基于分布式資源的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建模式研究

摘要：

針對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中存在的問題，探索分布式資源環(huán)境下創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)模式，為提高工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新水平，以及創(chuàng)新人才培養(yǎng)進(jìn)行有益的嘗試。提出通過利用大量的分布式實(shí)驗(yàn)資源，構(gòu)建共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為學(xué)生提供一個(gè)開放式的創(chuàng)新平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。探索思考了分布式資源環(huán)境下的工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室發(fā)展建設(shè)新模式。

關(guān)鍵詞：

分布式資源 創(chuàng)新 設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G622

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2015）07-0094-03

隨著設(shè)計(jì)類人才的需求量逐年增加，社會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)類畢業(yè)生的能力要求也越來越高。工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的核心專業(yè)能力.設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)需要依托完備的各類實(shí)驗(yàn)室資源，通過大量的設(shè)計(jì)實(shí)踐來提升設(shè)計(jì)能力。但是，由于大部分高校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)辦學(xué)歷史較短，工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)滯后，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不齊全，出現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀與專業(yè)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)需求的不匹配一些問題，很難完全滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，影響了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力的發(fā)展。如何進(jìn)一步優(yōu)化校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源配置，提高實(shí)驗(yàn)室綜合效益，尋求校外實(shí)驗(yàn)資源，拓展實(shí)驗(yàn)資源渠道，已成為工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)亟待解決的重要問題。

1 分布式資源理論介紹

分布式資源實(shí)際上是分布式智力資源環(huán)境的簡(jiǎn)稱，在這個(gè)環(huán)境中，所有設(shè)計(jì)實(shí)體和智力單元之間交換的是信息或由信息構(gòu)成的知識(shí)，知識(shí)服務(wù)的請(qǐng)求方發(fā)布的是信息，知識(shí)服務(wù)的提供方提供的信息或者知識(shí)。所有這些都可以在信息高速公路上傳遞，連同信息和知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)體和智力單元內(nèi)部的流動(dòng)，構(gòu)成了現(xiàn)代現(xiàn)代設(shè)計(jì)的基本模式。

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)以設(shè)計(jì)實(shí)踐為主，設(shè)計(jì)活動(dòng)是該專業(yè)實(shí)驗(yàn)過程的主要呈現(xiàn)形式。在分布式資源環(huán)境中，設(shè)計(jì)是以已有知識(shí)為基礎(chǔ)，以獲取新知識(shí)為中心的創(chuàng)造性活動(dòng)。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，基于知識(shí)的設(shè)計(jì)理論研究，尤其是基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的分布式知識(shí)資源的獲取和重復(fù)利用策略的研究，已經(jīng)成為創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究重點(diǎn)之一。

設(shè)計(jì)活動(dòng)中無論是已有的或者新的理論、方法和技術(shù)，還是新的產(chǎn)品系統(tǒng)或工藝，本質(zhì)上都屬于知識(shí)的范疇。分布式知識(shí)資源環(huán)境中知識(shí)以資源單元的形式成分布式存在狀態(tài)，能否實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)的獲取重用是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵。在分布式資源環(huán)境中，資源單元掌握著各自領(lǐng)域中領(lǐng)先的單元技術(shù)，而設(shè)計(jì)實(shí)體則掌握了系統(tǒng)或產(chǎn)品的集成技術(shù)，在資源單元和設(shè)計(jì)實(shí)體的合作過程中，相互之間的耦合作用將加速技術(shù)的進(jìn)步，而恰當(dāng)?shù)闹R(shí)如何在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間以合適的形式流向知識(shí)的需求方是設(shè)計(jì)創(chuàng)新的關(guān)鍵。

2 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研究現(xiàn)狀分析

2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在國家對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室管理建設(shè)研究的不斷推動(dòng)下，全國高校開展了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)新模式的探索和研究。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)思想明顯受到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的影響，基于網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、開放性等原則，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也逐漸由傳統(tǒng)的集中模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉植寄Ｊ?，成為具有開放性、可互操作性、分散性、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)提出了基于Internet/lntranet的分布式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)組建的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，為未來實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供新的思路。復(fù)旦大學(xué)結(jié)合利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)提出了一種分布式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方式，這一實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綖樘接懽詣?dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化在推動(dòng)產(chǎn)、研、學(xué)一體化發(fā)展中的應(yīng)用方式打下基礎(chǔ)。大連理工學(xué)院將仿真實(shí)驗(yàn)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，提出了分布式機(jī)械仿真實(shí)驗(yàn)室的概念。通過網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、科研院所實(shí)驗(yàn)室、最終用戶現(xiàn)場(chǎng)等各方面專業(yè)技術(shù)人才的動(dòng)態(tài)聯(lián)盟。清華大學(xué)利用國家教育科研網(wǎng)（CERNET）開發(fā)了運(yùn)行在CERNET環(huán)境中分布式國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)，為實(shí)驗(yàn)室日常管理的科學(xué)化規(guī)范化、公共信息資源系統(tǒng)的共享提供了新的模式。廣東石油化工學(xué)院針對(duì)普通高校與中小企業(yè)校企合作共建受限的問題進(jìn)行了分析，提出了分布式創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)方案。這種分布式校企共建模式為以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為主的普通工科院校提供了有價(jià)值的借鑒?？哲姽こ檀髮W(xué)提出了新型分布式網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，采用創(chuàng)新的模塊化設(shè)計(jì)、分塊建設(shè)的規(guī)劃設(shè)i+，在兼容性、可擴(kuò)展性、開放性、經(jīng)濟(jì)性、可管理性等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可有效克服建設(shè)經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)室管理維護(hù)等制約條件。

2.2 國外研究現(xiàn)狀

美國國家研究委員會(huì)提出：現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)無墻的中心，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，研究人員或?qū)嶒?yàn)人員能在其中從事科學(xué)研究和工程設(shè)i+，不必顧及時(shí)間和地理位置的限制，共同協(xié)作；能共享儀器、設(shè)備、數(shù)據(jù)、計(jì)算資源以及數(shù)字圖書館等信息資源。美國illinois大學(xué)的Nmrscope系統(tǒng)，通過Intemet，研究人員在任何地方都能使用illinois大學(xué)的儀器。美國Johns Hopkins University的化學(xué)工程系的卡爾威教授（Professor MichaelKarweit）建立了一個(gè)工程虛擬實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可以通過電腦網(wǎng)絡(luò)來做實(shí)驗(yàn)，嘗試解決工程上遇到的各種問題。

2.3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)分析

通過以上文獻(xiàn)研究分析，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）創(chuàng)建分布式共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)成為實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的趨勢(shì)。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中，自身實(shí)驗(yàn)資源與其他實(shí)驗(yàn)資源以分布式狀態(tài)存在，針對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)需求，借助共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)調(diào)用所需實(shí)驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)各方面實(shí)驗(yàn)資源的“互通有無”。這樣既能拓展自身實(shí)驗(yàn)資源，也能避免實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)建設(shè)。

（2）互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)為分布式實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供了技術(shù)支持。基于分布式實(shí)驗(yàn)資源的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，除了需要實(shí)驗(yàn)需求信息的共享之外，甚至需要實(shí)現(xiàn)直接對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的遠(yuǎn)程共享，這需要借助互聯(lián)網(wǎng)與物理網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)驗(yàn)室共享。

（3）分布式共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。雖然對(duì)分布式共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)有了很多的研究和實(shí)踐，但是研究者都是根據(jù)各自的條件進(jìn)行共享標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)參數(shù)。如何實(shí)現(xiàn)更大范圍，更加通用的分布式共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)需要深入研究。

3 工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)模式研究

3.1 工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)特點(diǎn)

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)是以培養(yǎng)應(yīng)用型設(shè)計(jì)人才為目標(biāo)，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性和文理交叉性。學(xué)生不僅具有堅(jiān)實(shí)和寬廣的基礎(chǔ)理論知識(shí)，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)經(jīng)過比較系統(tǒng)的機(jī)械制造、美學(xué)、經(jīng)濟(jì)等多方面知識(shí)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練?！皯?yīng)用型”學(xué)生的培養(yǎng)需要依托各類實(shí)踐教學(xué)的不斷訓(xùn)練，單獨(dú)依靠工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室很難滿足該專業(yè)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，創(chuàng)新能力的提升受到較大制約。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)更新速度往往滯后于人才需求的變化，已成為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展的短板之一。

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)最大的特點(diǎn)就是“創(chuàng)新”，優(yōu)秀設(shè)計(jì)本身具有很強(qiáng)的科學(xué)性和邏輯性，必須依靠科學(xué)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析來支持設(shè)計(jì)過程，這需要科學(xué)分析型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的支撐。隨著實(shí)驗(yàn)對(duì)象越來越復(fù)雜，單純依靠自身的實(shí)驗(yàn)資源已經(jīng)很難完成，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的社會(huì)性愈發(fā)顯著，借助自身之外的實(shí)驗(yàn)資源已成為必然趨勢(shì)。在自身實(shí)驗(yàn)資源不完備的情況下，借助校內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)資源，實(shí)現(xiàn)分布資源的整合利用，構(gòu)建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)顯得很有必要。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)由原來的“垂直式實(shí)驗(yàn)資源模式”（圖1），轉(zhuǎn)變成為“分布式實(shí)驗(yàn)資源模式”（圖2）。

工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)過程由一個(gè)個(gè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新活動(dòng)組成，對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的需求同樣存在多樣化，單純依靠自身實(shí)驗(yàn)資源很難滿足教學(xué)需求，需要借助分布式資源來豐富實(shí)驗(yàn)室資源。對(duì)于分布式資源的利用關(guān)鍵在于“資源共享機(jī)制”的建立，只有建立各個(gè)資源所有者共同認(rèn)可的共享機(jī)制才能真正實(shí)現(xiàn)資源的有效共享，最終實(shí)現(xiàn)共贏?，F(xiàn)在常用的方式主要是借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來搭建資源的共享平臺(tái)，同時(shí)制定一些列資源共享約束性制度。由于工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需求的多樣化，需要眾多存在于校外的實(shí)驗(yàn)資源，與校外實(shí)驗(yàn)資源構(gòu)建共享平臺(tái)的研究還很不足，工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)在這方面尤其突出，需要對(duì)分布式資源共享機(jī)制進(jìn)行研究完善。

3.2 工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)資源分布體系理論研究

分布式資源環(huán)境下的共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)關(guān)鍵是實(shí)驗(yàn)資源的獲取與共享，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室可以看作一個(gè)資源單元，大量的資源單元以分布式狀態(tài)存在，不同需求主體可以根據(jù)自身的需求來對(duì)資源單元進(jìn)行選擇性整合。每一個(gè)需求主體同時(shí)既可以獲取其他資源單元，也可以當(dāng)作一個(gè)資源單元為其他需求主體提供服務(wù)，整個(gè)需求鏈條依托于一個(gè)共享平臺(tái)，最終構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)的資源生態(tài)鏈（如圖3）。

分布式資源環(huán)境中高校、科研院所、企業(yè)、團(tuán)體協(xié)會(huì)、政府等都可以成為資源單元，實(shí)驗(yàn)資源以分布方式存在于這些資源單元之中。每一個(gè)大的資源單元還可以繼續(xù)細(xì)分，形成內(nèi)部分布式資源單元生態(tài)鏈。工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室首先要明確自身資源優(yōu)勢(shì)和不足，通過資源分布體系的梳理整合，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)資源上的“缺口”，同時(shí)對(duì)外提供自身的優(yōu)勢(shì)實(shí)驗(yàn)資源，進(jìn)而有針對(duì)性與校內(nèi)的其他實(shí)驗(yàn)室、校外科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)、政府團(tuán)體等進(jìn)行合作，獲取本專業(yè)人才培養(yǎng)中急需的實(shí)驗(yàn)資源。設(shè)計(jì)活動(dòng)中除了實(shí)驗(yàn)設(shè)備等硬件實(shí)驗(yàn)資源之外，教學(xué)過程中大量的設(shè)計(jì)創(chuàng)意方案也是無形的設(shè)計(jì)資源，這對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來說具有較大吸引力，這些資源可以作為工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室與其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作的優(yōu)勢(shì)資源。

3.3 工業(yè)設(shè)計(jì)共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建模式研究

隨著數(shù)字化技術(shù)、社交網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)技術(shù)的飛速發(fā)展，人與人之間的互聯(lián)互通開始成為現(xiàn)實(shí)。新技術(shù)和新工具必將有力地促進(jìn)機(jī)構(gòu)內(nèi)外的各種協(xié)作，并催生和助力組織之間的共享創(chuàng)新。共享創(chuàng)新根據(jù)創(chuàng)新主體不同可以分為以高校為主體、以企業(yè)為主體、以科研院所為主體、以政府為主體、以協(xié)會(huì)社團(tuán)為主體等不同的共享創(chuàng)新模式。機(jī)構(gòu)內(nèi)部的“垂直式共享創(chuàng)新”便于資源的統(tǒng)籌管理，但是存在資源局限性，不能與更多的資源實(shí)現(xiàn)共享，共享創(chuàng)新能力較低。多個(gè)機(jī)構(gòu)之間的“水平式共享創(chuàng)新”理論上能獲得海量的資源，共享創(chuàng)新活力旺盛，但同時(shí)也存在機(jī)構(gòu)間合作約束機(jī)制的平衡問題，怎樣找到合作機(jī)構(gòu)間的利益平衡點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)“水平式共享創(chuàng)新”的關(guān)鍵。工業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室與校外機(jī)構(gòu)的共享創(chuàng)新主要以教師為主體，依托教師高水平的科研項(xiàng)目或者企業(yè)技術(shù)難題，聯(lián)合校外機(jī)構(gòu)的軟硬件設(shè)備，進(jìn)行科技創(chuàng)新型的共享創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)學(xué)研共享創(chuàng)新”（如圖4）。

4 總結(jié)

觀念更新是共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的前提。實(shí)現(xiàn)共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的基礎(chǔ)是合作，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的個(gè)體研究和“單兵作戰(zhàn)”的舊模式，大力倡導(dǎo)聯(lián)合攻關(guān)和“兵團(tuán)作戰(zhàn)”的新觀念。共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建既需要高等學(xué)校內(nèi)部的合作，更需要高等學(xué)校與科研院所和企業(yè)的合作，高等學(xué)校的科研管理部門在其中要發(fā)揮關(guān)鍵性的組織協(xié)調(diào)作用。機(jī)制創(chuàng)新是共享創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的關(guān)鍵。為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)創(chuàng)新主體共享信息，整合資源，共享創(chuàng)新，需要在機(jī)制上解決五個(gè)方面的問題。一是組織管理的機(jī)制問題，二是績(jī)效評(píng)價(jià)的機(jī)制問題，三是權(quán)益分配的機(jī)制問題，四是資源共享的機(jī)制問題，五是信息溝通的機(jī)制問題?？?jī)效評(píng)價(jià)和權(quán)益分配又是五個(gè)問題的重中之重，因?yàn)樵u(píng)價(jià)系統(tǒng)事關(guān)價(jià)值導(dǎo)向，不同的績(jī)效評(píng)價(jià)將制約著實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的方向、目標(biāo)和力度；同時(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建涉及多個(gè)利益實(shí)體，權(quán)益分配問題如果不能妥善解決，則會(huì)在很大程度上影響和阻礙創(chuàng)新的健康發(fā)展。