先進制造技術主講：鄧朝暉教授博士湖南大學機械與汽車工程學院創新設計技術22.3競爭優勢創建技術2.3.1創新設計技術概述快速響應設計的時代背景創新思維創新工作方法2.3.2快速響應設計技術內容提要實現快速響應的關鍵快速響應的含義用變型設計實現快速響應設計的策略創新設計技術32.3競爭優勢創建技術2.3.1創新設計技術概述

創新是設計的本質和靈魂，是設計活動的最終指標。

隨著科學技術突飛猛進的發展，大量的科技成果轉化為生產力，產品更新的周期大大縮短，產品的市場競爭也日益激烈，在這種形勢下，創新設計是產品適應新的市場形勢的最好途徑，創新產品能夠滿足甚至創造出新的需求，因此必然有較強的市場競爭力。除了技術上的創新外，還有管理上的創新，銷售上的創新，售后服務上的創新等等。這里主要討論技術上的創新。

所謂創新設計就是旨在提供具有社會價值的、新穎而獨特產品的一類設計方法。創新設計技術4

在制造業中，創新設計主要包括產品創新設計和過程創新設計、市場創新、管理創新等方面。一般把產品的技術創新分為如下兩類：一種是無重要新技術，但在形式上翻新，因而能獲得相應競爭能力；一種是含有（開發了）重要的新技術，使產品競爭力有重要提高，或形成新競爭力的制高點；機械創新設計包含兩個部分：

一是改進完善生產或生活中現有機械產品的技術性能、可靠性、經濟性、適用性等；二是創造設計出新機器、新產品，以滿足新的生產或生活的需要。突破性創新和漸進式創新創新設計技術51技術創新的定義、特點和類型1）技術創新的概念：

技術創新是運用新的思想和技術、新的手段，使企業得到發展和增加受益的過程。換言之，創新是以技術創新性成果的生產實現和市場實現為基本特征的“技術—經濟”過程。成功的技術創新是與商業競爭力聯系在一起的，并在很大程度上取決于信息和知識的流動。創造發明是另一個概念，可以定義為把意念轉變為新的產品或工藝方法等的過程，其包括新現象的發現，新的概念、新的原理和理論的形成，以及新工藝和新設備的發明，通常在實驗室中進行。創造發明的目的不一定明確，有些發明是出自客觀需要，有些發明出自偶然。

創造發明與技術創新有著內在的聯系。只有當創造發明轉化為社會化商品時，稱為創新。例如，創造發明可以體現為專利，專利在新產品或新過程中的應用就是技術創新。創新設計技術6

技術創新是以企業為主體的，其成功與否還取決于企業內部的技術力量、知識儲備、與外界的技術交流、以及投資力度和市場環境。

技術創新與創造發明在行為目的、管理方法和實踐方式上都有著明顯的差別。

創新設計與一般意義上的發明、創造有所不同，主要區別在于創新設計更強調經濟層面上的特征和創新本身的商業價值。創新設計被認為是一種技術經濟活動，是以技術為手段實現經濟目標的活動。創新設計技術72）技術創新過程的特點：創新的過程是不完全確定的創新的過程是知識密集的創新的過程是有爭議的創新的過程是跨邊界的

技術創新的過程不僅是創新者的個人行為，

技術創新系統是由與技術創新全過程相關的機構、組織和實現條件構成的體系。它涉及技術、經濟、社會三個不同領域，具有輸出技術知識、物質產品和經濟效益三種功能。創新設計技術83）技術創新的分類：技術創新涉及企業活動的所有方面，根據其應用場合的不同可以分為四類：產品創新：改善和創造新的產品和服務，進一步滿足顧客需要；過程創新：目的是改善和創造活動中的某一過程，包括工藝過程和業務過程；市場創新：目的是改善和創造更好的方法，以利于企業與顧客（用戶）交流和溝通，提高市場占有率；管理創新：目的是改善和創造更好的組織環境和制度，使企業各項活動更有效。例如：知識管理、創新管理和變革管理都是管理創新的范疇，管理創新影響其他的創新。

創新設計技術92.創新設計的特征和一般過程

1）創新設計具有以下幾個特征：人為目的性：在創新設計中，其主體都是具有主觀能動性的人，并且設計本身是一種有目的的活動；新穎獨特性：創新設計不是單純的重復和模仿，而是在自己、前人或他人已經獲得的結果基礎上的新擴展、新開拓；追求新奇、新穎、獨特和非重復性的結果；社會價值性：創新設計必須體現出一定的價值。創新成果的價值可以是多方面的，包括學術價值、經濟價值、美學價值等等，并且這些價值對社會進步有積極意義。技術發明和工程技術設計來說主要看其經濟價值及是否具有實用性、有效性及可靠性；探索性：創新設計通常是在知識、手段、方法等不甚充分的條件下進行的設計活動。非常規性（新穎性和非連續性）和設計的成功實現創新設計技術10

2）創新設計的一般過程分為如下幾個階段：

準備階段：包括提出問題，明確創新目標，搜集資料，進行科學分析；醞釀階段：這個階段通過思考與試驗，對問題作各種試探性解決；明朗階段：經過長時期的醞釀、潛伏的或不同尋常的觀念和辦法，有時使問題的解決一下子豁然開朗，這叫做“頓悟”。驗證階段：此階段對新想法進行檢驗和證明，并完善創新成果。創新設計技術11

美國“新產品和過程發展組織與管理協會”的顧問G.Freedman先生提出可把發明創造過程歸納為如下七個步驟：意念：發明創造始于意念；概念報告：內容包括意念之間的聯系及制約關系和把意念轉變成為實際方案的途徑；可行模型：是對概念是否可以實現進行研究的一個必要步驟；工程模型：展示概念能否實現其功能的一個重要步驟；可見模型：從工程模型演變成為可見模型的一階段；樣品模型：它不是由發明創造者在實驗室制造的，而是由車間制造的；小批生產：在生產線上將創造發明以小批量生產的形式來實現。創新設計技術12機械創新設計：是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科學技術成果（含理論、方法、技術、原理等），進行創新構思，設計出具有新穎性、創造性及實用性的機構或機械產品（裝置）的一種實踐活動。機械創新設計包含兩個部分：一是改進完善生產或生活中現有機械產品的技術性能、可靠性、經濟性、適用性等；二是創造設計出新機器、新產品，以滿足新的生產或生活的需要。現代機械設計方法學庫包括：機械創新設計、機械系統設計、計算機輔助設計、優化設計、可靠性設計、摩擦學設計、有限元設計。機械創新設計是建立在機械設計理論基礎之上，吸收科技哲學、認識科學、思維科學、設計方法學、發明學、創造學等相關學科的有益成分，經過交叉而成的一種設計技術和方法。創新設計技術13機械創新設計的一般過程（四個階段）（1）確定（選定或發明）機械的基本原理；（2）機構結構類型綜合及優選（3）機構運動尺寸綜合及其運動參數優選；（4）機構動力學參數綜合及其動力參數優選；機械創新設計的特點：涉及多種學科；設計過程中相當部分工作是非數據性、非計算機性，必須依靠在知識和經驗積累基礎上思考、推理、判斷，以及創造性發散思維（靈感、形象的突發性思維）相結合的方法；應盡可能在較多方案中進行方案優選；是多次反復、多級篩選過程。創新設計技術創新思維

創新設計的核心在于創新，而創新來源于創造性思維。創新思維和創造技法是創新設計的核心。創新思維是整個創造活動中體現出來的思維方式，是多種成對的辯證思維類型的綜合，它的實質表現為“選擇”、“突破”、“重新建構”這三者關系的對應和統一。創新思維是創造力的核心。創新設計技術15

深刻認識和理解創新思維的實質和類型，不僅有助于掌握已經開發出來的現有的創造技法，而且能夠推動和促進人們開拓新的創造方法。把握創新思維的關鍵是在認識并能綜合運用不同思維類型的特點、功能與作用。常規思維的特點：常規性（習慣性和通常性）、單向性（只向常規的習慣方向思考）、單一性（只考慮一種方案、一種思路）、邏輯性（通常的邏輯思維范疇）；創造性思維的特點：獨特性（即與眾不同）、多向發散性（即立體性思維、多答案）、非邏輯性（出人意料）、連動性（由此及彼性），綜合性（即創造是多種思維方式的綜合，在綜合中創新）。創新設計技術16創新思維法則創造學建立起促發創造思維的一些法則，作為外部因素的有：激發創造激情；增強信息獲取方式；促進知識融合。

而促進創造思維的重要內部因素是了解創造思維內在的特點，在創造過程中主動加以運用。在技術性的創新設計中，常用的有如下一些思維形式：創新設計技術17創新思維兩種基本形式：直覺思維與邏輯（抽象）思維

直覺思維是一種在下意識狀態下，對事物內在復雜關系突發式的領悟過程，具有創造靈感忽然降臨的色彩。在今天市場竟爭十分激烈的情況下，企業必須根據市場上出現的需求，快速地創造開發全新的產品去占領市場，單憑天賦靈感的創造方式顯然不能滿足要求。人們必須根據所提出的創造目標，進行邏輯推理式思維。邏輯思維方式就是把目標展開、分解和綜合，尋求各層分目標的解，然后找出最終整體解，用主動的可按部就班的工作方式向目標逼近。實際上，大量的創造過程是這兩種思維方式交叉和綜合的結果。創新設計技術181）形象思維和抽象(邏輯)思維形象思維屬于非邏輯思維，是運用過去感知過的事物的映像進行分析、綜合、抽象、概括的過程。它以直觀形象作為再思維的目標及基礎，使用反映同類事物一般外部特征的形象；形象思維基本上由右腦進行；

抽象思維亦稱為邏輯思維。它是以抽象的概念和推論為形式的思維方式，是認識過程中用反映事物共同屬性和本質屬性的概念作為基本思維形式，在概念的基礎上進行判斷、推理、反映現實的一種思維方式。它使認識由感性上升到理性。抽象思維基本上由左腦進行；在創造活動中，形象思維和抽象思維相互聯系相互滲透。創新設計技術192）直覺思維和靈感思維

直覺是人類一種獨特的“智慧視力”，是能動地了解事物對象的思維閃念。直覺思維能以少量的本質性現象為媒介，直接把握事物的本質與規律，它也是一種不加論證的判斷力，是思想的自由創造；

靈感是人們借助于直覺啟示而對問題得到突如其來的領悟或理解的一種思維形式。它是一個突然閃現、瞬間即逝的短暫思維過程，是一種把隱藏在潛意識中的事物信息，在需要解決某一問題時，其信息就以適當的形式突然表現出來的創造能力；

直覺思維與靈感思維的基礎是人們已經獲得的知識和經驗，并且常在思想高度集中、苦苦思索時產生出來，他的結果常常非常新穎，并且具有突發性。創新設計技術203）分析和綜合思維分析與綜合是一個邏輯性很強的思維過程。

面對所提出的創造對象、任務或設想，首先需要進行分析。要對問題的提法有清晰而明確的描述，然后去偽存真，由表及里，把本質和非本質的問題加以區別。對于復雜問題要將其分解為邏輯層次與關系清晰的各級子問題，必要時，在完成一輪分析過程后，反饋到起點，對問題做重新描述，以生成一個新的更合理的起點。綜合是分析的反向過程。在求得各子問題的解之后，必須通過建立聯結，構成總體，實現最終需要的總體功能。這種聯結可能已在分析過程中初步建立，但在各子問題的解求得之后，聯結將會發生變化，甚至通過綜合過程，建立含有多種聯結方式的解域，然后借助各種評價手段，確定最佳解，綜合過程常是一個創新過程。分析與綜合是最基本的創造思維過程，由它們構成一個創造過程的思維框架。創新設計技術214）發散和收斂思維

發散思維：遇到問題時，根據問題提供的信息，沿著非常規方向、正向、逆向、全方位思維和多角度尋求可能的解答。在技術原理的開發方面，應用發散思維可以從多側面、多角度、多領域、多場合對同一技術原理的應用途經進行設想。

收斂思維：是把來自多方面的知識信息指向同一問題，通過分析綜合、邏輯推理后引出答案。

將創造原點抽象化，然后用收斂思維和發散思維的思維模式求解，是一種十分有效的創造思維法則。創新設計技術225）離散與組合式思維

很多事物將其分解意味著創新；也有很多事物，彼此組合意味著創新。

在科技發明創造中充滿這類實例：眼鏡片與鏡架分離，成為隱形眼鏡；制冷系統與送風系統分離，成為分體式空調；電話聽筒與主機分離，成為子母式電話機；但是相反，電視與電話組合，成為可視電話；將系統的正向制冷作用與逆向致熱作用結合，產生冷暖空調；近視與老花兩種鏡片組合在一副鏡架上，產生雙功能眼鏡；收割機、脫粒機、打包機組合在一起，產生了聯合收割機；電解加工與磨削加工組合在一起，形成了電解磨削。

分解與組合是對立統一的思維，很多場合，分解是為了組合，而為了形成最佳組合，首先應將對象分解。

我們把機床分解為動力頭、床身、控制箱等模塊，各自成為獨立的功能單元，從而創造了組合機床，滿足繁多用戶的需求；同樣，整體式音響變成組合音響，消費者按需要自由搭配，而且有一個更大的優點，就是單元的技術升級不影響整體。

有人預言，未來的機械將是由大量的，專業化程度極高的功能模塊組成。

創新設計技術236）換元與移植式思維

客觀事物都有內在的運動規律，有很多規律表現的因素不同，但規律相同。

數學很好地反映了這一點。三大數學物理方程并沒有針對特定的物理量，但卻在振動、熱傳導，液體動力學不同領域得到應用。方程中的X、Y、Z可以用不同的物理元代入，解決不同的問題。這種思維方法轉移到創造學中，成為換元法則。

移植是把某一領域內的一種方法或研究成果在另一領域內的應用，它常導致一門新的學科、領域或學說的創立。

如把物理學研究手段用于化學，產生了物理化學；將力學研究手段用于生命體，產生生物力學；以政治學觀點研究經濟問題，產生了政治經濟學，等等。技術方面移植的實例也很多，特別是為軍事、宇航、核能等領域開發的許多技術，移植到民用技術領域，產生很多創新成果。創新設計技術247）正向、迂回與反向思維正向、迂回與反向思維是人們常用的思維方式。正與反、直與曲是常見的對立統一關系。我們常用“正面想想，反面想想”、“東想西想”、“這樣想想，那樣想想”、“這個方法不行，換個辦法試試”等樸素思維方式考慮問題。而在科學上則有正定理和逆定理，正面證法與反證法，直接證明與間接證明等邏輯思維方式。不同的思維進程都可能到達創新的終點，關鍵在于靈活運用。

正向（直線前進的）思維方式在科學演繹中運用很多，每證實一步就再往前進一步，直到關系成立。在工程技術中，這也是主要的，基本的思維方式。

逆向（求異的）思維是創造性人才必備的的素質。對現有的解進行分析，對其每一部分提出疑問，想一下“能否不是這樣”，會解脫“思維定勢”的束縛，引發出好的想法。

迂回思維則反映了創造人的靈活性。用側面代替正面，用間接代替直接，用階段前進代替一步到位，等等。近幾年產生的快速原形制造技術，就是用平面生成立體地迂回創新思維的產物。創新設計技術創新工作方法

創新技法是以創新理論，尤其是創新思維規律為基礎，通過對廣泛的創新活動的實踐經驗進行概括、總結、提煉而得出的創造發明的一些原理、技巧和方法。

智暴法：是一種集體創新智力激勵法，是一種讓智力象山洪一樣暴發的方法。它的基本思想是組織一些來自不同領域但思想活躍的人，向他們提出會議的主題，鼓勵大家提出無偏見的主意，規定每一個人只能補充別人的思想，不許否定或批評對方，努力構成新思想的聯合。適合解決產品原理方案。智暴法不同于一般的小組討論會，它要求貫徹以下原則：自由暢想原則、延遲評判原則、以量求質原則、綜合改善原則。創新設計技術26“6-3-5”法：是一種書面集智法。是由智暴法進一步發展而成，在宣布了活動主題后，要求參加者每次在紙上寫下三個解并作提綱式的注釋，然后傳給鄰座，后者讀后再提出三個進一步解或作補充。這個活動有6人參加，因此每個參加者的建議都將經過5個人的補充或組合發展，故稱635法。與智暴法相比，在635法中，一個有內容的主意將會得到系統的補充或開發，而且消除了活動領導人的影響。缺點是不夠自由活潑，對積極思維有一定影響。陳列法：前提條件和小組構成與智暴法相同，但參與者把自己的主意用簡圖加以適當的文字描述，然后把每一個人的結果像美術畫廊式陳列出來，以便所有參與者交流討論，然后形成新的想法，由參加者作進一步發展，最后進行審視、排隊和補充完善，選出有成功希望的初始解或原始主意。這種方法能防止不著邊際的討論，而且特別適合結構設計的創新。創新設計技術27哥頓法：這是一個用抽象類比思維方式開發創造活動的方法。其基本做法是由不同知識背景的人組成小組，會議主持人在開始時并不宣布所要討論的具體內容，而是把問題抽象化，提交與會者討論。例如，要研究開罐頭的工具，可把問題抽象化為：“打開東西有什么辦法？”；研究在水泥墻上掛東西的工具，可把問題抽象化為：“在堅硬的立平面上，怎樣才能使東西不掉下來？”。采用這種方式能引導與會者無約束地進行思考，提出各種方案，最后，由主持人亮出所要解決的具體問題，從所提方案中評選適用的解。輸入輸出法：這是一種以邏輯推理為主的創造技法。當所需創造開發的問題描述清楚后，輸入、輸出和制約條件也就相應而定。為求得問題的解，人們可以提出各種設想。在今天，已有很多解的手冊或庫可供查閱，它們提供了很多物理、化學、生物等等現象間的聯系或轉換關系。借助這些解庫或直覺思維所建立的第一批設想通過可行性評價作出篩選，對可用方案作引申設想，建立第二輪方案。如此重復評價與設想，直到最終解的獲得。創新設計技術28提問追溯法：具有邏輯推理的特點，是通過對問題的分析，加以推理并擴展思路，或把復雜問題進行分解，找出各種影響因素，在進行分析推理，從而尋求出問題解答的一種創造性技法。“5W2H”法，奧斯本設問法，類比法：是利用相似原理進行移植、模擬比較、類比聯想的一種創新方法。包括：直接類比，象征類比，擬人類比，幻想類比。

創新設計技術29組合創新法：是按照一定的技術需要，將兩個或兩個以上的技術因素通過巧妙的組合，去獲得具有統一整體功能的新技術產物的過程。這里的“技術因素”是廣義的，它既包括相對獨立的技術原理、技術手段、工藝方法，也包括材料、形態、動力形式、控制方式等表征技術性能的條件因素。常用的組合方法有：性能組合，原理組合，功能組合，結構重組，模塊組合等。組合創造的基本方法有：主體附加、異類組合、同類組合、分解組合、輻射組合、坐標組合。創新設計技術30創新設計方法：群智集中法；仿生創新法；反求設計創新法；類比求優創新法；功能設計創新法；移置技術創新法；同中求異與異中求同；反向探求和向前推演法；聯想類比法；功能分析法創新設計技術312.3.2快速響應設計技術快速響應設計技術的時代背景

20世紀末，世界經濟最大的變化是全球買方市場的形成和產品更新換代速度的日益加快。

由四通八達的鐵路、公路、遠洋巨輪、噴氣飛機、通訊衛星和“信息高速公路”組成的網絡已將全球緊密地聯成一個整體，龐大的人流、物流、信息流和資金流無時無刻不在沿著各自的管道奔騰流淌，使世界成為一個大市場。同時，由于生產力的高度發展，使得社會的總供給能力遠大于需求量，因而普遍形成買方市場，所有企業都必須經受這個全球買方市場的挑戰。市場競爭的加劇，產品的更新換代不斷加快，市場壽命周期不斷縮短。據估計，近30年來出現的新技術、新產品，已遠遠超過了過去兩千年的總和。根據各個時期一些代表性產品更新速度與變化情況分析，一種新產品從構思、設計、試制到商業性投產，現在只需2~3年甚至更短的時間。

在以快交貨（T）、高質量（Q）、低成本（C）、重服務（S）和重環保（E）去爭取市場份額的市場競爭中，縮短交貨期，以快速響應市場需求，已經成為競爭的第一要素。

創新設計技術32

事實上，制造業的生產方式和市場競爭焦點會隨著社會生產力的發展水平和科學技術的進步狀況而不斷地改變。

在工業化初期，由于生產力水平還比較低下，市場上產品短缺，企業生產什么顧客就買什么，“皇帝女兒不愁嫁”，所以企業就拼命擴大產量、降低成本，因而形成以“規模效益第一”為特點的少品種、大批量生產方式。當產品產量達到一定水平以后，企業之間的競爭逐步從“價廉、物美”轉變為“物美、價廉”，使“質量第一”成為市場競爭的焦點。

到了二十世紀90年代，用戶需求呈現出差異而多變，這迫使企業跟隨用戶，采用多品種、小批量的生產方式，按定單組織生產。同時，面對瞬息萬變的市場環境，更要求企業具有高度的靈敏性，能抓住稍縱即逝的機遇，不斷地迅速開發新產品，以吸引顧客，變被動適應用戶為主動引導市場，這樣才能保證企業在競爭中立于不敗之地。

可見，在這種時代背景下，市場競爭的焦點就轉移到速度上來，即凡能“領先一步”，快速提供更高性能/價格比產品的企業，將具有更強的競爭力。因此，我們提倡實施“快速響應工程”，以適應市場環境的變化和用戶需求的轉移。創新設計技術3快速響應工程的含義

實施“快速響應工程”可以使企業具備從捕捉產品信息到及時投放市場的全面快速響應應能力，主要內容包括以下幾個模塊：

建立快速捕捉市場動態需求信息的決策機制；實現產品的快速設計；追求新產品的快速試制定型；推行快速響應制造的生產體系。

為了提高快速響應能力，企業首先應能迅速捕捉復雜多變的市場動態信息，并及時作出正確的預測和決策，以決定新產品的功能特征和上市時間。明確了新產品的開發項目以后，實現快速設計就成為重要的一環。現代機械產品由于用戶的要求越來越高，產品結構日益復雜，科技含量愈來愈高，所以使得產品的開發周期日趨延長。如何解決好產品市場壽命縮短和新產品開發周期延長的尖銳矛盾，已經成為決定企業成敗興衰的生死攸關問題。創新設計技術34

產品開發周期包括設計、試制、試驗和修改等一系列環節，除了設計以外的后幾個環節可以統稱為試制定型階段。

為了實現快速設計，人們提出了CE（并行工程）、DFX（面向制造、裝配、檢驗、質量、服務等的設計）、CSCW（計算機協同工作支持環境）和功能分解組合的設計思想，這將引起對現代設計方法和CAD發展的新探索。在此基礎上，提出用變型設計實現快速響應的策略。這種設計策略以關系型產品模型和與之相適應的產品信息管理系統以及基于實例推理的智能技術為主要手段，特別強調對企業產品信息的標準化、規范化重組，通過對企業現有成熟產品的變型再設計，使企業的寶貴信息資源得到盡可能多的重用，從而達到以快交貨、高質量、低成本和重環保的快速響應競爭策略去贏得市場的目的。

加快產品的試制、試驗和定型，以快速形成生產力，需要盡量利用制造自動化的各種新技術，如FMS、RP（快速成形）和VM（VirtualManufacturing，虛擬制造）。創新設計技術35

快速成型其特點是能以最快的速度將CAD模型轉換為產品原型或直接制造零件，從而使產品開發可以進行快速測試、評價和改進，以完成設計定型，或快速形成精密鑄件和模具等的批量生產能力。

虛擬制造是先進制造技術的先導，它充分利用計算機和信息技術的最新成果，通過計算機仿真和多媒體技術全面模擬現實制造系統中的物流、信息流、能量流和資金流，可以做到在產品制出之前，就能由虛擬環境形成虛樣品（SoftPrototype），以替代傳統的實樣品（HardPrototype），進行試驗和評價，從而大大縮短產品的開發周期。

推行產品的快速響應制造，必然導致企業從組織形式到技術路線的一系列變革。

首先，在企業內部，應改變傳統的以注重規模和成本為基礎建立起來的生產管理系統和組織形式，按照快速響應制造的戰略思想，探索一套全新的組織生產方式，例如將生產部門從以功能為基礎的工序組合改變為以產品為對象的加工單元，并且盡量采用各種先進制造技術手段，等等。其次，從面向全局的視野出發，以產品為紐帶，以效益為中心，不分企業內外、地域差異，實行動態聯盟，有效地組織產品的設計、制造和營銷。創新設計技術36

企業在確定產品目標后，可以只先進行總體設計，即功能設計、方案設計和經濟分析，然后通過公共信息網絡，尋找最佳的零部件供應商和制造商，進行跨地區、跨行業的合作，實行生產資源的優化組合，并由承包商按照快速響應的原則進行具體設計，即結構設計、詳細設計和工藝設計，組織產品的快速響應制造，以保證產品及時上市，經由遍布各地的營銷網絡迅速搶占市場。

實施快速響應工程，至少有如下優點：及時交貨，爭先搶占市場，因縮短制造時間和消除各種浪費而降低制造成本，因加快產品更新換代而向市場大量提供質量更高、價格更低的高性能產品。其結果就大大提高了企業的綜合競爭力和持續發展的生命力。創新設計技術3實現快速響應設計的關鍵——有效利用產品信息資源企業實現快速響應市場的關鍵，是有效利用各種信息資源。

人類自有文明以來，任何人工制品（即產品）和產品的制造系統均由物質、能量和信息三大要素組成。在不同的生產力發展階段，這三要素分別扮演著不同的角色。在漫長的原始游牧社會和農業經濟時代，產品和制造產品的材料（物質）占據統治地位；進入工業經濟時代，動力（能量）成為關鍵的要素，對現代文明的發展發揮了重要作用；到了二十世紀下半葉，知識經濟悄然來臨，這時，第三大要素——信息（知識）就后來居上，逐漸成為主宰社會生活和生產活動的決定性因素。

那么，如何估計產品中的信息含量呢？可以從三個層次加以分析。

首先，在許多現代化產品（尤其是信息產品和機電一體化產品）中，凝集著信息（知識）的軟件已經成為產品的重要組成部分，產品的智能化程度越高，這部分的比重就越大。創新設計技術38

其次，在產品的制造過程中，也直接需要使用各種信息，這包括產品信息和制造信息兩大類。所謂產品信息，指的是為了正確設計產品和確切描述產品特征所需的信息，包括產品的幾何形狀，尺寸、精度、材質，以及各種規范和技術知識等；所謂制造信息，指的是為了進行某一步制造過程，以獲得能滿足預定要求的產品所需注入的各種信息，包括工藝信息和管理信息。

第三個層次是包含在產品中的間接信息。這指的是包含在產品硬件部分的材料（以及標準與外購零部件）和制造過程所需的能源中的信息。例如一塊鋼材，作為另一制造過程的產品，從礦石到軋制成材，也需要使用（注入？消耗？）一定的產品信息和制造信息。依此類推，歸根結底，人類一切制品都由自然物（如礦藏、野生動植物、陽光、空氣和水等）通過注入各種信息加上一定的體力而制成的。由此可見，隨著科技水平和深加工層次的提高，產品的信息含量也越高。所謂高科技產品，就是高信息含量的產品。產品的信息含量越高，信息對產品的交貨期、質量和成本的影響也就越大。毫無疑問，高信息產品就意味著是高性能、高質量和高價值的產品。可是，信息含量高并不能自動縮短交貨期，弄得不好，反而可能延誤時間。那么，如何有效利用產品的信息資源，以實現快速響應設計呢？創新設計技術39

試觀信息及其載體（例如圖紙、圖像、文件、資料、軟盤等），同以實物呈現的硬件（材料、能源）相比，具有明顯的“虛”的特點，即能量級小、存儲性好（體積小、重量輕）、滲透力強（傳播迅速）、處理方便（加工容易）等等。此外，信息還有一個非常重要的優點，就是共享性極佳。一項新的信息（如軟件、知識、經驗、資料），雖然需要投入相當的人力、資金，經歷一定的時間進行開發、制作，但是一旦這項信息一經造出（獲得），它的復制（學習）卻是極其便捷的，所以大量用戶（幾乎是無限）立即（幾乎是瞬間）可以共享。根據這些特點，利用現代計算機和通信技術迅猛發展所提供的對信息的高度儲存、傳播和加工能力，人們主要采取兩項策略，以達到使企業能快速響應市場的目的。一是重用產品信息資源，二是虛擬制造過程。

先進行對產品信息資源的重復使用。企業在長期的生產活動中，積累和蘊藏了大量的極其寶貴的產品信息（圖紙、文件、數據、經驗、標準、規范等），對這些信息進行充分挖掘和科學重組，使之資源化，成為有用和便于重復利用的產品信息資源，再將這些信息資源存儲在龐大的數據倉庫之中，加上在先期開發中所積累的信息資源，就足以有效支持對市場的快速響應，尤其是快速設計。創新設計技術40

其次，關于虛擬制造過程，它指的是將有關產品制造過程的信息從實際制造過程中抽取（剝離）出來，依靠計算機的高速大規模信息處理能力，實行由計算機試驗（仿真）、虛擬制造和智能優化組成的一個相對獨立的軟過程，以代替傳統的樣機（模型）制作、實物試驗、反復修正的硬過程，達到在產品正式投產之前，就能通過在計算機上的試驗、改進和優化，迅速完成對產品的性能預測和設計定型。顯然，虛擬制造過程可以比實過程做得更快捷、更靈便、更省錢。例如，計算機仿真無疑比實物試驗簡便得多。這是利用信息技術實現快速響應的一個范例，尤其對于產品設計定型。創新設計技術4用變型設計實現快速響應設計的策略

實施快速響應工程，設計是重要的一環。對企業生產活動的大量調查表明，產品設計制約著包括技術準備（試制、工藝、工裝、采購）在內的產品生產周期。在快速響應設計技術中采用變型設計的策略，是快速響應市場的有效手段之一。變型設計即通過對成熟產品的變型設計，以充分利用企業的產品信息資源，最大限度地控制新零件的種類和數量，并在加快整個生產周期的同時，有效地控制成本和保證質量。

變型設計策略的要點，可以概括為：①重組企業工作流程，將開拓未來市場的“慢動作”創新產品開發與面對當前需要的“快節奏”變型產品設計區別開來，用變型設計快速響應市場需求；創新設計技術42②重組企業產品信息，使企業在設計開發領域中積累的豐富技術資料，轉變為有用和好用的寶貴信息資源，以期盡量利用已有的成熟零部件設計新產品，即用盡量少的新設計零部件，組成盡可能多的變型系列新產品；③建立集成的關系型產品模型和跨功能的并行工作環境，并采用基于