工業(yè)再設(shè)計(jì)內(nèi)涵與思考

楊友文，黃文嬌，劉繼廣，蘇章仁

摘要：工業(yè)再設(shè)計(jì)是走向正向設(shè)計(jì)與精密制造一體化的科學(xué)方法論。文章結(jié)合蘇氏集成熔模鑄造技術(shù)體系的發(fā)展與應(yīng)用，闡述了工業(yè)再設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，主要涉及產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、裝備設(shè)計(jì)、工藝要素?cái)?shù)字化、個(gè)性化發(fā)展、價(jià)值工程評(píng)估等。就推進(jìn)工業(yè)再設(shè)計(jì)體系的發(fā)展，從產(chǎn)品解碼信息、過程補(bǔ)償、仿真實(shí)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)化等四個(gè)方面提出了發(fā)展思路。

關(guān)鍵詞：工業(yè)再設(shè)計(jì)；SIIC技術(shù)；綠色制造；數(shù)字化；標(biāo)準(zhǔn)化

中圖分類號(hào)：F403.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）46-0005-04

一、引言

時(shí)至今日，發(fā)明與發(fā)現(xiàn)一體化推進(jìn)了工程技術(shù)的日新月異，工業(yè)文明正向后工業(yè)文明、生態(tài)工業(yè)文明前行。與之對(duì)應(yīng)，一方面工業(yè)發(fā)達(dá)國家的工程技術(shù)以幾何級(jí)數(shù)遞增；另一方面，我國推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)有近二十年，但創(chuàng)新仍不能驅(qū)除“山寨”現(xiàn)象。突顯中國工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的當(dāng)下模式仍是“中學(xué)為體，西學(xué)為用”傳統(tǒng)的延伸。在我國，由于傳統(tǒng)教育與思維傳承的影響，人們對(duì)二維信息（如太極圖）的詮釋與表達(dá)可謂豐富多彩，但對(duì)三維方可表達(dá)的信息（如莫比烏斯環(huán)）的解碼與認(rèn)識(shí)明顯不足。中國工業(yè)發(fā)展缺少從技術(shù)科學(xué)這個(gè)維度架構(gòu)體系進(jìn)行思考，致使發(fā)展的行動(dòng)如“瘸腿前行”、“獨(dú)眼看物”，無法聚焦。盡管全國上下工業(yè)發(fā)展的口號(hào)此起彼伏、推陳出新，但國民困擾于概念混亂、眾說紛紜的迷茫與不安，撬動(dòng)工業(yè)發(fā)展的杠桿支點(diǎn)仍在“摸著石頭過河”。面對(duì)新技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)設(shè)計(jì)乃至工業(yè)領(lǐng)域的解放思想不能僅停留于口號(hào)。

二、工業(yè)再設(shè)計(jì)的基本內(nèi)涵

“再設(shè)計(jì)”的概念是由上世紀(jì)90年代美國麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)教授麥克爾·哈默就教育問題而提出的[1]。本文所指的再設(shè)計(jì)則指向工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品、材料、工藝方案、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范（以下簡稱工業(yè)產(chǎn)品）。在我國，有關(guān)工業(yè)再設(shè)計(jì)的概念及內(nèi)涵的論述還較少，其基本理論結(jié)構(gòu)也還沒有形成。2015年，合肥工業(yè)大學(xué)蘇章仁教授及其技術(shù)團(tuán)隊(duì)與安世亞太合作，以蘇氏集成熔模鑄造（Su Integrated Investment Casting，簡稱SIIC）技術(shù)體系為基礎(chǔ)，提出了“工業(yè)再設(shè)計(jì)”的概念。這里的工業(yè)再設(shè)計(jì)是指依照工業(yè)設(shè)計(jì)思想與系統(tǒng)工程、價(jià)值工程理念，讓設(shè)計(jì)回歸需求本源，重新審視原有設(shè)計(jì)，以遵從當(dāng)代新自然法則的方式來探索設(shè)計(jì)的本質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)設(shè)計(jì)之目標(biāo)的漸近式設(shè)計(jì)。工業(yè)再設(shè)計(jì)不是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的完全否定，其基本內(nèi)涵應(yīng)包括以下幾點(diǎn)：

1.以全新視角對(duì)歷史設(shè)計(jì)問題“撥亂反正”，但不激進(jìn)。要解決中國制造業(yè)面臨的問題并實(shí)現(xiàn)超越，必須回到問題的源頭，即從產(chǎn)品設(shè)計(jì)著手，建立創(chuàng)新性正向研制的再設(shè)計(jì)體系[2]。工業(yè)再設(shè)計(jì)是以當(dāng)代新思維產(chǎn)生的科學(xué)思想、理論成果審視中國傳統(tǒng)與當(dāng)下的設(shè)計(jì)過程與設(shè)計(jì)成果，進(jìn)而對(duì)整個(gè)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域存在因歷史制約造成的遺留后果進(jìn)行“修正”甚至是“撥亂反正”。在這一發(fā)展過程中，理論可以顛覆，現(xiàn)存工業(yè)基礎(chǔ)不能也不必顛覆，應(yīng)該遵從可持續(xù)發(fā)展的原則。以不破不立的破舊立新、以破壞式創(chuàng)新、以推倒重來的思想指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)行為是激進(jìn)的、膚淺的，也是代價(jià)高昂的。工業(yè)再設(shè)計(jì)是在“精簡”基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更為卓越的功效，對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)工業(yè)品的設(shè)計(jì)過程和工藝過程進(jìn)行優(yōu)化、完善與升級(jí)，這種精益設(shè)計(jì)往往能讓我們事半功倍，實(shí)現(xiàn)彎道超車，但不翻車。

2.以不斷創(chuàng)新發(fā)明的新技術(shù)為手段，實(shí)現(xiàn)再設(shè)計(jì)。再設(shè)計(jì)包括從無到有的創(chuàng)造，也包括對(duì)已有產(chǎn)品的改良設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)可以讓技術(shù)增添藝術(shù)特征，而技術(shù)則是設(shè)計(jì)的立足點(diǎn)和依據(jù)[3]。工業(yè)再設(shè)計(jì)要從需求源頭開始，中間經(jīng)過分析、設(shè)計(jì)、工藝、試驗(yàn)、生產(chǎn)等一系列完整的過程。而之所以能做到再設(shè)計(jì)，往往是由于突破性新技術(shù)和新工藝的出現(xiàn)和成熟。作為熱工技術(shù)之一，SIIC技術(shù)在蠟樣精度控制、模殼平衡、金屬凝固控制等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破，進(jìn)而最大限度地實(shí)現(xiàn)了“精”與“密”結(jié)合。通過再設(shè)計(jì)，SIIC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了尺寸超大且各維度尺寸懸殊的結(jié)構(gòu)（如，結(jié)構(gòu)與蒙皮厚度尺寸比達(dá)50～100：1）。通過工業(yè)再設(shè)計(jì)，可以提高企業(yè)的自主研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)制造過程的創(chuàng)新，增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭力和生存力，進(jìn)而使企業(yè)實(shí)現(xiàn)從要素驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。

3.綠色設(shè)計(jì)、生態(tài)設(shè)計(jì)是工業(yè)再設(shè)計(jì)的終極目標(biāo)。工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)將直接決定著最終產(chǎn)品的資源消耗和環(huán)境影響。綠色設(shè)計(jì)的核心理念是“3R”原則，即減量、復(fù)用、回收[4]，它不僅是綠色制造的前提，也是推進(jìn)中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要措施。傳統(tǒng)的材料成型的“鑄鍛焊”三種方式無一不是“傻大黑粗”和高能耗、高排放的。人為的結(jié)構(gòu)往往不能最節(jié)省地利用能量與信息，從而給環(huán)境造成不必要的損失。因此，各類仿生設(shè)計(jì)、自組織制造或仿生制造成為了工業(yè)再設(shè)計(jì)的發(fā)展路徑。如，SIIC技術(shù)團(tuán)隊(duì)將花生殼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于某型武器過載油箱的設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品外殼厚度僅0.8mm，在大大減重的同時(shí)，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到應(yīng)用要求。工業(yè)再設(shè)計(jì)是一個(gè)完整的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)研制過程，能最大限度地發(fā)揮創(chuàng)新性設(shè)計(jì)的潛能，應(yīng)遵從新的自然法則與發(fā)展規(guī)律，最終實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)與生態(tài)設(shè)計(jì)。同時(shí)，它實(shí)現(xiàn)了硬殼式受力結(jié)構(gòu)的附件與主體結(jié)構(gòu)一體化，達(dá)到了強(qiáng)度與剛性最優(yōu)化并減重的目的。

三、工業(yè)再設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

1.關(guān)注產(chǎn)品的功能，實(shí)現(xiàn)美學(xué)功能與實(shí)用功能一體化。工業(yè)再設(shè)計(jì)是對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的一種再創(chuàng)作行為，是對(duì)存在物品的美及人類感受的重新解讀。功能是根據(jù)人的需求設(shè)計(jì)而來的，不同產(chǎn)品、不同對(duì)象、不同時(shí)期，其功能的需求與設(shè)計(jì)是不同的。傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)往往更多地是關(guān)注了產(chǎn)品造型的美學(xué)意義，進(jìn)而運(yùn)用很多技巧或修飾，而往往忽視了產(chǎn)品的功能實(shí)現(xiàn)[5]。還原本色，關(guān)注產(chǎn)品的功能實(shí)現(xiàn)，將產(chǎn)品的美學(xué)功能與實(shí)用功能一體化應(yīng)該是工業(yè)再設(shè)計(jì)的應(yīng)有之意。SIIC技術(shù)通過對(duì)產(chǎn)品的功能需求和可能的結(jié)構(gòu)失效模式進(jìn)行研究，采用一定程度的冗余度設(shè)計(jì)并通過精密制造工藝實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念，以達(dá)到結(jié)構(gòu)局部失效后的荷載再分配，進(jìn)而提升其持續(xù)承載能力。對(duì)已有的工業(yè)產(chǎn)品來說，工業(yè)再設(shè)計(jì)要在其原有的功能或部分功能的基礎(chǔ)之上，對(duì)其進(jìn)行再次設(shè)計(jì)，發(fā)展出多樣組合方式的變化，并構(gòu)成多樣化產(chǎn)品。

2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝方案設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合。長期以來，工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是基于已有工藝來定型的。而往往由于工藝的限制，在加工和安裝方面有不可突破的障礙，使得設(shè)計(jì)師潛能難以發(fā)揮，從而影響產(chǎn)品的創(chuàng)新。對(duì)制造業(yè)而言，從傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)計(jì)走向工業(yè)再設(shè)計(jì)不是簡單的改良設(shè)計(jì)，而是應(yīng)與制造工藝相結(jié)合，以全新的理念與工藝支撐設(shè)計(jì)的升級(jí)。鑄造工藝屬于“長流程”工藝，整個(gè)工藝過程中有近30個(gè)環(huán)節(jié)，而每個(gè)環(huán)節(jié)中還包含設(shè)計(jì)、裝備、工裝、材料、工藝等因素，過多的控制因素非常容易產(chǎn)生累計(jì)的質(zhì)量誤差。而SIIC技術(shù)體系的應(yīng)用，可獲得精確的近凈形尺寸精度與形位公差原件，減少或去除產(chǎn)品后續(xù)的加工或處理流程，大幅度簡化了復(fù)雜精密零件產(chǎn)品及組件的制造工藝流程，實(shí)現(xiàn)簡約的產(chǎn)品或組件集成制造，綜合成本更低，綜合性能更高。將產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì)有效結(jié)合，打造集成的工業(yè)再設(shè)計(jì)體系，提高裝配、集成與維護(hù)能力，才能有效實(shí)現(xiàn)“精益研發(fā)”與“精密制造”的相得益彰。

3.裝備設(shè)計(jì)從標(biāo)準(zhǔn)走向智能而柔性。自動(dòng)、智能和柔性是未來工業(yè)制造的發(fā)展方向，這也對(duì)工業(yè)裝備的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。在裝備設(shè)計(jì)中，技術(shù)層面的重點(diǎn)指向設(shè)計(jì)技術(shù)源代碼，經(jīng)由智能過程的思維、思索對(duì)“道”的認(rèn)識(shí)，并整合專業(yè)知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，充分應(yīng)用信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)校、調(diào)整與自我修正。對(duì)鑄造裝備而言，要實(shí)現(xiàn)備砂、涂料、制殼、脫化蠟、制蠟、熱工熔鑄、后處理等多個(gè)工序智能而柔性，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量、質(zhì)量的全面提升?；陂L期的研究積累，SIIC技術(shù)團(tuán)隊(duì)研制開發(fā)了一整套大型薄壁鑄件自動(dòng)化生產(chǎn)線，通過簡化加工制造流程、提高了產(chǎn)品集成度與裝備柔性化。根據(jù)超大型精密鑄造的工藝特點(diǎn)，自主研發(fā)了滿足鑄件長度尺寸達(dá)3000mm的大型淋砂、沾漿機(jī)等世界首創(chuàng)的精密鑄造工藝設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)了過程控制的自動(dòng)化，達(dá)到了“無論產(chǎn)品結(jié)構(gòu)怎樣復(fù)雜皆可制造”的目標(biāo)。

4.工藝要素走向數(shù)字化并作為工藝定型依據(jù)。在數(shù)字化技術(shù)和制造技術(shù)融合的背景下，要擺脫單純依靠技藝、技巧與技能的思維，有必要對(duì)產(chǎn)品工藝要素進(jìn)行分析、規(guī)劃和重組，以數(shù)字化信息作為工藝實(shí)現(xiàn)的依據(jù)。以熔模鑄造為例，只有實(shí)現(xiàn)制模、涂料、脫蠟、澆注等過程工藝要素的數(shù)字化，才能利用工程仿真和優(yōu)化技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和虛擬試驗(yàn)與制造的迭代，獲得最合理的結(jié)構(gòu)、最好的加工方式、高成功率的試驗(yàn)以及最合理的制造裝配模式。工藝要素走向數(shù)字化，將有利于形成設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)的正向設(shè)計(jì)體系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各類工業(yè)產(chǎn)品整機(jī)或其關(guān)鍵零部件進(jìn)行大幅度的改良設(shè)計(jì)。同時(shí)，數(shù)字化的應(yīng)用也大幅度提高復(fù)雜精密零部件的可復(fù)制性和設(shè)計(jì)效率，在確保產(chǎn)品功能、性能指標(biāo)的前提下，弱化對(duì)材料力學(xué)品質(zhì)的苛求，拓寬了材料的可選擇范圍，降低高端制造對(duì)高性能材料的依賴程度。

5.個(gè)性化、特性化成為現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)代社會(huì)消費(fèi)日趨個(gè)性化、多樣化，大批量制造的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品不再為顧客所青睞?；诳芍貥?gòu)生產(chǎn)系統(tǒng)的個(gè)性化制造和快速市場(chǎng)反應(yīng)是現(xiàn)代制造發(fā)展的特征[6]。因此，工業(yè)再設(shè)計(jì)也要逐步從“以產(chǎn)品為中心”向“以顧客為中心”轉(zhuǎn)變，而從其本質(zhì)來看，兩者是一脈相承的。對(duì)傳統(tǒng)失蠟熔模鑄造來說，只有徹底打通產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的藩籬，建立設(shè)計(jì)與制造一體化的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)體系，才能有效實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的發(fā)展需求。如SIIC技術(shù)在多項(xiàng)突破性工藝創(chuàng)新基礎(chǔ)上對(duì)某工程機(jī)械的臂架進(jìn)行再設(shè)計(jì)，采用鑄造鋁合金材料替代原有的高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼，并同時(shí)在壁板內(nèi)壁增加了加強(qiáng)筋、一體化成型。臂架無需焊接，并且減重54%、設(shè)計(jì)應(yīng)力水平下降，強(qiáng)度儲(chǔ)備提高，既實(shí)現(xiàn)了功能，又體現(xiàn)了個(gè)性化特征。在工藝創(chuàng)新基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)工業(yè)品的設(shè)計(jì)過程和工藝過程進(jìn)行優(yōu)化、完善與升級(jí)，從而為用戶提供不同以往的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，才能最終實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)制造在某些重點(diǎn)工業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域的彎道超車。

6.產(chǎn)品全壽命價(jià)值工程評(píng)估數(shù)據(jù)化?，F(xiàn)代產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)愈來愈復(fù)雜、功能越來越多樣，而制造工藝也要求越來越精細(xì)。復(fù)雜的產(chǎn)品、精細(xì)的工藝極大地提高了制造系統(tǒng)和制造過程的復(fù)雜程度。工業(yè)再設(shè)計(jì)要遵從價(jià)值工程，力求實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、制造、營銷、使用、維護(hù)乃至報(bào)廢等全生命周期的功能應(yīng)用與性能保證的綜合成本更低、性能更高。如，在某型汽車前橋殼體的再設(shè)計(jì)中，我們實(shí)現(xiàn)了將原來由數(shù)十個(gè)鋼制零件焊接而成的前橋殼整體鑄造成一個(gè)零件，包括內(nèi)部筋條、隔板，外部支架、接頭等，全部一體化成型，重量下降了50%，且性能不降反升，整體鑄造的車橋達(dá)到了“近凈形、無余量、免加工”，從而最大程度地減少了熵污染。對(duì)于生產(chǎn)者和設(shè)計(jì)者來說，制造過程中熵污染雖然不可避免，但可以大大減輕[7]。注重對(duì)產(chǎn)品全壽命價(jià)值的解決，實(shí)現(xiàn)簡約的產(chǎn)品或組件集成，任何“過設(shè)計(jì)”和“欠設(shè)計(jì)”都不符合用戶和生產(chǎn)者的利益，也不符合自然與社會(huì)發(fā)展的要求。

四、工業(yè)再設(shè)計(jì)發(fā)展的思路

1.對(duì)已有的產(chǎn)品再次解碼信息。工業(yè)再設(shè)計(jì)的初級(jí)階段是基于對(duì)結(jié)構(gòu)的當(dāng)前認(rèn)知，通過試驗(yàn)或仿真手段獲取邊界條件和指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行產(chǎn)品再設(shè)計(jì)；成熟以后，可以追溯產(chǎn)品原始需求，利用正向設(shè)計(jì)過程獲取邊界條件和指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行深層次再設(shè)計(jì)。對(duì)設(shè)計(jì)于10年甚至5年前的各類工業(yè)產(chǎn)品可以追加仿真模擬環(huán)節(jié)，再次解碼信息，以獲得新的認(rèn)識(shí)并進(jìn)行再設(shè)計(jì)。在再設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可以重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的分離面，如無特定必要，產(chǎn)品部件可以設(shè)計(jì)為一體化結(jié)構(gòu)，無需由大量零件構(gòu)成[8]。在確保產(chǎn)品功能、性能指標(biāo)的前提下，弱化產(chǎn)品對(duì)材料性能的苛求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品及組件的減重，并做到節(jié)能減排。推進(jìn)工業(yè)再設(shè)計(jì)，要注重對(duì)事物本質(zhì)與運(yùn)動(dòng)規(guī)律的信息與解碼，推進(jìn)結(jié)構(gòu)力學(xué)與材料力學(xué)結(jié)合，善于應(yīng)用數(shù)字化信息為工業(yè)再設(shè)計(jì)與制造提供依據(jù)。以產(chǎn)品的信息解碼為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)與綠色制造的協(xié)調(diào)發(fā)展，將會(huì)使我們?cè)谔剿餍滦凸I(yè)發(fā)展之路上獲得事半功倍的收益。

2.將決策型隨機(jī)性補(bǔ)償貫穿于設(shè)計(jì)的全過程。在設(shè)計(jì)的過程中，將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程控制型選擇性補(bǔ)償，調(diào)整為決策型隨機(jī)性補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性要求。以現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展為支撐，真正實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動(dòng)，建立設(shè)計(jì)與制造一體化的工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)體系，工程師的設(shè)計(jì)潛能也才能得以釋放。借助設(shè)計(jì)創(chuàng)新、參數(shù)優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化和虛擬試驗(yàn)技術(shù)等手段開展創(chuàng)新設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。如，我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)中發(fā)明了中部槽結(jié)構(gòu)及穿越式彈性結(jié)構(gòu)等專利，打破了傳統(tǒng)剛性刮板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，在不降低性能指標(biāo)的前提下，每個(gè)刮板重量減少33%。通過“應(yīng)變點(diǎn)有序分布”于整體鋼結(jié)構(gòu)，形成可控自適應(yīng)能力，不僅實(shí)現(xiàn)了剛?cè)岵?jì)的承載模式，而且依順序梯度實(shí)現(xiàn)“過剛則柔、過柔則剛”的互動(dòng)模式。通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在各種工況條件下的“隨力應(yīng)變”設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)選擇性補(bǔ)償走向隨機(jī)性、自適應(yīng)補(bǔ)償，使產(chǎn)品具備等強(qiáng)度、等剛性或剛?cè)岵?jì)的最佳承載能力、最佳幾何形態(tài)，實(shí)現(xiàn)最符合價(jià)值工程的效果。

3.發(fā)展仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)與手段。隨著技術(shù)的進(jìn)步，人類已經(jīng)進(jìn)入了過程可以模糊，但結(jié)果務(wù)必精確的神奇歷史階段。工業(yè)再設(shè)計(jì)沒有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及知識(shí)經(jīng)驗(yàn)可參考，能依賴的設(shè)計(jì)手段主要是工程仿真和實(shí)物試驗(yàn)。工業(yè)再設(shè)計(jì)中，要利用精密制造和物理試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)方案進(jìn)行確認(rèn)和迭代，盡快實(shí)現(xiàn)再設(shè)計(jì)定型，以及推出最終的創(chuàng)新性產(chǎn)品。如，“靜不定”結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)）常被應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工程中，以提高其強(qiáng)度和剛度，進(jìn)而滿足制造要求。針對(duì)“靜不定”系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要強(qiáng)化結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)過程，通過仿真與實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)其自組織與自適應(yīng)的可控。利用現(xiàn)代仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息表達(dá)數(shù)字化，使以往的因系統(tǒng)“靜不定”而相對(duì)靜態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造，走向因系統(tǒng)“靜、動(dòng)可確定”而相對(duì)動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)（隨機(jī)應(yīng)變）。以設(shè)計(jì)為中心的數(shù)字化制造技術(shù)的成功應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)最少材料與最有效空間的結(jié)構(gòu)共享，在“變未知為可知、變似知為確知”的過程中，將結(jié)構(gòu)力學(xué)與材料力學(xué)進(jìn)行最優(yōu)化組合，從而完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造。

4.推進(jìn)工業(yè)再設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。工業(yè)再設(shè)計(jì)順利實(shí)現(xiàn)往往是由于突破性新技術(shù)和新工藝的出現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)快速成果應(yīng)用的結(jié)果。而工業(yè)再設(shè)計(jì)的推廣與發(fā)展過程不僅面臨觀念認(rèn)識(shí)與人才培養(yǎng)的制約，更急需標(biāo)準(zhǔn)化。由于采用工業(yè)再設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)將一個(gè)部件取代若干個(gè)零部件，原有零散部件的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)面臨失效。對(duì)于企業(yè)或者行業(yè)來說，單個(gè)一體化部件的非標(biāo)問題在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中是不容易被接收的，人們也不會(huì)輕易放棄業(yè)已形成的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，也因?yàn)闊o標(biāo)準(zhǔn)可依，會(huì)大大影響工業(yè)再設(shè)計(jì)推廣應(yīng)用的步伐。面對(duì)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需求，傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)都將失效甚至成為創(chuàng)新的制約。全面落實(shí)“中國制造2025”戰(zhàn)略任務(wù)，工業(yè)再設(shè)計(jì)大有可為，但還面臨諸多障礙與限制。為此，應(yīng)盡快建立工業(yè)再設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，開展工業(yè)再設(shè)計(jì)的人才培養(yǎng)與公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，形成行業(yè)與社會(huì)發(fā)展動(dòng)力。但標(biāo)準(zhǔn)不是桎梏，工業(yè)再設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)是富于彈性、與時(shí)俱進(jìn)的，也只有這樣，才能為中國工業(yè)超越工業(yè)強(qiáng)國提供可能。

工業(yè)發(fā)達(dá)國家已在布局新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命，意在搶占和延伸其在工業(yè)設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的前沿陣地并保持其領(lǐng)先地位?！吨袊圃?025》中明確提出要提高國家制造創(chuàng)新能力，全面推行綠色制造、大力推動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展等戰(zhàn)略任務(wù)。工業(yè)再設(shè)計(jì)是面向產(chǎn)品需求，通過結(jié)構(gòu)的解釋和行為仿真實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能質(zhì)變的過程，是走向正向設(shè)計(jì)與精密制造一體化的科學(xué)方法論。工業(yè)再設(shè)計(jì)的研究與實(shí)踐將推進(jìn)正向設(shè)計(jì)技術(shù)的工程化，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與精密制造工藝的結(jié)合。毫無疑問，工業(yè)再設(shè)計(jì)將在提高工業(yè)產(chǎn)品性能、升級(jí)品質(zhì)的同時(shí)，使其走向集成化、輕量化、智能化，從而為《中國制造2025》戰(zhàn)略任務(wù)的實(shí)現(xiàn)提供有力的支撐和保障。

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