鳴.裝備制造業(yè)實(shí)施工業(yè)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略的基礎(chǔ)［J］.機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2013，26（1） ：6-8.

［5］ 周瑩，虞世鳴，姚晶晶.組合式多功能代步器［P］.中國專利：CN101579275，2009-11-18.

［6］ 楊瑩，虞世鳴.手驅(qū)動(dòng)手控制鏈輪鏈條式代步器［P］.中國專利：CN102700675A，2012-10-03.

［7］ 虞世鳴，楊彥，楊瑩，等.大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)可持續(xù)發(fā)展指導(dǎo)策略和方法的探討 ［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（7）：98-105.