謝友柏

1.上海交通大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院,上海,2002402.西安交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,西安,710049

0 引言

《歐洲工業(yè)的未來——?dú)W洲制造業(yè)2030》[1](簡稱《歐制2030》)這本書有一個(gè)特點(diǎn)，即前面有7個(gè)推薦序,其中4個(gè)是歐洲人寫的，3個(gè)是中國人寫的。比較之下可以看出微妙差異：前4個(gè)議論的中心是以創(chuàng)新推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展，后3個(gè)雖有許多分析卻看不出要解決什么問題。

歐洲(美國也類似)制造業(yè)為尋求廉價(jià)勞動(dòng)力和資源，將許多產(chǎn)品的生產(chǎn)(《歐制2030》稱為“低技術(shù)制造”)轉(zhuǎn)移到不發(fā)達(dá)國家，于是產(chǎn)生了兩個(gè)問題：因占用勞動(dòng)力最多的部分被遷走而導(dǎo)致失業(yè)；產(chǎn)品在國外制造，國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)減少，而從國外進(jìn)口這些產(chǎn)品(老百姓不能不用低技術(shù)產(chǎn)品)又要付款，導(dǎo)致收支逆差。這就是特朗普(Trump)說的“美國吃虧”歪理。美國怎么會(huì)吃虧？一部iphone手機(jī)，售價(jià)大約 $1000，在美國設(shè)計(jì)，美國得到 $800～850，來自德國、日本、韓國的零部件價(jià)值 $100多，中國承擔(dān)包括其余零部件的制造和裝配(《歐制2030》說“現(xiàn)代產(chǎn)品中勞動(dòng)力成本已經(jīng)低于5%”)得到的總計(jì)只有差不多 $100。問題是美國得到的這些金額不算入美國的GDP，是蘋果公司拿了，到不了美國國內(nèi)失業(yè)工人的手里，這是他們社會(huì)制度決定的。《歐制2030》說，這是“不重視低技術(shù)制造業(yè)”和“以短期利益為導(dǎo)向”的結(jié)果。對此，作者沒有進(jìn)行更深層次分析，而我們一直認(rèn)為制造業(yè)研究問題，要把對象看作是物理-心理-社會(huì)系統(tǒng)(physical-psychological-social system, PPSS)，而不能僅僅看作是信息-物理系統(tǒng)(cyber-physical systm, CPS)。

雖然歐美發(fā)生的問題有啟示作用，可以讓我們提前做適當(dāng)?shù)姆纻洌袊那闆r不同，解決問題的方法也應(yīng)該不一樣。

《歐制2030》把制造業(yè)看成是“實(shí)現(xiàn)(經(jīng)濟(jì))增值的轉(zhuǎn)換過程”。雖然搞制造不能不考慮經(jīng)濟(jì)效益，中國也不能例外，但從根本上講，制造業(yè)的使命是滿足人們生活和生產(chǎn)中對物質(zhì)產(chǎn)品(不含農(nóng)牧產(chǎn)品)的需求。中國制造業(yè)的首要任務(wù)是在中國充分供應(yīng)包括滿足物質(zhì)需求、精神需求和社會(huì)需求所必須的物質(zhì)產(chǎn)品，而且這些需求是不斷變化和發(fā)展的，“定制化生產(chǎn)”只不過是這種變化的一個(gè)方面。制造業(yè)要根據(jù)這些變化不斷更新自己的產(chǎn)品。不論是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、金融交易、文藝創(chuàng)作、科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、政策制定以及大數(shù)據(jù)、IT或AI的應(yīng)用等，都不能代替由人(直接或間接)操作的物質(zhì)產(chǎn)品生產(chǎn)，沒有源源不斷適應(yīng)時(shí)代需求的物質(zhì)產(chǎn)品供應(yīng)，社會(huì)就不能運(yùn)轉(zhuǎn)，更談不上美好幸福生活?，F(xiàn)在中國的制造業(yè)還遠(yuǎn)達(dá)不到這個(gè)要求。

1 中國的問題

與歐洲是現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)源地不同，從李鴻章搞洋務(wù)運(yùn)動(dòng)開始，中國的制造業(yè)一直追隨發(fā)達(dá)國家的制造業(yè)，扮演打工仔的角色。直至新中國成立以后，才有了自主發(fā)展和趕超的可能。新中國成立初期鋼產(chǎn)量只有15.8萬噸/年，人均量約為300克，不夠打一把菜刀。經(jīng)過近70年奮斗，中國已經(jīng)成為世界上唯一擁有聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中全部工業(yè)門類的國家，220多種主要工業(yè)品產(chǎn)量常年世界領(lǐng)先，鋼產(chǎn)量(2014年)超過8億噸，約占全球總產(chǎn)量的49.3%[2]。趕超并不容易，中國雖然已經(jīng)是一個(gè)制造大國，但還不是制造強(qiáng)國。

剖析成為制造大國的過程可以幫助理解沒有成為制造強(qiáng)國的原因。這個(gè)過程大致可以分成兩個(gè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的階段。一是從新中國成立到改革開放，中國處在封閉狀態(tài)，主要靠自力更生、留學(xué)回國人員帶回的技術(shù)和蘇聯(lián)援助(156項(xiàng))搭起一個(gè)工業(yè)化的框架，開始能夠生產(chǎn)一些重要的工業(yè)產(chǎn)品，特別是兩彈一星。在第一次轉(zhuǎn)型中，很多產(chǎn)品(不包括兩彈一星等少數(shù)產(chǎn)品)都不是自己設(shè)計(jì)的，如當(dāng)時(shí)某汽輪機(jī)廠主管工程師不知其圖紙上一個(gè)結(jié)構(gòu)的用途，因圖紙是從俄文翻譯過來直接使用的。另一階段是改革開放后，中國加入了WTO，制造業(yè)經(jīng)歷了又一次轉(zhuǎn)型。如《歐制2030》所說，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的企業(yè)為尋求廉價(jià)勞動(dòng)力和資源，將許多低技術(shù)制造轉(zhuǎn)移到中國來，使得引進(jìn)技術(shù)或合資制造風(fēng)起云涌，更低層次的三來一補(bǔ)兩頭在外的中小企業(yè)更是遍地開花。此時(shí)，陳舊的車、銑、刨、磨設(shè)備已經(jīng)不能制造出新一代產(chǎn)品，于是制造業(yè)進(jìn)行了一次大換血。如某汽車廠，車間全是進(jìn)口的加工中心，儲(chǔ)物采用立體倉庫，管理采用企業(yè)資源計(jì)劃(enterprise resource planning, ERP)系統(tǒng)。此次大換血使制造業(yè)具備了為國外產(chǎn)品加工的資質(zhì)。有些企業(yè)也做產(chǎn)品設(shè)計(jì)，但大多是在原有產(chǎn)品或在對標(biāo)國外產(chǎn)品基礎(chǔ)上修修改改。設(shè)計(jì)競爭力不足，不僅高技術(shù)(《歐制2030》沒有明確定義，可以理解為是產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)備的研發(fā))要依賴國外企業(yè)，許多關(guān)鍵零部件和對應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)也只能依賴進(jìn)口。例如國內(nèi)生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的人常說，我們是替博世(Bosch)打工的，因?yàn)樯a(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)利潤中的大部分都被博世的共軌系統(tǒng)拿去了。長期以來有一個(gè)很有趣的現(xiàn)象，我們的企業(yè)家總是津津樂道企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)能力、擁有的高級加工設(shè)備，卻很難聽到他們介紹企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面的能力，幾乎沒有人介紹哪些是自主研發(fā)并占有世界市場的產(chǎn)品。滿足于能夠把產(chǎn)品做出來的思維統(tǒng)帥了我們的制造業(yè)，這就是滿足于《歐制2030》所提的低技術(shù)制造。

制造技術(shù)無分高低，只有成熟技術(shù)和新技術(shù)的不同，而新技術(shù)是靠研發(fā)產(chǎn)生的?！稓W制2030》用研發(fā)3%作為界線區(qū)分高低技術(shù)制造業(yè)是不對的，沒有研發(fā)力量的制造部門不能成為獨(dú)立部門。研發(fā)3%界線是歐洲把不具備研發(fā)能力的部門轉(zhuǎn)移到勞動(dòng)力便宜、資源便宜和環(huán)保要求低的國家生產(chǎn)產(chǎn)品一貫做法認(rèn)知的體現(xiàn)，而現(xiàn)在正在自食惡果。這與《歐制2030》中的另外一些論述顯然沖突，如“目前在工業(yè)勞動(dòng)力中，工程師已經(jīng)占到20%”。隨著智能化發(fā)展，操作設(shè)備的人數(shù)也許會(huì)變化，但產(chǎn)品生產(chǎn)和更新生產(chǎn)的活動(dòng)永遠(yuǎn)不會(huì)消失。從這個(gè)視角看問題，則解決問題的方向和途徑也就不同。遺憾的是，中國許多企業(yè)在這方面的思維受經(jīng)濟(jì)目標(biāo)支配，信奉短期利潤策略，滿足于將產(chǎn)品生成出來立馬賺錢而不愿將資金投入需要十年磨一劍的研發(fā)，也就是設(shè)計(jì)的競爭；同樣遺憾的是，社會(huì)當(dāng)前并沒有對此給予充分重視，沒有有力的措施來改變這種思維模式。

《歐制2030》關(guān)注的是產(chǎn)品生產(chǎn)轉(zhuǎn)移導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上“增值的流失”，文中充分自信歐洲在制造業(yè)中的技術(shù)強(qiáng)勢(如“…在全球市場中占據(jù)領(lǐng)先地位的歐洲設(shè)備生產(chǎn)商…”，“仍然處于高水平柔性自動(dòng)化的前列”，“制造全球最好的機(jī)械”)，而對于設(shè)計(jì)競爭力卻只是淡淡幾筆，讓它隱藏在反復(fù)提到的歐洲強(qiáng)勢的后面，反而批判將經(jīng)濟(jì)集中在創(chuàng)新上的努力，認(rèn)為“不足以贏回其在工業(yè)生產(chǎn)中的份額，也不能減少失業(yè)人數(shù)”，著重要求發(fā)揮歐洲強(qiáng)勢來為低技術(shù)制造業(yè)解決“大趨勢”造成的困難并讓低技術(shù)制造回流歐洲。其中如定制化生產(chǎn)、更新工藝、減少能源和材料消耗等，這些都需要提高低技術(shù)制造業(yè)的設(shè)計(jì)競爭力，都需要依靠歐洲在設(shè)計(jì)競爭力上的強(qiáng)勢，而我們正好缺少這種強(qiáng)勢，且許多人并不知覺。我們需要的是《歐制2030》刻意隱藏的高技術(shù)制造，即在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的競爭力，包括滿足各種需求的生產(chǎn)設(shè)備及其組件和零件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。當(dāng)今中國的制造業(yè)又面臨一次大換血：加工中心、立體倉庫、ERP已經(jīng)不夠了，一種觀點(diǎn)認(rèn)為轉(zhuǎn)型要的是機(jī)器人、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、MES、…，于是又向擁有高技術(shù)的“…在全球市場中占據(jù)領(lǐng)先地位的歐洲設(shè)備生產(chǎn)商…”引進(jìn)全球最好的機(jī)械，這樣才有充當(dāng)今天或明天歐洲低技術(shù)制造打工仔的資質(zhì)。轉(zhuǎn)型并沒有改變那個(gè)長期以來很有趣的現(xiàn)象，認(rèn)為只要能夠把別人研發(fā)的東西做出來就行的思維。

《歐制2030》中，大篇幅討論了如何使低技術(shù)制造業(yè)回流并扎根于歐洲，有些內(nèi)容十分具體，不過大多數(shù)都是老生常談，但其中“在有人生活的地方以及市場所在的地方進(jìn)行制造，…是制造業(yè)對經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要貢獻(xiàn)之一”是我們還沒有充分討論的一個(gè)觀點(diǎn)。將工廠建設(shè)在社區(qū)里的展望是一個(gè)涉及生產(chǎn)模式和社會(huì)結(jié)構(gòu)方方面面變化的問題，很值得我們深入研究。

2 知識(shí)是設(shè)計(jì)競爭力的基礎(chǔ)

中國制造業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是提高設(shè)計(jì)競爭力，而設(shè)計(jì)競爭力的基礎(chǔ)是知識(shí)。雖然《歐制2030》的關(guān)注點(diǎn)是低技術(shù)制造業(yè)回流歐洲后的競爭力，但字里行間從來沒有忽視知識(shí)的重要性，強(qiáng)調(diào)“知識(shí)是增加值的關(guān)鍵要素，知識(shí)是增加值的未來來源”?！稓W制2030》一方面描述歐洲對知識(shí)擁有的自信，如“歐洲制造業(yè)歷史悠久，…深入的知識(shí)、廣譜的基礎(chǔ)技術(shù)、…是全球市場的支柱”，“歐洲制造業(yè)有100多年的經(jīng)驗(yàn)”，“歐洲的機(jī)床制造工業(yè)一直在全球市場中處于領(lǐng)先地位”，“工程能力是歐洲工業(yè)關(guān)鍵能動(dòng)因素之一”，這些是中國企業(yè)當(dāng)前所缺少的，特別是許多中小微企業(yè)；另一方面則著意規(guī)劃如何用知識(shí)使低技術(shù)制造業(yè)回流并在歐洲扎根，認(rèn)為“跨學(xué)科的研究開發(fā)工作是歐洲能夠以典型的歐洲品牌、為工廠創(chuàng)造有吸引力的新型解決方案的領(lǐng)域之一”，這也正是我們應(yīng)該為制造業(yè)去做卻做得十分不夠的地方，跨學(xué)科研究并沒有為制造業(yè)解決源源不斷知識(shí)供給的問題。一些關(guān)于制造業(yè)發(fā)展的文件里竟然找不到“知識(shí)”二字。《歐制2030》字里行間不斷凸顯知識(shí)的重要，討論如何讓知識(shí)在制造業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮作用，當(dāng)然他們沒有區(qū)分“數(shù)據(jù)”和“信息”、“信息”和“知識(shí)”之間的差別。

制造業(yè)如果要避免經(jīng)濟(jì)目標(biāo)支配和短期利潤策略，就要回歸到充分供應(yīng)包括滿足物質(zhì)需求、精神需求和社會(huì)需求所必須的物質(zhì)產(chǎn)品的目標(biāo)和策略上來，而且要應(yīng)對這些需求的不斷變化和發(fā)展。制造業(yè)不僅要制造用品，而且要制造生產(chǎn)用品的裝備以及制造生產(chǎn)所需的材料和能源的裝備，包括制造裝備的組件和零件。中國的制造業(yè)要從以廉價(jià)勞動(dòng)力(這個(gè)優(yōu)勢正在逐漸消失)和靠從三來一補(bǔ)兩頭在外學(xué)到的一點(diǎn)技術(shù)與國外市場競爭的困境中擺脫出來，選擇應(yīng)對國內(nèi)14億人口不斷變化和發(fā)展的物質(zhì)產(chǎn)品需求的競爭，進(jìn)一步可應(yīng)對全球千變?nèi)f化的物質(zhì)產(chǎn)品需求的競爭，這難道不是更有價(jià)值和更能夠發(fā)揮主動(dòng)性？

要做到這一點(diǎn)，關(guān)鍵是要在所需求產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上與已有產(chǎn)品競爭，而提高設(shè)計(jì)競爭力的基礎(chǔ)則是知識(shí)積淀、供給、取得和運(yùn)用。物質(zhì)需求的不斷變化和發(fā)展要求制造業(yè)具有最大的柔性，也就是產(chǎn)品的面貌(結(jié)構(gòu))和實(shí)現(xiàn)路徑(工藝)要能夠不斷變化和發(fā)展，而且不能僅僅是跟隨性的變化和發(fā)展，更需要預(yù)測和超前的變化和發(fā)展，因?yàn)樵O(shè)計(jì)和實(shí)施需要時(shí)間?！稓W制2030》把希望寄托在大規(guī)模定制上，對于有14億人口的中國，適應(yīng)不同類型、不同層次人群的需求已足夠制造業(yè)應(yīng)對，這不同于“個(gè)體主義是歐洲發(fā)展最大的契機(jī)”，滿足個(gè)體主義的需求在中國還不是優(yōu)先考慮的時(shí)候。怎么應(yīng)對變化和發(fā)展？怎么預(yù)測并超前變化和發(fā)展？要靠設(shè)計(jì)，靠企業(yè)的設(shè)計(jì)能力，靠整個(gè)社會(huì)的設(shè)計(jì)競爭力，而設(shè)計(jì)競爭力需要知識(shí)。這些觀點(diǎn)現(xiàn)在并沒有被很多企業(yè)所接受，這一方面是由于“以短期利益為導(dǎo)向”，另一方面則是由于追求顯示度。目前，各種峰會(huì)和關(guān)于大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字產(chǎn)品的世界大會(huì)，基本不談知識(shí)的供給和運(yùn)用，因這些概念在《歐制2030》和國外的一些政策和文章中沒有，缺乏顯示度。大數(shù)據(jù)、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字產(chǎn)品只有與企業(yè)，特別是中小企業(yè)也就是所謂的低技術(shù)企業(yè)的知識(shí)供給和知識(shí)高效運(yùn)用結(jié)合，才能對提高制造業(yè)的設(shè)計(jì)競爭力做出貢獻(xiàn)，才能體現(xiàn)其在制造業(yè)中的真正價(jià)值。

需要強(qiáng)調(diào)的是，《歐制2030》討論的重點(diǎn)是讓所謂低技術(shù)制造業(yè)回流歐洲而不是討論整個(gè)制造業(yè)，所以建議的各種措施都限于實(shí)施(生產(chǎn))和管理實(shí)施，而不是制造業(yè)的全局，特別缺乏關(guān)于滿足功能需求設(shè)計(jì)的論述，即產(chǎn)品創(chuàng)新的論述。產(chǎn)品功能變化和發(fā)展是制造業(yè)發(fā)展永恒的驅(qū)動(dòng)力，功能變化和發(fā)展的魅力不僅僅在于產(chǎn)品的增量性創(chuàng)新，更重要的意義是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更迭性創(chuàng)新(《歐制2030》稱為“破壞性創(chuàng)新”)。作為構(gòu)成父系統(tǒng)(終端產(chǎn)品)的子系統(tǒng)(組件或零部件)，其變化和發(fā)展一方面來自父系統(tǒng)，即功能需求變化和發(fā)展導(dǎo)致設(shè)計(jì)中功能架構(gòu)的變化，另一方面來自對父系統(tǒng)或其他大系統(tǒng)功能需求可能變化和發(fā)展的預(yù)測，超前研發(fā)推動(dòng)子系統(tǒng)自身功能和結(jié)構(gòu)的變化和發(fā)展，而這必然會(huì)顛覆父系統(tǒng)或其他大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，推動(dòng)它們的更迭性變化和發(fā)展，兩者是相輔相成、辯證統(tǒng)一的，把二者強(qiáng)行分開是“經(jīng)濟(jì)目標(biāo)支配”短視的結(jié)果。中小制造企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)競爭力是絕對不可輕視的。

制造業(yè)生產(chǎn)的任何產(chǎn)品，包括構(gòu)成產(chǎn)品的組件和零件，都是知識(shí)的載體?！霸O(shè)計(jì)以已有知識(shí)為基礎(chǔ)定律”、“設(shè)計(jì)知識(shí)不完整性定律”、“設(shè)計(jì)以新知識(shí)獲取為中心定律”和“設(shè)計(jì)知識(shí)競爭性定律”說的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一個(gè)知識(shí)集成的過程[3]。制造業(yè)的柔性一方面來自對需求和約束條件變化和發(fā)展的認(rèn)知，另一方面來自構(gòu)成產(chǎn)品的材料、能源、組件、零件和使能技術(shù)變化和發(fā)展的認(rèn)知，而設(shè)計(jì)是將這兩方面認(rèn)知聯(lián)系起來的紐帶和橋梁，并使兩方面最優(yōu)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也是雙方相互激勵(lì)更迭的觸發(fā)器。

知識(shí)從那里來？設(shè)計(jì)師又怎么高效率地運(yùn)用這些知識(shí)？我們用知識(shí)“積淀”而不是“積累”來表達(dá)設(shè)計(jì)可用知識(shí)的形成過程，知識(shí)積淀包括知識(shí)積累和知識(shí)處理兩個(gè)方面?！稓W制2030》不討論這些問題，但我們要討論。

知識(shí)為什么要自己積累？從工業(yè)發(fā)達(dá)國家的制造企業(yè)獲取知識(shí)是期望的選擇，不過涉及核心技術(shù)的知識(shí)是拿不來的，即使拿到也不能更新，更重要的是只有經(jīng)過自己實(shí)踐驗(yàn)證的知識(shí)才是自己的知識(shí)。知識(shí)為什么要處理？僅僅做文檔的積累是不夠的，如當(dāng)前關(guān)于DBSE和MBSE的討論[4]，文檔不處理成為一條一條能夠回答設(shè)計(jì)最小問題的知識(shí)條[3]，就不可能集成到各種不同的應(yīng)用(構(gòu)建模型)里，導(dǎo)致集成非常困難和效率低。“產(chǎn)品和工廠可以數(shù)字形式存檔，并按需做細(xì)節(jié)擴(kuò)展”，沒有經(jīng)過處理的知識(shí)，即使變換成數(shù)字形式也沒有任何意義，也不可能“按需做細(xì)節(jié)擴(kuò)展”。知識(shí)處理是一件要應(yīng)對細(xì)分領(lǐng)域知識(shí)動(dòng)態(tài)變化的非常專業(yè)的工作，現(xiàn)在還不知道有沒有相應(yīng)的AI工具能夠代替在細(xì)分領(lǐng)域獲取這些知識(shí)的人來進(jìn)行這項(xiàng)工作。設(shè)計(jì)師并不滿足只供給知識(shí)條，他們希望得到經(jīng)過封裝的滿足不同需要的知識(shí)集合。這種對知識(shí)集合的需求可以分為3類：第一類是關(guān)于某對象系統(tǒng)以及它前世今生知識(shí)的集合，用于可根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)將其集成為更大的系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)某特定的功能，如某組件或零部件的功能和結(jié)構(gòu)知識(shí)的集合；第二類是將對象知識(shí)集成起來的知識(shí)集合，用于根據(jù)功能需求找到相關(guān)的對象并集成為一個(gè)系統(tǒng)以滿足功能需求和約束條件，即將組件或零部件知識(shí)集成為終端產(chǎn)品的知識(shí)集合；第三類是從結(jié)構(gòu)獲取行為知識(shí)的集合，從行為獲取功能知識(shí)的集合，用于檢驗(yàn)集成結(jié)果是否滿意，如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，表面磨損分析，“缺陷分析、生命時(shí)間分析”，成本和利潤分析等的知識(shí)集合。對知識(shí)進(jìn)行處理并封裝成滿足不同設(shè)計(jì)需求的知識(shí)集是優(yōu)化知識(shí)供給使能高效運(yùn)用的重要步驟?！稓W制2030》中，“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的合作”，“多學(xué)科的系統(tǒng)能力是必要條件”，“低技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域需要背后基礎(chǔ)研究的推動(dòng)”，“許多制造業(yè)部門因?yàn)榈凸阑A(chǔ)技術(shù)的潛力…而失去市場”等，講的都是知識(shí)供給問題。不過此書中除提出“知識(shí)…在仿真系統(tǒng)(虛擬產(chǎn)品)中進(jìn)行計(jì)算”，“通過技術(shù)智能的應(yīng)用使批量生產(chǎn)重返歐洲”，呼吁解決“技能與教育戰(zhàn)略”，“信息通信技術(shù)支持供應(yīng)鏈中顯性知識(shí)交流”和“基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展”問題，以及抱怨“沒有能為工程師制造最好的(基于知識(shí)的)機(jī)械”外，并沒有明確提出知識(shí)供給這個(gè)問題和討論解決方案。

將知識(shí)封裝起來(成為“基于知識(shí)的機(jī)械”)，通過信息網(wǎng)絡(luò)傳遞實(shí)現(xiàn)軟件服務(wù)(本質(zhì)上就是知識(shí)服務(wù))，也許是隱含在歐洲的“可持續(xù)增長的行動(dòng)領(lǐng)域”中，國內(nèi)關(guān)于工程軟件開發(fā)也有很高的呼聲。不過在由什么人來積累知識(shí)、處理知識(shí)和維護(hù)知識(shí)積淀，怎么把封裝好的知識(shí)集提供(供給和取得是一個(gè)問題的兩個(gè)方面)給設(shè)計(jì)師以及設(shè)計(jì)師如何高效運(yùn)用這些知識(shí)集合等問題上，還存在不同的觀點(diǎn)?！稓W制2030》雖然也提出“數(shù)字產(chǎn)品”、“數(shù)字工廠”這些概念，但是非常強(qiáng)調(diào)“以人為中心”、“以人為本”，“人是未來制造系統(tǒng)的支柱”，“人的能力是產(chǎn)品生命周期里所有操作中最關(guān)鍵的成功因素”，“工程師驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)系統(tǒng)”等，其反對排斥“人”的觀點(diǎn)十分明確。無可爭辯的事實(shí)是：知識(shí)積累要靠在細(xì)分領(lǐng)域研究的研究人員和實(shí)踐的工程師，知識(shí)處理也只能靠在細(xì)分領(lǐng)域研究的研究人員和實(shí)踐的工程師，特別是第一類知識(shí)集合，涉及的范圍廣，且不斷有新的發(fā)展。隔行如隔山，《歐制2030》說“從業(yè)人員…必須在實(shí)踐中跨越機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)科學(xué)等學(xué)科界限”，然而，即使在宏觀認(rèn)知上能夠跨越上述界限，在知識(shí)條尺度上卻是根本做不到的，這是PAHL & BEITZ 40多年前的老調(diào)重彈[3]。事實(shí)證明不管什么“制造教育”、“雙軌制教育”或者其他教學(xué)體制，都不可能使工程師們無所不知，人的學(xué)習(xí)能力不可能逾越生理和年齡的限制。所以，對象知識(shí)的積累、處理只能由在各細(xì)分領(lǐng)域?qū)嶋H研究和實(shí)踐的人來做，包括此后的維護(hù)，這就是知識(shí)積淀要由工業(yè)人而不是IT人來做的道理[5]?！稓W制2030》說的“企業(yè)…，必須具備整合不同技術(shù)(機(jī)電一體化)的能力以及應(yīng)對最高水平的系統(tǒng)復(fù)雜度的能力。能力的深度和廣度，對…獲得成功很重要”，那是另一個(gè)問題。也就是說企業(yè)(包括企業(yè)里承擔(dān)設(shè)計(jì)任務(wù)，即做知識(shí)集成的工程師)要擁有和善于運(yùn)用第二類知識(shí)集合?！俺浆F(xiàn)有邊界的解決方案”是設(shè)計(jì)知識(shí)集成的任務(wù)而不是知識(shí)積淀的任務(wù)。第二類知識(shí)集是集成對象知識(shí)的知識(shí)集合，并不包含所有構(gòu)成對象的知識(shí)條尺度的知識(shí)，知識(shí)集成(特別是功能架構(gòu)時(shí)的功能分配)是以對象的功能知識(shí)為索引，以對象與環(huán)境關(guān)系的知識(shí)為依據(jù)，不需要對象的其他知識(shí)[6]，當(dāng)然這必須是在有充分的封裝好的對象知識(shí)供給的前提下。第三類知識(shí)集合來自不同學(xué)科行為的研究成果，在工程應(yīng)用中類別和變化相對有限，目前已有大量商品軟件，不過其中許多參數(shù)和邊界條件等方面的知識(shí)仍與細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域有密切關(guān)系，而不是一成不變或可以由非專業(yè)人員簡單處理的。

關(guān)于知識(shí)積淀、供給、取得和高效運(yùn)用的問題，特別是推動(dòng)與第一類知識(shí)集合相關(guān)的工程軟件建設(shè)，當(dāng)前的首要任務(wù)是發(fā)動(dòng)細(xì)分領(lǐng)域中的研究人員和實(shí)踐人員認(rèn)識(shí)知識(shí)積累和知識(shí)處理的意義并實(shí)際投入力量來做，這是一個(gè)復(fù)雜且艱巨的過程，不是簡單鼓吹大數(shù)據(jù)、IT、AI所能夠推動(dòng)的。沒有知識(shí)來源，工程軟件只能是水中撈月，《歐制2030》也認(rèn)為“如果某種單一技術(shù)或關(guān)鍵使能技術(shù)無法反映包括基礎(chǔ)技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)全貌，那么集中于這些技術(shù)是不夠的”。軟件行業(yè)應(yīng)該研究和開發(fā)封裝對象知識(shí)的空白框架，支持不同細(xì)分領(lǐng)域的研究人員和實(shí)踐人員填入知識(shí)完成封裝和維護(hù)封裝后的知識(shí)集合。

第二類知識(shí)集合還很少被重視。如前所述，《歐制2030》除強(qiáng)調(diào)“多學(xué)科的系統(tǒng)能力是必要條件”，“對技術(shù)要素進(jìn)行創(chuàng)新的能力，也被看作是…進(jìn)行集成的能力(系統(tǒng)集成能力)，它是未來制造系統(tǒng)成功的關(guān)鍵因素”外，并沒有提到利用數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前瞻性的具體建議。從文中可以看出，《歐制2030》仍舊認(rèn)為這些只能由人來做，如“工程師和技術(shù)人員推動(dòng)解決方案在學(xué)科的邊緣地帶形成”，“工程師的角色是將知識(shí)從研究轉(zhuǎn)移到應(yīng)用，并結(jié)合自己的創(chuàng)造性(發(fā)明)發(fā)現(xiàn)可靠的解決方案”。其實(shí)，對于做工程軟件的企業(yè)，這是一個(gè)還沒有被認(rèn)識(shí)的十分重要的機(jī)會(huì)。當(dāng)然做起來是艱難的，不能依靠短期利潤驅(qū)動(dòng)，需要工程軟件開發(fā)商、設(shè)計(jì)科學(xué)研究人員和在細(xì)分領(lǐng)域做設(shè)計(jì)實(shí)踐的工程師三方面的合作。

對于第三類知識(shí)集合，開發(fā)這些商品軟件的企業(yè)應(yīng)該對不同應(yīng)用持開放態(tài)度，提供用戶自己改變輸入?yún)?shù)和邊界條件等方面的便利，而不是滿足于自己包打天下。另外，對于特定對象的從結(jié)構(gòu)到行為到功能的分析軟件，也有廣闊的開發(fā)空間，不過這只能是特定對象的生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)研究單位合作才能夠有成功的競爭力，這就是《歐制2030》說的“知識(shí)可以在方法或模型中形式化，并在仿真系統(tǒng)(虛擬產(chǎn)品)中進(jìn)行計(jì)算”，“必須通過系統(tǒng)合作加速創(chuàng)新進(jìn)程”和“加強(qiáng)面向應(yīng)用的研究和貼近現(xiàn)實(shí)的開發(fā)”。

上述這些，與我們一貫主張的分布式資源環(huán)境中設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)的概念相關(guān)，設(shè)計(jì)知識(shí)服務(wù)是《歐制2030》中“隨時(shí)隨地以信息供應(yīng)的方式提供基于信息通信技術(shù)的服務(wù)”思想的進(jìn)一步發(fā)展和具體實(shí)現(xiàn)?！稓W制2030》期望有一種“工程平臺(tái)”，即“包含了各種方法和工具的工程環(huán)境”，國內(nèi)也有這類呼聲，一些人對做平臺(tái)特別有興趣。如果把各種方法和工具理解為各種知識(shí)，那么基于“創(chuàng)新通常來源于跨學(xué)科的合作開發(fā)”的認(rèn)知，這種期望和興趣顯然是不可能實(shí)現(xiàn)的。除了分布式的設(shè)計(jì)知識(shí)資源環(huán)境，沒有一個(gè)平臺(tái)能夠包含所有跨學(xué)科知識(shí)。

3 結(jié)束語

中國的制造業(yè)正在經(jīng)歷又一次轉(zhuǎn)型發(fā)展。怎么轉(zhuǎn)？借鑒工業(yè)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)不可或缺，因此應(yīng)深入研究和學(xué)習(xí)歐洲的“歐洲制造2030”、德國的“工業(yè)4.0”、美國的“先進(jìn)制造領(lǐng)先戰(zhàn)略”、英國的“建設(shè)適應(yīng)未來的英國”等。然而，學(xué)習(xí)不等于照搬，研究制造業(yè)的發(fā)展，我們面對的是一個(gè)物理—心理—社會(huì)系統(tǒng)而不僅僅是一個(gè)信息—物理系統(tǒng)。學(xué)習(xí)的目的是為了趕超，如果一味照搬，則不僅能否趕上是個(gè)問題，一個(gè)半世紀(jì)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)告訴我們超越是不可能的。中國有中國的弱勢，但也有獨(dú)有的強(qiáng)項(xiàng)，中國的社會(huì)和國外不同，中國的企業(yè)包括中小企業(yè)也和國外不同。如何以強(qiáng)補(bǔ)弱，要從問題的本質(zhì)而不是表象入手。制造業(yè)競爭的本質(zhì)是提供不斷創(chuàng)新的產(chǎn)品，創(chuàng)新的基礎(chǔ)在于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中知識(shí)的供給和知識(shí)的運(yùn)用，而不僅僅是機(jī)器人、AGV、3D打印、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等。如何將大數(shù)據(jù)、IT、AI和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與設(shè)計(jì)競爭中的知識(shí)供給和知識(shí)運(yùn)用結(jié)合是中國制造業(yè)面對轉(zhuǎn)型必須解決的問題，特別是中小企業(yè)，因?yàn)閯?chuàng)新總是發(fā)生在點(diǎn)上，他們既是創(chuàng)新的源泉，又更為依賴外界的知識(shí)供給。有充分的知識(shí)供給，中小企業(yè)具有絕對優(yōu)勢在他們所從事的細(xì)分領(lǐng)域中做出更迭性創(chuàng)新。教育界也需要以這種思維來培養(yǎng)一代又一代年輕的制造人，讓他們能夠在正確的軌道上堅(jiān)持奮斗。當(dāng)前的轉(zhuǎn)型是中國制造業(yè)彎道超車的機(jī)會(huì)，機(jī)不可失，時(shí)不再來。