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专题三
创新设计促进制造业高质量发展

张彦敏 刘惠荣 [1]

一、中国原创设计短板制约制造业发展

德国“金鼻子剽窃奖”自1977年创立以来每年会选出10余件“山寨”产品,这些“山寨”产品的制造商可得到一个长着金鼻子的黑色小矮人奖杯,奖杯灵感来源于德国常用语——such eine goldene Nase verdienen(挣了笔大钱),以此来讽刺用抄袭手段获取不正当暴利的行为。值得关注的是,这些被点名的抄袭者大都是中小型制造企业,甚至以个体小型制造企业居多。对于德国金鼻子奖评选结果,国内设计界褒贬不一、反响各异,一边是越发健全的版权、专利保护制度,一边却是剽窃猖獗,但很多专家认为这是工业化道路上企业发展过程中不可回避的阶段。

德国、美国乃至日本工业进程中都存在很多“抄袭、剽窃”事件。其实关于设计剽窃的新闻并不新鲜,涉及的行业也方方面面。无独有偶,小企业学习、抄袭先进大企业的现象在德国工业进程中也曾经出现过。经济历史学家埃克哈德·霍夫纳曾经把19世纪德国工业扩张的真正原因概括为与版权法的缺乏有关。认为由于缺乏版权法,书籍和知识的大量扩散为该国的工业实力奠定了基础。同时,19世纪的德国历史也不乏德国企业山寨英国制造的现象。1871年,德国统一后,百废待兴,而此时的英国有着令世界赞叹的先进生产力和发达的制造业,追求强国梦的德国人在技术落后的情况下,开始仿造英、法等国的产品,并依靠廉价销售冲击市场,德国一度被扣上了山寨大国的帽子。而英国议会为了保护本国品牌,于1887年8月23日通过了侮辱性的商标法条款,规定所有从德国进口的产品都需注明“Made in Germany”(德国制造)。“德国制造”由此成为一个用来区分“英国制造”的法律新词,以此区分当年劣质的德国货与优质的英国产品。但是到19世纪末这一情况发生了逆转,随着时代的发展和德国生产技术的进步,打着“德国制造”标识的产品反而靠着过硬的品质令英国商品相形见绌,成了高品质产品的代名词,至今德国制造都是质量保障的一张名片。美国在刚独立之初也经历了很长一段时间的抄袭时光。

二、中国设计能力发展历程

中国设计能力薄弱,与中国工业发展历史密切相关。新中国成立之初,在苏联援助下建设了中国制造业体系。1958年7月20日,新中国第一台履带拖拉机“东方红-54”出厂,采用的是由苏联哈尔科夫拖拉机厂提供的DT-54型拖拉机图纸。新中国第一代汽车、坦克、锅炉、燃气轮机等,都是采用苏联设计图纸,翻译、学习、转化、生产制造。20世纪70年代末中国实行改革开放,欧美等发达国家和地区相继开始产业转移,首先把加工制造环节转移到中国,OEM、贴牌代工使得中国成为世界工厂、加工车间。通过引进外国进口设备,利用中国廉价劳动力,生产出由外国设计的产品,中国产品虽然遍布全球,但大都是中国制造(Made in China),鲜见中国设计(Design in China)。全球制造业的产业转移,成就了中国制造大国的地位,也使设计成为中国制造的最大短板。后发展国家模仿跟踪是必然的,也是必要的。但是模仿跟踪如果产生后遗症,甚至走向反面——抄袭、剽窃、假冒、侵权……则会成为中国发展自主设计过程中的一大障碍。近年来,中国设计在不断发展进步,从另外一个角度看,“山寨”中的中国工业也在不断进步。“山寨”是生产能力和科技水平的较量,所以新兴发展中的工业化国家“山寨”出来的产品品质差,但中国目前的发展和进步是在外包生产基础上,起点就是世界标准,而且中国的公司把很多产品价格拉低,可以服务那些原厂无法服务到的客户。企业要做大做强,合法合规是必要的,抄袭和“山寨”毕竟不是长久之计。

中国设计经历了外国设计、逆向设计、联合设计阶段,正在走向自主设计阶段。实现自主设计非常重要,但不是最终目标。自主设计只是解决了“别人能够设计、我也能够设计”的问题。创新设计的目标是实现原创设计、引领设计、颠覆性设计。乔布斯说:“很多时候消费者并不知道自己要什么,直到我们把设计出来的东西放在他们面前,他们才会恍然大悟。”“我们不迎合市场需求,相反,我们引领市场潮流。”苹果产品不仅创造市场,更是创造了新的消费需求,重构了人们未来的生活方式。这正是创新设计的价值理念,也是终极目标。

三、大力发展创新设计是新时期中国制造业战略选择

习近平总书记2020年8月在安徽省考察调研时强调,“要深刻把握发展的阶段性新特征新要求,坚持把做实做强做优实体经济作为主攻方向,一手抓传统产业转型升级,一手抓战略性新兴产业发展壮大”。传统制造业是实体经济的主体,是制造业的重要组成部分。特别是中国传统制造业占制造业比重大、链条长,是制造业实现高质量发展的重点,也是中国制造强国建设的重要组成部分。创新设计是促进传统企业转型升级、提升竞争能力的重要手段。

过去我们说设计是制造的前端,设计是制造的第一道工序。创新设计不仅包括制造的前端,还包括产品产业全过程设计,提高产品制造服务全过程的附加值。这是大家都熟悉的微笑曲线。对于一个产品,前端研发设计,中间生产制造,后端营销服务。附加值在两端最高,中间最低。创新设计不仅在前端,也包括中间生产制造即工艺与工艺流程设计,还包括后端的服务即服务设计。现在的产品越来越向服务延伸,包含越来越多的服务价值,设计也必然向服务拓展,而且服务的价值越来越高。商业模式设计,特别是一些颠覆性的模式创新,对传统制造业态产生革命性影响,这种模式设计,或者业态设计也越来越重要。因此反映制造附加值的微笑曲线,因设计创新而改变。企业发展设计的思路应当改变,中国建设制造强国必须大力发展创新设计。

2016年7月,工业和信息化部、国家发展改革委、中国工程院联合发布了《发展服务型制造专项行动指南》,提出:为推动创新设计发展,制定制造业创新设计发展行动纲要。2016年11月,国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,再次强调提升创新设计水平,实施“创新设计发展工程”,制定实施制造业创新设计行动纲要。

大力发展创新设计是中国工程院向国务院提出的建议。2013年中国工程院启动了“创新设计发展战略研究”重大咨询项目,以路甬祥院士、潘云鹤院士领衔的中国工程院创新设计项目研究团队,经过大量调查研究,完成了《中国创新设计发展战略研究》《中国创新设计发展路线图》等一系列研究报告,在此基础上凝练出“关于大力发展创新设计的建议”报告。这一研究项目动员了中国设计界十几位院士和近百位专家,项目组调研足迹遍布数十个城市、上百个企业,参与研讨会、座谈会人员近千人,项目研究成果是集体智慧的结晶。项目组从设计视角对中国制造实现由大到强进行了深刻思考,做出了科学预判。

各地政府、企业、大学、研究院所、社会团体、新闻媒体等,积极落实创新设计战略规划,在实践中取得了可喜成绩,在探索中总结了宝贵经验。一些地方成立了创新设计研究机构,一些企业建设创新设计中心,一些大学设立创新设计学院,全国性和区域性创新设计联盟相继成立,媒体通过各种渠道传播普及创新设计理念,以“好设计”奖为代表、以表彰创新设计为宗旨、体现创新设计特征的设计奖项纷纷推出,影响力越来越大。

四、“好设计”奖助推创新设计能力提升

中国机械工程学会于2015年设立“好设计”奖,至今已成功举办六届,并于2017年底在国家科学技术奖励工作办公室备案登记(编号0283)。“好设计”奖依托中国工程院国家高端智库,路甬祥院士作为奖项发起人,潘云鹤院士担任专家委员会主任,会聚了中国创新设计领域众多院士专家,通过集聚国内外创新设计领域极具影响力的组织资源、专家资源、产业资源、金融资源,共同打造中国创新设计领域的权威设计奖项。“好设计”奖评选表彰工作坚持以新发展理念为指导,面向中国制造服务主战场,面向全球市场以及绿色智能制造服务的未来,体现制造服务业的基本特点和知识网络时代设计制造服务创新的新特征。“好设计”奖自创办以来,社会影响力和公众认知度不断提升,参与申报的项目近万项、参与申报的单位千余家,共评选出获奖项目近500项。其中,评选出以蛟龙号载人潜水器、CRH380A型高速动车组、北斗—遥感卫星综合管理平台、500米口径射电望远镜柔性并联索驱动系统技术及装备等为代表的一大批国之重器、重大装备“好设计”金银奖177项,这些获奖项目中不乏传统产业企业通过创新设计实现转型升级、新兴产业企业通过创新设计引领颠覆性创新、服务型领域企业通过创新设计开拓新市场的一大批典型案例。

“超大断面矩形盾构机”获得2016年“好设计”金奖,是工程机械创新设计典范。20世纪90年代盾构机开始进入中国,盾构机的核心技术及市场被德国、日本等发达国家垄断,盾构机可以进口,但是坚决不转让技术。中铁工程装备集团有限公司用了8年时间,在完全掌握了盾构机的核心技术和自主知识产权后,对盾构机进行了“再升级”和“再创新”,先后研发设计出世界最大断面矩形盾构机、世界最小断面硬岩掘进机(TBM)、世界首台马蹄形盾构机等创新产品,不断掌握了全系列盾构产品的研发设计能力,而且根据中国地质结构创新设计,让中国的盾构机设计走在了世界前列。“超大断面矩形盾构机”设计了多刀盘组合结构,变“圆形”为“矩形”盾构,实现7×10平方米超大断面矩形施工,产品增强了地质适应性,与传统明挖施工相比效率提高3倍,每100米隧道可综合节约成本近1000万元,目前该产品已应用于国内多个城市隧道施工,并出口新加坡等国家。

“装备级功能运动袜品”获得2016年“好设计”银奖,是服装纺织业创新设计典范。浙江东方百富袜业制造有限公司是个传统企业,袜业领域竞争激烈,主要是价格竞争,一双袜子利润几毛钱甚至几分钱。浙江东方百富袜业制造有限公司和浙江大学体育科学与技术研究所合作,对产品重新定位,设计出系列装备级别的功能运动袜,产品包括篮球、足球、长跑、旅游、户外运动等专业运动袜,把袜子售价提高到10美元以上,产品供给美国NBA篮球比赛,在袜业红海中走出了一条创新发展的新路。

机械科学研究总院设计的“数字化无模铸造成型工艺”获得2015年“好设计”银奖,是铸造工艺创新设计典型案例。该工艺针对制作木模、砂型、浇注成型铸件的传统工艺,取消木模,直接在砂型上加工成型,然后浇注,节约了大量木材,大大减少了铸件制作工期和成本。

“豪克能金属镜面加工与改性技术和装备”获得2020年“好设计”银奖,是工艺与装备创新设计典型案例。项目完成单位山东华云机电科技有限公司在传统机械加工基础上,创新设计了超声波镜面加工与改性新工艺,冲击频率从几千次/秒到几万次/秒,最高频率可以达到3万赫兹。不仅将零件一次性加工成镜面,而且同时使表层金属材料晶粒细化到纳米级别,大大提高材料的硬度和耐磨性,大幅提高零部件的疲劳寿命。

生意帮“云工厂”获得2017年“好设计”银奖,也是制造模式创新设计案例。浙江宁波生意帮“云工厂”拥有15000多家合作工厂,其中包括2400多家模具厂、6500多家机加工厂、2700多家表面处理厂、500多家组装厂。生意帮通过盘活和整合闲置产能,无须购买设备、扩建厂房、培训工人,就能实现低成本的产品生产;拆解生产工序,从根本上优化每一个生产环节,从而大幅度提高生产效率;以网络化协同生产为基础的云工厂配合云端MES系统实现高效管控体系,通过优化物流路线、调整产能匹配、高效品控管理,最大限度降低了设备和人工对产品生产的影响,提高产品生产品质,可以说这是典型的服务模式和商业模式创新设计。

“ARJ21新支线客机”获得2017年“好设计”金奖,是中国大飞机创新设计典型案例。中国商飞上海飞机研究院设计的ARJ21新支线客机,结构设计上采用大后掠角的超临界机翼和一体化设计的翼梢小翼以获得较高的巡航升阻比,降低巡航阻力;大量采用低密度、高强度材料有效减低飞机重量,减少了同一航程下单位重量的碳排量,提高飞机航程,可以说是绿色设计的典范。

“复兴号”中国标准动车组获得2017年“好设计”金奖,也是轨道交通创新设计典型案例。中国铁总和中车集团设计的复兴号中国标准动车组,车体设计为低阻力流线型、平顺化设计,不仅能耗大大降低,车内噪声也明显下降。其阻力比CRH380系列降低7.5%~12.3%,350km/h速度级人均百公里能耗下降17%左右。在乘坐体验创新设计方面,车厢内实现了Wi-Fi网络全覆盖,不间断的电源插座;在智能化感知系统创新设计方面,采集各种车辆状态信息达1500余项,能够全面监测列车运行状况,实时感知列车状态,为全方位、多维度故障诊断和维修提供支持。

“金风直驱永磁风力发电机组”获得2018年“好设计”银奖,是新能源创新设计典型案例。新疆金风科技股份有限公司2004年与德国Vensys公司合作,采用该公司直驱永磁技术,由德国Vensys公司总体设计,金风科技详细设计,联合设计了1.5兆瓦至2.5兆瓦级风力发电机。2008年金风科技收购了这家德国公司70%的股份,在掌握直驱永磁技术的基础上,根据中国风场环境,中方总体设计,德方详细设计,设计出3.0兆瓦至6.0兆瓦级风力发电机,这是比较典型的从联合设计到自主设计案例。

通过以上“好设计”获奖项目和案例可以看出,中国企业正在探索实践以自主创新、原创设计为核心的创新设计能力提升。在重点领域开展创新设计示范,全面推广应用以绿色、智能、协同为特征的先进设计技术;加强设计领域共性关键技术研发;建设完善创新设计生态系统。提高创新设计能力的以上三个措施很清晰、很具体,都可以实实在在地落地实施。比如,选择重点领域、重点企业开展创新设计示范。以绿色、智能、协同等先进设计技术引领企业发展,在产品与系统、工艺与流程、服务与商业模式创新设计方面取得突出效果的成功经验,都非常具有示范借鉴和推广价值。又如,新一代人工智能技术必将引发设计产生革命性变化,目前国外企业在智能设计领域不断突破、遥遥领先。中国制造必须抓住这个机遇,大力发展以智能设计为代表的共性关键设计技术。目前中国大量使用的设计工具、设计软件都依靠进口,突破这些“卡脖子”问题,大力发展具有中国自主知识产权的设计工具、软件十分紧迫。再如,抓创新设计环境生态、鼓励中国制造向中国设计转变,改革设计教育、大力开展创新设计培训、推动设计思维成为创新创业的必修课等。通过引领提升中国制造服务的国际竞争力、可持续发展能力和引领全球设计制造服务的能力,促进中国制造服务提质增效和转型升级,进而实现中国从制造大国向创造强国的历史跨越。


[1] 张彦敏,中国机械工程学会常务副理事长、教授级高工。
刘惠荣,中国机械工程学会科普与评价处副处长、高级工程师。 w4lRXrr44JFEiNadUc3QQDDRJym1xBJdMU7yJ9RmugEorZ+sYWNc7V2FyWLQypA0

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