從英國工業革命到AI時代工業設計的再思考

摘要：隨著人工智能生成式設計和數據驅動設計的出現，工業設計似乎面臨著被替代的窘境。通過對比第一次工業革命時期工業設計的發展和經濟的相關性，探討工業設計在產品創新中的作用，展現了工業設計的價值和重要性。通過分析AI的運用在工業設計中的優勢，提出了新時代AI不僅不會替代工業設計，而是工業設計師的延伸和助手。

關鍵詞：工業革命；人工智能；工業設計

中圖分類號：F74"""""" 文獻標識碼：A""""" doi：10.19311/j.cnki.16723198.2025.22.024

第一次工業革命從18世紀中葉的英國開始，蔓延到歐洲和北美，引入了蒸汽動力和機械化，改變了紡織制造業和其他行業。這場“革命”帶來了巨大的社會變革，但其影響卻在近一個世紀后才完全顯現出來[1]。第二次工業革命（通常為1870—1914年）以工廠的廣泛電氣化、鐵路和電報網絡的發展以及內燃機的引入為特色，這些技術的傳播速度比第一次工業革命更快，反映出技術變革的步伐加快[2]。第三次工業革命（與數字技術有關，通常始于20世紀末）、第四次工業革命或“工業4.0”（與網絡物理系統和物聯網有關，橫跨21世紀初），以及擬議中的“第五次工業革命”和“工業5.0”（AI時代）間隔時間段日益壓縮，反映了技術變革前所未有的加速度[35]。

伴隨著工業革命的發生，工業設計也經歷了從被忽視的年代，發展成基于大數據和云計算的AI時代，極大提高了各行各業的生產效率，潛移默化地影響著傳統的工作流程[67]。傳統工業設計流程（主要包括調查、概念設計、詳細設計、視覺效果設計和制造）演化為生成式設計和數據驅動設計，使設計活動越來越趨向于智能化和自動化[89]，此時工業設計面臨被AI取代的問題，如同第一次工業革命時期，工人被機器取代的問題。雖然年代不同，但兩個時代依然有著共性，只是依托平臺不同。為此，再次回顧工業設計發展之初的問題，來解答AI時代工業設計發展的困境。

1 第一次工業革命時期工業設計發展史

第一次工業革命雖然從英國開始，但是與其他工業國家相比，當時英國的經濟表現并不理想。而這種表現是由英國各個公司和行業的成敗得失綜合而成的，對于這種歷史性的競爭失敗，有兩種并不相互排斥的解釋，可能是英國商品與其競爭對手相比成本過高，或者是英國產品的相對質量不夠好[10]。現有的經驗和證據表明，當時許多英國制造的產品缺乏工業設計特征，這至少可以部分解釋英國制造商在國內外處于劣勢的原因。

Black在Bauhaus的影響下，認為一種新的設計師形式出現了，其名稱與“工業設計”相近[11]，自此工業設計開始萌芽。Moody指出當時的工業設計師徘徊在William Morris和Raymond Loewy的影響之間[12]，William Morris的目標是將美觀和實用性結合起來，而Raymond Loewy在美國大蕭條期間發現，時髦的造型可以刺激制成品的銷售。

事實上在社會發展的特定階段，來自特定社會背景的特定年齡段的某些人傾向于購買具有特定視覺形式的東西，工業設計師并不只是靠“美學”生存；他們在新產品的設計、開發和制造過程中還有更廣泛的職能要履行，涉及產品的內部和外部物理結構、成本因素和運行性能。Maldonado將工業設計定義為一種創造性活動[13]，其目的是確定工業生產的對象（產品）的形式品質。這些形式品質包括外部特征，但主要是那些結構和功能關系，它們從生產者和用戶的角度將一個系統轉化為一個連貫的統一體。同樣，工業設計師不僅關注產品的外部特征，他還關注如何在外部特征和功能性能之間取得平衡，以創造出連貫的整體優質產品，并確保該產品安全、易于生產、使用、控制和維護等。在這種情況下，工業設計師扮演著中間人或調和者的角色。

隨著英國對工業設計的關注有所增長，但與德國、意大利等主要競爭者相比，其增長速度似乎還很緩慢，1944年英國成立了工業設計委員會，其主要目的是培養工業設計意識，改進工業產品[14]。第二次世界大戰后不久，英國就開始了工業設計的教學工作。

在20世紀50年代和60年代，人們的消費模式可以說并不復雜，對工業設計的關注似乎也處于低谷，因此，對工業設計的關注可能會被掩蓋或不重視。在當時的競爭環境中，顧客或用戶的口味和偏好瞬息萬變，工業設計的特點越來越多地演變為獨特的賣點，而新技術也越來越容易和隨時可用來利用這些特點，在這種情況下，任何集中只雇用工程師、科學家和技術專家而排斥或孤立工業設計師的做法都可能導致災難，尤其是在消費品的設計、開發和制造方面，這是因為創新幾乎是一種團隊的努力[15]。

Fielden報告提出工業設計要更加關注人與工業產品之間的整體關系[16]，而且工業設計傾向于“與人體工程學專家密切合作”。一個優秀的設計師會把其他人的專長組合成一個可行的整體產品。此外，優秀的設計師還要將產品與公司的“核心價值”（即企業形象）聯系起來。Golze提出工業設計師要創造一種風格，使所有產品都能識別出是同一家公司的產品，還要將這種風格貫穿到徽標、廣告、信箋等方面，幫助創造出理想的公司形象以及設計理念。

2 工業設計在產品創新中的作用

工業設計是一門涉及制造物品的物理形態的學科。然而，與其他學科不同的是，工業設計并不尋求在領域內實現專業化；相反，它關注的是物理形態與許多不同系統（如制造、運輸、存儲、銷售、購買理由和使用中）之間的相互作用。由于這些系統還與金融、政治、教育、社會和心理邏輯系統等相互影響，因此工業試驗設計在影響綜合方面具有獨特的地位。這就使得通常接受過專業培訓的人很難理解工業設計。有時有必要說，工業設計是關于物質形態的，它分為外觀和結構兩個部分。外觀既影響購買決定（價格），也影響產品的使用效果。結構會影響制造方法（成本）、可靠性、是否適合購買等（也會影響人們為產品支付的價格）。好的設計是物理形式與好的工程技術的完美結合，進而產生贏得市場的產品。

工業設計師的職能是多方面的——他是一個信息接收者、綜合者、調查者、提煉者（微調者）、整合者、教育者，更重要的是，他還是一個“形象塑造者”。

3 第一次工業革命時期工業設計的被忽視

當時在英國的許多行業中，管理層知道工業設計師是存在的，知道他們（工業設計師）在設計和開發商業上成功的產品中扮演著重要的角色，但他們更愿意使用工程設計師的服務來滿足工業設計的需求，而不是自己聘用工業設計師。許多英國經理在客戶或用戶抱怨增多或市場份額下降時才開始關注工業設計[17]。工程師反對雇用工業設計師的現象也非常普遍[12]，一些公司認為工業設計師只是“造型師”，而另一些公司則認為工業設計師“阻礙了開發進度”，而且工程師能夠同時處理工業設計和工程問題。因此公司往往更關注功能性能（主要以工程為導向），而忽視了工業設計。

特別是在設計的最后階段聘用工業設計師的想法往往會帶來災難。例如，Black經常發現，即使開明的工程制造廠家打電話向他征求意見，通常也是由于產品的工程設計已經到了相當高的階段，盡管作為機器它可以令人滿意地運行，但無法使操作者或顧客使用起來有吸引力、安全和愉快[11]，顯然英國工業忽視了工業設計。

工業設計師的出現是為了彌補工程學的缺失，提供有助于確定客戶或市場需求的工具，并設計人機界面。換句話說，工業設計師處于技術硬件和人機界面之間，其總體目標是確定產品的形式品質，包括物理形式特征、視覺優點、功能性能、結構和功能性能關系，從而將產品塑造成市場贏家，以及人（消費者）和工業產品之間的整體關系。盡管工程師的工業設計經驗（由于多年的實踐）可能是設計團隊的寶貴財富，但它并不能取代受過專業培訓的工業設計師的素質。因此，為了最大限度地發揮設計的作用，建議利用專業工業設計師來滿足工業設計的需要，而不是雇用對工業設計知之甚少的工程師，或僅僅依靠設計團隊中一名工程師的知識。在當前消費者口味和偏好瞬息萬變的競爭環境中，“最好”而不是“次好”才是最重要的，而一個在相關學科知識有限或不足的人是很難做到最好的。

4 AI時代工業設計特點和思考

一個人掌握足夠的知識和技能來單獨負責整個設計過程的時代已經過去了。工業設計已覆蓋產品的整個生命周期，包括迭代設計、實時監控、智能維護、按條件回收等。

提高產品設計和開發過程中的決策質量至關重要，但由于可用的設計信息量巨大，這可能具有挑戰性。決策者往往難以在正確的時間獲取所需的正確信息，這就使得整個過程具有時間敏感性[18]。由于涉及眾多步驟和改進迭代活動，機械產品的設計過程可能非常復雜和耗時。在競爭激烈的市場環境中，降低成本的壓力也很大[19]。傳統的設計方法可能需要進行修改才能充分滿足這些需求。如今，產品和系統設計不僅要滿足用戶的要求和規格，還要實現不同組件之間的互動，使操作和整個產品生命周期更加智能化，從而在必要時啟動糾正措施[20]。適應客戶需求的不穩定性，定制產品、縮短產品生命周期和增加小批量生產成為新趨勢，也使工業設計師擺脫了傳統繪圖板的束縛。

機器設計優化器（MDO）由人工智能驅動的工具組成，可協助設計人員定義多物理系統的關鍵設計參數，從而找到符合特定目標的最佳配置，例如最大限度地減少能源使用、最大限度地提高產量或減少材料使用。MDO中的人工智能可以設計算法，從現有設計和用戶定義的限制條件中學習，生成新的設計方案。人工智能支持的模擬和虛擬原型工具可用于模擬和評估不同的機器設計變體。最后，人工智能算法可以分析設計規格，進行模擬，并將設計與預定義的標準進行比較，以便在開發過程的早期發現設計缺陷或風險。

機器合成數據生成器（MDG）通過模擬合成高質量的數據集，這對于分析機器設計和訓練優化算法以提出最佳設計參數至關重要。因此，人工智能解決方案將很快適用于小規模和短期項目，并將需要更少的資源來訓練必要的算法。

當前將設計和生產技能結合在一起的工匠并不常見，而客戶口味和偏好的多樣性，要求在許多產品領域實現產品差異化和專業化。通過使用MDO和MDG等人工智能驅動的工具，設計人員可以改進工業設備的設計階段并優化性能，工業設計作為提高新產品競爭力的一種工具。獲得競爭力是一方面，保持和維持競爭力又是AI另一方面。

5 總結

綜上所述，通過反思第一次工業革命時期英國工業設計的發展和英國經濟的相關性，我們可以看出，工業設計的目的是將這些進步與人類的需求聯系起來，而人類的需求是多方面的、動態的，有時甚至是不可預測的。第一，掌握AI的工業設計師將會對開發商業上成功的產品做出重大貢獻。復雜程度越高，工業設計者的貢獻就越大，特別是在安全、造型、可用性、易于維護等方面。所以管理層應鼓勵聘用、培訓和激勵工業設計師。第二，應利用專業工業設計師或顧問設計師來滿足工業設計需求，以確保將所有必要的設計元素綜合起來，并整合成一個連貫的整體，使產品的質量或市場營銷獲得成功。他們還應該在很大程度上參與設計本身的管理。第三，工業設計師應從項目的第一天起就加入設計團隊，與工程師作為一個團隊一起工作；公司必須準備好與他一起生活或定期使用他的服務。這樣，就可以避免由于缺乏工業設計特點而造成的返工和不必要的費用，最大限度地提高設計成果。

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