長期以來，工業(yè)產(chǎn)品的源頭設計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計潛能，影響產(chǎn)品創(chuàng)新步伐,。

　　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，其目標是使產(chǎn)品從設計,、制造,、包裝,、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中,，對環(huán)境的影響（負作用）最小,，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化,。

　　此外,，當前的機械產(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)中還包含設計,、裝備、工裝,、材料,、工藝等因素組合，累計下來的控制點可達到150個以上,，過多的控制因素非常容易產(chǎn)生累計的質(zhì)量誤差,，因而易于產(chǎn)生缺陷、質(zhì)量不穩(wěn)定,、工序復雜等問題,，傳統(tǒng)工藝難以在需要高度精密、高機械性能的產(chǎn)品制造過程中作為主要工藝流程進行采用,。

　　新系統(tǒng)方法論

　　不可否認,，企業(yè)的發(fā)展歷程中，逆向設計是必須經(jīng)歷的一個階段,，即消化引進吸收,，跟蹤仿制出相關產(chǎn)品，獲取市場空間。

　　然而僅靠跟蹤仿制,，注定陷入“引進—落后—再引進”的死循環(huán),。當外來的技術供給和市場格局發(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“正向設計”將是解決之道。

　　系統(tǒng)思維強調(diào)根據(jù)概念,、性質(zhì)、關系和結構,，把對象有機組織起來,，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)境的多種多樣的關系,。圖1描述了產(chǎn)品的需求,、功能、結構和行為之間的關系,。結構是功能的載體,，行為是結構的效應，功能是行為的抽象,，這是功能—結構—行為之間的客觀關系,。

　　2015年，“工業(yè)再設計”一詞被人提及,，其本質(zhì)核心是工業(yè)仿真應用的升華,、正向設計技術的工程化，是先進設計技術與精密制造工藝的結合,。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)再設計”理論發(fā)起方———安世亞太科技股份有限公司負責人田鋒介紹,，“工業(yè)再設計”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)設計,、物理設計、工藝試制,、試驗驗證等產(chǎn)品設計完整過程,，并進行突破性、架構性,、超越性和顛覆式的創(chuàng)新產(chǎn)品設計,，真正形成我國工業(yè)企業(yè)的自主研發(fā)能力,，增強企業(yè)的競爭力和生存力，促進以創(chuàng)新驅動的企業(yè)成長模式,。其“基于仿真和優(yōu)化設計的數(shù)字技術”的設計細節(jié)創(chuàng)新及“精密成型技術”制造過程的創(chuàng)新組成一個完整的創(chuàng)新驅動研制過程,，能夠很好實現(xiàn)要素驅動向創(chuàng)新驅動的轉變。

　　具體來說,，整體流程共分為追根溯源,、創(chuàng)新優(yōu)化和物理試驗三個重要環(huán)節(jié)。

　　首先是追根溯源,，獲取設計指標和邊界條件,。再設計的初級階段是基于對結構的當前認知，通過試驗或仿真手段獲取邊界條件和指標數(shù)據(jù),，進行產(chǎn)品再設計,。成熟以后，可以追溯產(chǎn)品原始需求,，利用正向設計過程獲取邊界條件和指標數(shù)據(jù),，進行深層級再設計。

　　其次四創(chuàng)新優(yōu)化,。借助設計創(chuàng)新,、參數(shù)優(yōu)化、拓撲優(yōu)化和虛擬試驗技術等手段開展創(chuàng)新設計和驗證,。在設計的過程中,，工程師完全可以打破工藝的束縛，依靠無論產(chǎn)品結構怎樣復雜皆可制造出來的理念,，釋放出巨大的設計潛能,，他們可以只專注于需求，可以設計任何結構的產(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)品設計與生產(chǎn)之間藩籬的傾覆，設計與制造一體化工業(yè)產(chǎn)品設計體系將建立,，傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計模式將被根本性地顛覆,，產(chǎn)品設計將可以真正實現(xiàn)仿真驅動。

　　最后是利用精密制造和物理試驗技術,，對創(chuàng)新性設計方案進行確認和迭代,。在精密制造技術的支撐下，可實現(xiàn)快速迭代,，盡快實現(xiàn)再設計定型,，以及推出最終的創(chuàng)新性產(chǎn)品。工業(yè)再設計的整體流程。

　　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)品設計階段,。因此,，綠色設計是促進工業(yè)綠色轉型發(fā)展的最關鍵環(huán)節(jié)和最重要舉措。

　　工業(yè)再設計將徹底摒棄“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。通過精益設計改良產(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,、基本零排放實現(xiàn)環(huán)境友好的綠色制造。實現(xiàn)由低成本競爭優(yōu)勢向質(zhì)量效益競爭優(yōu)勢的轉變,，實現(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變。

　　“工業(yè)再設計將解決工業(yè)產(chǎn)品在研發(fā)和制造過程中的核心問題,。目前,，國內(nèi)已有相關企業(yè)開展實踐，并取得了極大成效,?！碧镤h介紹說，安世亞太主導的工業(yè)再設計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工作中,，實現(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,，可以成功實現(xiàn)由生產(chǎn)型制造向服務型制造的轉變,。

　　在他看來，《中國制造2025》戰(zhàn)略的推進勢必將加快企業(yè)角色進程轉變,，其為戰(zhàn)略中明確提出：提高國家制造創(chuàng)新能力,、推進信息化與工業(yè)化深度融合、強化工業(yè)基礎能力,，加強質(zhì)量品牌建設,、全面推行綠色制造、大力推動重點領域突破發(fā)展,、深入推進制造業(yè)結構調(diào)整,、積極發(fā)展服務型制造和生產(chǎn)性服務業(yè)、提高制造業(yè)國際化發(fā)展水平這九項戰(zhàn)略任務和重點。

　　我們認為,，工業(yè)再設計是對這些戰(zhàn)略任務將提供有力的支撐和保障,。工業(yè)再設計體系當前至少可以在高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備,、海洋工程裝備及高技術船舶,、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車,、電力裝備,、農(nóng)業(yè)機械裝備七個領域發(fā)揮重要作用。

　　而在他看來,，工業(yè)再設計的思維是對過去設計理念的一次升華,。因為，設計確定了工業(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“測繪仿制的逆向設計”和“引進消化”的照抄模式，造成了我國從學術界到工業(yè)界極少形成基于系統(tǒng)思維和功能觀點的產(chǎn)品正向設計和創(chuàng)新設計方法學的理論和實踐,，從而造成設計與工藝,、設計與制造之間的各自為政、脫節(jié)嚴重,，互相對立關系,。

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

　　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)對綠色設計的價值和重要性認識仍處于模糊狀態(tài),。

　　“這其中大有作為,！”田鋒強調(diào)，安世亞太科技股份有限公司和蘇氏精密制造技術（北京）股份有限公司正在利用自身的技術優(yōu)勢,，并抓住這種優(yōu)勢所帶來的機遇和契機,，合作打造“中國工業(yè)再設計”體系，并且已經(jīng)取得一定成果,。如：某汽車生產(chǎn)企業(yè),，采用安世亞太精益研發(fā)體系技術對一款越野卡車的前橋進行了再設計，在原結構基礎上,，將內(nèi)部加筋處理,，采用蘇氏精密鑄造技術整體成型，實現(xiàn)了將原來由78個鋼制零件焊接而成的前橋殼整體鑄造成一個鋁制零件,，在不降低性能指標的前提下,，減重達到63%，直接減少材料成本250元,?！叭绻僭O計技術普及開來，以中國每年生產(chǎn)2400萬輛汽車計,，物耗成本減少可以達到每年60億元。由于材料要求降低,、減少能耗,、減少排放、節(jié)能環(huán)保等,，該應用的綠色效益是節(jié)材效益的5倍之多,。”

　　“另外,，再設計可以引發(fā)產(chǎn)品的突破性效能,。航天某武器系統(tǒng)，通過再設計將殼體重量降低超過50%之后,，在動力系統(tǒng)明顯落后的情況下,，實現(xiàn)了該武器系統(tǒng)在航程、航速,、精確性方面對仿制對象的全面超越,。可見,，工業(yè)再設計將在工業(yè)強基和綠色制造等‘中國2025’戰(zhàn)略任務中發(fā)揮巨大作用,?！?/p>

　　任重道遠

　　但毫無疑問，“工業(yè)再設計”的推廣過程中可能面臨觀念,、標準和人才等制約因素,。

　　在觀念方面，“工業(yè)再設計”的順利實現(xiàn)往往是由于突破性新技術和新工藝的出現(xiàn),，再設計其實就是把握這些已有的新技術和工藝,，促使其快速向成果轉化。

　　因此面對創(chuàng)新,，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)可能因為觀念滯后不愿沖破原有的企業(yè)結構和思想觀念,，接收顛覆性創(chuàng)新特別是在產(chǎn)品生命周期的成熟期，整個企業(yè)不愿意放棄業(yè)已形成的優(yōu)勢,，將處于惰性狀態(tài),，缺少創(chuàng)新所需的內(nèi)部條件。

　　此次在標準方面,，由于采用工業(yè)再設計可以實現(xiàn)將一個部件取代若干個零部件,，原有零散部件的生產(chǎn)標準面臨失效，單個一體化部件的非標問題在設計環(huán)節(jié)中是不容易被接收的,。在人才方面,，從事工業(yè)產(chǎn)品設計的人員對正向設計、精益研發(fā),、綠色制造等理念的認知接收程度和實踐機會也大大影響工業(yè)再設計推廣應用的步伐,。

　　不過這些桎梏工業(yè)創(chuàng)新的理念因素隨著國家對工業(yè)結構調(diào)整升級進程深入，會逐步減弱從反方成為支持者,，成為中國工業(yè)創(chuàng)新的新動力,，在整個工業(yè)生態(tài)圈形成正反饋的良性循環(huán)，并最終產(chǎn)生快速優(yōu)化迭代達到最優(yōu)狀態(tài),。

　　田鋒建議“中國工業(yè)再設計專家委員會”,，構建面向“中國制造2025”重點戰(zhàn)略任務的工業(yè)再設計體系和公共服務平臺，圍繞各個產(chǎn)業(yè)和細分領域的需求,，開展工業(yè)再設計的標準建設,、人才培訓和行業(yè)交流等工作和服務。

　　并從市場上不斷獲取改進意見和新的需求,，開始新的正向設計研發(fā),、工業(yè)仿真、物理驗證,、工藝定型,、批量專業(yè)生產(chǎn)和整機總成等循環(huán)，從研究用戶需求出發(fā),，到滿足用戶需求結束,，打造工業(yè)再設計生態(tài)圈,。