计算机能思维吗,为什么 方案解读：当正向设计“遇见”增材制造(3)

2术语定义（What）

【正向设计（systematic forward design; forward design solution system based on systems engineering methodologies）】

为迎接新一轮科技革命和产业革命带来的机遇并应对制造业转型升级的挑战，以系统工程的理论方法和过程模型为框架，以增材思维为代表的新技术体系为抓手，面向人工物理系统的改进设计、原创设计和技术研发等场景，可以借鉴逆向设计的方法手段消化吸收各种现有技术和成果，不以仿制抄袭山寨为手段和目的，来提升人工物理系统的设计制造一体化能力、企业自主创新能力乃至企业和社会可持续发展能力的设计活动、设计方法和解决方案咨询体系。

【正向设计的简版定义】

以系统工程为框架，以增材思维和技术为抓手，面向人工物理系统的改进设计、原创设计和技术研发，来提升人工物理系统的设计制造一体化能力、企业自主创新能力乃至企业和社会可持续发展能力的设计活动、方法和解决方案咨询体系。

【工业再设计（redesign for industrial products）】

正向设计的业务场景之一。对于处于成熟期（技术系统进化S曲线的第三阶段）的人工物理系统，不改变功能用途，站在系统的高度重新审视需求，按照价值、功能和能量的观点，以效法自然的方式，利用计算机辅助创新、仿真优化、增材制造、等材制造等突破性新技术、新工艺、新材料重新设计整个系统的产品设计、工艺设计、材料设计和制造过程，实现重新设计后的人工物理系统的功能、结构和材料在全生命期内的最佳组合，使得该类人工物理系统沿S曲线的进化更接近自然赋予的极限。

2.1 内涵

为什么要在“正向设计”的定义中对逆向设计采取兼收并蓄的包容态度，正向设计和逆向设计是什么关系？为什么在“正向设计”的定义中要强调“以系统工程为框架”、“以增材思维为代表的新技术体系为抓手”？为什么在“工业再设计”的定义中要提“价值、功能和能量的观点”和“效法自然的方式”？让我们回归事情的本源和本质，用系统和系统进化的观点来思考“正向设计”和“工业再设计”的内涵。

2.1.1 正向设计与逆向设计

回顾中国工业化进程中，复杂产品和装备的研发模式从测绘仿制、到改进改型、再到自主研发由低端向高端演化的历程，可以看出每个历史时期的研发模式都可以说是正向设计和逆向设计混合应用的模式，只不过各时期正向设计和逆向设计所占比重不同，逐步地由逆向设计占主导转变为正向设计占主导，而且伴随这一过程，逆向设计和正向设计的能力成熟度水平也不断提升。先看一下逆向设计能力成熟度水平的提升过程[3]。

基于“原准法”的测绘仿制是典型的逆向设计活动。特别是在早期装备的测绘仿制过程中，存在大量的相对低水平的逆向设计活动（如图6红色箭头所示），即仅由实物反推到图纸、反推到设计，而无需反求到原始需求。在经济日益全球化、市场化的今天，测绘仿制已不可行、且没必要。对于后发工业化国家来说，从引进消化吸收国外先进产品和技术、或从分析竞争对手的现有技术和产品开始，再到改进改型、再创新，是复杂工业品研发模式演进必不可少、不可逾越的历史发展阶段，其作用是站在前人或巨人的肩膀上，锻炼研发队伍，提升企业核心竞争力。

图6不同成熟度水平的逆向设计在系统工程实体V模型中的体现[3]

对于从国外花钱买产品图纸和专利技术等知识产权的引进消化吸收，需要具体情况具体分析。对于只引进、没有或很少花精力消化吸收，相当于省却了“原准法”开始阶段低水平的逆向设计，说白了是半路起家、囫囵吞枣的抄，这只是没走完正向设计的全内容的、低水平的正向设计。对于注重引进之后的消化吸收，由于和逃避技术风险的“原准法”目的不同，这里一定包含了反推到需求的高水平的逆向设计活动（如图6绿色箭头所示）。

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