新产品开发的系列化驱动意义与工业设计创新教学实践

□ 虞世鸣

上海大学 机电工程与自动化学院 上海 200072

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新产品开发的系列化驱动意义与工业设计创新教学实践

□ 虞世鸣

上海大学 机电工程与自动化学院 上海 200072

通过工业设计学科的“工业”属性分析，探讨和阐述工业化中系列化对新产品开发创意创新的有效驱动意义和作用，提出工业设计实践型教学改革应积极引入系列化理念和方法，并以系列化代步器的开发为载体进行系统的教学实践，取得系列性的成果。

产品开发 工业属性 系列化驱动 创意创新 教学实践

作为一个与第三产业发展密切相关以及突显知识产权特色的学科，工业设计从上世纪80年代末引入我国后，在国内各高校中发展势头迅猛，几乎直接或间接都能见到相关的专业设置。然而，或许是其窄义定义为产品外型设计及包装的缘故，基本被置于美术学院或艺术（设计）学院的工业设计，游离在工科（学院）体系之外，由此，对其“工业”的本质或者一般属性以及对现代“工业化”特点的漠然，客观上其专业教学体系脱离了工业基础以及工程实践性。相比周边国家（如韩国、日本）从工业设计学科进入到对国家 （工业及第三产业）经济发展发挥重要甚至举足轻重的作用所跨越的时间段（15～20年），我们的时期不算短，但工业设计在我国国民经济发展中的作用和地位，特别是仍未对具有发明专利特质的创新产品开发产生驱动效应，与其在高等院校普遍开设的规模相对照，是极其不对称的，应该而且不得不对此进行深入反思［1-3］。

工业设计 （Industrial Design）的前提是 “工业Industry”，即对现代“工业化”的全面和深刻领会以及前端掌控。工业设计学科的改革发展，无论是课程设计还是教学方式，都应该围绕其前提和实质，即“工业”而展开。围绕现代工业的特点以及未来工业发展趋势进行工业设计教学改革，是促进工业设计专业紧紧围绕国民经济以及第三产业发展的重要基础方向［4］。

“工业化”的根基和扩展，是面向市场、面向生产、面向社会实践。围绕“工业化”的创意创新，是工业设计学科发展的宗旨和价值。工业设计也可称为产品设计，其目标和过程都是实实在在以物化对象（产品）为目标的工作。对工业设计专业的每一位学子而言，学习创意创新知识和方法的前提，不单单是课堂；对工业设计专业的感悟和技能，不仅仅是课本（教材）和视觉效果（表现），重要的是理论联系实际的实践。工业设计学科突出综合性和实践性，“实践出真知”，实践性教学，是“创新驱动转型发展”［5］社会对专业教学改革的使然。

本文阐述系列化理念对新产品开发的驱动意义，是以产品系列化开发设计作为实践型教学改革的方式，培养学生进行产品设计创意创新的实践型教学方法。实践型教学以系列化为脉络贯穿始终，围绕代步器系列化产品的创意设计开展教学和科研活动，充分发挥“产学研”合作的作用，本科生、研究生互帮传承互动，结合国家级、上海市级大学生科技创新活动，系列调研，设计图纸，撰写发明专利，研制代步器样车，探讨工业设计实践型教学改革的途径［6］。该系列化驱动理念，对企业开发产品的创新设计方法具有参照意义。

1 新产品开发系列化驱动的实践型教学意义和作用

现代工业化（产品）的5个基本属性为标准化、系列化、通用化、模块化、数字化。以系列化作为工业设计专业实践型教学改革方式，其创新意义和作用如下。

1.1 认知新产品开发设计理念和途径的有效手段

当今市场和产品，无论是功能、尺寸体量、应用领域，可谓无所不能、无所不在，很少有单一的孤品。工业生产的标准化、系列化、通用化、模块化、数字化，是产品服务于社会（消费者）的价格与质量（价宜物美）的基础保证。其中，产品的系列化是任何一个企业能在激烈的市场竞争中稳步立足、保持活力、开拓新市场的内功和外在，是企业不断积淀研发设计能力的途径。在工业设计专业教学实践中，以系列化驱动产品开发设计，可以使学生直接切入企业新产品的设计手段、工装技术、持续发展、做深做宽市场的所有实践性工作，并有效认识新产品开发的系列化驱动对企业的生产工艺、技术特色的实际意义和效果，从根本上认识“创新建企业、创新促企业”的真知。

1.2 展开工业设计学科实践型教学改革的有效机制

工业设计的创新指向，体现在前瞻性、应用性、工程性等方面，决定了教学内容和形式都要结合实践，且与时俱进、不断改革。以系列化设计来驱动产品创新，可以将工业设计专业的不同课程有机有效贯穿组合。新产品设计，无论是对现有产品的拓展形式，还是全新的品种研发，绝不是闭门造车的自娱自乐，而是或“窄义”或“广义”系列范围的新功能、新用途、新领域、新服务对象等的开发。因此任何新产品开发，不仅会经历一般产品开发的设计程序，而且必须传承产品族的系列特征/特性的关键因素 （也可称为企业的遗传因素/品牌因素）。工业设计专业课程的规划，不仅要从学习知识、认知专业、锻炼技能的角度进行设置，而且要围绕产品生命周期进行指标明确、有效教学的实践性衔接。实践型教学是从发散思维、概念设计、草图勾画、传达表现，到CAD数字设计、功能结构设计、加工工艺，再到模型制作、功能样机研制等的环环相传、环环相扣的教学体系，这个体系本身就是系列化在设计学科教育教学工作的具体展现。系列化驱动新产品开发，可以有章有法地促进实践型教学改革［7］。

1.3 建立课程设置与社会需求的有效关联

课程教学与社会实践相结合，工业设计学科体系是系列化在教学工作的体现。充分认识系列化不仅是企业正常生产、持续发展的轨迹，更是满足市场不断增长的形形色色需求的基本保障。正视市场、正视企业新产品开发的系列化驱动意义和价值、正视企业产品发展是以系列化为重要途径的精髓，当然就是工业设计学科有效审视和改革课程系列内容和方法的判断依据，尤其是实践型教学改革的基本依据。

1.4 发挥产学研合作平台功用的有效载体

将系列化驱动新产品开发应用于产学研合作，可以实现计划周密、内容具体、实体项目可持续良性发展；可以细化产品设计的指标、要求、甚至工艺参数；可以及时将产学研成果融入专业教学改革工作，包括实践形式、创意效果、课程设计、毕业论文；可以提升学生到企业实习锻炼的品质，研究生论文方向和内容“选之有物、研之有质”；为企业新产品研发输入创意的新鲜理念。

1.5 培养务真踏实创新作风的有效基础

任何工业化生产的产品，有其固有的属性，即功能；引领市场新消费浪潮的工业产品，必有其独树一帜（或多帜）的特质，即品质。要开发出同类中功能和品质最好、最前端的新产品，需要设计者的最优创意，需要整个生产系统的最佳状态，需要制作者的最佳心境和手艺，需要工艺装备的最稳定运行。然而所有这一切谈何容易！就一般新产品开发的创造性劳动——创意，无不是对设计制造管理的每一个环节乃至整个体系、对相同和不同的庞大数量的系列产品进行调研、归纳、比对、分析的艰辛劳动，是建立在踏实务真的实实在在创意创新作风之上的。

产品发展史揭示，系列化是标准化、模块化的源引以及归总，是产品发展和传承的脉络及依托。上世纪40年代开始的IBM公司的仪器仪表及IT产品，Benz公司从19世纪末开始制造汽车，CANON公司在20世纪30年代就用简单设备生产机械式照相机，一直到今天，始终称雄各自的行业。它们的发展，决不是断章取义、一夜成名、海市蜃楼、市场投机的结果，绝不是市场热销什么就立马做什么，也绝不是依靠不着边际的所谓“灵感”“祈愿”而成的。系列化所伴随的新产品开发创意创新工作，是艰辛踏实务真的执着坚持，是掌握创意创新有效理念和方法的高度自信。当然，从方法学角度分析，系列化驱动确是“实践出真知”的良好“伙伴”。我国工业设计的发展尚处于初步阶段，教育教学中培养学子踏实务真、艰苦努力的作风，仍任重而道远。新产品开发的系列化驱动与工业设计学科实践型教学的关系如图1所示。

2 代步器产品系列化开发设计的教学理念与实践

2.1 代步器作为系列化驱动产品开发的教学实践载体

代步器的最一般型式，就是前后两轮式构架的自行车，已成为人们日常的交通代步工具，也发展出以车轮直径大小为产品的系列化族群 （如28吋、26吋、24吋…12吋）。随着社会的发展，生活方式多样化，今天适用不同人群以及不同个性化需求的代步器涉及到交通、代步、康复、载物、助残、娱乐、竞技、婴幼儿车等广泛的领域和功用，形成品种型制庞大的系列化产品，即便是功能相同的同族产品，也是大大小小的系列化［8］。加上低碳、节能、绿色、环保，又锻炼身体、健康身心。代步器是行业设计师竞相开发、比拼技艺的对象，是相关企业逐鹿市场的热点对象。以人力为动力，而不借用电力等其它动力的代步器，无论是功用单一，还是组合多用途，都有一般机器的基本原理和组成。特别是依托人脑分配体力以及协调四肢的平衡，代步器完全符合工业设计学科两大基础科目——人机交互学和产品语义学的实例论据。说来难以置信，虽然似乎人人都十分熟悉自行车，但由笔者的调研发现，学生们对自行车的原理以及各部件的功用，尤其是人机交互最佳匹配等设计和技术问题却几乎皆为盲区。

▲图1 新产品开发的系列化驱动与工业设计专业实践型教学关系

与复杂的机器以及工业系统相比，代步器虽然简单，但兼具静态结构与运动模态、功能与外型、技术与美学等专业内容，当然还包括先进生产工艺、新材料应用、新传动机构的植入，以及开拓新应用领域。以系列化的眼光，对新型代步器开发设计的实践型教学改革，形象生动，学生易开动脑筋、易学易懂、理论联系实际，从而有效掌握创意创新方法。

2.2 代步器产品系列化开发的教学实践平台与支撑

学生走出课堂、走出学校，到企业参观实习，看到的是琳琅满目的系列化多品种实物产品，这是学校教学中不可能提供的产品案例。实践平台的支撑有以下几种。

（1）产学研合作平台。上海曾经在全国三大自行车品牌（永久、凤凰、飞鸽）中占据二席。虽然由于种种原因，现今品牌影响度及市场占有率远不如30年前，但是掌握设计和工艺技术的人员还在，且多数企业和人员仍按照市场运作机制在坚守和开发市场，上海郊区以及邻近的昆山、太仓地区，一大批民营、私营和港台独资的代步器生产企业生机勃勃地发展着。上海大学和上海市轻工业联合会下属多家企业接洽联系，建立产学研合作关系，是实践型教学改革的可靠保障，极大弥补了学校所根本缺乏的生产工艺平台。

（2）大学生科技创新项目和社会性设计竞赛。2008年教育部首次在全国部分高校试行大学生科技创新（活动）项目，2009年上海市教育委员会也在全市高校中广泛开展此项活动，并与全国大学生“挑战杯”“机械创新杯”等竞赛活动相结合。“上海轻工杯”创意设计大赛、台湾国际自行车设计竞赛等境内外社会和企业所设立的代步器设计竞赛平台，对思维活跃、想象力丰富的工业设计学子而言，是可以无任何行业框框约束进行创意创新实践的社会平台。多数活动和决赛提供样车研制的经费和奖励措施，包括知识产权的权利归属。这些平台，使学生的创意创新与市场（尽管还不是真正意义的市场）建立了有机联系，不同高校的同学相互观摩交流、切磋比艺、取长补短，对促进学科整体发展具有特别的意义和效果，也是“广义系列化”的社会效应。

（3）发明专利引领的知识产权教学实践。多年来，国家加强知识产权的激励政策和措施，在高校中产生有效的成果。许多高校将学生的发明专利成果与奖学金、推免直研、本硕博连读等规章直接挂靠，极大激励了学生的创意创新的热情。发明专利工作不是一朝一夕突击的事，面对类似法律格式的专利文件，学生在一般创意创新实践活动中，自然会分析、判别设计方案、反复改进表现稿 （无论是手绘、CAD建模还是实物模型），发明专利要求的显著技术特点的“说明书陈述”以及“权利要求”，对学生来说是分析、鉴别、判断、认识发明专利（包括实用新型专利）与外型及包装专利（工业设计的窄义定义）的泾渭区别。具体就是：发明专利和实用新型专利涉及新产品的新技术、新结构、新工艺、新材料方案，体现工业设计的前沿性竞争内涵和外在，需要图文并茂的详细技术方案论述。外型及包装专利文件只要求整体的六面图和一个空间视图文件，不涉及任何内部内容以及加工工艺 （制造可行性不是审核标准）。由此学生认识到，发散创意、草图勾画、设计方案的反复修改、确定方案，以及技术设计（结构和工艺设计），还有严谨的说明书、权利要求等工作，直接与企业的新产品开发体系相关联，当然不可能在短时间中速成，而必须成为系列化的设计实践基础。有效的技术文件锻炼、知识产权的身体力行，培养学生认真踏实、坚韧不懈的毅力和作风，对今后的工作大有裨益。

认真踏实的精神，可以引导学生以横向和纵向的视野全面探讨代步器的新功能、新型式、新交互关系等，本科生与研究生互动、高年级带动低年级，形成集体性的创意设计系列化、教学实践系列化、学生科创活动系列化的良性传承机制及模式。

2.3 关于代步器产品的行业性与设计创意教学的一般性

代步器是一种族、类、群产品，有其特定的行业属性范畴。工业设计教学的目的，是培养学生学习、认知、掌握新产品开发的一般创意理念、方法和技能。要处理好两者的关系，在实践型教学改革中，应该有以下认识。

（1）代步器涉及工业设计专业的两个基础支撑特点显著的科目：人机交互学和产品语义学，代步器是具有典型教学案例意义的产品；

（2）代步器是学生熟悉的生活用品，或多或少有身体力行的体验。驾驶自行车需要全身心的协调与控制，对学习、研究、创意设计新型代步器是十分有益的实践基础。然而，自行车运行平衡的原理、转弯时身体自然向一侧倾斜、诸多简洁灵巧的机构等，学生并不熟悉，或没有专业性思考过。

（3）产品的本质属性是决定代步器功能和特色的前提，这一点与广义工业设计的范畴一致。国际上优秀工业设计产品的共识是建立在这样的事实之上，即优异的产品功能品质（发明专利特质）与优异的产品外型品质（外型及包装专利）相一致。面对国外新产品不断占据我国市场的严峻现实，工业设计学科培养学生的目标，决不应该只是停留在产品的外型及包装的窄义层面，“功能决定外型”，工业设计教学必须包括产品功能和技术的课程与实践内容。在有限的课时条件下，与系统复杂的大机器相比，代步器简单概要，却包含一般机器的基本原理和功能；与一般家电产品相比，代步器是充分融合人机交互因素的日常产品，设计考虑的内容宽泛，包括人的站姿、坐姿、卧姿、仰姿等。以人的体力为代步器的驱动力，可以使学生具体深入地关注残障人、老年人以及相关的其它类别产品的开发理念。

2.4 新型代步器开发系列化驱动的教学实践

综合课程设置、产学研平台、科研项目、社会性设计竞赛，新型代步器系列化开发教学实践的形式、内容、途径等见表1，其中每一个独立项可以成系列，每一行、每一列皆为系列。

表1 代步器产品系列化开发实践型教学的理念、方法、聚焦

3 教学实践成果与代步器样车

10年来，上海大学工业设计专业的师生积极努力，勇于挑战，创意与实践相结合，发挥产学研的作用，以系列化的理念进行实践型教学改革，代步器产品工业设计研究取得实实在在的成果。

（1）设计了3个系列8台发明专利特质的代步器［9］、［10］、［11］、［12］、［14］3个系列为：多功能代步器；手驱脚控三轮式代步器、二轮式代步器。8台代步器包括：组合式多功能（康复、轮椅、电动）代步器；手驱手控双链轮传动式代步器；手驱脚控三轮式代步器；手驱脚控二轮式代步器；前轮手驱脚控集成式代步器。4款发明专利代步器的外形如图2所示。

▲图2 4款代步器设计方案

（2）研制多款样车，包括组合式多功能（坐垫固定式、坐垫前后可翻式）、手驱手控链轮链条式代步器、手驱脚控三轮式代步器。目前还在研制2台新样车。

（3）获得“上海轻工杯”创意设计大赛一等奖、二等奖，2010年上海市职工创新发明大赛铜奖，全国大学生“挑战杯”优秀奖，并两次参加全国大学生创新交流展。承接全国大学生科技创新活动项目两项，上海市大学生科技创新项目6项。

（4）获得国家发明专利授权证书4项，获得国家发明专利受理号8项。

［1］虞世鸣.产品创意设计［M］.北京：北京大学出版社，2012.

［2］虞世鸣.基于工业设计的装备制造业产品创新开发策略［J］.机械制造，2012，50（8）：1-4.

［3］洪源，虞世鸣.改变世界的101件产品［EB/OL］.www.dolcn. com，2008-5-18.

［4］虞世鸣.创意元素与产品设计［M］.北京：中国轻工业出版社，2008.

［5］中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要［EB/OL］.新华网，2011-03-17.

［6］虞世鸣.面向发明专利特质的新型代步器体系开发［J］.机电产品开发与创新，2012，25（2）：13-15.

［7］虞世鸣.大学生科技创新活动可持续发展指导策略和方法的探讨［J］.实验室研究与探索，2012，31（7）：98-105.

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

［9］周莹，虞世鸣，姚晶晶.组合式多功能代步器［P］.中国专利：CN101579275，2009-11-18.

［10］杨莹，虞世鸣.手驱动手控制链轮链条式代步器［P］.中国专利：CN102700675A，2012-10-03.

［11］丁同言，虞世鸣，杨莹.手驱动手控制代步器［P］.中国专利：CN102328721A，2011-01-25.

［12］虞世鸣，杨莹，曹野，等.手驱动脚控制三轮代步器［P］.中国专利：CN103204217A，2013-07-17.

［13］虞世鸣.重视概念设计在产品开发的创新作用和应用［J］.机械制造，2013，51（9）：1-3.

［14］虞世鸣，杨彦，胡雯婷.手驱动前轮脚控制前轮代步器［P］.中国专利：CN103950501A，2014-07-30.

（编辑 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