新產品開發的系列化驅動意義與工業設計創新教學實踐

□ 虞世鳴

上海大學 機電工程與自動化學院 上海 200072

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新產品開發的系列化驅動意義與工業設計創新教學實踐

□ 虞世鳴

上海大學 機電工程與自動化學院 上海 200072

通過工業設計學科的“工業”屬性分析，探討和闡述工業化中系列化對新產品開發創意創新的有效驅動意義和作用，提出工業設計實踐型教學改革應積極引入系列化理念和方法，并以系列化代步器的開發為載體進行系統的教學實踐，取得系列性的成果。

產品開發 工業屬性 系列化驅動 創意創新 教學實踐

作為一個與第三產業發展密切相關以及突顯知識產權特色的學科，工業設計從上世紀80年代末引入我國后，在國內各高校中發展勢頭迅猛，幾乎直接或間接都能見到相關的專業設置。然而，或許是其窄義定義為產品外型設計及包裝的緣故，基本被置于美術學院或藝術（設計）學院的工業設計，游離在工科（學院）體系之外，由此，對其“工業”的本質或者一般屬性以及對現代“工業化”特點的漠然，客觀上其專業教學體系脫離了工業基礎以及工程實踐性。相比周邊國家（如韓國、日本）從工業設計學科進入到對國家 （工業及第三產業）經濟發展發揮重要甚至舉足輕重的作用所跨越的時間段（15～20年），我們的時期不算短，但工業設計在我國國民經濟發展中的作用和地位，特別是仍未對具有發明專利特質的創新產品開發產生驅動效應，與其在高等院校普遍開設的規模相對照，是極其不對稱的，應該而且不得不對此進行深入反思［1-3］。

工業設計 （Industrial Design）的前提是 “工業Industry”，即對現代“工業化”的全面和深刻領會以及前端掌控。工業設計學科的改革發展，無論是課程設計還是教學方式，都應該圍繞其前提和實質，即“工業”而展開。圍繞現代工業的特點以及未來工業發展趨勢進行工業設計教學改革，是促進工業設計專業緊緊圍繞國民經濟以及第三產業發展的重要基礎方向［4］。

“工業化”的根基和擴展，是面向市場、面向生產、面向社會實踐。圍繞“工業化”的創意創新，是工業設計學科發展的宗旨和價值。工業設計也可稱為產品設計，其目標和過程都是實實在在以物化對象（產品）為目標的工作。對工業設計專業的每一位學子而言，學習創意創新知識和方法的前提，不單單是課堂；對工業設計專業的感悟和技能，不僅僅是課本（教材）和視覺效果（表現），重要的是理論聯系實際的實踐。工業設計學科突出綜合性和實踐性，“實踐出真知”，實踐性教學，是“創新驅動轉型發展”［5］社會對專業教學改革的使然。

本文闡述系列化理念對新產品開發的驅動意義，是以產品系列化開發設計作為實踐型教學改革的方式，培養學生進行產品設計創意創新的實踐型教學方法。實踐型教學以系列化為脈絡貫穿始終，圍繞代步器系列化產品的創意設計開展教學和科研活動，充分發揮“產學研”合作的作用，本科生、研究生互幫傳承互動，結合國家級、上海市級大學生科技創新活動，系列調研，設計圖紙，撰寫發明專利，研制代步器樣車，探討工業設計實踐型教學改革的途徑［6］。該系列化驅動理念，對企業開發產品的創新設計方法具有參照意義。

1 新產品開發系列化驅動的實踐型教學意義和作用

現代工業化（產品）的5個基本屬性為標準化、系列化、通用化、模塊化、數字化。以系列化作為工業設計專業實踐型教學改革方式，其創新意義和作用如下。

1.1 認知新產品開發設計理念和途徑的有效手段

當今市場和產品，無論是功能、尺寸體量、應用領域，可謂無所不能、無所不在，很少有單一的孤品。工業生產的標準化、系列化、通用化、模塊化、數字化，是產品服務于社會（消費者）的價格與質量（價宜物美）的基礎保證。其中，產品的系列化是任何一個企業能在激烈的市場競爭中穩步立足、保持活力、開拓新市場的內功和外在，是企業不斷積淀研發設計能力的途徑。在工業設計專業教學實踐中，以系列化驅動產品開發設計，可以使學生直接切入企業新產品的設計手段、工裝技術、持續發展、做深做寬市場的所有實踐性工作，并有效認識新產品開發的系列化驅動對企業的生產工藝、技術特色的實際意義和效果，從根本上認識“創新建企業、創新促企業”的真知。

1.2 展開工業設計學科實踐型教學改革的有效機制

工業設計的創新指向，體現在前瞻性、應用性、工程性等方面，決定了教學內容和形式都要結合實踐，且與時俱進、不斷改革。以系列化設計來驅動產品創新，可以將工業設計專業的不同課程有機有效貫穿組合。新產品設計，無論是對現有產品的拓展形式，還是全新的品種研發，絕不是閉門造車的自娛自樂，而是或“窄義”或“廣義”系列范圍的新功能、新用途、新領域、新服務對象等的開發。因此任何新產品開發，不僅會經歷一般產品開發的設計程序，而且必須傳承產品族的系列特征/特性的關鍵因素 （也可稱為企業的遺傳因素/品牌因素）。工業設計專業課程的規劃，不僅要從學習知識、認知專業、鍛煉技能的角度進行設置，而且要圍繞產品生命周期進行指標明確、有效教學的實踐性銜接。實踐型教學是從發散思維、概念設計、草圖勾畫、傳達表現，到CAD數字設計、功能結構設計、加工工藝，再到模型制作、功能樣機研制等的環環相傳、環環相扣的教學體系，這個體系本身就是系列化在設計學科教育教學工作的具體展現。系列化驅動新產品開發，可以有章有法地促進實踐型教學改革［7］。

1.3 建立課程設置與社會需求的有效關聯

課程教學與社會實踐相結合，工業設計學科體系是系列化在教學工作的體現。充分認識系列化不僅是企業正常生產、持續發展的軌跡，更是滿足市場不斷增長的形形色色需求的基本保障。正視市場、正視企業新產品開發的系列化驅動意義和價值、正視企業產品發展是以系列化為重要途徑的精髓，當然就是工業設計學科有效審視和改革課程系列內容和方法的判斷依據，尤其是實踐型教學改革的基本依據。

1.4 發揮產學研合作平臺功用的有效載體

將系列化驅動新產品開發應用于產學研合作，可以實現計劃周密、內容具體、實體項目可持續良性發展；可以細化產品設計的指標、要求、甚至工藝參數；可以及時將產學研成果融入專業教學改革工作，包括實踐形式、創意效果、課程設計、畢業論文；可以提升學生到企業實習鍛煉的品質，研究生論文方向和內容“選之有物、研之有質”；為企業新產品研發輸入創意的新鮮理念。

1.5 培養務真踏實創新作風的有效基礎

任何工業化生產的產品，有其固有的屬性，即功能；引領市場新消費浪潮的工業產品，必有其獨樹一幟（或多幟）的特質，即品質。要開發出同類中功能和品質最好、最前端的新產品，需要設計者的最優創意，需要整個生產系統的最佳狀態，需要制作者的最佳心境和手藝，需要工藝裝備的最穩定運行。然而所有這一切談何容易！就一般新產品開發的創造性勞動——創意，無不是對設計制造管理的每一個環節乃至整個體系、對相同和不同的龐大數量的系列產品進行調研、歸納、比對、分析的艱辛勞動，是建立在踏實務真的實實在在創意創新作風之上的。

產品發展史揭示，系列化是標準化、模塊化的源引以及歸總，是產品發展和傳承的脈絡及依托。上世紀40年代開始的IBM公司的儀器儀表及IT產品，Benz公司從19世紀末開始制造汽車，CANON公司在20世紀30年代就用簡單設備生產機械式照相機，一直到今天，始終稱雄各自的行業。它們的發展，決不是斷章取義、一夜成名、海市蜃樓、市場投機的結果，絕不是市場熱銷什么就立馬做什么，也絕不是依靠不著邊際的所謂“靈感”“祈愿”而成的。系列化所伴隨的新產品開發創意創新工作，是艱辛踏實務真的執著堅持，是掌握創意創新有效理念和方法的高度自信。當然，從方法學角度分析，系列化驅動確是“實踐出真知”的良好“伙伴”。我國工業設計的發展尚處于初步階段，教育教學中培養學子踏實務真、艱苦努力的作風，仍任重而道遠。新產品開發的系列化驅動與工業設計學科實踐型教學的關系如圖1所示。

2 代步器產品系列化開發設計的教學理念與實踐

2.1 代步器作為系列化驅動產品開發的教學實踐載體

代步器的最一般型式，就是前后兩輪式構架的自行車，已成為人們日常的交通代步工具，也發展出以車輪直徑大小為產品的系列化族群 （如28吋、26吋、24吋…12吋）。隨著社會的發展，生活方式多樣化，今天適用不同人群以及不同個性化需求的代步器涉及到交通、代步、康復、載物、助殘、娛樂、競技、嬰幼兒車等廣泛的領域和功用，形成品種型制龐大的系列化產品，即便是功能相同的同族產品，也是大大小小的系列化［8］。加上低碳、節能、綠色、環保，又鍛煉身體、健康身心。代步器是行業設計師競相開發、比拼技藝的對象，是相關企業逐鹿市場的熱點對象。以人力為動力，而不借用電力等其它動力的代步器，無論是功用單一，還是組合多用途，都有一般機器的基本原理和組成。特別是依托人腦分配體力以及協調四肢的平衡，代步器完全符合工業設計學科兩大基礎科目——人機交互學和產品語義學的實例論據。說來難以置信，雖然似乎人人都十分熟悉自行車，但由筆者的調研發現，學生們對自行車的原理以及各部件的功用，尤其是人機交互最佳匹配等設計和技術問題卻幾乎皆為盲區。

▲圖1 新產品開發的系列化驅動與工業設計專業實踐型教學關系

與復雜的機器以及工業系統相比，代步器雖然簡單，但兼具靜態結構與運動模態、功能與外型、技術與美學等專業內容，當然還包括先進生產工藝、新材料應用、新傳動機構的植入，以及開拓新應用領域。以系列化的眼光，對新型代步器開發設計的實踐型教學改革，形象生動，學生易開動腦筋、易學易懂、理論聯系實際，從而有效掌握創意創新方法。

2.2 代步器產品系列化開發的教學實踐平臺與支撐

學生走出課堂、走出學校，到企業參觀實習，看到的是琳瑯滿目的系列化多品種實物產品，這是學校教學中不可能提供的產品案例。實踐平臺的支撐有以下幾種。

（1）產學研合作平臺。上海曾經在全國三大自行車品牌（永久、鳳凰、飛鴿）中占據二席。雖然由于種種原因，現今品牌影響度及市場占有率遠不如30年前，但是掌握設計和工藝技術的人員還在，且多數企業和人員仍按照市場運作機制在堅守和開發市場，上海郊區以及鄰近的昆山、太倉地區，一大批民營、私營和港臺獨資的代步器生產企業生機勃勃地發展著。上海大學和上海市輕工業聯合會下屬多家企業接洽聯系，建立產學研合作關系，是實踐型教學改革的可靠保障，極大彌補了學校所根本缺乏的生產工藝平臺。

（2）大學生科技創新項目和社會性設計競賽。2008年教育部首次在全國部分高校試行大學生科技創新（活動）項目，2009年上海市教育委員會也在全市高校中廣泛開展此項活動，并與全國大學生“挑戰杯”“機械創新杯”等競賽活動相結合。“上海輕工杯”創意設計大賽、臺灣國際自行車設計競賽等境內外社會和企業所設立的代步器設計競賽平臺，對思維活躍、想象力豐富的工業設計學子而言，是可以無任何行業框框約束進行創意創新實踐的社會平臺。多數活動和決賽提供樣車研制的經費和獎勵措施，包括知識產權的權利歸屬。這些平臺，使學生的創意創新與市場（盡管還不是真正意義的市場）建立了有機聯系，不同高校的同學相互觀摩交流、切磋比藝、取長補短，對促進學科整體發展具有特別的意義和效果，也是“廣義系列化”的社會效應。

（3）發明專利引領的知識產權教學實踐。多年來，國家加強知識產權的激勵政策和措施，在高校中產生有效的成果。許多高校將學生的發明專利成果與獎學金、推免直研、本碩博連讀等規章直接掛靠，極大激勵了學生的創意創新的熱情。發明專利工作不是一朝一夕突擊的事，面對類似法律格式的專利文件，學生在一般創意創新實踐活動中，自然會分析、判別設計方案、反復改進表現稿 （無論是手繪、CAD建模還是實物模型），發明專利要求的顯著技術特點的“說明書陳述”以及“權利要求”，對學生來說是分析、鑒別、判斷、認識發明專利（包括實用新型專利）與外型及包裝專利（工業設計的窄義定義）的涇渭區別。具體就是：發明專利和實用新型專利涉及新產品的新技術、新結構、新工藝、新材料方案，體現工業設計的前沿性競爭內涵和外在，需要圖文并茂的詳細技術方案論述。外型及包裝專利文件只要求整體的六面圖和一個空間視圖文件，不涉及任何內部內容以及加工工藝 （制造可行性不是審核標準）。由此學生認識到，發散創意、草圖勾畫、設計方案的反復修改、確定方案，以及技術設計（結構和工藝設計），還有嚴謹的說明書、權利要求等工作，直接與企業的新產品開發體系相關聯，當然不可能在短時間中速成，而必須成為系列化的設計實踐基礎。有效的技術文件鍛煉、知識產權的身體力行，培養學生認真踏實、堅韌不懈的毅力和作風，對今后的工作大有裨益。

認真踏實的精神，可以引導學生以橫向和縱向的視野全面探討代步器的新功能、新型式、新交互關系等，本科生與研究生互動、高年級帶動低年級，形成集體性的創意設計系列化、教學實踐系列化、學生科創活動系列化的良性傳承機制及模式。

2.3 關于代步器產品的行業性與設計創意教學的一般性

代步器是一種族、類、群產品，有其特定的行業屬性范疇。工業設計教學的目的，是培養學生學習、認知、掌握新產品開發的一般創意理念、方法和技能。要處理好兩者的關系，在實踐型教學改革中，應該有以下認識。

（1）代步器涉及工業設計專業的兩個基礎支撐特點顯著的科目：人機交互學和產品語義學，代步器是具有典型教學案例意義的產品；

（2）代步器是學生熟悉的生活用品，或多或少有身體力行的體驗。駕駛自行車需要全身心的協調與控制，對學習、研究、創意設計新型代步器是十分有益的實踐基礎。然而，自行車運行平衡的原理、轉彎時身體自然向一側傾斜、諸多簡潔靈巧的機構等，學生并不熟悉，或沒有專業性思考過。

（3）產品的本質屬性是決定代步器功能和特色的前提，這一點與廣義工業設計的范疇一致。國際上優秀工業設計產品的共識是建立在這樣的事實之上，即優異的產品功能品質（發明專利特質）與優異的產品外型品質（外型及包裝專利）相一致。面對國外新產品不斷占據我國市場的嚴峻現實，工業設計學科培養學生的目標，決不應該只是停留在產品的外型及包裝的窄義層面，“功能決定外型”，工業設計教學必須包括產品功能和技術的課程與實踐內容。在有限的課時條件下，與系統復雜的大機器相比，代步器簡單概要，卻包含一般機器的基本原理和功能；與一般家電產品相比，代步器是充分融合人機交互因素的日常產品，設計考慮的內容寬泛，包括人的站姿、坐姿、臥姿、仰姿等。以人的體力為代步器的驅動力，可以使學生具體深入地關注殘障人、老年人以及相關的其它類別產品的開發理念。

2.4 新型代步器開發系列化驅動的教學實踐

綜合課程設置、產學研平臺、科研項目、社會性設計競賽，新型代步器系列化開發教學實踐的形式、內容、途徑等見表1，其中每一個獨立項可以成系列，每一行、每一列皆為系列。

表1 代步器產品系列化開發實踐型教學的理念、方法、聚焦

3 教學實踐成果與代步器樣車

10年來，上海大學工業設計專業的師生積極努力，勇于挑戰，創意與實踐相結合，發揮產學研的作用，以系列化的理念進行實踐型教學改革，代步器產品工業設計研究取得實實在在的成果。

（1）設計了3個系列8臺發明專利特質的代步器［9］、［10］、［11］、［12］、［14］3個系列為：多功能代步器；手驅腳控三輪式代步器、二輪式代步器。8臺代步器包括：組合式多功能（康復、輪椅、電動）代步器；手驅手控雙鏈輪傳動式代步器；手驅腳控三輪式代步器；手驅腳控二輪式代步器；前輪手驅腳控集成式代步器。4款發明專利代步器的外形如圖2所示。

▲圖2 4款代步器設計方案

（2）研制多款樣車，包括組合式多功能（坐墊固定式、坐墊前后可翻式）、手驅手控鏈輪鏈條式代步器、手驅腳控三輪式代步器。目前還在研制2臺新樣車。

（3）獲得“上海輕工杯”創意設計大賽一等獎、二等獎，2010年上海市職工創新發明大賽銅獎，全國大學生“挑戰杯”優秀獎，并兩次參加全國大學生創新交流展。承接全國大學生科技創新活動項目兩項，上海市大學生科技創新項目6項。

（4）獲得國家發明專利授權證書4項，獲得國家發明專利受理號8項。

［1］虞世鳴.產品創意設計［M］.北京：北京大學出版社，2012.

［2］虞世鳴.基于工業設計的裝備制造業產品創新開發策略［J］.機械制造，2012，50（8）：1-4.

［3］洪源，虞世鳴.改變世界的101件產品［EB/OL］.www.dolcn. com，2008-5-18.

［4］虞世鳴.創意元素與產品設計［M］.北京：中國輕工業出版社，2008.

［5］中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要［EB/OL］.新華網，2011-03-17.

［6］虞世鳴.面向發明專利特質的新型代步器體系開發［J］.機電產品開發與創新，2012，25（2）：13-15.

［7］虞世鳴.大學生科技創新活動可持續發展指導策略和方法的探討［J］.實驗室研究與探索，2012，31（7）：98-105.

［8］Michale Embacher，Paul Smith.A Century of Iconic Bicycle Design［M］.UK：Chronicle Books，Hardcover，2011.

［9］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.

［10］楊瑩，虞世鳴.手驅動手控制鏈輪鏈條式代步器［P］.中國專利：CN102700675A，2012-10-03.

［11］丁同言，虞世鳴，楊瑩.手驅動手控制代步器［P］.中國專利：CN102328721A，2011-01-25.

［12］虞世鳴，楊瑩，曹野，等.手驅動腳控制三輪代步器［P］.中國專利：CN103204217A，2013-07-17.

［13］虞世鳴.重視概念設計在產品開發的創新作用和應用［J］.機械制造，2013，51（9）：1-3.

［14］虞世鳴，楊彥，胡雯婷.手驅動前輪腳控制前輪代步器［P］.中國專利：CN103950501A，2014-07-30.

（編輯 功 成）

By analyzing the"industry"attributes of industrial design science，the significance and role of serialization in the industrialization that will drive effectively the creativity and innovation in new product development are explored and elaborated，and it proposes that the educational reorganization featuring industrial design practice should actively introduce the concepts and technique on serialization and systemic teaching practice should take the development of moving-assistant device for serialization as the carrier to realize serial achievements.

Product Development Industry Attributes Serialization Drives Creativity and Innovation Teaching Practice

T19；T012

A

1000-4998（2015）03-0001-05

2014年10月