“工業4.0”時代工業設計專業的特色與教學變革 *

余森林YU Senlin湖北工業大學，武漢 430068 （Hubei University of Technology ， 430068 Wuhan）

“工業4.0”時代工業設計專業的特色與教學變革 *

余森林YU Senlin
湖北工業大學，武漢 430068 （Hubei University of Technology ， 430068 Wuhan）

“工業4.0”對傳統工業設計專業的發展帶來了機遇與挑戰。在工業化與信息化高度融合的智能時代，工業設計對象具有信息化、智能化、定制化等特色。這些特色將極大地促進工業設計教學內容、教師團隊、學習方式的發展與變革。

工業4.0；工業設計；特色；教學發展

一、“工業4.0”為工業設計專業的發展帶來了機遇與挑戰

在2013年漢諾威工業博覽會上，德國聯邦教研部與聯邦經濟技術部率先提出了“工業4.0”概念。該概念描繪了制造業的未來愿景，指出繼機械化、電氣化與信息化三次工業革命之后，人類將迎來以信息物理融合系統為基礎的第四次工業革命，其特點是工業生產的數字化、網絡化與智能化。

“工業4.0”概念一經提出，便在全球范圍內引起了極大的反響、關注，甚至是認同，這是因為“工業4.0”對制造業的轉型升級意義重大。受此啟發，中國政府適時地提出了中國版的“工業4.0計劃”——“中國制造2025”，而其核心內容就是強調“工業化”與“信息化”的深度融合，構建信息交互的智慧工廠和智能生產。

“工業4.0”理念對工業設計專業的發展更是帶來了機遇、造就了挑戰。如所周知，傳統的工業設計學科建構建在“工業2.0”的基礎之上，服務于單向、線性的生產體系，即依據工廠要求設計相關產品，再將生產好的產品推向市場。該設計模式缺乏柔性與交互性特性；“工業4.0”時代的工業設計，卻是要服務于信息多向交融的智慧工廠，設計依據既有來自末端的消費者大數據，又有來自頂端的決策管理層判斷，所以是一個多元信息交流互動的動態過程，富有一定的彈性與智能特性。二者之間的差異，造成了對往后工業設計的重大挑戰。如何跨越鴻溝，將工業設計有機融入智慧工廠的生產過程之中，將是工業設計不可或缺的發展機遇。

據此，傳統工業設計的學科設置、專業發展方向、課程內容等方面必須尋求變革，主動適應新時期的新要求，順應智能化設計制造的大趨勢，才能培養合格的新時期的工業設計人才。

二、“工業4.0”時代工業設計專業的特色

工業設計專業的特色與發展，受到國內眾多高校的密切關注。鮮明的專業特色，既是避免學生同質化的途徑，亦是形成核心競爭力的利器，還是保證市場就業的法寶，因此，高校普遍重視各自的專業特色?！肮I4.0”時代，實體物理世界與虛擬網絡世界將會深度融合，物聯網與智慧工廠將會成為工業設計服務的對象。 因此，工業設計專業一定會出現以下特色。

1.信息化

工業設計的信息化特色體現在三個方面：一是設計工具與手段信息化。當今的工業設計師完全依賴于計算機輔助設計，無論是繪制平面二維圖形還是三維建模渲染，都離不開計算機的信息化處理；二是設計任務的信息化與數據化。設計師最終輸出的設計結果是高度數據化的參數信息，例如加工尺寸、材料型號、空間大小等，這些設計信息會在瞬間通過互聯網傳遞，而以體現設計的價值；三是設計溝通與信息反饋的交互化。“工業4.0”時代的價值鏈將通過大數據與網絡化傳輸，實現消費者需求信息從下游向上游及時準確推送的情形?！叭绻f前三次工業革命從機械化、規?；?、標準化和自動化等方面大幅度地提高了生產力，那么工業4.0與前三次工業革命最大的區別就在于：不再以制造端的生產力需求為起點，而是將用戶端的價值需求作為整個產業鏈的出發點；改變以往的工業價值鏈從生產端向消費端、從上游向下游推動的模式，從用戶端的價值需求出發提供定制化的產品和服務，并以此作為整個產業鏈的共同目標，使整個產業鏈的各個環節實現協同優化：這一切的本質是工業視角的轉變?！保?］這種工業視角轉變的基礎，是物聯網與大數據技術的變革，信息手段的更新促進了消費者需求信息的獲取，也更新了設計依據的來源與可靠程度。

2.智能化

“工業4.0”時代的智慧工廠和智能生產，能夠催生富有“智能”特色的產品，能將相應的需要實施智能化的工業設計。一方面是產品自身具備極高的智能化特性，例如智能吸塵器，在用戶離家之后便自動開啟清潔模式，打掃房間的各個角落，完成任務后歸位關機；另一方面是處理用戶數據而具備的智能特性，例如智能手環或手表，能清晰采集用戶全部的睡眠數據，顯示深度睡眠的時間與深淺睡眠交替的曲線等信息，使睡眠情況一目了然，讓用戶準確獲知自身的睡眠參數，并接受適合自身要求的睡眠建議。通過監測不可見的睡眠數據，手環（手表）就成了充滿靈性的健康助手。“‘工業4.0’的另一個特點就是制造過程和制造價值向使用過程的延伸，不僅關注將一個產品制造出來，而且還重視如何使用好這個產品，實現產品價值的最大化。產品的創新和價值的創造不再以滿足用戶可見的需求為導向，而是要利用用戶的使用數據創建使用情景模擬，從情景模擬中找到用戶需求的缺口，這些缺口我們稱之為‘不可見的需求’，對此即便是用戶自己都很難意識到?！保?］

我們再以汽車省油為例。設計師與傳統制造商會關注車身重量與發動機結構，從汽車的物理特性方面去優化油耗。而“工業4.0”時代的設計，還關注用戶的不同駕駛習慣對油耗的影響，并通過采集分析駕駛過程的數據，來建議用戶改用更合理的駕駛習慣。未來的汽車座椅將會布滿微型傳感器，能自動記錄用戶的坐姿與習慣，根據壓力數據分布自動優化座椅造型，提升駕駛的舒適性與安全性。在上下班高峰時段，汽車還會根據交通大數據分析并預測將要擁堵的線路，及時為用戶推薦暢通路線?！耙酝覀儗a品賣給客戶之后就幾乎到達了生產價值鏈的終點，然而‘工業4.0’時代將價值鏈進一步延伸：以產品作為服務的載體，以使用數據作為服務的媒介，在使用過程中不斷挖掘用戶需求的缺口，并利用數據挖掘所產生的信息為用戶創造價值?！保?］如此“聰明”的智能化產品，能夠依據用戶數據，來自動生成最佳使用方案，而成為用戶的最好幫手。

3. 定制化

“工業4.0”時代信息化、智能化的物聯網與3D打印等技術，為用戶個性化的定制產品提供了技術基礎。用戶可以根據自己的需求，通過互聯網定制自己專屬的唯一產品，也可以通過DIY形式，融入自己的設計意愿，定制自己喜歡的個性化產品。

每個人都有買鞋或買衣服的經歷，通常情況下，人們很難快速順暢地購買到非常滿意的產品。究其原因，是因為每個人的身體尺寸與行為習慣存在差異，不容易采用標準化大批量的生產方式制作的產品以滿足個人差異化的需求?！斑^去我們買鞋墊只會問要買多大的尺碼，同一個尺碼的所有人得到的鞋墊都是相同的。但是我們每一個人的腳形、體重、站姿、走路習慣、搭配的鞋類都是不同的，因此不可能有一款鞋墊能夠同時滿足同一尺碼每一個人的需求。美國的Dr.Scholl’s公司在賣鞋墊給用戶之前會先讓用戶站在一個連接傳感器的踏板上，系統會記錄用戶站立時足底的壓力分布，隨即用戶就可以獲得一款定制化的鞋墊。”［1］

再如，裁縫店的師傅在給顧客測量身體尺寸時，通常情況下是要求顧客站定身姿，卻忽略了用戶在自如行動時的體驗感受。將來測量身體數據時，用戶穿上帶有傳感器的特制衣服，可自由活動，傳感器便自動記錄應力位置，據此為用戶定制衣服，真正做到“量體裁衣”。

由此可見，用戶數據是定制化產品的重要參數，“工業4.0”時代的制造，通過用戶數據來實現定制化服務。用戶數據，也是定制化設計的關鍵因素，定制化的設計為高度個性化的顧客提供專屬貼心的產品及服務。

三、“工業4.0”時代工業設計專業的教學變革

1.課程體系與教學內容的變革

工業化與信息化高度融合的“工業4.0”要求藝術設計教育及時更新工業設計學科的課程體系與教學內容。除了傳統的美學、市場學、材料學、心理學的知識外，課程體系與教學內容中還需要融入信息化、智能化、物聯網、虛擬現實等知識環節，及時吸收最新的智能制造與“互聯網+”等技術知識。根據智慧工廠與智能生產的要求，調整課程體系與教學內容，以適應物聯網與智能制造與設計的需求。

2.教師團隊與教學方式的改變

在“工業4.0”時代，工業設計的任務將越來越復雜化，完成設計目標，就需要多學科交叉的知識與技能，也需要多學科背景的設計師團隊。這些要求，會現實地推動工業設計學科學術隊伍的建設與教學方式的變革。未來的教師團隊，必須熟練掌握高度融合了的計算機與信息化知識，才能構建合理的知識結構，才能緊密合作開展跨學科的學術研究。自下而上的互聯網時代，知識的獲取已經成為輕松的事情，教學方式將逐漸轉變為師生互動的探討模式，以往單純的教師講學生聽的模式將會壽終正寢。

3.學生本位與學習方式的發展

“工業4.0”時代的訂制化模式，將開啟學生專業學習的新途徑。在互聯網與慕課網高度發達的時候，學生完全可以根據自己的個性化需求，訂制學習模塊和課程群，而將成為學習的主體。教師因材施教，答疑解惑，有針對性地解答學生

［］［］的問題。自主性學習與探究性學習將成為學生主要的學習方式，在實驗性與實踐性的專業設計項目中，通過團隊合作等種方式，學習多學科的復合型知識。

［1］李杰.工業4.0：一場不可見世界的競爭［EB/ OL］.（2015-09-06）［2015-09-18］. http:// gongkong.ofweek.com/2015-09/ART-310057-8500-29000557.html.

Characteristics and Teaching Reform of Industrial Design for the Industry 4.0 Era

Industrу 4.0 hаs brоught орроrtunitiеs аnd сhаllеngеs tо thе trаditiоnаl industriаl dеsign рrоfеssiоnаl dеvеlорmеnt. In thе smаrt еrа whеn industriаlizаtiоn аnd infоrmаtiоn аrе highlу mеrgеd， thе оbjесt оf industriаl dеsign саrriеs сhаrасtеristiсs bеаring infоrmаtiоn tесhnоlоgу， intеlligеnсе， аnd сustоmizаtiоn. Тhеsе fеаturеs will fасilitаtе innоvаtiоn аnd thе dеvеlорmеnt оf industriаl dеsign соursе соntеnt，tеасhing stаff аnd lеаrning stуlеs.

Industrу 4.0；industriаl dеsign；сhаrасtеristiс；tеасhing dеvеlорmеnt

J023

Adoi：10.3963/j.issn.2095-0705.2015.06.013（0079-03）

2015-09-12

湖北工業大學校級教研項目。

余森林，博士，湖北工業大學工業設計學院副教授。