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(5)

最后，作为制造技术大家庭的一名新成员，增材制造虽然是一种变革性的新技术，发展潜力巨大，但它仍然要与传统制造技术相互补充，而不会颠覆取代传统制造技术。人工物理系统的制造技术体系将迎来增材、等材、减材唇齿相依、工艺融合的新时代。

让我们从TRIZ理论技术系统进化趋势的视角审视以增材思维为代表的增材制造、仿生制造和微纳制造等先进制造技术对传统设计方法学和制造技术的颠覆性及其对新一轮科技革命和产业革命的推动作用。

根据TRIZ理论，技术系统（即人工物理系统）的进化遵循客观规律（图8），并以提高自身的理想度（即用尽可能少的资源实现尽可能多的有用功能）为进化目标，技术系统在进化过程中由于系统内部各个子系统进化的不一致性会产生矛盾，需要人们利用现有资源不折中地解决矛盾，实现技术系统由结构简单-功能简单、到结构复杂-功能复杂、再到结构简单-功能复杂的不断螺旋式上升的发展进化（图9）[16]。

图8 现代TRIZ理论中技术系统进化趋势的结构[17]

图9 TRIZ理论的技术系统进化趋势在技术系统由简单结构功能、到复杂结构功能、再到简单结构-复杂功能的螺旋式上升式进化中的应用[16]

为了实现提高理想度这一技术系统进化的终极目标，人们通常会根据理想度的公式（理想度=有用功能之和/（有害作用之和+成本）），而采用不排除按常规折中的价值工程方法，诸如提高性能的同时降低成本等等；但TRIZ理论恰恰相反，TRIZ用毫不折中的“理想化最终结果（Ideal Final Result，简称IFR，意指不用任何物质和能量资源、没有任何成本地实现所需功能）”这一用来打破思维定势的概念，鼓励人们永无止境地去追求技术系统无穷大的理想度。TRIZ之父阿奇舒勒说：“理想化最终结果是所有可思议及不可思议的解中最好的，它仿佛是不存在的第六级水平的发明，它似乎是虚拟的、幻想的、奇异的”，但人类科技发展史却不断将这些科幻小说式的奇异幻想变成现实。

目前阶段增材制造技术体系在研发应用中遇到的困难和挑战都将在技术系统进化中（如向超系统进化寻求工艺融合，向微观进化寻求理想物质）得到解决。

接下来让我们用追求理想化最终结果、提高理技术系统理想度的进化思维来思考设计、制造和工业化的内涵和本质。

设计是人类为实现某种特定目的（即将客观需求转化为满足该需求的人工系统，包括人工物理系统和人工抽象系统）而进行的创造性活动。需求是设计的源动力，设计的本质是创新，是创造一种理想度更高的人类生存方式（包括生产、生活和交流方式），设计的最终目的是人、自然和社会这一复杂巨系统的可持续发展和进化（图10）。

图10 从人、自然与社会三者间相互关系看待设计[1]

狭义的制造是指通过人力、工具、机器、化学、配方或生物等方法将设计的结果进行制作或生产出满足需求的人工物理系统，特别是将原材料批量地转化为产品。广义的制造有时还包括前端的设计。但实际上，从两者的定义可以看出，设计的内涵更丰富，它不仅对接人工物理系统的制造，而且还包括了人工抽象系统的设计。

工业化（产业化）则是为了人类文明的可持续发展，通过持续采用新技术和追求高效化组织，不断提升以设计和制造活动为核心的物质生产的水平。

所以，不断提高理想度的设计制造一体化是工业化（产业化）迈向理想化最终结果的必由之路，即从人类社会早期相当长时间的手工作坊式的低水平的设计制造“一体化”（设计没有成为独立的技术或科学子系统，而只是制造过程的一部分），到分别开始于18世纪末第一次工业革命英国和19世纪末第二次工业革命德国美国的制造子系统和设计子系统之间的不均衡发展阶段，再到发端于20世纪中叶直至今天的从传统系统工程到在《零边际成本社会》一书中阐述了物联网和增材制造等技术对人类社会的颠覆性影响，为这一理想度不断提高的工业化历史进程描绘了令人憧憬的协同共享时代的未来画面。

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