让工业设计之花在天宫一号绚烂绽放

——追问工业设计专业在中国载人航天事业中的发展

    西北工业大学学生振臂欢呼，庆贺天宫一号发射成功。

    西北工业大学机电学院工业设计系在中国空间技术研究院举办“载人航天工业设计培训”。

    西北工业大学机电学院工业设计系与兰州物理研究所（航天510所）合作开展某型飞船舱载设备工效学研究。

    西北工业大学机电学院工业设计系设计的天宫一号目标飞行器内环境工业设计方案之一。

    西北工业大学机电学院工业设计系参与神舟七号舱外航天服某部件工业设计。

    “21世纪将是工业设计的世纪，一个不重视工业设计的国家将是明日的落伍者。”

    ——杨振宁

    一个目标飞行器，满载自信与期待；一枚长征火箭，点燃青春与激情。

    9月29日21时38分，载人航天工程总指挥常万全宣布，天宫一号目标飞行器发射取得圆满成功。天宫一号发射成功，中国向空间站时代迈出了坚实的一步。

    消息传来，国人为之振奋，而对于西北工业大学机电学院工业设计系的师生来说，更有一份特殊的欣喜：在天宫一号飞行器上，有西工大人的一抹亮色，该校机电学院工业设计系的科研人员书写了这浓墨重彩的一笔。

    中国未来的空间实验室的名称叫“天宫”。这是一个具有浓郁中国特色、寄托了国人无限憧憬的名字。天宫一号实际上是空间实验室的实验版，采用两舱构型，分别为实验舱和资源舱。之后，我国将发射“神舟八号”。“神八”是一艘无人的神舟飞船，将在太空中与天宫一号进行无人自动对接试验。

    距离翟志刚的太空行走已经过去近2年，中国的载人航天事业如何迈好第二步？

    “自2006年以来，我们先后完成了天宫一号目标飞行器和神舟八号载人飞船仪表与照明系统的工业设计项目，2007年开始又承担了天宫一号的舱内色彩设计和仿真动画等科研任务。” 机电学院工业设计系主任余隋怀颇为自豪地说，“我们率先将现代工业设计的理念和方法引入载人航天领域，提升了我国载人航天工程项目的工业设计和工效设计水平。”

    “工业设计”为何在载人航天事业中被赋予如此高的地位？西工大机电学院工业设计系又在其中发挥了怎样的作用？带着这些疑问，笔者走进了工业设计系，与科研人员们围绕“载人航天事业中的工业设计”这一主题，展开问答。

    问概念：什么是工业设计？

    解说：工业设计，是一个古老又新鲜的名词。说它是古老的，是因为设计贯穿了人类的创造活动，早在明清时期，中国精巧的家具已经初现工业设计的曙光。作为一门独立完整的现代学科，工业设计又是新鲜的。它的诞生经历了长期的酝酿阶段，直到20世纪20年代才开始确立。

    “工业设计”在欧美、日、韩甚至被捧上了国家战略的高度，为何被赋予如此高的地位？让我们从一双鞋子来理解：耐克的一双运动鞋，在设计上要考虑流体力学、空气动力学及人体工学等多方面因素，有着几十项专利权，穿着它不但舒适，更能帮助运动员在体育场上创造佳绩，这便是设计的创新。这也就是一双耐克鞋要比普通的运动鞋价格高数倍的原因。

    工业设计的范围非常广泛。狭义的工业设计主要是指产品设计，然而随着学科的延伸和应用范围的扩大，工业设计的范围渐渐延伸。现在公认的工业设计的范畴主要包括了产品设计、环境设计、视觉传达三大类。可以说小到一枚曲别针、大到一栋楼房，从企业CI设计到四维空间的影视、网络、视觉特效等，都属于工业设计的范畴。

    长期以来，我国一直处在“世界工厂”的地位，如何由中国制造向中国设计制造进而向中国创造转变，将是我们面向世界的一个重大挑战。苟秉宸老师一直在思考这样的问题。

    然而，什么是我们认可的工业设计的定义呢？

    苟秉宸副教授在西工大机电学院工业设计系从事教学科研工作已经十几年了，对于工业设计的定义，他有自己独到的理解：工业设计是一种寻求产品功能与形式最佳辩证关系的创造性的专业活动，现代工业设计的核心概念是以工业产品为主要对象，综合运用工学、美学和商学的理论与方法成果，从使用者、生产者和人类社会与自然环境的多方利益出发，着眼于产品和产品系列的全生命周期，对产品系统的功能、结构、形态、色彩、人机、包装、软件及服务等多方面的品质进行整合优化，通过集成创新将技术成果转化为可以满足市场需求的产品方案，从而创造新的产品附加值和社会价值。

    苟老师介绍说，工业设计是链接技术与产品的重要桥梁，是实现技术成果产品化和人性化的重要环节，是创造价值和改进生活方式的重要手段，当今世界许多发达经济体已将工业设计上升到国家战略的高度。大力发展工业设计是我国新型工业化建设的内在需求，将增强制造业企业的自主创新能力和价值创造力，提升产品的市场竞争力和品牌形象，推进产业结构的优化升级，实现绿色设计和低碳经济的发展战略，加速我国创新型国家的建设进程，最终实现从“中国制造”向“中国创造”的转变。

    工业设计是解决人与物的关系，最终达到为人服务：我用起来怎么方便？怎么舒适？怎么有效又美观？所以说工业设计，可以使人们的生活质量不断提高，改变生活方式，给人一种艺术感。苟秉宸介绍说。比方说，手机它原来只是能接通电话，那么是谁第一个创意能够照相的？他一旦有这个创意了，跟摄影、摄像、图像处理方面的专家一合作，就使手机具备了摄影、摄像的功能，尽管它很初级，但是它一下子就很畅销，并吸引了众多消费者，使这个世界和人民的生活发生了很大变化。

    中国工业设计协会理事长朱焘曾说过，我们中国工业设计的水平和发展，现在还处于起步阶段，虽然有一些企业很重视工业设计，并且取得了明显的成效、明显的进步，但是总体上来说，很多企业还不了解、不认识工业设计。过去，企业之间的竞争是靠打数量战、质量战到价格战，现在应该在科学发展观的指引下，打设计战和技术进步战，并且把技术创新和设计创新结合起来，这样我们企业的发展就会走出一条新路。

    工业设计是商品经济发展的产物。随着经济的发展、人们需求层次的提高，工业设计成为刺激消费的利器，在提升产品的销量上起到了巨大的作用。美国工业设计协会对企业的调查统计显示，工业设计开发投入1美元，其销售收入为2500美元；日本日立公司统计数字表明，每增加1000亿日元的销售额，工业设计的作用占51%，而技术改造的作用仅占12%。然而工业设计的作用还不仅在于此。好的工业设计更能为产品注入灵魂，引领消费风尚，形成社会潮流。比如苹果公司的iPhone、iPad、iMac等产品，由于其风格鲜明、设计水平高超，很多消费者自发形成了“果粉”，一有新的产品售出就排队购买，有些顾客为了能第一时间拿到该产品更不惜重金、出高于市场价格的数倍来购买其产品。这种行为已非简单的需求曲线能解释的，更多的是个人对产品的爱好在推动。

    “既然如此，载人航天事业中推动工业设计的具体意义何在？天宫一号为何又选择我们西工大工业设计专业进行合作？”笔者有些困惑。

    随后，余隋怀教授娓娓道来他们与天宫一号的结缘历程。

    问特色：什么是西工大工业设计的优势？

    解说：天宫一号是我国载人航天二期工程的重要型号，它与航天员构成了一个典型的人机系统，对设计质量有很高的技术要求，需要系统地进行功能、形态、色彩、人机、材质、内饰、界面和结构等诸多方面的优化设计，天宫一号的研制离不开现代工业设计。工业设计的引入不仅可以满足新产品研发的需求，还可以大幅提高设计质量。

    对我国的载人航天事业而言，工业设计的引入改变了长期以来重视技术创新而忽视设计创新、重视工程设计而缺失工业设计的现状，缩小了与发达国家在设计理念和现代设计方法上的差距。对我国的工业设计事业而言，改变了长期以来工业设计仅局限在轻工产品、而在国家重大科技工程里缺位的尴尬境地，在国家大力发展工业设计、将工业设计纳入国家创新战略高度的大背景下，载人航天工业设计的快速发展对设计学科的快速发展有着重要的意义。

    天宫一号目标飞行器由中国空间技术研究院（航天五院）负责研制。在神舟飞船总指挥尚志、总设计师张柏楠的大力支持下，西工大工业设计团队和航天五院总部于2005年12月开始了在工业设计领域的全面合作。2006年下半年，天宫一号目标飞行器和神舟八号载人飞船仪表与照明系统的工业设计项目正式启动，西工大先后完成了两款飞行器的内环境设计、舱载人机设备工业设计、工效设计与评价、照明分析与仿真、软件交互界面工业设计、工业设计支撑软件二次开发等多项科研任务；2007年开始又承担了天宫一号的舱内色彩设和仿真动画等科研任务。

    这是我国第一次将现代工业设计的理念和方法引入载人航天领域，基础相对薄弱，缺乏成功的设计经验和设计案例，欧美发达国家在载人航天工业设计领域的设计技术和基础数据实施严格封锁，而国内现有的设计手段和支撑软件也面临挑战，缺乏专业的工业设计专业实验设备和实验手段。载人航天对可靠性和安全性的要求非常高，人机工效评价近乎苛刻，西工大的科研工作面临诸多挑战和众多难点。

    “2005年，航天五院找到我们的时候，还多少有些不放心。可是当我们拿出初步方案并获得一次性通过的时候，西工大在航天领域的工业设计水平一下子就得到了他们的肯定。”回忆起当年的情形，余隋怀老师颇感欣慰。

    “我们在天宫一号项目的完成情况如何，取得了哪些成绩？此项任务最大的难点在哪里？”笔者问道。

    “我们圆满完成各项技术指标。天宫一号的内环境设计方案、舱内部分人机设备的设计方案和交互对接人机界面设计方案均获得了成功应用。最大的困难就是，我国载人航天工业设计领域的设计技术和基础数据相对匮乏，设计方案的工程实现所受约束较大。” 余隋怀教授介绍说。

    “在研发的过程中，遇到的困难是如何克服的？这些困难出现的原因是什么？”笔者关心的问题也是很多科研人员所关心的。

    “由于是载人航天和工业设计的首次融合，在研发过程中遇到了‘设计技术和基础数据相对匮乏’以及‘设计方案的工程实现难度较大’等困难”，余隋怀回忆道。为克服这些困难，科研团队采用自主研发的CAID技术，加大虚拟设计和数字仿真的力度，把人机数据作为重要的设计输入，边研究边设计，除了完成设计任务之外，还不断的积累相关数据，开发专用的工具集。为了满足设计方案的工程实现，项目组充分考虑了天宫一号的工程约束，在多个设计阶段进行多方案的选择和优化，通过数字仿真技术进行校核，以最大程度的满足设计方案对工程实现的需求。回顾起那段在重压下前行的攻关经历，余隋怀教授的科研团队感慨不已：“由于我们的参与，天宫一号的工业设计质量得到了大幅提升，相关设计方案顺利通过了航天员系统的工效评价，缩短了研制周期，避免了重复返工。得到了航天五院总体部的高度评价，形成了紧密的合作关系。”

    经过20余年的发展，西北工业大学已经建有相对完备的工业设计学科专业体系和教学科研机构，形成了具有优势的工业设计特色。工业设计系依托学校在航空、航天和航海行业的鲜明背景，将工业设计的理念和方法率先引入载人航天器、飞机驾驶舱和舰载设备等领域，注重工业设计和工程设计的完美结合，参与了国家载人航天工程等重点项目，工业设计成果得到广泛应用，贡献突出，形成了西北工业大学在该领域的核心竞争力。

    问前景：什么是西工大工业设计的发展方向？

    解说：20世纪90年代末，著名的香港蒋震工业慈善基金关注到工业设计对中国新型工业化进程的巨大推动力，在全国遴选两所高校资助成立两家工业设计培训中心，引进国际设计专家和设计课程，以促进国内工业设计的快速发展。西北工业大学以其雄厚的工业设计教学科研基础和积极进取的发展意识，最终获得资助，成为中西部唯一的蒋震基金工业设计培训中心（CFIDTC）。

    参与天宫一号和载人航天的有关项目，对于西工大的工业设计相关专业发展能起到什么样的作用？这个问题也是工业设计系科研人员一直在思考的。

    通过这几年的科研攻关合作，余隋怀教授、苟秉宸副教授深有感触地说：“参与载人航天有关项目，拓展了工业设计专业的应用领域，使西工大成为载人航天工业设计领域唯一的研制合作单位。人机工效设计与仿真技术已成为学校工业设计学科发展的优势特色研究方向，在学校的支持下，相关学科建设的专业实验条件得到了进一步提升，大大提高了西工大工业设计学科在全国的地位。”

    走进机电学院工业设计系，追溯工业设计专业20余年的发展历程，笔者感慨不已。

    当前，学校已经建有相对完备的工业设计学科专业体系和教学科研机构，拥有工业设计系（IDD）、工业设计研究所（IID）和蒋震基金工业设计培训中心（CFIDTC）三所工业设计机构；建成了工业设计“本科-硕士-博士”的培养体系，拥有“工业设计”和“设计艺术学”两个授权硕士点和“工业设计”授权博士点，同时承担了工业设计工程硕士的培养，为我国工业设计界培养了大批的设计人才，工业设计学科的硕士和博士研究生质量和数量位居全国前列。

    西北工业大学工业设计团队长期致力于工业产品造型设计、人机工效仿真设计与新产品研发领域的研究。20世纪90年代以来，已经承担了国家“863计划”、国家科技支撑计划、国家自然科学基金和国家载人航天工程等重大科技攻关项目数十项。研发队伍技术实力雄厚，软硬件基础完备，科研成果丰富。在工业设计和CAID领域的科研成果在国内名列前茅，出版论文和专著300余篇（部），获得各项设计专利和软件著作权300余项，先后获得省、部级科技进步奖6项。

    与此同时，西北工业大学十分注重工业设计的科技成果转化，大力推进产、学、研合作，积极为制造业企业开展设计服务和新产品研发的技术支持，涉及航空航天、机械装备、交通工具、特种车辆、工业电器和医疗器械等多个领域，先后完成了工业设计和新产品研发项目近百项，形成了完善的科研团队和高效的项目管理措施。并先后成立了“西工大—东莞永强特种车辆创研中心”、“西工大-浙江富仕达多功能车研发中心”和“西工大-深圳工业联合研发中心”等校企合作机构，探索出一套将现代工业设计理念与技术应用于企业产品创新的产、学、研合作新模式，取得了显著的效果。

    依托蒋震中心的国际化平台，西北工业大学工业设计团队不但提升了自身水平，拥有了一批享誉世界的欧、美、日设计大师和兼职教授，而且与国际工业设计协会联合会、美国工业设计师协会和日本工业设计协会等组织建立了密切的合作关系，通过专家培训和课程引进有效地提升了我国工业设计界的国际化水平，作出了重要的贡献，在业内享有盛誉。蒋震中心同时获得陕西省和西安市的双引智先进单位的荣誉称号。

    西北工业大学有着优良的人才培养传统，工业设计团队积极进取、勇于创新，重视对学生创新意识和国际化视野的培养，加强人文关怀，形成了富有特色的人才培养体系。培养的高水平设计人才遍布国际、国内等著名企业，同时也为众多高校工业设计专业培养了教学骨干和学科带头人。

    谈到未来学科建设发展的目标和方向，系主任余隋怀教授的话语铿锵有力：在未来10年内，将实现通过自主培养和人才引进打造国内一流、国际知名的工业设计教学科研团队；进一步完善工业设计本科和研究生的培养体系，加大产、学、研合作和实践环节，提高设计人才培养质量；通过“工业设计”二级学科和“设计学”一级学科的建设进一步增强科学研究实力；通过高水平创新设计学科实验室的建设进一步提高承担国家重大项目的能力；争取成立陕西省工业设计工程中心和工信部航空航天工业设计创新中心，提升西工大工业设计对区域经济和特色行业的设计服务和技术支撑能力；以工业设计为龙头，整合多学科优势，形成自主品牌创新产品的研发能力。

    工业设计被称为“创造之神”、“富国之源”，它一直被发达国家作为核心战略予以普及与推广。工业设计位于产业利润的金字塔顶，欧美、日、韩等国均以工业设计立国战略作为国家基本战略。可以说工业设计是我国实施产业结构调整和发展方式转变、由“中国制造”向“中国创造”转型升级的关键和核心。

    2007年2月13日，温家宝总理作出重要指示：“要高度重视工业设计”。2008年3月13日，国务院办公厅出台了国办发〔2008〕11号文《关于加快发展服务业若干政策措施的实施意见》，其中，“工业设计”作为一种业态，被清晰地纳入现代服务业中。2010年7月22日，工信部联合教育部等其他10部委出台了《关于促进工业设计发展的若干指导意见》，对加快工业设计发展提出了具体意见。在“十二五”规划纲要中，国家明确要求“促进工业设计从外观设计向高端综合设计服务转变”。

    工业设计，这个古老又新鲜的行业，被注入了鲜活的时代血液。

    经历了岁月变幻，工业设计已经与人类生活息息相关。克林根德（Francis D.Klingender）在《艺术与工业革命》一书中写道：“实际上，由工业先驱们所带来的审美观念上的革命，与他们在生产组织和技术方面带来的革命一样深刻。”工业设计如同一场新的产业革命，正在中国这片古老的土地上酝酿崛起的力量。

    设计之花心血凝聚，筚路蓝缕肩负重任。

    如何在这场革命中发挥力量：“尽管当前学科发展存在不少问题和困难，但我们一直在思考、在努力！”这便是西工大科研人员的信念。（王凡华）