先进制造技术231研究生

先进制造技术主讲：邓朝晖教授博士湖南大学机械与汽车工程学院创新设计技术22.3竞争优势创建技术2.3.1创新设计技术概述快速响应设计的时代背景创新思维创新工作方法2.3.2快速响应设计技术内容提要实现快速响应的关键快速响应的含义用变型设计实现快速响应设计的策略创新设计技术32.3竞争优势创建技术2.3.1创新设计技术概述

创新是设计的本质和灵魂，是设计活动的最终指标。

随着科学技术突飞猛进的发展，大量的科技成果转化为生产力，产品更新的周期大大缩短，产品的市场竞争也日益激烈，在这种形势下，创新设计是产品适应新的市场形势的最好途径，创新产品能够满足甚至创造出新的需求，因此必然有较强的市场竞争力。除了技术上的创新外，还有管理上的创新，销售上的创新，售后服务上的创新等等。这里主要讨论技术上的创新。

所谓创新设计就是旨在提供具有社会价值的、新颖而独特产品的一类设计方法。创新设计技术4

在制造业中，创新设计主要包括产品创新设计和过程创新设计、市场创新、管理创新等方面。一般把产品的技术创新分为如下两类：一种是无重要新技术，但在形式上翻新，因而能获得相应竞争能力；一种是含有（开发了）重要的新技术，使产品竞争力有重要提高，或形成新竞争力的制高点；机械创新设计包含两个部分：

一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。突破性创新和渐进式创新创新设计技术51技术创新的定义、特点和类型1）技术创新的概念：

技术创新是运用新的思想和技术、新的手段，使企业得到发展和增加受益的过程。换言之，创新是以技术创新性成果的生产实现和市场实现为基本特征的“技术—经济”过程。成功的技术创新是与商业竞争力联系在一起的，并在很大程度上取决于信息和知识的流动。创造发明是另一个概念，可以定义为把意念转变为新的产品或工艺方法等的过程，其包括新现象的发现，新的概念、新的原理和理论的形成，以及新工艺和新设备的发明，通常在实验室中进行。创造发明的目的不一定明确，有些发明是出自客观需要，有些发明出自偶然。

创造发明与技术创新有着内在的联系。只有当创造发明转化为社会化商品时，称为创新。例如，创造发明可以体现为专利，专利在新产品或新过程中的应用就是技术创新。创新设计技术6

技术创新是以企业为主体的，其成功与否还取决于企业内部的技术力量、知识储备、与外界的技术交流、以及投资力度和市场环境。

技术创新与创造发明在行为目的、管理方法和实践方式上都有着明显的差别。

创新设计与一般意义上的发明、创造有所不同，主要区别在于创新设计更强调经济层面上的特征和创新本身的商业价值。创新设计被认为是一种技术经济活动，是以技术为手段实现经济目标的活动。创新设计技术72）技术创新过程的特点：创新的过程是不完全确定的创新的过程是知识密集的创新的过程是有争议的创新的过程是跨边界的

技术创新的过程不仅是创新者的个人行为，

技术创新系统是由与技术创新全过程相关的机构、组织和实现条件构成的体系。它涉及技术、经济、社会三个不同领域，具有输出技术知识、物质产品和经济效益三种功能。创新设计技术83）技术创新的分类：技术创新涉及企业活动的所有方面，根据其应用场合的不同可以分为四类：产品创新：改善和创造新的产品和服务，进一步满足顾客需要；过程创新：目的是改善和创造活动中的某一过程，包括工艺过程和业务过程；市场创新：目的是改善和创造更好的方法，以利于企业与顾客（用户）交流和沟通，提高市场占有率；管理创新：目的是改善和创造更好的组织环境和制度，使企业各项活动更有效。例如：知识管理、创新管理和变革管理都是管理创新的范畴，管理创新影响其他的创新。

创新设计技术92.创新设计的特征和一般过程

1）创新设计具有以下几个特征：人为目的性：在创新设计中，其主体都是具有主观能动性的人，并且设计本身是一种有目的的活动；新颖独特性：创新设计不是单纯的重复和模仿，而是在自己、前人或他人已经获得的结果基础上的新扩展、新开拓；追求新奇、新颖、独特和非重复性的结果；社会价值性：创新设计必须体现出一定的价值。创新成果的价值可以是多方面的，包括学术价值、经济价值、美学价值等等，并且这些价值对社会进步有积极意义。技术发明和工程技术设计来说主要看其经济价值及是否具有实用性、有效性及可靠性；探索性：创新设计通常是在知识、手段、方法等不甚充分的条件下进行的设计活动。非常规性（新颖性和非连续性）和设计的成功实现创新设计技术10

2）创新设计的一般过程分为如下几个阶段：

准备阶段：包括提出问题，明确创新目标，搜集资料，进行科学分析；酝酿阶段：这个阶段通过思考与试验，对问题作各种试探性解决；明朗阶段：经过长时期的酝酿、潜伏的或不同寻常的观念和办法，有时使问题的解决一下子豁然开朗，这叫做“顿悟”。验证阶段：此阶段对新想法进行检验和证明，并完善创新成果。创新设计技术11

美国“新产品和过程发展组织与管理协会”的顾问G.Freedman先生提出可把发明创造过程归纳为如下七个步骤：意念：发明创造始于意念；概念报告：内容包括意念之间的联系及制约关系和把意念转变成为实际方案的途径；可行模型：是对概念是否可以实现进行研究的一个必要步骤；工程模型：展示概念能否实现其功能的一个重要步骤；可见模型：从工程模型演变成为可见模型的一阶段；样品模型：它不是由发明创造者在实验室制造的，而是由车间制造的；小批生产：在生产线上将创造发明以小批量生产的形式来实现。创新设计技术12机械创新设计：是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果（含理论、方法、技术、原理等），进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性及实用性的机构或机械产品（装置）的一种实践活动。机械创新设计包含两个部分：一是改进完善生产或生活中现有机械产品的技术性能、可靠性、经济性、适用性等；二是创造设计出新机器、新产品，以满足新的生产或生活的需要。现代机械设计方法学库包括：机械创新设计、机械系统设计、计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计、摩擦学设计、有限元设计。机械创新设计是建立在机械设计理论基础之上，吸收科技哲学、认识科学、思维科学、设计方法学、发明学、创造学等相关学科的有益成分，经过交叉而成的一种设计技术和方法。创新设计技术13机械创新设计的一般过程（四个阶段）（1）确定（选定或发明）机械的基本原理；（2）机构结构类型综合及优选（3）机构运动尺寸综合及其运动参数优选；（4）机构动力学参数综合及其动力参数优选；机械创新设计的特点：涉及多种学科；设计过程中相当部分工作是非数据性、非计算机性，必须依靠在知识和经验积累基础上思考、推理、判断，以及创造性发散思维（灵感、形象的突发性思维）相结合的方法；应尽可能在较多方案中进行方案优选；是多次反复、多级筛选过程。创新设计技术创新思维

创新设计的核心在于创新，而创新来源于创造性思维。创新思维和创造技法是创新设计的核心。创新思维是整个创造活动中体现出来的思维方式，是多种成对的辩证思维类型的综合，它的实质表现为“选择”、“突破”、“重新建构”这三者关系的对应和统一。创新思维是创造力的核心。创新设计技术15

深刻认识和理解创新思维的实质和类型，不仅有助于掌握已经开发出来的现有的创造技法，而且能够推动和促进人们开拓新的创造方法。把握创新思维的关键是在认识并能综合运用不同思维类型的特点、功能与作用。常规思维的特点：常规性（习惯性和通常性）、单向性（只向常规的习惯方向思考）、单一性（只考虑一种方案、一种思路）、逻辑性（通常的逻辑思维范畴）；创造性思维的特点：独特性（即与众不同）、多向发散性（即立体性思维、多答案）、非逻辑性（出人意料）、连动性（由此及彼性），综合性（即创造是多种思维方式的综合，在综合中创新）。创新设计技术16创新思维法则创造学建立起促发创造思维的一些法则，作为外部因素的有：激发创造激情；增强信息获取方式；促进知识融合。

而促进创造思维的重要内部因素是了解创造思维内在的特点，在创造过程中主动加以运用。在技术性的创新设计中，常用的有如下一些思维形式：创新设计技术17创新思维两种基本形式：直觉思维与逻辑（抽象）思维

直觉思维是一种在下意识状态下，对事物内在复杂关系突发式的领悟过程，具有创造灵感忽然降临的色彩。在今天市场竟争十分激烈的情况下，企业必须根据市场上出现的需求，快速地创造开发全新的产品去占领市场，单凭天赋灵感的创造方式显然不能满足要求。人们必须根据所提出的创造目标，进行逻辑推理式思维。逻辑思维方式就是把目标展开、分解和综合，寻求各层分目标的解，然后找出最终整体解，用主动的可按部就班的工作方式向目标逼近。实际上，大量的创造过程是这两种思维方式交叉和综合的结果。创新设计技术181）形象思维和抽象(逻辑)思维形象思维属于非逻辑思维，是运用过去感知过的事物的映像进行分析、综合、抽象、概括的过程。它以直观形象作为再思维的目标及基础，使用反映同类事物一般外部特征的形象；形象思维基本上由右脑进行；

抽象思维亦称为逻辑思维。它是以抽象的概念和推论为形式的思维方式，是认识过程中用反映事物共同属性和本质属性的概念作为基本思维形式，在概念的基础上进行判断、推理、反映现实的一种思维方式。它使认识由感性上升到理性。抽象思维基本上由左脑进行；在创造活动中，形象思维和抽象思维相互联系相互渗透。创新设计技术192）直觉思维和灵感思维

直觉是人类一种独特的“智慧视力”，是能动地了解事物对象的思维闪念。直觉思维能以少量的本质性现象为媒介，直接把握事物的本质与规律，它也是一种不加论证的判断力，是思想的自由创造；

灵感是人们借助于直觉启示而对问题得到突如其来的领悟或理解的一种思维形式。它是一个突然闪现、瞬间即逝的短暂思维过程，是一种把隐藏在潜意识中的事物信息，在需要解决某一问题时，其信息就以适当的形式突然表现出来的创造能力；

直觉思维与灵感思维的基础是人们已经获得的知识和经验，并且常在思想高度集中、苦苦思索时产生出来，他的结果常常非常新颖，并且具有突发性。创新设计技术203）分析和综合思维分析与综合是一个逻辑性很强的思维过程。

面对所提出的创造对象、任务或设想，首先需要进行分析。要对问题的提法有清晰而明确的描述，然后去伪存真，由表及里，把本质和非本质的问题加以区别。对于复杂问题要将其分解为逻辑层次与关系清晰的各级子问题，必要时，在完成一轮分析过程后，反馈到起点，对问题做重新描述，以生成一个新的更合理的起点。综合是分析的反向过程。在求得各子问题的解之后，必须通过建立联结，构成总体，实现最终需要的总体功能。这种联结可能已在分析过程中初步建立，但在各子问题的解求得之后，联结将会发生变化，甚至通过综合过程，建立含有多种联结方式的解域，然后借助各种评价手段，确定最佳解，综合过程常是一个创新过程。分析与综合是最基本的创造思维过程，由它们构成一个创造过程的思维框架。创新设计技术214）发散和收敛思维

发散思维：遇到问题时，根据问题提供的信息，沿着非常规方向、正向、逆向、全方位思维和多角度寻求可能的解答。在技术原理的开发方面，应用发散思维可以从多側面、多角度、多领域、多场合对同一技术原理的应用途经进行设想。

收敛思维：是把来自多方面的知识信息指向同一问题，通过分析综合、逻辑推理后引出答案。

将创造原点抽象化，然后用收敛思维和发散思维的思维模式求解，是一种十分有效的创造思维法则。创新设计技术225）离散与组合式思维

很多事物将其分解意味着创新；也有很多事物，彼此组合意味着创新。

在科技发明创造中充满这类实例：眼镜片与镜架分离，成为隐形眼镜；制冷系统与送风系统分离，成为分体式空调；电话听筒与主机分离，成为子母式电话机；但是相反，电视与电话组合，成为可视电话；将系统的正向制冷作用与逆向致热作用结合，产生冷暖空调；近视与老花两种镜片组合在一副镜架上，产生双功能眼镜；收割机、脱粒机、打包机组合在一起，产生了联合收割机；电解加工与磨削加工组合在一起，形成了电解磨削。

分解与组合是对立统一的思维，很多场合，分解是为了组合，而为了形成最佳组合，首先应将对象分解。

我们把机床分解为动力头、床身、控制箱等模块，各自成为独立的功能单元，从而创造了组合机床，满足繁多用户的需求；同样，整体式音响变成组合音响，消费者按需要自由搭配，而且有一个更大的优点，就是单元的技术升级不影响整体。

有人预言，未来的机械将是由大量的，专业化程度极高的功能模块组成。

创新设计技术236）换元与移植式思维

客观事物都有内在的运动规律，有很多规律表现的因素不同，但规律相同。

数学很好地反映了这一点。三大数学物理方程并没有针对特定的物理量，但却在振动、热传导，液体动力学不同领域得到应用。方程中的X、Y、Z可以用不同的物理元代入，解决不同的问题。这种思维方法转移到创造学中，成为换元法则。

移植是把某一领域内的一种方法或研究成果在另一领域内的应用，它常导致一门新的学科、领域或学说的创立。

如把物理学研究手段用于化学，产生了物理化学；将力学研究手段用于生命体，产生生物力学；以政治学观点研究经济问题，产生了政治经济学，等等。技术方面移植的实例也很多，特别是为军事、宇航、核能等领域开发的许多技术，移植到民用技术领域，产生很多创新成果。创新设计技术247）正向、迂回与反向思维正向、迂回与反向思维是人们常用的思维方式。正与反、直与曲是常见的对立统一关系。我们常用“正面想想，反面想想”、“东想西想”、“这样想想，那样想想”、“这个方法不行，换个办法试试”等朴素思维方式考虑问题。而在科学上则有正定理和逆定理，正面证法与反证法，直接证明与间接证明等逻辑思维方式。不同的思维进程都可能到达创新的终点，关键在于灵活运用。

正向（直线前进的）思维方式在科学演绎中运用很多，每证实一步就再往前进一步，直到关系成立。在工程技术中，这也是主要的，基本的思维方式。

逆向（求异的）思维是创造性人才必备的的素质。对现有的解进行分析，对其每一部分提出疑问，想一下“能否不是这样”，会解脱“思维定势”的束缚，引发出好的想法。

迂回思维则反映了创造人的灵活性。用侧面代替正面，用间接代替直接，用阶段前进代替一步到位，等等。近几年产生的快速原形制造技术，就是用平面生成立体地迂回创新思维的产物。创新设计技术创新工作方法

创新技法是以创新理论，尤其是创新思维规律为基础，通过对广泛的创新活动的实践经验进行概括、总结、提炼而得出的创造发明的一些原理、技巧和方法。

智暴法：是一种集体创新智力激励法，是一种让智力象山洪一样暴发的方法。它的基本思想是组织一些来自不同领域但思想活跃的人，向他们提出会议的主题，鼓励大家提出无偏见的主意，规定每一个人只能补充别人的思想，不许否定或批评对方，努力构成新思想的联合。适合解决产品原理方案。智暴法不同于一般的小组讨论会，它要求贯彻以下原则：自由畅想原则、延迟评判原则、以量求质原则、综合改善原则。创新设计技术26“6-3-5”法：是一种书面集智法。是由智暴法进一步发展而成，在宣布了活动主题后，要求参加者每次在纸上写下三个解并作提纲式的注释，然后传给邻座，后者读后再提出三个进一步解或作补充。这个活动有6人参加，因此每个参加者的建议都将经过5个人的补充或组合发展，故称635法。与智暴法相比，在635法中，一个有内容的主意将会得到系统的补充或开发，而且消除了活动领导人的影响。缺点是不够自由活泼，对积极思维有一定影响。陈列法：前提条件和小组构成与智暴法相同，但参与者把自己的主意用简图加以适当的文字描述，然后把每一个人的结果像美术画廊式陈列出来，以便所有参与者交流讨论，然后形成新的想法，由参加者作进一步发展，最后进行审视、排队和补充完善，选出有成功希望的初始解或原始主意。这种方法能防止不着边际的讨论，而且特别适合结构设计的创新。创新设计技术27哥顿法：这是一个用抽象类比思维方式开发创造活动的方法。其基本做法是由不同知识背景的人组成小组，会议主持人在开始时并不宣布所要讨论的具体内容，而是把问题抽象化，提交与会者讨论。例如，要研究开罐头的工具，可把问题抽象化为：“打开东西有什么办法？”；研究在水泥墙上挂东西的工具，可把问题抽象化为：“在坚硬的立平面上，怎样才能使东西不掉下来？”。采用这种方式能引导与会者无约束地进行思考，提出各种方案，最后，由主持人亮出所要解决的具体问题，从所提方案中评选适用的解。输入输出法：这是一种以逻辑推理为主的创造技法。当所需创造开发的问题描述清楚后，输入、输出和制约条件也就相应而定。为求得问题的解，人们可以提出各种设想。在今天，已有很多解的手册或库可供查阅，它们提供了很多物理、化学、生物等等现象间的联系或转换关系。借助这些解库或直觉思维所建立的第一批设想通过可行性评价作出筛选，对可用方案作引申设想，建立第二轮方案。如此重复评价与设想，直到最终解的获得。创新设计技术28提问追溯法：具有逻辑推理的特点，是通过对问题的分析，加以推理并扩展思路，或把复杂问题进行分解，找出各种影响因素，在进行分析推理，从而寻求出问题解答的一种创造性技法。“5W2H”法，奥斯本设问法，类比法：是利用相似原理进行移植、模拟比较、类比联想的一种创新方法。包括：直接类比，象征类比，拟人类比，幻想类比。

创新设计技术29组合创新法：是按照一定的技术需要，将两个或两个以上的技术因素通过巧妙的组合，去获得具有统一整体功能的新技术产物的过程。这里的“技术因素”是广义的，它既包括相对独立的技术原理、技术手段、工艺方法，也包括材料、形态、动力形式、控制方式等表征技术性能的条件因素。常用的组合方法有：性能组合，原理组合，功能组合，结构重组，模块组合等。组合创造的基本方法有：主体附加、异类组合、同类组合、分解组合、辐射组合、坐标组合。创新设计技术30创新设计方法：群智集中法；仿生创新法；反求设计创新法；类比求优创新法；功能设计创新法；移置技术创新法；同中求异与异中求同；反向探求和向前推演法；联想类比法；功能分析法创新设计技术312.3.2快速响应设计技术快速响应设计技术的时代背景

20世纪末，世界经济最大的变化是全球买方市场的形成和产品更新换代速度的日益加快。

由四通八达的铁路、公路、远洋巨轮、喷气飞机、通讯卫星和“信息高速公路”组成的网络已将全球紧密地联成一个整体，庞大的人流、物流、信息流和资金流无时无刻不在沿着各自的管道奔腾流淌，使世界成为一个大市场。同时，由于生产力的高度发展，使得社会的总供给能力远大于需求量，因而普遍形成买方市场，所有企业都必须经受这个全球买方市场的挑战。市场竞争的加剧，产品的更新换代不断加快，市场寿命周期不断缩短。据估计，近30年来出现的新技术、新产品，已远远超过了过去两千年的总和。根据各个时期一些代表性产品更新速度与变化情况分析，一种新产品从构思、设计、试制到商业性投产，现在只需2~3年甚至更短的时间。

在以快交货（T）、高质量（Q）、低成本（C）、重服务（S）和重环保（E）去争取市场份额的市场竞争中，缩短交货期，以快速响应市场需求，已经成为竞争的第一要素。

创新设计技术32

事实上，制造业的生产方式和市场竞争焦点会随着社会生产力的发展水平和科学技术的进步状况而不断地改变。

在工业化初期，由于生产力水平还比较低下，市场上产品短缺，企业生产什么顾客就买什么，“皇帝女儿不愁嫁”，所以企业就拼命扩大产量、降低成本，因而形成以“规模效益第一”为特点的少品种、大批量生产方式。当产品产量达到一定水平以后，企业之间的竞争逐步从“价廉、物美”转变为“物美、价廉”，使“质量第一”成为市场竞争的焦点。

到了二十世纪90年代，用户需求呈现出差异而多变，这迫使企业跟随用户，采用多品种、小批量的生产方式，按定单组织生产。同时，面对瞬息万变的市场环境，更要求企业具有高度的灵敏性，能抓住稍纵即逝的机遇，不断地迅速开发新产品，以吸引顾客，变被动适应用户为主动引导市场，这样才能保证企业在竞争中立于不败之地。

可见，在这种时代背景下，市场竞争的焦点就转移到速度上来，即凡能“领先一步”，快速提供更高性能/价格比产品的企业，将具有更强的竞争力。因此，我们提倡实施“快速响应工程”，以适应市场环境的变化和用户需求的转移。创新设计技术3快速响应工程的含义

实施“快速响应工程”可以使企业具备从捕捉产品信息到及时投放市场的全面快速响应应能力，主要内容包括以下几个模块：

建立快速捕捉市场动态需求信息的决策机制；实现产品的快速设计；追求新产品的快速试制定型；推行快速响应制造的生产体系。

为了提高快速响应能力，企业首先应能迅速捕捉复杂多变的市场动态信息，并及时作出正确的预测和决策，以决定新产品的功能特征和上市时间。明确了新产品的开发项目以后，实现快速设计就成为重要的一环。现代机械产品由于用户的要求越来越高，产品结构日益复杂，科技含量愈来愈高，所以使得产品的开发周期日趋延长。如何解决好产品市场寿命缩短和新产品开发周期延长的尖锐矛盾，已经成为决定企业成败兴衰的生死攸关问题。创新设计技术34

产品开发周期包括设计、试制、试验和修改等一系列环节，除了设计以外的后几个环节可以统称为试制定型阶段。

为了实现快速设计，人们提出了CE（并行工程）、DFX（面向制造、装配、检验、质量、服务等的设计）、CSCW（计算机协同工作支持环境）和功能分解组合的设计思想，这将引起对现代设计方法和CAD发展的新探索。在此基础上，提出用变型设计实现快速响应的策略。这种设计策略以关系型产品模型和与之相适应的产品信息管理系统以及基于实例推理的智能技术为主要手段，特别强调对企业产品信息的标准化、规范化重组，通过对企业现有成熟产品的变型再设计，使企业的宝贵信息资源得到尽可能多的重用，从而达到以快交货、高质量、低成本和重环保的快速响应竞争策略去赢得市场的目的。

加快产品的试制、试验和定型，以快速形成生产力，需要尽量利用制造自动化的各种新技术，如FMS、RP（快速成形）和VM（VirtualManufacturing，虚拟制造）。创新设计技术35

快速成型其特点是能以最快的速度将CAD模型转换为产品原型或直接制造零件，从而使产品开发可以进行快速测试、评价和改进，以完成设计定型，或快速形成精密铸件和模具等的批量生产能力。

虚拟制造是先进制造技术的先导，它充分利用计算机和信息技术的最新成果，通过计算机仿真和多媒体技术全面模拟现实制造系统中的物流、信息流、能量流和资金流，可以做到在产品制出之前，就能由虚拟环境形成虚样品（SoftPrototype），以替代传统的实样品（HardPrototype），进行试验和评价，从而大大缩短产品的开发周期。

推行产品的快速响应制造，必然导致企业从组织形式到技术路线的一系列变革。

首先，在企业内部，应改变传统的以注重规模和成本为基础建立起来的生产管理系统和组织形式，按照快速响应制造的战略思想，探索一套全新的组织生产方式，例如将生产部门从以功能为基础的工序组合改变为以产品为对象的加工单元，并且尽量采用各种先进制造技术手段，等等。其次，从面向全局的视野出发，以产品为纽带，以效益为中心，不分企业内外、地域差异，实行动态联盟，有效地组织产品的设计、制造和营销。创新设计技术36

企业在确定产品目标后，可以只先进行总体设计，即功能设计、方案设计和经济分析，然后通过公共信息网络，寻找最佳的零部件供应商和制造商，进行跨地区、跨行业的合作，实行生产资源的优化组合，并由承包商按照快速响应的原则进行具体设计，即结构设计、详细设计和工艺设计，组织产品的快速响应制造，以保证产品及时上市，经由遍布各地的营销网络迅速抢占市场。

实施快速响应工程，至少有如下优点：及时交货，争先抢占市场，因缩短制造时间和消除各种浪费而降低制造成本，因加快产品更新换代而向市场大量提供质量更高、价格更低的高性能产品。其结果就大大提高了企业的综合竞争力和持续发展的生命力。创新设计技术3实现快速响应设计的关键——有效利用产品信息资源企业实现快速响应市场的关键，是有效利用各种信息资源。

人类自有文明以来，任何人工制品（即产品）和产品的制造系统均由物质、能量和信息三大要素组成。在不同的生产力发展阶段，这三要素分别扮演着不同的角色。在漫长的原始游牧社会和农业经济时代，产品和制造产品的材料（物质）占据统治地位；进入工业经济时代，动力（能量）成为关键的要素，对现代文明的发展发挥了重要作用；到了二十世纪下半叶，知识经济悄然来临，这时，第三大要素——信息（知识）就后来居上，逐渐成为主宰社会生活和生产活动的决定性因素。

那么，如何估计产品中的信息含量呢？可以从三个层次加以分析。

首先，在许多现代化产品（尤其是信息产品和机电一体化产品）中，凝集着信息（知识）的软件已经成为产品的重要组成部分，产品的智能化程度越高，这部分的比重就越大。创新设计技术38

其次，在产品的制造过程中，也直接需要使用各种信息，这包括产品信息和制造信息两大类。所谓产品信息，指的是为了正确设计产品和确切描述产品特征所需的信息，包括产品的几何形状，尺寸、精度、材质，以及各种规范和技术知识等；所谓制造信息，指的是为了进行某一步制造过程，以获得能满足预定要求的产品所需注入的各种信息，包括工艺信息和管理信息。

第三个层次是包含在产品中的间接信息。这指的是包含在产品硬件部分的材料（以及标准与外购零部件）和制造过程所需的能源中的信息。例如一块钢材，作为另一制造过程的产品，从矿石到轧制成材，也需要使用（注入？消耗？）一定的产品信息和制造信息。依此类推，归根结底，人类一切制品都由自然物（如矿藏、野生动植物、阳光、空气和水等）通过注入各种信息加上一定的体力而制成的。由此可见，随着科技水平和深加工层次的提高，产品的信息含量也越高。所谓高科技产品，就是高信息含量的产品。产品的信息含量越高，信息对产品的交货期、质量和成本的影响也就越大。毫无疑问，高信息产品就意味着是高性能、高质量和高价值的产品。可是，信息含量高并不能自动缩短交货期，弄得不好，反而可能延误时间。那么，如何有效利用产品的信息资源，以实现快速响应设计呢？创新设计技术39

试观信息及其载体（例如图纸、图像、文件、资料、软盘等），同以实物呈现的硬件（材料、能源）相比，具有明显的“虚”的特点，即能量级小、存储性好（体积小、重量轻）、渗透力强（传播迅速）、处理方便（加工容易）等等。此外，信息还有一个非常重要的优点，就是共享性极佳。一项新的信息（如软件、知识、经验、资料），虽然需要投入相当的人力、资金，经历一定的时间进行开发、制作，但是一旦这项信息一经造出（获得），它的复制（学习）却是极其便捷的，所以大量用户（几乎是无限）立即（几乎是瞬间）可以共享。根据这些特点，利用现代计算机和通信技术迅猛发展所提供的对信息的高度储存、传播和加工能力，人们主要采取两项策略，以达到使企业能快速响应市场的目的。一是重用产品信息资源，二是虚拟制造过程。

先进行对产品信息资源的重复使用。企业在长期的生产活动中，积累和蕴藏了大量的极其宝贵的产品信息（图纸、文件、数据、经验、标准、规范等），对这些信息进行充分挖掘和科学重组，使之资源化，成为有用和便于重复利用的产品信息资源，再将这些信息资源存储在庞大的数据仓库之中，加上在先期开发中所积累的信息资源，就足以有效支持对市场的快速响应，尤其是快速设计。创新设计技术40

其次，关于虚拟制造过程，它指的是将有关产品制造过程的信息从实际制造过程中抽取（剥离）出来，依靠计算机的高速大规模信息处理能力，实行由计算机试验（仿真）、虚拟制造和智能优化组成的一个相对独立的软过程，以代替传统的样机（模型）制作、实物试验、反复修正的硬过程，达到在产品正式投产之前，就能通过在计算机上的试验、改进和优化，迅速完成对产品的性能预测和设计定型。显然，虚拟制造过程可以比实过程做得更快捷、更灵便、更省钱。例如，计算机仿真无疑比实物试验简便得多。这是利用信息技术实现快速响应的一个范例，尤其对于产品设计定型。创新设计技术4用变型设计实现快速响应设计的策略

实施快速响应工程，设计是重要的一环。对企业生产活动的大量调查表明，产品设计制约着包括技术准备（试制、工艺、工装、采购）在内的产品生产周期。在快速响应设计技术中采用变型设计的策略，是快速响应市场的有效手段之一。变型设计即通过对成熟产品的变型设计，以充分利用企业的产品信息资源，最大限度地控制新零件的种类和数量，并在加快整个生产周期的同时，有效地控制成本和保证质量。

变型设计策略的要点，可以概括为：①重组企业工作流程，将开拓未来市场的“慢动作”创新产品开发与面对当前需要的“快节奏”变型产品设计区别开来，用变型设计快速响应市场需求；创新设计技术42②重组企业产品信息，使企业在设计开发领域中积累的丰富技术资料，转变为有用和好用的宝贵信息资源，以期尽量利用已有的成熟零部件设计新产品，即用尽量少的新设计零部件，组成尽可能多的变型系列新产品；③建立集成的关系型产品模型和跨功能的并行工作环境，并采用基于