重磅！方案解讀 ，當正向設計“遇見”增材制造

增材制造不僅是一種新工藝手段，更是新一輪產業(yè)革命中改變人類生產和生活方式的重要引擎和顛覆性技術體系。其顛覆性不僅體現(xiàn)在制造和服務端，更體現(xiàn)在設計端。其背后的增材思維將帶來一場釋放自由度和激發(fā)創(chuàng)造力的設計革命。這場革命針對的不僅是產品研制人員，更是廣泛大眾�；�于正向設計和增材制造的高端研發(fā)與先進制造整體解決方案回歸工業(yè)化的本質、重塑設計與制造的關系，將成為實體經濟跨越發(fā)展和制造業(yè)轉型升級難得的機會窗口。

伴隨著技術發(fā)展、市場認知和客戶實踐的深入，我們的認識也不斷深化。作為階段性成果，本文對相關概念的來龍去脈和由此形成的基于正向設計和增材制造的高端研發(fā)與先進制造整體解決方案（以下簡稱整體解決方案）的理論架構和方法工具做一系統(tǒng)梳理，請大家指正。
1 業(yè)務需求分析（Why）         
安世亞太公司通過總結提煉中國工業(yè)化進程中的各行業(yè)復雜產品研發(fā)實踐經驗，分析得出中國制造業(yè)轉型升級的內部困難、（兩大）核心問題和（六條）根本原因（圖1）[3]，并得到兩點認識：

新一輪科技革命產業(yè)革命下的創(chuàng)新商業(yè)模式是制造業(yè)成功轉型升級和提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力的有力保障；

站在系統(tǒng)工程角度重新認識設計與制造的關系是制造業(yè)轉型升級和現(xiàn)階段工業(yè)化補課的切入點和突破口。




在《為什么工業(yè)再設計是現(xiàn)階段的突破口？——試論制造業(yè)轉型升級的路徑選擇》一文[2]中，筆者從技術經濟學和創(chuàng)新動力學[7]的角度出發(fā)，認同符合科學發(fā)展觀的中國三階段創(chuàng)新路線圖應該是“經濟實力->技術實力->科技實力->科學實力”的可持續(xù)發(fā)展路徑，其基本戰(zhàn)略就是盡快擺脫山寨經濟，循序漸進地向日、美、歐學習產品創(chuàng)新、技術創(chuàng)新和科學創(chuàng)新，使中國再次并且長期領先世界；三階段的劃分在時間上不是絕對的前后關系，而是三階段同時進行，但國家制定的發(fā)展戰(zhàn)略，應在不同時期發(fā)展的重點有所不同而側重于某一個階段，以保證資源的最佳使用。同樣應用技術經濟學和創(chuàng)新動力學的原理，筆者認為，工業(yè)化和信息化是綱與目的關系（圖2），工業(yè)化是信息化的根基源泉前提和基礎，是比信息化更大的系統(tǒng)工程，相比信息化更是短板，在相當長的歷史時期內都具有升級空間；現(xiàn)階段推進兩化深度融合的主要矛盾是工業(yè)化落后于信息化的發(fā)展；矛盾的主要方面是針對工業(yè)化的具體問題和需求，如何利用信息化的方法手段工具去促進升級，而不是盲目追求信息化自身的跨越式發(fā)展[2]。


圖2將TRIZ理論的技術系統(tǒng)完備性模型分為信息層面和非信息的物理對象事物層面。這一劃分恰好與專利法中發(fā)明專利對方法和裝置的劃分相對應。而且，筆者認為，鐘義信教授給出的信息的兩個定義（某個事物的本體論信息，就是這個事物關于自身運動狀態(tài)及其變化方式的自我表述；某個主體關于某個事物的認識論信息，就是這個主體關于該事物的運動狀態(tài)及其變化方式的形式、含義和價值的表述）從另一側面說明了信息對非信息的物理對象的從屬關系。

站在制造業(yè)轉型升級的全局宏觀角度，用經濟學方法（如邊際效用和比較優(yōu)勢原理）分析可以得出，現(xiàn)階段大概率成功的商業(yè)模式應該落腳在產品的工業(yè)化創(chuàng)新。一個現(xiàn)實的例子是，經過二十多年的努力，國產工業(yè)軟件的商業(yè)成功乏善可陳，工業(yè)產品研發(fā)創(chuàng)新所需的各種軟件工具和平臺（CAx/PDM/ERP等）的市場絕大部分為國外軟件巨頭把持，而且短期內看不到改變這一現(xiàn)狀的趨勢和內在動因；而在工業(yè)品研發(fā)應用領域，已有個別行業(yè)的復雜產品、裝備和重大工程，我國已逐步趕超國外處于世界領先地位。

要想實現(xiàn)制造業(yè)整體轉型升級和工業(yè)體系的全面趕超，不可能再依靠勞動力成本的比較優(yōu)勢構成的“第一種機會窗口”，而只能靠處于醞釀階段的新技術革命所提供的“第二種機會窗口”（圖3）。這時，雖然新技術體系的大量突破最初出現(xiàn)在發(fā)達國家，但由于其技術體系處于早期階段，技術成熟度和科技知識意會程度較低，如果后發(fā)國家能以創(chuàng)新商業(yè)模式和關鍵點上的核心技術突破在這個階段快速進入新技術體系，同時在傳統(tǒng)產業(yè)領域面對的是發(fā)達國家已經打通了的確定技術路線，進而節(jié)約大量試錯成本，后發(fā)國家將有可能和發(fā)達國家站在同一起跑線；而發(fā)達國家有可能受困于舊技術體系范式的鎖定效應，某些新興后發(fā)國家由于沒有沉沒成本和技術鎖定的路徑依賴，有可能比發(fā)達國家更適應新技術經濟范式的要求，甚至取代先行者的技術和制度領導地位，從而實現(xiàn)跨越式發(fā)展。這也是所謂換道超車的題中之義。對于后發(fā)國家，在新技術革命提供的“第二種機會窗口”期，不僅要致力于傳統(tǒng)產業(yè)的補課，而且要努力實現(xiàn)在新興產業(yè)的趕超。


什么樣的創(chuàng)新商業(yè)模式才能滿足“第二種機會窗口”下成功進行換道超車的要求？首先，轉型升級的關鍵在于價值創(chuàng)新，為整個產業(yè)鏈賦予新的價值，沒有價值創(chuàng)新，就沒有可持續(xù)發(fā)展的商業(yè)模式，轉型只能淪為轉行。其次，要有全球化的視野。清華大學魏杰教授2017年初提出，第三次全球化是技術、市場、資金、勞動力這些價值資源的全球配置（第一次全球化是領土的全球開發(fā)，第二次是全球貿易）。那么，新一輪科技革命產業(yè)革命下的創(chuàng)新商業(yè)模式也必須是基于技術、市場、資金、人才、政府這些價值資源進行全局優(yōu)化配置的商業(yè)模式，新一輪科技革命產業(yè)革命下轉型升級主體的制造業(yè)企業(yè)也必須采用基于可重構的設計制造一體化的積木式的系統(tǒng)級或體系級集成創(chuàng)新的商業(yè)模式（圖4）。


明晰對創(chuàng)新商業(yè)模式的要求后，如何選擇切入點和突破口就成為制造業(yè)轉型升級的關鍵問題。這一切入點和突破口應滿足如下原則和條件[2]：

回歸工業(yè)化（更確切地說是產業(yè)化）的本質：為了人類文明的可持續(xù)發(fā)展，通過持續(xù)采用新技術和追求高效專業(yè)化組織，不斷提升以設計和制造活動為核心的物質生產的理想度水平（理想度這一概念的解釋參見2.1.2節(jié)）。

主體性：真正讓企業(yè)成為創(chuàng)新主體和經濟舞臺主角；

目的性：直面工業(yè)化需要補課、補短板的現(xiàn)實需求，提升那些無法逾越替代的工業(yè)化能力；

系統(tǒng)性：從工業(yè)化本質出發(fā)進行目標分解，站在系統(tǒng)全局的高度重新認識設計與制造的關系：

      - 從系統(tǒng)工程角度把握整個產品設計、工藝設計和制造過程，分析結構與材料的關系，積極構建綠色制造體系，破解綠色發(fā)展問題；

     - 配合現(xiàn)階段產品創(chuàng)新的需求，助力產品質量問題的解決，加快提升產品質量；

可持續(xù)性：第一步小步的改進和收益給企業(yè)帶來正反饋，使研發(fā)體系建設和核心競爭力培育進入滾雪球式發(fā)展的良性循環(huán)，從現(xiàn)有產品改進創(chuàng)新入手補工業(yè)化的短板，既獲得知其然知其所以然的知識，又獲得企業(yè)持續(xù)發(fā)展的經濟實力和市場份額，然后激活研產學的技術創(chuàng)新，進而到學研產的科學創(chuàng)新，走上符合科學發(fā)展觀的可持續(xù)發(fā)展路徑；

可行性：不是需要大量科研和研發(fā)投入的原始創(chuàng)新，不是為了把科研投入變成論文和獲獎，而是為了把通過邁小步改進而實現(xiàn)工業(yè)化補課得到的知識變成企業(yè)效益，讓作為創(chuàng)新主體的企業(yè)快速得到收益；

基于上述分析，為應對中國經濟轉型升級過程中對自主創(chuàng)新的強烈需求，并為《中國制造2025》中的設計制造一體化提供可落地實施的解決方案，在為《中國制造2025》中的研發(fā)設計提供精益研發(fā)解決方案的基礎上，安世亞太公司正本清源，提出了基于正向設計和增材制造的高端研發(fā)與先進制造整體解決方案（圖5）。

2 術語定義（What）

作為在產品設計方法學和PLM領域內極少見的不來源于西方發(fā)達國家、沒有直接對應的英文術語、而具有鮮明中國特色、來源于中國制造業(yè)轉型升級和研發(fā)實踐的兩個術語，兩年來，隨著相關技術成熟度的提升、市場認知和客戶實踐的深入，“正向設計”和“工業(yè)再設計”的定義經過細微的變動演化，目前已達到相對成熟穩(wěn)定的狀態(tài)，最新版定義如下。

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

為迎接新一輪科技革命和產業(yè)革命帶來的機遇并應對制造業(yè)轉型升級的挑戰(zhàn)，以系統(tǒng)工程的理論方法和過程模型為框架，以增材思維為代表的新技術體系為抓手，面向人工物理系統(tǒng)的改進設計、原創(chuàng)設計和技術研發(fā)等場景，可以借鑒逆向設計的方法手段消化吸收各種現(xiàn)有技術和成果，不以仿制抄襲山寨為手段和目的，來提升人工物理系統(tǒng)的設計制造一體化能力、企業(yè)自主創(chuàng)新能力乃至企業(yè)和社會可持續(xù)發(fā)展能力的設計活動、設計方法和解決方案咨詢體系。

【正向設計的簡版定義】

以系統(tǒng)工程為框架，以增材思維和技術為抓手，面向人工物理系統(tǒng)的改進設計、原創(chuàng)設計和技術研發(fā)，來提升人工物理系統(tǒng)的設計制造一體化能力、企業(yè)自主創(chuàng)新能力乃至企業(yè)和社會可持續(xù)發(fā)展能力的設計活動、方法和解決方案咨詢體系。

【工業(yè)再設計（redesign for industrial products）】

正向設計的業(yè)務場景之一。對于處于成熟期（技術系統(tǒng)進化S曲線的第三階段）的人工物理系統(tǒng)，不改變功能用途，站在系統(tǒng)的高度重新審視需求，按照價值、功能和能量的觀點，以效法自然的方式，利用計算機輔助創(chuàng)新、仿真優(yōu)化、增材制造、等材制造等突破性新技術、新工藝、新材料重新設計整個系統(tǒng)的產品設計、工藝設計、材料設計和制造過程，實現(xiàn)重新設計后的人工物理系統(tǒng)的功能、結構和材料在全生命期內的最佳組合，使得該類人工物理系統(tǒng)沿S曲線的進化更接近自然賦予的極限。

2.1 內涵

為什么要在“正向設計”的定義中對逆向設計采取兼收并蓄的包容態(tài)度，正向設計和逆向設計是什么關系？為什么在“正向設計”的定義中要強調“以系統(tǒng)工程為框架”、“以增材思維為代表的新技術體系為抓手”？為什么在“工業(yè)再設計”的定義中要提“價值、功能和能量的觀點”和“效法自然的方式”？讓我們回歸事情的本源和本質，用系統(tǒng)和系統(tǒng)進化的觀點來思考“正向設計”和“工業(yè)再設計”的內涵。

2.1.1 正向設計與逆向設計

回顧中國工業(yè)化進程中，復雜產品和裝備的研發(fā)模式從測繪仿制、到改進改型、再到自主研發(fā)由低端向高端演化的歷程，可以看出每個歷史時期的研發(fā)模式都可以說是正向設計和逆向設計混合應用的模式，只不過各時期正向設計和逆向設計所占比重不同，逐步地由逆向設計占主導轉變?yōu)檎�向設計占主導，而且伴隨這一過程，逆向設計和正向設計的能力成熟度水平也不斷提升。先看一下逆向設計能力成熟度水平的提升過程[3]。

基于“原準法”的測繪仿制是典型的逆向設計活動。特別是在早期裝備的測繪仿制過程中，存在大量的相對低水平的逆向設計活動（如圖6紅色箭頭所示），即僅由實物反推到圖紙、反推到設計，而無需反求到原始需求。在經濟日益全球化、市場化的今天，測繪仿制已不可行、且沒必要。對于后發(fā)工業(yè)化國家來說，從引進消化吸收國外先進產品和技術、或從分析國內外競爭對手的現(xiàn)有技術和產品開始，再到改進改型、再創(chuàng)新，是復雜工業(yè)品研發(fā)模式演進必不可少、不可逾越的歷史發(fā)展階段，其作用是站在前人或巨人的肩膀上，鍛煉研發(fā)隊伍，提升企業(yè)核心競爭力。


對于從國外花錢買產品圖紙和專利技術等知識產權的引進消化吸收，需要具體情況具體分析。對于只引進、沒有或很少花精力消化吸收，相當于省卻了“原準法”開始階段低水平的逆向設計，說白了是半路起家、囫圇吞棗的抄，這只是沒走完正向設計的全過程全內容的、低水平的正向設計。對于注重引進之后的消化吸收，由于和逃避技術風險的“原準法”目的不同，這里一定包含了反推到需求的高水平的逆向設計活動（如圖6綠色箭頭所示）。


對于自主研發(fā)創(chuàng)新模式下的分析國內外競爭對手的現(xiàn)有技術和產品，本質上和引進消化吸收模式中的消化吸收是一致的，差別只是在，是否包括了研發(fā)最前端的市場需求和業(yè)務需求開發(fā)和分析。所以，現(xiàn)有技術分析（參見圖7泳道圖給出的示例流程）包含了比引進消化吸收更高水平的逆向設計活動（如圖6黃色箭頭所示），而且是在自主研發(fā)創(chuàng)新模式正向設計框架下的逆向設計。

由于系統(tǒng)工程是保證把復雜的事情做對、做好、做快的一套方法論，所以，對系統(tǒng)工程框架的依賴程度或者說對系統(tǒng)工程過程的符合程度，不但是衡量逆向設計能力成熟度的重要指標，更是衡量正向設計能力成熟度的重要指標。正向設計能力建設是一個長期、動態(tài)、系統(tǒng)的學習和實踐的積累過程，兼收并蓄，綱舉目張，以系統(tǒng)工程為框架，以設計制造一體化為方向，從沒按系統(tǒng)工程過程的低水平“正向”設計，到系統(tǒng)工程過程模型方法指導的產品正向設計，再到系統(tǒng)工程過程模型方法指導的產品和工藝正向設計，最后到基于系統(tǒng)工程框架的、實現(xiàn)了（產品、材料、工藝）設計制造一體化的、整個產品系統(tǒng)全生命期的正向設計，最終完成由低端走向高端的正向設計能力成熟度提升全過程。

2.1.2 正向設計與增材制造

增材制造是指基于類似數(shù)學微積分的離散-堆積原理，由零件三維數(shù)據(jù)驅動和計算機自動控制實現(xiàn)精確可控的，逐層增加材料直接制造零件的數(shù)字制造技術。相比減材和等材制造，增材制造無模具、無工裝，但它絕不僅僅是一種新的制造加工工藝方法，而是新一輪科技革命和產業(yè)革命中將會改變人類生產方式和生活方式的重要引擎和顛覆性技術體系。這種顛覆性體現(xiàn)在，除了這種新的制造工藝帶來的，可在一臺設備上快速精密制造出任意復雜形狀的零件，大幅度減少零件數(shù)目和加工工序、縮短加工周期、節(jié)省原材料、降低能耗等眾多好處外，更重要的是，它實現(xiàn)了結構設計、高性能材料制備、復雜構件制造的一體化，并為宏觀上的結構設計和微觀上的材料制備帶來革命性的變化：[11-15]

增材制造技術背后的增材思維是一場設計的革命，它完全打開了設計枷鎖，DFM（制造）、DFA（裝配）等基于減材制造的傳統(tǒng)設計方法少有用武之地，設計人員可以真正回歸用戶需求，進行面向功能的設計（DFF）或面向增材制造的設計（DFAM），按照價值、功能和能量的觀點，使設計與工藝、設計與制造之間不再是因果與順序關系而是互為激勵的活系統(tǒng)，以效法自然的方式實現(xiàn)大型/超大型構件或結構系統(tǒng)、復雜/超復雜構件或結構系統(tǒng)、多品種小批量個性化產品的低成本創(chuàng)新設計和快速制造，乃至創(chuàng)造超常結構實現(xiàn)超常功能。

傳統(tǒng)制造工藝的焊接、熱處理、及鍍、噴、涂、氧化、化合、硬化等表面處理是用宏觀粗放的手段實現(xiàn)微觀材料特性的調整和變性。而增材制造是以精微材料為起點、以數(shù)字化控制為手段，創(chuàng)造性地實現(xiàn)了在零件制造過程的同時在制備材料（乃至將不同材料創(chuàng)造性地復合在一起，甚至合成出新材料）、制備材料的同時在制造零件。即將傳統(tǒng)上材料選擇制備和工藝加工的串行過程轉變?yōu)槌尚院统尚蔚牟⑿羞^程，從宏觀轉向微觀，實現(xiàn)結構力學與材料力學組合突破，提升對產品本身性能、對材料組織結構和性能以及制造過程更為精密、精確的控制能力，實現(xiàn)高性能新材料數(shù)字化制備能力，特別是高性能非平衡材料、高活性難熔難加工材料、高性能梯度材料的制備，以及高性能材料多尺度復合制備和新材料/超材料制備。

可以預見，隨著3D打印技術規(guī)模產業(yè)化，傳統(tǒng)的工藝流程、生產線、工廠模式、產業(yè)鏈組合都將面臨深度調整。按工業(yè)門類和產品種類劃分由專業(yè)化工廠組織工業(yè)品生產制造的壁壘將逐步消失，進而開啟端到端（客戶需求端到滿足客戶需求端）的時代：備品備件庫將逐步取消，現(xiàn)場制造與修復等等高效維修保障模式將成為主流，武器裝備的艦載式或戰(zhàn)場移動激光成形與修復系統(tǒng)、乃至太空制造正在逐步登上舞臺；基于工業(yè)云、物聯(lián)網、虛擬現(xiàn)實等技術的分布式制造、泛在制造、社會制造等近乎零邊際成本的生產模式將成為現(xiàn)實。

最后，作為制造技術大家庭的一名新成員，增材制造雖然是一種變革性的新技術，發(fā)展?jié)摿�巨大，但它仍然要與傳統(tǒng)制造技術相互補充，而不會顛覆取代傳統(tǒng)制造技術。人工物理系統(tǒng)的制造技術體系將迎來增材、等材、減材唇齒相依、工藝融合的新時代。

讓我們從TRIZ理論技術系統(tǒng)進化趨勢的視角審視以增材思維為代表的增材制造、仿生制造和微納制造等先進制造技術對傳統(tǒng)設計方法學和制造技術的顛覆性及其對新一輪科技革命和產業(yè)革命的推動作用。

根據(jù)TRIZ理論，技術系統(tǒng)（即人工物理系統(tǒng)）的進化遵循客觀規(guī)律（圖8），并以提高自身的理想度（即用盡可能少的資源實現(xiàn)盡可能多的有用功能）為進化目標，技術系統(tǒng)在進化過程中由于系統(tǒng)內部各個子系統(tǒng)進化的不一致性會產生矛盾，需要人們利用現(xiàn)有資源不折中地解決矛盾，實現(xiàn)技術系統(tǒng)由結構簡單-功能簡單、到結構復雜-功能復雜、再到結構簡單-功能復雜的不斷螺旋式上升的發(fā)展進化（圖9）[16]。




為了實現(xiàn)提高理想度這一技術系統(tǒng)進化的終極目標，人們通常會根據(jù)理想度的公式（理想度=有用功能之和/（有害作用之和+成本）），而采用不排除按常規(guī)折中的價值工程方法，諸如提高性能的同時降低成本等等；但TRIZ理論恰恰相反，TRIZ用毫不折中的“理想化最終結果（Ideal Final Result，簡稱IFR，意指不用任何物質和能量資源、沒有任何成本地實現(xiàn)所需功能）”這一用來打破思維定勢的概念，鼓勵人們永無止境地去追求技術系統(tǒng)無窮大的理想度。TRIZ之父阿奇舒勒說：“理想化最終結果是所有可思議及不可思議的解中最好的，它仿佛是不存在的第六級水平的發(fā)明，它似乎是虛擬的、幻想的、奇異的”，但人類科技發(fā)展史卻不斷將這些科幻小說式的奇異幻想變成現(xiàn)實。

目前階段增材制造技術體系在研發(fā)應用中遇到的困難和挑戰(zhàn)都將在技術系統(tǒng)進化中（如向超系統(tǒng)進化尋求工藝融合，向微觀進化尋求理想物質）得到解決。

接下來讓我們用追求理想化最終結果、提高理技術系統(tǒng)理想度的進化思維來思考設計、制造和工業(yè)化的內涵和本質。

設計是人類為實現(xiàn)某種特定目的（即將客觀需求轉化為滿足該需求的人工系統(tǒng)，包括人工物理系統(tǒng)和人工抽象系統(tǒng)）而進行的創(chuàng)造性活動。需求是設計的源動力，設計的本質是創(chuàng)新，是創(chuàng)造一種理想度更高的人類生存方式（包括生產、生活和交流方式），設計的最終目的是人、自然和社會這一復雜巨系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和進化（圖10）。


狹義的制造是指通過人力、工具、機器、化學、配方或生物等方法將設計的結果進行制作或生產出滿足需求的人工物理系統(tǒng)，特別是將原材料批量地轉化為產品。廣義的制造有時還包括前端的設計。但實際上，從兩者的定義可以看出，設計的內涵更豐富，它不僅對接人工物理系統(tǒng)的制造，而且還包括了人工抽象系統(tǒng)的設計。

工業(yè)化（產業(yè)化）則是為了人類文明的可持續(xù)發(fā)展，通過持續(xù)采用新技術和追求高效專業(yè)化組織，不斷提升以設計和制造活動為核心的物質生產的水平。

所以，不斷提高理想度的設計制造一體化是工業(yè)化（產業(yè)化）邁向理想化最終結果的必由之路，即從人類社會早期相當長時間的手工作坊式的低水平的設計制造“一體化”（設計沒有成為獨立的技術或科學子系統(tǒng)，而只是制造過程的一部分），到分別開始于18世紀末第一次工業(yè)革命英國和19世紀末第二次工業(yè)革命德國美國的制造子系統(tǒng)和設計子系統(tǒng)之間的不均衡發(fā)展階段，再到發(fā)端于20世紀中葉直至今天的從傳統(tǒng)系統(tǒng)工程到現(xiàn)代系統(tǒng)工程（即基于模型的系統(tǒng)工程）對產品和系統(tǒng)全生命期管理在信息化層面的改造和提升[18]，然后到目前我們在工業(yè)化層面從宏觀流程到微觀機理徹底打通設計和制造間的禁錮壁壘和藩籬，最終邁向設計制造完全融合的更高級階段。杰里米·里夫金在《零邊際成本社會》一書中闡述了物聯(lián)網和增材制造等技術對人類社會的顛覆性影響，為這一理想度不斷提高的工業(yè)化歷史進程描繪了令人憧憬的協(xié)同共享時代的未來畫面。

對于設計技術子系統(tǒng)的發(fā)展進化，可以參照上文闡述的正向設計能力成熟度提升過程，其核心是產品、材料和工藝的一體化設計。

對于制造技術子系統(tǒng)的發(fā)展進化，從人類早期石器時代的原始減材制造，到青銅和鐵器時代的原始等材制造，再到近代發(fā)端于兩次工業(yè)革命開始的現(xiàn)代減材制造和等材制造并行發(fā)展的時期，然后到本世紀初開始進入工業(yè)應用的增材制造時期，進而邁向以增材思維實現(xiàn)設計與制造融合并且增材、等材、減材、微納、仿生等制造唇齒相依工藝融合的新時代（圖11）。




鑒于工業(yè)化（產業(yè)化）->制造業(yè)轉型升級->設計制造一體化->正向設計->增材思維和增材制造之間的目的手段關系，即“設計制造一體化”完全應和了工業(yè)化（產業(yè)化）的本質，基于增材思維的增材制造技術體系代表了人工物理系統(tǒng)由低級向高級的進化方向。所以，我們在“正向設計”的定義中強調“以增材思維和增材技術為抓手”，強調增材思維和技術是提升設計制造一體化能力的抓手，并將“提升人工物理系統(tǒng)的設計制造一體化能力”作為正向設計能力建設的三大目標之一。

2.1.3 工業(yè)再設計及工業(yè)再制造

作為正向設計的業(yè)務場景之一，工業(yè)再設計的定義中給出了具體的技術手段——“按照價值、功能和能量的觀點”、“以效法自然的方式”和“利用計算機輔助創(chuàng)新、仿真優(yōu)化、增材制造、等材制造等突破性新技術、新工藝、新材料重新設計......”。

價值的觀點，核心理念是TRIZ理論技術系統(tǒng)進化趨勢之首的提高理想度趨勢，方法工具包括TRIZ理論技術系統(tǒng)進化趨勢體系、價值工程以及TRL、MRL、IRL、SRL等各種成熟度評價方法。

功能的觀點，是工程實踐的基本觀點，處于人工物理系統(tǒng)本體模型的核心地位（圖12）。它不但是TRIZ理論和德語學派設計方法學所強調的觀點，是系統(tǒng)分析、物理效應知識庫和技術創(chuàng)新解決方案知識庫的基石，也是世界各國公認的發(fā)明專利制度中專利分類、專利申請中的權利要求保護范圍策劃、專利審查的創(chuàng)造性判斷、專利糾紛中等同侵權判斷等共同采用的技術觀點。與功能觀點相對的是，產品結構的觀點、領域或行業(yè)的觀點。功能觀點的優(yōu)勢在于，打破行業(yè)、學科領域和產品門類的思維定勢和壁壘，實現(xiàn)他山之石可以攻玉。在我們的整體解決方案中，功能的觀點也是基石之一，面向產品、材料和工藝一體化設計的功能本體模型如圖13所示。







能量的觀點，核心理念是面向可持續(xù)發(fā)展的目標，應和生態(tài)設計和綠色制造的要求，提升人工物理系統(tǒng)中能量流的品質，方法工具包括TRIZ理論技術系統(tǒng)進化趨勢中的流增強趨勢和能量傳遞趨勢，以及㶲分析等。

效法自然的方式，是指道法自然、向生物學習、向自然界學習，利用新穎的受生物啟發(fā)而來的合成策略和源于自然的仿生原理來設計超常結構，合成有機、無機、有機-無機雜化結構材料和功能材料（圖14，圖15）。正如TRIZ理論的物理效應知識庫和技術創(chuàng)新解決方案知識庫是對人類工程實踐的科學總結；自古以來, 自然界同樣也是人類各種技術思想、工程原理及重大發(fā)明的源泉。大自然是人類偉大的老師，向自然學習是高水平的逆向設計（圖6）+正向設計，在這里，逆向設計（效法自然）同樣只是手段，正向設計是目的。






工業(yè)再設計定義中給出的這些技術手段同樣適用于正向設計。

如果說智能制造是兩化融合的主攻方向，綜合集成是企業(yè)信息化建設的主要內容、是兩化融合的難點重點和突破點，那么可以說正向設計是制造業(yè)轉型升級的主攻方向、是實現(xiàn)《中國制造2025》三步規(guī)劃所需要找到、設計、踐行的適合未來長期可持續(xù)發(fā)展的最長一塊板、是企業(yè)核心競爭力建設的主要內容，而工業(yè)再設計則是針對當前最薄弱短板的應急性行動、是現(xiàn)階段工業(yè)化補課的突破口、也是兩化融合針對生態(tài)設計和綠色制造的另一突破口。[2]

2017年11月初，工信部印發(fā)《高端智能再制造行動計劃（2018-2020年）》，要求深入落實《中國制造2025》，加快實施綠色制造，推動工業(yè)綠色發(fā)展，聚焦盾構機、航空發(fā)動機與燃氣輪機、醫(yī)療影像設備、重型機床及油氣田裝備等關鍵件再制造，以及增材制造、特種材料、智能加工、無損檢測等綠色基礎共性技術在再制造領域的應用。作為“以尺寸恢復和性能提升”為主要技術特征的機電產品資源化循環(huán)利用的中國特色再制造產業(yè)，可以認為是工業(yè)再設計的子集或業(yè)務場景之一，即不用計算機輔助創(chuàng)新和仿真優(yōu)化等設計技術，而只用增材制造等先進制造工藝實現(xiàn)對現(xiàn)有產品的尺寸恢復和性能提升。

增材制造等先進制造技術除了助力工業(yè)再制造，還可以應用于以下場景，以滿足基于生態(tài)設計和綠色制造的可持續(xù)發(fā)展循環(huán)經濟的大目標：(1) 通過改進產品維修性設計（Design for MRO）延長產品使用壽命；(2) 面向客戶裝配和材料回收的可拆卸設計（Design for Disassembly）；(3) 增材制造大規(guī)模定制條件下，在產品設計早期就檢核材料使用和報廢處理的面向回收再利用的設計（Design for Recycling）；(4) 面向新型復合材料和生物材料增材制造的材料回收和再利用；(5) 增材制造產業(yè)鏈內的清潔能源開發(fā)和利用；等等。增材制造技術對于人類可持續(xù)發(fā)展和循環(huán)經濟，機遇和挑戰(zhàn)并存，但機遇遠大于挑戰(zhàn)，所面臨的挑戰(zhàn)要站在生態(tài)鏈、產業(yè)鏈和產品全生命周期等全局和系統(tǒng)的高度加以解決。

2.2 外延

“正向設計”和“工業(yè)再設計”的適用對象從最初的復雜系統(tǒng)和產品拓展到現(xiàn)在的人工物理系統(tǒng)（即一定包含硬件的人工系統(tǒng)）（圖16），適用范圍從最初的產品設計拓展到現(xiàn)在的產品設計加環(huán)境設計（圖10）。這樣，與人類生產生活密切相關的醫(yī)療衛(wèi)生、文化創(chuàng)意、智能建筑、智慧城市等行業(yè)和領域被納入到“正向設計”和“工業(yè)再設計”的業(yè)務范圍。經過這樣的外延拓展后，“正向設計”和“工業(yè)再設計”面向的業(yè)務領域和場景已拓展到人類工業(yè)化進程的核心——設計制造活動所指向的所有物質生產。




關于正向設計和工業(yè)再設計之間的關系。從所覆蓋的業(yè)務范圍角度看，工業(yè)再設計是正向設計的一個子集（圖17、圖18），即在適應基于MBSE新研發(fā)范式的精益研發(fā)三維系統(tǒng)工程模型框架[18, 23]中，正向設計活動充滿了整個三維空間，可以應用于各種系統(tǒng)層次和系統(tǒng)的各個生命期階段的改進設計、原創(chuàng)設計和技術研發(fā)三大類業(yè)務場景；而工業(yè)再設計主要針對于成熟期的產品和系統(tǒng)的改進設計和重新設計。從工業(yè)化發(fā)展階段看，工業(yè)再設計適合作為中國現(xiàn)階段聚焦產品質量和產品創(chuàng)新的制造業(yè)轉型升級的切入點和突破口以及工業(yè)化補課式的解決方案；正向設計在發(fā)達國家是常識，在中國則需要從學術界到工業(yè)界重建正向設計的理論和實踐，而正向設計能力建設是一個長期、動態(tài)、系統(tǒng)的學習、實踐和能力成熟度提升過程。






3 體系架構（How-1）

3.1 技術架構和邏輯架構

整體解決方案的技術架構（圖19）參照了錢學森在系統(tǒng)觀點指導下1980年代初提出的“三個層次一座橋梁”的現(xiàn)代科學學科體系一般框架（圖20），包括：基礎學科層——系統(tǒng)工程、數(shù)學、物理學、材料學等，信息化使能環(huán)境——面向數(shù)字主線和數(shù)字孿生的數(shù)據(jù)協(xié)同、基于大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網的云制造，技術學科層——TRIZ及技術創(chuàng)新和管理、拓撲優(yōu)化、工程仿真、知識工程，工程技術層——基于系統(tǒng)工程面向增材制造的產品材料工藝一體化設計方法學、及其流程體系組合配置而成的正向設計咨詢體系、先進制造工藝融合優(yōu)選咨詢體系、先進材料制備研備服務體系，工程實踐層——面向工業(yè)品的解決方案體系（如飛機、航空發(fā)動機、汽車、模具等）、面向產業(yè)鏈的解決方案體系（如創(chuàng)業(yè)者、消費者、醫(yī)療、高等教育和職業(yè)培訓等公共事業(yè)、文創(chuàng)、建筑等）、面向工業(yè)化和信息化的產品體系（工藝和材料設備、軟件工具和平臺等）。









保證這一技術架構有效運轉的整體解決方案的邏輯架構如圖21所示，將按材料設計工藝制造專業(yè)劃分的線性一維樹狀組織架構拓展為面向應用和市場的主營業(yè)務和其他共性基礎業(yè)務構成的二維矩陣式組織架構。這一架構既符合歐美先進企業(yè)研發(fā)模式，又與錢學森關于研究對象的學科和研究關系的學科共同織成一張科學的布的思想（圖22）相匹配。而且根據(jù)錢老這一思想，我們非常重視系統(tǒng)科學、系統(tǒng)工程和數(shù)學在整體解決方案中的骨干作用。




整體解決方案的邏輯架構對技術架構的保障和支撐如圖23所示。


3.2 流程體系

支撐“基于系統(tǒng)工程面向增材制造的產品材料工藝一體化設計方法學”的是一套系統(tǒng)化的正向設計流程體系，這套流程體系充滿了圖17所示正向設計三維空間各個維度、各個層次、各個角落。這套流程體系是基于系統(tǒng)工程的，即系統(tǒng)工程的技術過程域、技術管理過程域、協(xié)議過程域和組織項目使能過程域下的各個過程（圖24）將被應用于這套正向設計流程體系。

3.2.1 系統(tǒng)維上的主流程

首先是系統(tǒng)維上的主流程，即系統(tǒng)生命期階段模型及其相關管理流程，保證組織做正確的事，這是面向外部客戶、聚焦在交付給客戶的產品或服務的物的維度。INCOSE新版系統(tǒng)工程手冊給出了來源于ISO/IEC/IEEE 15288、美國國防部裝備采辦綜合管理框架、NASA、美國能源部、典型高技術商用系統(tǒng)集成商、典型高技術商用系統(tǒng)制造商等生命期階段模型。可以根據(jù)系統(tǒng)維上的研究對象類型（如技術、產品、解決方案、業(yè)務及其組合等）和系統(tǒng)層次（體系、系統(tǒng)、子系統(tǒng)、元器件/零部件等）的不同，選取或定制合適的生命期階段流程模板。圖24中除了組織項目使能過程域下的生命期模型管理過程外，該過程域下的組合管理過程和基礎設施管理過程，以及協(xié)議過程域下的采辦過程和供應過程，共五個過程在系統(tǒng)維上。

圖25是以整體解決方案（組合了技術、產品、解決方案和業(yè)務）為研究對象，面向內部業(yè)務運營的，從市場需求到技術研發(fā)、再到產品組合、最后到解決方案交付的業(yè)務運營閉環(huán)示意圖。圖26是業(yè)務需求開發(fā)、定義、追溯和解決方案開發(fā)、交付形成的閉環(huán)，相當于是圖6的實體V模型（忽略圖中的紅綠黃逆向箭頭）以業(yè)務為研究對象、在圖17系統(tǒng)維上的實例化，也相當于是圖25以業(yè)務需求和解決方案為視角的細化。圖27是INCOSE新版系統(tǒng)工程手冊中的業(yè)務或使命分析過程的輸入、輸出和活動列表，被整體解決方案采納為業(yè)務需求開發(fā)流程，是圖26的子流程。圖28是基于IPD方法的技術研發(fā)和產品研發(fā)的集成管理框架，相當于是圖25以技術研發(fā)和產品開發(fā)為視角的細化。
















3.2.2 邏輯維上的輔流程

其次是邏輯維上的輔流程，即系統(tǒng)工程的核心過程，保證組織正確地做事，這是面向組織內部、聚焦在系統(tǒng)工程過程執(zhí)行和管控的事的維度。圖24中的系統(tǒng)工程技術過程域下的14個過程和技術管理過程域中除信息管理外的七個過程，共21個過程在邏輯維上。圖6的實體V模型（忽略圖中的紅綠黃逆向箭頭）是將圖24系統(tǒng)工程技術過程域中的各個過程串起來的核心引擎流程，其中技術過程域的后三個過程（運行、維護、報廢）本身就是實體V模型的實例化應用（圖29）。




由實體V模型在系統(tǒng)各個層次上的遞歸應用構成三維立體的雙V模型（圖30）。（實體）V模型不僅僅是掰彎了的瀑布模型或串行開發(fā)過程，根據(jù)TRIZ的一維變多維創(chuàng)新原理，增加一個維度意味著看待世界的視角完全改變，V的形狀非常準確地表示了從系統(tǒng)分解到集成活動的系統(tǒng)演進過程，使系統(tǒng)工程過程變得可視化、且易于管理�？紤]系統(tǒng)架構和系統(tǒng)元素實體的并行開發(fā)而產生的雙V模型，二維變三維、又增加了一個維度，體現(xiàn)了系統(tǒng)工程過程模型通過不斷向超系統(tǒng)進化而提高理想度的趨勢。除了在系統(tǒng)層次上的遞歸應用外，雙V模型可以在可靠性、安全性、保障性等系統(tǒng)特性上進行實例化，也可應用于新產品設計、現(xiàn)有產品改進（包括工業(yè)再設計）等正向設計所涉及的各種業(yè)務場景以及故障診斷排除等問題求解場景，還可以應用于進化開發(fā)、增量開發(fā)等軟件開發(fā)模式[26]。同樣，無論是傳統(tǒng)的DFM/DFA，還是作為新范式重要組成部分的DFAM，以及面向生態(tài)設計和綠色制造的可持續(xù)設計（Design for Sustainability），它們都是實體V模型左半邊的需求輸入，以實體V模型和雙V模型為框架開展實際的產品研制，進而實現(xiàn)對實體V模型和雙V模型的實例化應用（圖31）。






第2節(jié)“正向設計”定義中提到了正向設計的三大目標：(1) 提升人工物理系統(tǒng)的設計制造一體化能力，(2) 提升企業(yè)自主創(chuàng)新能力，(3) 提升企業(yè)和社會可持續(xù)發(fā)展能力。這三大目標呈遞進關系，最終服務于圖10所示的設計的最終目的——人、自然和社會這一復雜巨系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展和進化。所以，支撐“基于系統(tǒng)工程面向增材制造的產品材料工藝一體化設計方法學”的正向設計流程體系要反映和滿足正向設計三大目標按層次分解產生的業(yè)務場景和指標體系。例如，圖32是滿足可持續(xù)發(fā)展的頂層目標的循環(huán)經濟模型，這樣的模型將為正向設計流程的應用場景——生態(tài)設計和綠色制造最頂層的通用特性指標——可持續(xù)設計及其在2.1.3節(jié)最后提到的若干場景提供需求輸入。


面向增材制造的設計的總體流程如圖33所示。這一流程涵蓋了產品的需求分析、架構設計、詳細設計等過程。在實際應用時，需要將這一指導性流程與雙V模型的系統(tǒng)工程過程框架進行結合。圖34給出了基于德國標準機械產品系統(tǒng)化設計VDI 2221的面向增材制造的設計流程，可以認為這是圖33按VDI 2221在研發(fā)階段上的具體化。一般認為，VDI 2221是VDI 2206（機電產品設計方法學）的子集，而VDI 2206采納架構V模型作為機電產品開發(fā)的流程框架（圖35）。設計方法學德語學派和美國系統(tǒng)工程界近半個世紀來在各自領域的工作和成就殊途同歸，使得基于模型的系統(tǒng)工程新范式成為復雜產品研制和全生命期管理的流程框架和信息化平臺的核心。

支撐上述面向增材制造設計頂層流程的是若干專業(yè)化子流程，如適用于工業(yè)再設計的零件合并和功能集成流程（圖36），基于微觀宏觀結構建模和多目標優(yōu)化的工藝、材料、零件/產品并行設計，基于MBSE的系統(tǒng)建模、拓撲優(yōu)化及仿真和創(chuàng)成設計一體化流程（圖37），面向增材制造的創(chuàng)成設計流程（圖38）等。創(chuàng)成設計是用計算機算法和CAD軟件生成概念方案，進而為拓撲優(yōu)化提供輸入；它是增材思維、進而是正向設計/工業(yè)再設計的使能技術。目前的創(chuàng)成設計應用熱點，除了與拓撲優(yōu)化的結合，還包括前端與MBSE的結合。


















3.2.3 認知維上的能力建設

最后是認知維上的能力建設，DIKW的認知流反映了人和組織智力層次結構價值遞增的順序，記錄了主觀世界認識和改造客觀世界的認知過程和結果，這是關注組織自身成長的人的維度。這個維度既包括人工物理系統(tǒng)全生命期過程中產生的DIKW的管理和轉化躍遷，也包括個體和組織現(xiàn)有DIKW在人工物理系統(tǒng)全生命期中的應用。個體和組織對人工物理系統(tǒng)的認識不斷深化、積累形成數(shù)據(jù)→信息→知識→智慧的認知流就是其自身的能力建設（圖39）。圖24中技術管理過程域下的信息管理過程，以及組織項目使能過程域下的知識管理過程、人力資源管理過程和質量管理過程，共四個過程在認知維上。




在認知維上，DIKW框架、方法和工具可以按組織架構應用于不同層級，也可應用于系統(tǒng)維和邏輯維上涉及圖24中系統(tǒng)工程技術管理過程域和組織項目使能過程域的各個過程，還可按照DIKW四個層次，應用于工程海量數(shù)據(jù)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網大數(shù)據(jù)等不同種類的數(shù)據(jù)整合、分析、挖掘、展示場景，應用于產品模型數(shù)據(jù)的管理、融合和協(xié)同，應用于知識管理、知識工程、各種專業(yè)數(shù)據(jù)庫/知識庫建設，乃至應用于集團企業(yè)的商業(yè)智能和戰(zhàn)略決策等。未來利用增材制造、云計算、物聯(lián)網等技術實現(xiàn)的分布式制造、泛在制造、社會制造等近乎零邊際成本的生產模式將在DIKW框架下形成面向賽博物理社會空間的智慧經濟。圖40給出了DIKW框架在生產制造領域的應用示例。




相比以減材工藝為核心的傳統(tǒng)制造模式，以增材制造為核心的工藝融合和分布式云制造模式更需要DIKW框架和大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網等相關方法工具的支持。圖41給出了面向增材制造的云設計制造模式下的數(shù)據(jù)層服務示例。



4 方法工具（How-2）

這里重點討論在圖19技術架構中起共性基礎作用的若干方法工具。

4.1 系統(tǒng)思維

2.1.3節(jié)中提到的價值、功能、能量的觀點，以及列舉的一些方法工具，都是系統(tǒng)思維的具體應用。這里再補充一點——層次的觀點，在系統(tǒng)工程叫層次：體系（SoS）-超系統(tǒng)-系統(tǒng)-子系統(tǒng)；在材料學科叫尺度：宏觀-介觀-微觀。層次的觀點是指，以關系為研究對象的學科（系統(tǒng)工程、數(shù)學），其方法工具可以跨層次應用；以某類事物為研究對象的學科（物理、化學、材料等），其方法工具只能在某個尺度內應用（圖42）。



4.2 問題求解

問題求解的思維是貫穿整體解決方案各個層面、各個方向、各處細節(jié)的全局性的思維方法，其典型工具就是系統(tǒng)工程和TRIZ。系統(tǒng)工程是保證把復雜的事情做對、做好、做快的一套方法論，解決的是組織創(chuàng)造力的問題；TRIZ理論來自對人類已有技術創(chuàng)新發(fā)明成果的分析和提煉，解決的是個體創(chuàng)造力的問題。兩者都直面問題、采用系統(tǒng)化規(guī)范化的解題流程、并極具創(chuàng)新精神，在我們的整體解決方案中（以及其他眾多應用場合），兩者互為補充、相得益彰（圖43、圖44）。



問題求解要和系統(tǒng)思維、數(shù)學思維結合在一起，樹立邊界意識和極限意識，為整體解決方案提供理論支撐。以人工智能為例，我們從整體解決方案的業(yè)務需求場景的現(xiàn)狀和未來出發(fā)，對AI技術進行冷靜客觀地分析（圖45），歡迎智能相關技術對整體解決方案的提升。


4.3 數(shù)據(jù)協(xié)同

正如圖2所示，按照TRIZ理論提高系統(tǒng)完備性趨勢和提高理想度趨勢的建議，增材制造、等材制造、仿生制造、微納制造和梯度材料、智能材料等新工藝、新材料、新技術要想走出象牙塔、取得工業(yè)應用的規(guī)模和效益，還需要信息化方法手段的輔助支持。除了3.2節(jié)流程體系中涉及的各階段、各步驟所需的平臺和工具，更關鍵的是其中從微觀到宏觀與（產品、材料、工藝、檢測等）數(shù)據(jù)的產生、管理和協(xié)同相關的平臺和工具。這里重點討論與增材制造相關的數(shù)據(jù)管理和協(xié)同平臺。增材制造數(shù)字主線信息生成地圖如圖46所示。


由NIST起草、ASTM和ISO批準、美國增材制造創(chuàng)新研究院和ANSI發(fā)布的增材制造標準體系如圖47所示。STEP標準（ISO 10303）中新版AP242（基于受管模型的三維工程）和AP238（集成數(shù)控加工）也增強了對增材制造產品、工藝和加工數(shù)據(jù)表達的支持。

基于數(shù)字主線可實現(xiàn)增材制造過程的數(shù)字孿生（圖48），借助數(shù)字替身實踐TRIZ理論提到的增加可控性趨勢和提高系統(tǒng)完備性趨勢（圖8）。進而基于STEP/PLCS標準可實現(xiàn)分布式異地供應鏈協(xié)同和增材減材等工藝融合的云制造模式（圖49）。






5 結論

提高理想度水平是一切人工物理系統(tǒng)及其相關的人類設計、制造乃至工業(yè)化產業(yè)化活動的進化目標。無論是正向設計，還是整體解決方案（圖50），都是如此。


新版系統(tǒng)工程手冊在提到enterprise這一概念時提到兩個必要條件，An enterprise must do two things: [37]

(1) develop things within the enterprise to serve as either external offerings or as internal mechanisms to enable achievement of enterprise operations;

(2) transform the enterprise itself so that it can most effectively and efficiently perform its operations and survive in its competitive and constrained environment.

這兩個條件換成中文就是：創(chuàng)造價值，成就他人，同時成為更好的自己。這也是enterprise當作組織理解時的本質，即創(chuàng)業(yè)+創(chuàng)新�；�于正向設計和增材制造的高端研發(fā)與先進制造整體解決方案就是我們對“弘揚精益精神，創(chuàng)造智慧工業(yè)”這一初心和愿景的最新詮釋。

增材制造與傳統(tǒng)制造的關系，可以類比為經典物理和原子物理的關系，增材制造未來的發(fā)展也必定像原子物理、量子物理一樣有著廣闊而深遠的前景。基于增材思維的先進制造技術體系正是中國制造業(yè)轉型升級的“第二種機會窗口”，使得我們有可能換道超車。增材思維是一場回歸設計本質、打破思維定勢、釋放設計自由度和激發(fā)創(chuàng)造力的革命；這場革命不僅是制造的革命，更是設計的革命，針對的不僅是產品研發(fā)設計人員，而是廣泛大眾；這場革命將為各層次各領域的創(chuàng)造力教育和工程教育帶來革命性的變化；進而倒逼拿來主義畏于創(chuàng)新的保守心態(tài)的改變，為重建基于系統(tǒng)工程的正向設計理論與實踐掃清文化心理障礙，并提供源源不斷的后備人才。

整體解決方案脫胎于資源全局優(yōu)化配置的創(chuàng)新商業(yè)模式，為《中國制造2025》中的設計制造一體化提供可落地實施的解決方案（圖51），既包括現(xiàn)階段聚焦產品質量和產品創(chuàng)新的制造業(yè)轉型升級的切入點和突破口以及工業(yè)化補課式的解決方案——工業(yè)再設計，也包括從學術界到工業(yè)界長期、動態(tài)、系統(tǒng)化地重建正向設計的理論和實踐，從而全面提升人工物理系統(tǒng)的設計制造一體化能力和企業(yè)自主創(chuàng)新能力，為制造業(yè)轉型升級的換道超車提供成功保障（圖52）。



來源： 安世亞太
作者：段海波