促制造业转型,助一带一路战略,3D打印技术推动常州制造业开放式设计创新
摘 要：阐述了开放式设计创新的内涵，分析了3D打印技术与常州制造业设计创新升级之间的关系，提出了依托3D打印提升常州制造业开放式设计创新能力的对策。研究对于常州制造业通过开放式设计提升创新能力，促进制造业转型升级具有较大的现实意义。
关键词：常州；3D打印；设计创新
一、基本概念及理论基础
经典创新理论认为技术推动、市场拉动是创新的两种根本性源动力，意大利米兰理工大学的维甘提教授将设计从技术中解耦出来，认为设计是继技术、市场之外的第三种创新源动力，开启了设计驱动式创新的探索性研究。在开放式创新背景下，本文界定了开放式设计创新的内涵：是以设计行为及其逻辑为主导，面向开放性社会文化环境和技术环境，整合企业内外的各种资源，实现对现有技术知识和社会文化知识的创造性应用和组合，创造出新产品或服务的创新活动。
3D打印是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。英美等制造业发达国家将3D打印制造技术作为第三次工业革命的重要标志。依据设计推动创新理论，本文组将3D打印置身于“技术与设计耦合区”，在该领域内，技术和产品意义两个维度同时发生了突破性创新；而3D打印技术，促进了技术与设计的耦合，有助于实现技术和产品意义两个方面的颠覆性创新。
二、3D打印技术与常州制造业设计创新升级
常州市工业设计公司初步形成了“南、北、东”三足格局。城南组团以武进工业设计园、常州科教城、长三角模具城、华森医疗等为龙头，主要业务较为齐全；城北组团以意工厂、天高设计、晨凯设计等企业为龙头，重点以结构、外观和快速成型业务为主；城东的戚机厂、戚研所分别依托仿真中心和国家级检测中心，重点针对轨道交通车辆、装备关键零部件等，向社会提供工业设计服务。
目前，在常州一些大型制造企业中，3D打印技术已经应用于模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，也包括一些产品的直接制造。伴随着3D 打印技术的出现和应用，将会改变原有的工业设计方式，对创新工业设计工艺和流程，助推常州传统制造业转型升级产生重要的促进和影响，具体体现在四大方面：一是设计创意创新，3D打印技术可以帮助设计人员经济实惠地将结构复杂的产品生产出来，实现功能最优结构处理；二是设计验证创新，3D快速成型技术可以帮助生产者根据方案快速地制作出产品模型或样机，进行产品模型、样品的实际测试情况；三是设计生产创新，3D快速成型技术较之传统的减材加工会大幅度地提高生产材料的使用率，降低了废料产生的总量；四是设计展示创新，可以通过3D打印模型很好地进行产品介绍与展示，便于消费群体了解产品的具体形式、功能、使用方法等属性。工业设计产业是构成现代制造业核心竞争力的重要环节，在优化产业结构，转变经济发展方式具有不可替代的作用。3D打印技术有助于提高常州的工业设计能力，继而促进常州制造业的转型升级。
三、依托3D打印提升常州制造业开放式设计创新能力的对策
1.重视开放式设计创新对于常州制造业转型升级的促进作用
（1）把设计作为第三种创新源动力
常州是长三角重要的先进制造业基地。工业的迅速崛起和发展壮大，为常州工业设计产业的发展提供了坚实的基础。当前，以动漫为代表的常州设计创意氛围日渐形成，常州科教城、常州创意产业园的建设和规划逐步完成，一批国内外知名企业已相继落户，设计产业发展的平台逐步构建完成。下一步，常州需要打造“大设计”概念，进一步扩大工业设计的外延，拉伸设计的产业链，形成以“产品设计”为核心、关联行业联动，上下游产业协调发展的良好格局。工业设计产业从横向联系上看，与艺术品设计、平面设计、装饰设计、景观设计、室内设计、会展设计、动漫设计、服装设计、舞台设计甚至建筑设计、规划设计密切相关。工业设计产业从纵向产业链上讲，往上游延伸可扩展至产品规划、产品调研，往下游延伸可拓展至印刷、包装、模型手板、模具等方面。通过打造“大设计”的概念，培养和培育工业设计健康发展的土壤。
（2）提升企业的开放式设计创新能力
常州制造企业需要采取以下措施提升企业的开放式设计创新能力：一是面向社会文化和技术的双重开放，企业除了确立技术研发部门的重要地位外，要充分重视设计的软创新地位，目前比较可行的做法是拓展企业广告、营销等策划部门的职能，承担起社会文化发展趋势和当前技术的结合的研究；二是重视设计团队的文化底蕴，开放式设计创新并不强调先进技术的“硬创新”，而是当前技术与社会文化发展趋势相结合的产品语意的“软创新”，要重视企业设计团队专业背景、年龄、性别、民族、宗教信仰等方面的差异化构成，特别重视设计团队文化底蕴的培育；三是利用关系优势，与关键设计师建立并保持专属性合作关系，这里的关系优势是隐藏在企业正式制度背后的人与人之间的关系，即不仅要重视设计团队成员之间人与人之间的和谐关系，同时要重视投资人与设计师之间的隐性契约，专属性的合作关系建立的重点不在于制度和金钱；四是重视已有关系资源并寻找获取新的关系资源，企业要重视已有关系资源锁定关键诠释者，又要清醒认识明天的关键诠释者很可能不同于今天的关键诠释者；五是明确管理者的设计创新职责，具体包括为开放式设计创新设定目标、企业高管们直接参与到建立设计关系资源两个方面。
（3）提升地区的设计创新能力
常州應当立足现有基础，积极把握发展机遇，充分发挥全市优势，科学借鉴先进经验，不断推进载体建设、企业集聚、人才引进、平台建设和专利开发，有力带动全市经济结构优化升级。一是要加快设计创新载体建设，目前常州创意产业基地和常州科教城国际创新基地创研港已经完成载体建设，需要全力推进孵化器、加速器、国际总部研发园等科创载体项目建设；二是推进特色发展与品牌化发展，常州要培育智能制造装备工业设计、游戏动漫等优势产业，要围绕常州地方优势制造产业，在十三五期间重点发展工业产品造型和结构设计、产品包装设计、软件设计、广告设计、标志设计、设计管理与咨询以及相配套的手扳模型制作、模具设计、图形工作站、原型制作等相关工业设计产业，促使该领域及代表性企业成为常州的品牌优势和产业名片；三是进一步加大人才引进培养力度，大力开发利用国际国内两个人才市场、两种人才资源，完善服务功能和激励保障机制，积极引进一批既具有工程设计基础又具有艺术设计能力的复合型高端工业设计人才；四是加快设计创新产业的集群化发展，常州要围绕设计创新主导产业，加快产业配套建设，大力发展上下游关联产业，形成融合发展的完整产业链；五是积极营造适宜设计创新的环境和氛围，要依托“常州宜居城市”名片，为设计创新者打造宜居宜业的优美环境，将常州打造成为让人既能享受生活，又能不断触发灵感的创新家园。
2.将3D打印技术嵌入开放式设计创新
（1）在新产品开发的不同阶段尝试应用3D打印技术
在开放式设计创新模式下，制造企业未必需要突破当前行业技术瓶颈，而只需要探索将当前技术与未来社会文化趋势相结合，谋求产品语意的突破性创性。显然，相对于技术的突破性创性而言，设计创新的财务成本相对较小；特别是3D打印技术有助于实现低时间成本、低财务成本和低市场风险的创新，将3D打印技术嵌入设计创新，能够帮助创新资金相对匮乏、技术水平相对落后的制造企业开展创新活动，实现“穷人的创新”。一是在需求识别阶段，制造企业应致力于技术和社会文化的双重开放，充分发挥客户在产品创新中的作用，鼓励客户参与产品开发过程；二是在概念生成阶段，企业设计师需要借助3D打印技术形成实体概念产品，以便更有效地鉴别产品创新理念是否具有美学判断；三是在设计和开发阶段，借助3D打印，可以进行工业设计方案的验证及实现、装配性检验、功能测试、模具制造、工业小批量产品的试制等，提高产品研发效率；四是在生产阶段，对于一些模具难以开发、传统机械难以切削加工的零部件，或者数量较小的特殊件，3D打印独特的逐层打印的方式可以实现物体的构造；五是在市场推广阶段，一方面可以将产品模型图型设计置身于开放性网络平台，鼓励消费者评价、修改和再设计；另一方面也可以将3D打印实物用于展示，在珠宝、鞋类、教学模型、汽车模型等领域具有广泛的应用。
（2）大力发展3D打印产业
常州可根据现有的工业基础，重点以3D打印材料与3D打印设备的研制开发为突破口，引导和扶持常州现有企业开展关键技术攻关及关键设备的产业化，加强招商引资，引进国内外成熟的研发团队，引进与培养3D打印中高端专业人才，抢夺市场的制高点。一是加强宏观规划与引导，尽快制定3D打印产业发展规划，制订3D打印产业技术路线图及相关政策、技术标准等，规划与协调3D打印产业链上中下游优先发展重点；二是加强招商引资，做大做强3D打印产业，吸引知名科研机构、高校与企业集团研发总部（中心）投资和落户常州；三是积极落实人才政策，大力引进与培养3D打印中高端专业人才；四是加强产业联盟建设，推动3D打印产业协同发展；五是加强产学研合作，加大科技研发扶持力度。
3.成立常州工业设计与3D打印产业联盟
（1）明确工业设计与3D打印产业联盟的定位与功能
创新设计是面向知识网络时代，融合技术、艺术、文化和商业等多领域知识，以绿色、智能和全球化等为特征的系统设计，是国家创新驱动发展战略的重要组成部分之一。创新设计是中国制造技术创新，制造业结构调整、发展方式转型，迎接新产业革命挑战和机遇，实现从“制造大国”向“制造强国”转变，进而向“中国创造”跨越的关键与基础。创新设计将提升中国制造在全球产业链中的地位、竞争力和附加值。系统化、绿色化、智能化、全球化的创新设计已经伴随着知识网络时代悄然来临，常州必须敏锐地捕捉到这个特征，跟上时代发展的步伐。
成立工业设计与3D 打印公共服务技术平台，可以实现以线上商城为虚拟媒介，整合工业设计与3D 打印产业链的各方资源，打通产业链前后端的关键环节，构建公共资源库，为企业提供硬件设备3D 展示、软件打印服务、开发虚拟展厅等服务。目前在常州，工业设计和3D 打印技术相关企业众多，但市场的供求双方信息并不对称。同时，中小企业进行研发创新也缺乏技术支撑和服务。成立工业设计与3D 打印产业联盟，可以进一步扩大政府、企业、个人、以及相关设计研发机构之间的沟通渠道。当务之急是明确牵头组织的政府部分，鼓励相关龙头企业积极参与，并整合国内设计创新资源。此外，需要加强教育培训与应用推广，举办工业设计与3D打印技术相关讲座，邀请我市知名教授学者、科研人员及企业家进行讲解宣传；依靠行业协会、博览会、论坛等组织形式进行工业设计与3D打印技术相结合的培训。
（2）建设工业设计3D打印服务网络平台
从网络时代工业设计的新特点和新要求出发，常州可以研究建设3D打印技术的应用和结合现代互联网的电子商务平台为合作形式，建设一种全新的工业设计模式下的网络服务平台。通过平台，行业用户可以通过平台上传作品或产品模型，并在线完成支付，产品就能够进行3D打印，并可以准确送货到用户手中。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。该技术在珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支以及其他领域都有所应用。不仅如此，平台还提供专业的3D硬件设备，软件支持；专业的解决方案，包括逆向工程、产品设计、教育培训。另外，平台还融合了论坛和商城服务，用户不仅可以上传自己的作品进行分享讨论，更可以将其放在商城中向其他用户出售并获得收益，平台本身也会提供大量艺术家的作品供用户选择购买。
当前，常州新艺叁迪技术有限公司已经进行了类似尝试，这对现有商务模式是一种创新。但从市场整个产业角度来看，由于缺少龙头企业的带动作用，政府暂时缺少针对性的扶植措施，常州整体产业体量还较小；另一方面中国制造业还处于粗放形式，各个环节对三维打印技术带来的冲击认识还不足，接受度较低，3D打印仍停留在“高级玩具”阶段，并没有实现成熟的產业化。下一步，一是要借鉴国外先进国家发展的经验，找出适合常州发展的模式，实现常州工业设计产业的腾飞。二是要利用工业设计现代设计方法、技术进行产品结构优化设计；集合社会工业设计行业资源和设计师人才库建设创意库、模型库、人才库等等的方式，为需求用户更好的服务。三是要重视自主研发设备的创新应用，特别是重视云平台网络技术方面的建设。四是要完善3D打印服务网络平台服务，具体如提供工业设计技术指导和产品联网自助打印，方便在线输出；侧重于合作行业知名度的选择，如同物流合作、团购合作、POS机合作等。
参考文献：
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[3]包国光、赵默典.3D打印技术的本质特征及产业化对策探析[J].东北大学学报（社会科学版），2016，18（2）：111-117
作者简介：
蔡瑞林（1970--）男，江苏武进人，教授，主要研究方向：技术创新；
袁锋（1963--）男，江苏常州人，教授，主要研究方向：3D打印技术应用。