“工业4.0”时代工业设计专业的特色与教学变革 *

余森林YU Senlin湖北工业大学，武汉 430068 （Hubei University of Technology ， 430068 Wuhan）

“工业4.0”时代工业设计专业的特色与教学变革 *

余森林YU Senlin
湖北工业大学，武汉 430068 （Hubei University of Technology ， 430068 Wuhan）

“工业4.0”对传统工业设计专业的发展带来了机遇与挑战。在工业化与信息化高度融合的智能时代，工业设计对象具有信息化、智能化、定制化等特色。这些特色将极大地促进工业设计教学内容、教师团队、学习方式的发展与变革。

工业4.0；工业设计；特色；教学发展

一、“工业4.0”为工业设计专业的发展带来了机遇与挑战

在2013年汉诺威工业博览会上，德国联邦教研部与联邦经济技术部率先提出了“工业4.0”概念。该概念描绘了制造业的未来愿景，指出继机械化、电气化与信息化三次工业革命之后，人类将迎来以信息物理融合系统为基础的第四次工业革命，其特点是工业生产的数字化、网络化与智能化。

“工业4.0”概念一经提出，便在全球范围内引起了极大的反响、关注，甚至是认同，这是因为“工业4.0”对制造业的转型升级意义重大。受此启发，中国政府适时地提出了中国版的“工业4.0计划”——“中国制造2025”，而其核心内容就是强调“工业化”与“信息化”的深度融合，构建信息交互的智慧工厂和智能生产。

“工业4.0”理念对工业设计专业的发展更是带来了机遇、造就了挑战。如所周知，传统的工业设计学科建构建在“工业2.0”的基础之上，服务于单向、线性的生产体系，即依据工厂要求设计相关产品，再将生产好的产品推向市场。该设计模式缺乏柔性与交互性特性；“工业4.0”时代的工业设计，却是要服务于信息多向交融的智慧工厂，设计依据既有来自末端的消费者大数据，又有来自顶端的决策管理层判断，所以是一个多元信息交流互动的动态过程，富有一定的弹性与智能特性。二者之间的差异，造成了对往后工业设计的重大挑战。如何跨越鸿沟，将工业设计有机融入智慧工厂的生产过程之中，将是工业设计不可或缺的发展机遇。

据此，传统工业设计的学科设置、专业发展方向、课程内容等方面必须寻求变革，主动适应新时期的新要求，顺应智能化设计制造的大趋势，才能培养合格的新时期的工业设计人才。

二、“工业4.0”时代工业设计专业的特色

工业设计专业的特色与发展，受到国内众多高校的密切关注。鲜明的专业特色，既是避免学生同质化的途径，亦是形成核心竞争力的利器，还是保证市场就业的法宝，因此，高校普遍重视各自的专业特色。“工业4.0”时代，实体物理世界与虚拟网络世界将会深度融合，物联网与智慧工厂将会成为工业设计服务的对象。 因此，工业设计专业一定会出现以下特色。

1.信息化

工业设计的信息化特色体现在三个方面：一是设计工具与手段信息化。当今的工业设计师完全依赖于计算机辅助设计，无论是绘制平面二维图形还是三维建模渲染，都离不开计算机的信息化处理；二是设计任务的信息化与数据化。设计师最终输出的设计结果是高度数据化的参数信息，例如加工尺寸、材料型号、空间大小等，这些设计信息会在瞬间通过互联网传递，而以体现设计的价值；三是设计沟通与信息反馈的交互化。“工业4.0”时代的价值链将通过大数据与网络化传输，实现消费者需求信息从下游向上游及时准确推送的情形。“如果说前三次工业革命从机械化、规模化、标准化和自动化等方面大幅度地提高了生产力，那么工业4.0与前三次工业革命最大的区别就在于：不再以制造端的生产力需求为起点，而是将用户端的价值需求作为整个产业链的出发点；改变以往的工业价值链从生产端向消费端、从上游向下游推动的模式，从用户端的价值需求出发提供定制化的产品和服务，并以此作为整个产业链的共同目标，使整个产业链的各个环节实现协同优化：这一切的本质是工业视角的转变。”［1］这种工业视角转变的基础，是物联网与大数据技术的变革，信息手段的更新促进了消费者需求信息的获取，也更新了设计依据的来源与可靠程度。

2.智能化

“工业4.0”时代的智慧工厂和智能生产，能够催生富有“智能”特色的产品，能将相应的需要实施智能化的工业设计。一方面是产品自身具备极高的智能化特性，例如智能吸尘器，在用户离家之后便自动开启清洁模式，打扫房间的各个角落，完成任务后归位关机；另一方面是处理用户数据而具备的智能特性，例如智能手环或手表，能清晰采集用户全部的睡眠数据，显示深度睡眠的时间与深浅睡眠交替的曲线等信息，使睡眠情况一目了然，让用户准确获知自身的睡眠参数，并接受适合自身要求的睡眠建议。通过监测不可见的睡眠数据，手环（手表）就成了充满灵性的健康助手。“‘工业4.0’的另一个特点就是制造过程和制造价值向使用过程的延伸，不仅关注将一个产品制造出来，而且还重视如何使用好这个产品，实现产品价值的最大化。产品的创新和价值的创造不再以满足用户可见的需求为导向，而是要利用用户的使用数据创建使用情景模拟，从情景模拟中找到用户需求的缺口，这些缺口我们称之为‘不可见的需求’，对此即便是用户自己都很难意识到。”［1］

我们再以汽车省油为例。设计师与传统制造商会关注车身重量与发动机结构，从汽车的物理特性方面去优化油耗。而“工业4.0”时代的设计，还关注用户的不同驾驶习惯对油耗的影响，并通过采集分析驾驶过程的数据，来建议用户改用更合理的驾驶习惯。未来的汽车座椅将会布满微型传感器，能自动记录用户的坐姿与习惯，根据压力数据分布自动优化座椅造型，提升驾驶的舒适性与安全性。在上下班高峰时段，汽车还会根据交通大数据分析并预测将要拥堵的线路，及时为用户推荐畅通路线。“以往我们将产品卖给客户之后就几乎到达了生产价值链的终点，然而‘工业4.0’时代将价值链进一步延伸：以产品作为服务的载体，以使用数据作为服务的媒介，在使用过程中不断挖掘用户需求的缺口，并利用数据挖掘所产生的信息为用户创造价值。”［1］如此“聪明”的智能化产品，能够依据用户数据，来自动生成最佳使用方案，而成为用户的最好帮手。

3. 定制化

“工业4.0”时代信息化、智能化的物联网与3D打印等技术，为用户个性化的定制产品提供了技术基础。用户可以根据自己的需求，通过互联网定制自己专属的唯一产品，也可以通过DIY形式，融入自己的设计意愿，定制自己喜欢的个性化产品。

每个人都有买鞋或买衣服的经历，通常情况下，人们很难快速顺畅地购买到非常满意的产品。究其原因，是因为每个人的身体尺寸与行为习惯存在差异，不容易采用标准化大批量的生产方式制作的产品以满足个人差异化的需求。“过去我们买鞋垫只会问要买多大的尺码，同一个尺码的所有人得到的鞋垫都是相同的。但是我们每一个人的脚形、体重、站姿、走路习惯、搭配的鞋类都是不同的，因此不可能有一款鞋垫能够同时满足同一尺码每一个人的需求。美国的Dr.Scholl’s公司在卖鞋垫给用户之前会先让用户站在一个连接传感器的踏板上，系统会记录用户站立时足底的压力分布，随即用户就可以获得一款定制化的鞋垫。”［1］

再如，裁缝店的师傅在给顾客测量身体尺寸时，通常情况下是要求顾客站定身姿，却忽略了用户在自如行动时的体验感受。将来测量身体数据时，用户穿上带有传感器的特制衣服，可自由活动，传感器便自动记录应力位置，据此为用户定制衣服，真正做到“量体裁衣”。

由此可见，用户数据是定制化产品的重要参数，“工业4.0”时代的制造，通过用户数据来实现定制化服务。用户数据，也是定制化设计的关键因素，定制化的设计为高度个性化的顾客提供专属贴心的产品及服务。

三、“工业4.0”时代工业设计专业的教学变革

1.课程体系与教学内容的变革

工业化与信息化高度融合的“工业4.0”要求艺术设计教育及时更新工业设计学科的课程体系与教学内容。除了传统的美学、市场学、材料学、心理学的知识外，课程体系与教学内容中还需要融入信息化、智能化、物联网、虚拟现实等知识环节，及时吸收最新的智能制造与“互联网+”等技术知识。根据智慧工厂与智能生产的要求，调整课程体系与教学内容，以适应物联网与智能制造与设计的需求。

2.教师团队与教学方式的改变

在“工业4.0”时代，工业设计的任务将越来越复杂化，完成设计目标，就需要多学科交叉的知识与技能，也需要多学科背景的设计师团队。这些要求，会现实地推动工业设计学科学术队伍的建设与教学方式的变革。未来的教师团队，必须熟练掌握高度融合了的计算机与信息化知识，才能构建合理的知识结构，才能紧密合作开展跨学科的学术研究。自下而上的互联网时代，知识的获取已经成为轻松的事情，教学方式将逐渐转变为师生互动的探讨模式，以往单纯的教师讲学生听的模式将会寿终正寝。

3.学生本位与学习方式的发展

“工业4.0”时代的订制化模式，将开启学生专业学习的新途径。在互联网与慕课网高度发达的时候，学生完全可以根据自己的个性化需求，订制学习模块和课程群，而将成为学习的主体。教师因材施教，答疑解惑，有针对性地解答学生

［］［］的问题。自主性学习与探究性学习将成为学生主要的学习方式，在实验性与实践性的专业设计项目中，通过团队合作等种方式，学习多学科的复合型知识。

［1］李杰.工业4.0：一场不可见世界的竞争［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

湖北工业大学校级教研项目。

余森林，博士，湖北工业大学工业设计学院副教授。