在裝備制造行業(yè)，我們一直提倡綠色制造。

　　那么何為綠色制造呢？按照百度搜索到的定義，綠色制造又稱環(huán)境意識制造，是一個綜合考慮環(huán)境影響和資源效益的現(xiàn)代化制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響（負(fù)作用）最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

　　但長期以來，工業(yè)產(chǎn)品的源頭設(shè)計(jì)卻是基于已有工藝來定型的。由于工藝的限制，在加工和安裝方面有不可突破的障礙，更難以釋放工程師設(shè)計(jì)潛能，影響產(chǎn)品創(chuàng)新步伐。

　　此外，當(dāng)前的機(jī)械產(chǎn)品必須由大量的零部件裝配、焊接或鉚接而成。這種組合形態(tài)對產(chǎn)品的性能、可靠性、重量、體積、載重、材料、動力、成本、能耗、環(huán)保等方面都具有負(fù)面影響。如：鑄造工藝屬于“長流程”工藝，整個工藝過程中有近30個環(huán)節(jié)，而每個環(huán)節(jié)中還包含設(shè)計(jì)、裝備、工裝、材料、工藝等因素組合，累計(jì)下來的控制點(diǎn)可達(dá)到150個以上，過多的控制因素非常容易產(chǎn)生累計(jì)的質(zhì)量誤差，因而易于產(chǎn)生缺陷、質(zhì)量不穩(wěn)定、工序復(fù)雜等問題，傳統(tǒng)工藝難以在需要高度精密、高機(jī)械性能的產(chǎn)品制造過程中作為主要工藝流程進(jìn)行采用。

新系統(tǒng)方法論

　　不可否認(rèn)，企業(yè)的發(fā)展歷程中，逆向設(shè)計(jì)是必須經(jīng)歷的一個階段，即消化引進(jìn)吸收，跟蹤仿制出相關(guān)產(chǎn)品，獲取市場空間。

　　然而僅靠跟蹤仿制，注定陷入“引進(jìn)—落后—再引進(jìn)”的死循環(huán)。當(dāng)外來的技術(shù)供給和市場格局發(fā)生變化時，企業(yè)將不堪一擊。只有尋求超越的企業(yè)才可以成為業(yè)內(nèi)的常青樹，而依賴“系統(tǒng)思維”的“正向設(shè)計(jì)”將是解決之道。

　　系統(tǒng)思維強(qiáng)調(diào)根據(jù)概念、性質(zhì)、關(guān)系和結(jié)構(gòu)，把對象有機(jī)組織起來，研究系統(tǒng)的功能和行為，著重從整體上去揭示系統(tǒng)內(nèi)部各元素之間以及系統(tǒng)與環(huán)境的多種多樣的關(guān)系。圖1描述了產(chǎn)品的需求、功能、結(jié)構(gòu)和行為之間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)是功能的載體，行為是結(jié)構(gòu)的效應(yīng)，功能是行為的抽象，這是功能—結(jié)構(gòu)—行為之間的客觀關(guān)系。

　　2015年，“工業(yè)再設(shè)計(jì)”一詞被人提及，其本質(zhì)核心是工業(yè)仿真應(yīng)用的升華、正向設(shè)計(jì)技術(shù)的工程化，是先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)與精密制造工藝的結(jié)合。在提高工業(yè)品性能、升級產(chǎn)品的同時，使其走向集成化、輕量化、智能化。

　　據(jù)“工業(yè)再設(shè)計(jì)”理論發(fā)起方———安世亞太科技股份有限公司負(fù)責(zé)人田鋒介紹，“工業(yè)再設(shè)計(jì)”是從產(chǎn)品需求源頭開始，涵蓋需求開發(fā)、功能分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)、工藝試制、試驗(yàn)驗(yàn)證等產(chǎn)品設(shè)計(jì)完整過程，并進(jìn)行突破性、架構(gòu)性、超越性和顛覆式的創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，真正形成我國工業(yè)企業(yè)的自主研發(fā)能力，增強(qiáng)企業(yè)的競爭力和生存力，促進(jìn)以創(chuàng)新驅(qū)動的企業(yè)成長模式。其“基于仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)字技術(shù)”的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)創(chuàng)新及“精密成型技術(shù)”制造過程的創(chuàng)新組成一個完整的創(chuàng)新驅(qū)動研制過程，能夠很好實(shí)現(xiàn)要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動的轉(zhuǎn)變。

　　具體來說，整體流程共分為追根溯源、創(chuàng)新優(yōu)化和物理試驗(yàn)三個重要環(huán)節(jié)。

　　首先是追根溯源，獲取設(shè)計(jì)指標(biāo)和邊界條件。再設(shè)計(jì)的初級階段是基于對結(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)行深層級再設(shè)計(jì)。

　　其次四創(chuàng)新優(yōu)化。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。在設(shè)計(jì)的過程中，工程師完全可以打破工藝的束縛，依靠無論產(chǎn)品結(jié)構(gòu)怎樣復(fù)雜皆可制造出來的理念，釋放出巨大的設(shè)計(jì)潛能，他們可以只專注于需求，可以設(shè)計(jì)任何結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，而不需要考慮制造工藝的局限。工藝束縛的消失帶來產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)之間藩籬的傾覆，設(shè)計(jì)與制造一體化工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)體系將建立，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模式將被根本性地顛覆，產(chǎn)品設(shè)計(jì)將可以真正實(shí)現(xiàn)仿真驅(qū)動。

　　最后是利用精密制造和物理試驗(yàn)技術(shù)，對創(chuàng)新性設(shè)計(jì)方案進(jìn)行確認(rèn)和迭代。在精密制造技術(shù)的支撐下，可實(shí)現(xiàn)快速迭代，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。工業(yè)再設(shè)計(jì)的整體流程如圖2所示。

影響幾何？

　　田鋒說，多年的研究表明，80%的資源消耗和環(huán)境影響取決于產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。因此，綠色設(shè)計(jì)是促進(jìn)工業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)和最重要舉措。

　　工業(yè)再設(shè)計(jì)將徹底摒棄“傻大黑粗”式依賴資源消耗、依賴低成本競爭、依賴高能耗高排放的制造方式。通過精益設(shè)計(jì)改良產(chǎn)品基因，通過精密制造改良產(chǎn)品可靠性，從而提高制造業(yè)的質(zhì)量效益；精密制造通過節(jié)省原材料、基本零排放實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的綠色制造。實(shí)現(xiàn)由低成本競爭優(yōu)勢向質(zhì)量效益競爭優(yōu)勢的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)由資源消耗大、污染排放物多的粗放制造向綠色制造的轉(zhuǎn)變。

　　“工業(yè)再設(shè)計(jì)將解決工業(yè)產(chǎn)品在研發(fā)和制造過程中的核心問題。目前，國內(nèi)已有相關(guān)企業(yè)開展實(shí)踐，并取得了極大成效?！碧镤h介紹說，安世亞太主導(dǎo)的工業(yè)再設(shè)計(jì)合作伙伴體系可以成為各類工業(yè)產(chǎn)品研制企業(yè)在研發(fā)和零部件/整機(jī)生產(chǎn)方面的外包商，企業(yè)可以更加集中精力于產(chǎn)品前期的市場開拓與后期的客戶服務(wù)工作中，實(shí)現(xiàn)分散化研發(fā)資源、制造資源的整合和各自核心競爭力的高度協(xié)同，可以成功實(shí)現(xiàn)由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造的轉(zhuǎn)變。

　　在他看來，《中國制造2025》戰(zhàn)略的推進(jìn)勢必將加快企業(yè)角色進(jìn)程轉(zhuǎn)變，其為戰(zhàn)略中明確提出：提高國家制造創(chuàng)新能力、推進(jìn)信息化與工業(yè)化深度融合、強(qiáng)化工業(yè)基礎(chǔ)能力，加強(qiáng)質(zhì)量品牌建設(shè)、全面推行綠色制造、大力推動重點(diǎn)領(lǐng)域突破發(fā)展、深入推進(jìn)制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、積極發(fā)展服務(wù)型制造和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)、提高制造業(yè)國際化發(fā)展水平這九項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)和重點(diǎn)。

　　我們認(rèn)為，工業(yè)再設(shè)計(jì)是對這些戰(zhàn)略任務(wù)將提供有力的支撐和保障。工業(yè)再設(shè)計(jì)體系當(dāng)前至少可以在高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備七個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　而在他看來，工業(yè)再設(shè)計(jì)的思維是對過去設(shè)計(jì)理念的一次升華。因?yàn)?，設(shè)計(jì)確定了工業(yè)品的基因，工藝和制造塑造了工業(yè)品的體格。而過去一度基于“測繪仿制的逆向設(shè)計(jì)”和“引進(jìn)消化”的照抄模式，造成了我國從學(xué)術(shù)界到工業(yè)界極少形成基于系統(tǒng)思維和功能觀點(diǎn)的產(chǎn)品正向設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法學(xué)的理論和實(shí)踐，從而造成設(shè)計(jì)與工藝、設(shè)計(jì)與制造之間的各自為政、脫節(jié)嚴(yán)重，互相對立關(guān)系。

　　“現(xiàn)在我們都提倡綠色制造，但實(shí)質(zhì)上，綠色設(shè)計(jì)是綠色制造的前提，它是基于產(chǎn)品自主設(shè)計(jì)能力的，而中國工業(yè)自主設(shè)計(jì)能力不足，特別是創(chuàng)新型正向設(shè)計(jì)能力不足，跟蹤研仿的模式很難建立綠色設(shè)計(jì)意識和能力，導(dǎo)致綠色設(shè)計(jì)能力基因性缺乏?！?

　　田鋒說，我國制造業(yè)過去的發(fā)展方式比較粗放，能源資源利用效率偏低、環(huán)境污染嚴(yán)重。從單位工業(yè)增加值能耗看，我國單位工業(yè)增加值能耗是美國的3.5倍、日本的5.3倍、英國的7.7倍、德國的8倍。而由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、對外開放水平不高等因素制約，一些地區(qū)對綠色設(shè)計(jì)的價(jià)值和重要性認(rèn)識仍處于模糊狀態(tài)。