设计提升制造系统竞争力机制研究——基于设计信息流的视角①

黄 河 李 勇（广州美术学院 工业设计学院，广东 广州 510260）

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基。在中央经济工作会议上，习近平总书记把推动制造业高质量发展作为七项重点任务之首，这充分反映了党中央对我国制造业发展重视。2019年10月，工业和信息化部、国家发展和改革委员会等十三部门印发《制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022）》，明确用4年左右时间，推动制造业短板领域设计问题。在这样的背景下，探讨设计在制造业中运作和提升竞争力的机制就成为重要课题。本研究提出设计信息论，以设计信息流为主线，运用工业设计、生产管理、技术管理等多科学的理论，探索设计在制造系统，尤其是产品开发和生产环节中的运作机制，并以世界制造业优秀代表的丰田汽车公司为例进行实证分析，在此基础上对设计战略提出若干思考。

一、对制造系统再认识

1.制造系统的概念

随着科技进步和制造活动的发展，制造的概念也不断进化。制造和生产是两个相近又不同的概念，生产（production）从根本上讲，是指将生产要素（原材料、劳动力、机械等）转换成有用财富的过程，一般指产品的制作过程，是狭义概念。生产出来的财富，有形的叫做“产品”，无形的被称作“服务”，这个区别并不严密。而“制造”（manufacturing）和“生产”有相近的使用方法，但被限定用作生产有形财富的情况较多。不仅指生产过程，还包括设计、产品开发、供应链等价值创造的整个过程，是广义概念。因此，研究制造业，要将制造企业的生产活动和产品开发活动作为一个“总系统”来考虑。制造是一个整体虽然不是新概念，但实际中往往将它分开。例如，在学科上，将工业工程、生产管理、技术管理放在工学科或管理学科，市场营销放在商学科，工业设计放在设计学科，研究往往都是分开的。由此需要一个“线索”将这些制造要素统合起来。

2.设计信息流的观点

这里提出设计信息流的概念。在以前的研究中，一般将制造企业的生产工序作为“物”的流动分析，随着信息技术的发展，生产过程也被视为“信息”的流动。“狭义的信息”一般是指运用计算机的电子数据信息，东京大学经济学研究科教授藤本隆宏先生提出“广义的信息”——“设计信息”这一概念，他指出，不管是制造业还是服务业，顾客接受的商品都能看作是某种“设计信息”承载在某种媒体（媒介）上的东西。[1]顾客通过接受企业产品传递来的信息群，并将之解读，从而获得满足。可以说，顾客消费的不是最终产品本身，而是植入产品中的“设计信息群”。企业是发送“产品设计信息”的一方，那消费者则是接受“承担着价值的信息”并获得顾客满意的一方。

由此，从设计信息流的观点，可以将整个制造系统看作“设计信息的创造以及从工程到产品的转译过程”，是连接产品开发和生产的总系统与竞争力的纽带。具体来说，（1）产品开发阶段是产品设计信息的创造阶段，创造对于顾客有价值的信息，并将这个信息传达到生产现场的工程中，是广义的信息创造和信息传达活动。（2）生产阶段，尤其是现代的大量生产，是将产品设计信息在各个工程中不断转译的过程，同时将生产管理中用以衡量关键绩效指标的品质Q（Quality）、成本C（Cost）、交货期D（Delivery）可以视为信息转译的精度、密度和速度。（3）市场营销阶段是将产品上承载的产品设计信息群，向顾客发送的过程。综上，产品的概念就成了设计信息在材料（媒介）上的转译。

3.制造系统的目的——创造附加价值和提升竞争力

（1）附加价值创造

企业经营最大的目的是使用经营资源创造更多的价值。对于制造业，通过技术或商品创造附加价值，达到制造企业附加价值最大化是最重要的课题。[2]附加价值创造包括技术和商品的价值创造、价值创造流程和事业价值创造这3个要素，其中技术商品价值创造、价值创造流程是价值创造（value creation）过程，事业价值创造是价值获得（value capture）过程。企业在技术开发、商品开发、制造、市场营销的流程中，通过技术创新、开发符合顾客真正需求的商品，再通过有效的产品开发管理、产品生产管理，生产出高品质低成本的商品，并通过企业差异化战略等获得价值，创造利润。附加价值创造的过程也是设计信息流良好流动的过程。

（2）深层竞争力模式

作为系统的机能或者目的，“竞争力”是焦点。竞争力是个多面且多层次的概念，设计竞争力不仅有企业层面，[3]还有国家层面，[4]用一个指标很难概括。东京大学藤本教授结合市场营销学的4P理论和生产管理的QCD概念，提出“深层竞争力模式”，[5]即市场营销消费市场的“表层竞争力”、开发生产现场的“深层竞争力”、企业组织能力和最终的“收益力”。（图1）

具体来说，表层竞争力是市场表现，指消费者直接接受并能评价的产品的市场信息，如设计、品质、价格、广告、营销等信息。深层竞争力是制造表现，指产品开发和生产现场的绩效，如制造工程的生产率、制造成本、不良率、生产周期、产品开发周期、开发生产率等。而收益力是指企业的财务指标，如销售利润率、股东资本收益率、现金流量等。

图1 深层竞争力模型

企业的终极目的是被顾客直接评价的“表层的竞争力”，比如通过价格或产品差异化与其他公司竞争，获得更多顾客的支持，从而在结果上获得相应的利益。但是从长期看，为了在这个表面层的竞争上获胜，在顾客看不见的背后踏实的竞争就不可或缺。这个“深层的竞争”，就是生产率、生产前置时间、生产流程内不良率、开发前置时间等，顾客不直接评价，但与企业的制造能力直接相关的成果指标的优劣，在企业间、工厂间竞争。更进一步说，深层水平的绩效和“制造的组织能力”直接关联，没有后者的改善，前者的改善也无法进行。

二、以丰田汽车公司为例的实证分析

汽车产业是在许多相关工业和技术的基础上发展起来的综合性产业，在工业经济发展中起着重要支柱的作用。丰田汽车公司（Toyota Motor Corporation）是日本著名的汽车制造公司，2008年起丰田汽车公司逐渐取代美国通用汽车公司，成为全球排名第一的汽车生产厂商。丰田汽车不仅是全世界最大，也是效益最高的汽车厂商。据日本每日新闻报道，丰田汽车公布的2018年3月期联合结算结果，最终利润刷新了2年来的历史最高纪录。丰田公司可持续的优良业绩，不仅在于它创造的精益生产方式——“丰田式”生产系统，还在于其高效的产品开发系统，产品开发和生产的高效整合，是其竞争优势的源泉。[6]

1.产品开发方面的能力：设计信息的创造

丰田系统的第一个重要特征与其强大而有效的产品开发系统，即“产品设计信息的创造”相关。面临市场需求不确定、不稳定、且多样化，预先读取这些消费者未来的潜在需求，创造设计概念并将它们正确转译为详细设计很难。[7]在设计概念创造、设计信息转译和提升设计品质方面，丰田公司的产品开发机制有如下特征。（图2）

首先，通过缩短从产品策划到市场营销为止的开发周期，来提高对不确定的市场需求的预测精度。

第二，通过提高开发的生产率，在有限的研究开发预算中增加可能的项目数，来提高对应市场变化和多样性的适应能力。

第三，通过构建少而精且密切协同的项目团队，拓宽各技术者的防守范围，来提高各构成部分技术者对产品概念的理解力。

第四，按各产品设置强有力的项目负责人，即重量级项目经理，对概念创造和概念技术转译双方两方面都负有责任。通过“可制造设计”（DFM：Design for Manufacturing）、并行工程（concurrent engineering）等，既提高制造生产率以及制造品质，也缩短开发周期。

在概念转译阶段，为了实现可制造设计，详细产品设计不仅保证正确反映概念，还预先读取制造上的问题，这些成为提高制造生产率以及制造品质的基础。因此，产品开发部门、生产技术部门以及试制工厂、量产工厂的协同调整与沟通成为关键。产品设计和生产准备同时并行推进的并行工程，不仅缩短了开发周期，也促进了开发和生产的协同。

图2 丰田公司的产品开发系统

图3 丰田公司的生产系统

2.生产方面的能力：设计信息高密度、高精度的转译

如何将产品开发阶段创造的产品设计信息，有效地流动到生产工程设计上，通过生产工程有效且正确地将产品设计信息具体到物化的产品上，就是设计信息从产品开发阶段如何正确、有效、迅速地向生产阶段进行信息转译的过程。[8]从这方面来看，首先，在丰田式生产系统生产率和生产周期的相关能力上，从接受信息和发送信息的双方提高工程向材料和半成品的“信息转译的净时间比率”，以此同时实现生产周期的缩短和生产率的提高。

其次，在制造品质的相关能力上，丰田系统可以视为通过自动化、防呆、自主检查、自主保全等，力求提高生产要素间通信的精度，提高从产品设计→工程→材料的“信息转译的精度”，可以说，这是实现制造高品质的特征。（图3）

3.持续改善的能力和不断进化的战略力

（1）迅速解决问题的能力

丰田的持续改善能力表现为通过“问题解决循环”迅速解决问题的高效组织能力。主要表现在以下方面：①通过“问题的表面化、可视化”，随处可见发现问题的措施；②对这些显在化的问题，尽可能让现场人员参与改善，赋予他们权力，调动他们积极性；③对现场改善活动的解决方法和程序进行标准化或常规化；④改善方案的迅速实施；⑤彻底的作业标准化和不断修订标准，将改善成果积累起来。

（2）不断进化的战略力

有了优良的研发、制造基础，丰田公司还能顺应时代需求，不断提出新的战略构想。如在2018年的CES上，丰田公司社长宣布丰田公司从单纯的汽车制造公司中摆脱出来，成为综合提供汽车相关服务的“移动公司（mobility company）”，并正在推进与美国优步科技公司和软银集团等的合作战略，向社会提出全方位的解决方案。

三、对我国制造业高质量发展的启示

以上基于设计信息流对制造系统的产品开发和生产阶段进行论述，并以丰田公司为例进行实证分析，结合我国的制造战略，可以作以下思考。

1.重视价值创造，发挥设计在产品开发和制造阶段的整合作用

（1）设计在产品开发阶段的作用

在《中国制造2025》的制造强国战略中明确指出，要“实现中国制造向中国创造转变，中国速度向中国质量转变，中国产品向中国品牌转变”。制造企业通过创造对消费者有价值的设计信息，然后体化到产品，向市场传达信息，和其他公司竞争。从这个观点看，产品开发、生产、市场营销的有机结合十分必要。产品开发阶段可以说是“创造产品设计信息的流程”，通过产品开发的流程，将市场需求相关的知识和技术可能性相关知识融合，为商业生产转译成必要的设计信息。在产品开发阶段，设计的作用是确认设计概念、活用创意草图、透视图、全尺寸模型等输出，探讨、决定形状、色彩、材料等设计款式，将设计信息准确、迅速地传达给工程设计部门，并将设计品质、可制造设计、设计的鲁棒性、绿色设计等在制造的上游阶段就渗透进去。

因此，在这个阶段，工业设计和工程设计的协同很重要。设计师擅长从用户视点和商品综合的视点追求商品对使用者的魅力，而工程师侧重从技术的视点不断追求更好的工程设计和技术，判断制造的可能性。理解这两个不同立场的差异，加强双方沟通，从综合的视点思考问题，得出切实可行的解决方案，在产品开发阶段很重要。

（2）设计在制造阶段的作用

在制造阶段，商品是否如设计图那样出品，设计跟进是设计在这一阶段要发挥的作用。设计要与工程设计、品质、制造等相关者，通过量产试制品进行检查，如形状、色调等是否如效果图一样，易用性、安全性是否有问题等。到了制造阶段，虽然能变更的地方有限，但知道制造中的实际情况，能成为下次设计时的重要参考。此外，随着制造技术的革新，也会带来新设计的可能性。因此，作为创造新商品和设计的基本要素，设计与制造的沟通非常重要。

2.重视企业设计战略与管理，培养高层次复合型设计人才

从微观层面看，设计处于研发、商品开发和生产、市场的连接环节，从宏观层面看，设计不仅连接技术、市场，也是文化表现力，产品设计师不仅要参与到商品开发上游阶段，还必须要参与企业的经营战略。为此，面对新技术、新经济，作为真正的专业职能，必须开发、培养从专家型到有敏锐的市场意识、对市场营销理解透彻、懂经营管理的高层次主管型人才。[9]

四、结语

综上所述，本文以设计信息流为主线，从微观角度剖析了以研发生产为主体的制造总系统提升产业竞争力的机制。随着国内外竞争日趋激烈，同时面临技术、顾客需求、竞争环境的不确定，在我国制造转型升级中，制造企业一方面要紧跟时代趋势，运用互联网、物联网、智能化等新技术，谋划新布局、新战略，另一方面要夯实企业的制造能力和组织能力，发挥设计在制造系统中的整合作用，兼具“战略构想力”和“制造能力”，才能在激烈的市场竞争中处于不败之地。