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正向设计为何姗姗来迟?
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作者:
twq19810302
时间:
2023-3-8 14:54
标题:
正向设计为何姗姗来迟?
本帖最后由 twq19810302 于 2023-3-8 14:55 编辑
长期以来,中国高端装备的研发主要采用跟随仿制的策略。我国多数工业企业只具备逆向工程能力,难以产生创新性设计,产品的功能和性能远不及仿制对象。更为严重的是,长期跟踪仿制和逆向设计形成了基因性后遗症,科技人员普遍存在害怕创新的保守心态,
整个工业体系缺乏产品正向设计的理论和实践,甚至对正向设计的理解都一知半解,似是而非。
一、什么是正向设计
美国科学家PAUL ROOK 1980年提出软件工程V模型,目的是减小BUG和ERROR出现的概率。V模型是对瀑布模型的修正,强调了验证活动,它反映了测试活动与分析和设计的关系。如图1(a)所示。
图1.复杂产品的研发过程
系统工程科学家们认为PAUL ROOK提出的V模型适合于普适系统工程(其实,软件工程本身就是一种系统工程过程),于是就将此模型修订为系统工程V模型,反映了系统开发的技术过程。不同系统工程学派、企业和机构的研究与实践所采用的V模型具有一定差异,这些模型具有不同的流程边界划分方式,某些流程活动名称相似但内涵不同。
我们综合系统工程的经典理论和在中国企业的实践,提出了如图1(b)所示的系统工程V模型。
表1给出了产品研发过程V模型的说明。其中,第1至9是系统工程内部流程,而第0(涉众需求)和第10(系统验收)则是对外流程。考虑到各学派和不同实践中所用名称的差异,本表也给出了相似过程的其他常见名称。
表1. 系统工程V模型说明
如图1-6(b)所示,
理想产品设计过程的起点是涉众需求,
经过需求定义、功能分解、系统综合、物理设计、工艺设计、产品试制、部件验证、系统集成、系统验证和系统确认等阶段,最后完成产品的验收。该模型有两个特点:
1)是标准的对称模型;
2)设计的起点很高。
一个完整的正向设计过程必须是从涉众需求开始,正确完整地走完V模型,任何一个子过程都不应该将就甚至省略。V模型的左半边是产品(系统)的设计过程,右边部分是产品交付,同时又是对左边相应部分的验证。如果验证出现问题,会检查左边等高的相应流程进行修正。这个过程称为“正向设计”,而图2(左)则是正向设计模型。
图2.基于V模型的正向设计和逆向工程
但通常来说,企业发展历程都会经历一个逆向工程过程。
产品设计起始点不是涉众需求,而是从V模型中间某个点开始,如图2(右)所示。“物理设计”是中国企业的常见起点,本阶段仿照已经存在的产品,完成图纸绘制,进入试制和验证各阶段,完成产品交付或推向市场。V模型的右边出现问题时,由于没有左边可对应,所以只能回溯到前一阶段查询和解决问题。当回溯到物理设计阶段仍然解决不了问题时,就会成为永远的问题。清醒的企业会有意识地研究物理设计之前的各个过程,追溯和还原仿制对象的本源,当然,这样只能还原部分本源。
以上的过程我们称为“逆向工程”,
图2(右)则是逆向工程模型。相对正向设计,逆向工程模型也有两个特点:
1)是不对称的残缺模型;
2)设计起点较低。
逆向工程是一个跟踪仿制的模型,由于缺少需求定义、功能分解和系统综合三个重要的子过程,所以很难对产品进行大幅度创新。因此,
只有正向设计体系才为我们提供架构性和颠覆性创新,
最高超的仿制也只能产生最好的二流产品。
二、正向设计能级
依据产品设计的起点可以评判一家企业的设计能力。
从V模型的哪个阶段入手设计产品,基本可以断定该企业的设计能力就是这个起点所对应的能级。这样,可以把企业设计能级(成熟度)分为五级:仿制级、逆向级、系统级、正向级和自由级,如图3所示。各级别的总体特征描述如下:
◉
能级一:仿制级。
本等级的定位是:基于现有图纸的制造。总体特征为:对产品的物理设计参数有清晰的理解,具有工艺设计能力,对现有产品可做少量改进;
◉ 能级二:逆向级。
本等级的定位是:基于现有产品的设计。总体特征为:对产品的系统架构和运作逻辑具有清晰的理解,可以根据现有产品或系统可进行逆向设计形成“新产品”或“新系统”
图3.企业正向设计能级
◉ 能级三:系统级。
本等级的定位是:基于系统架构的设计。总体特征为:对产品或系统的功能架构具有清晰的理解,根据功能架构进行系统架构的设计与仿真,可以对物理产品的参数提出清晰的要求,必要时可进行物理设计。
◉
能级四:正向级。
本等级的定位是:基于功能分析的设计。总体特征为:对产品或系统的技术需求和指标具有清晰的理解,可以根据技术需求进行功能分解与分析,进而进行系统架构的设计与仿真,对物理产品的参数提出清晰的要求,必要时可进行物理设计。
从本级别开始,研发过程呈现出正向设计的特征。
◉ 能级五:自由级。
本等级的定位是:基于用户需求的设计。总体特征为:具有完全和自由的正向设计能力,可以从客户需求(涉众需求)进行技术需求的深入开发和确认,形成产品或系统的指标体系,根据技术需求和指标进行功能的分解和分析,进而进行系统架构的设计与验证,对物理产品的参数提出清晰的要求,必要时可进行物理设计。
三、正向设计姗姗来迟
正向设计虽然是产品的创新创造的必备过程,但实施起来并不容易。无论是工具、过程、能力还是管理体系,相对于逆向工程体系都是巨大跨越。因此,虽然国家工业体系一直对此保持着认知,一直呼吁高质量发展、转型升级和创新发展,但在投入产出比掂量不清和得过且过的氛围下,一直没有成为工业主流。
但今天的中国已经不允许我们再维持逆向工程道路,其已成为国家和工业发展的瓶颈。国际势力不失时机地启动打压战略,对本国先进技术的封锁到达了前所未有的程度,国际一流的可仿制对象也不可能再轻易进入中国。其实,中国工业水平自身的发展,使得国际上可仿制的工业品本身就越来越少。
所以,
我国工业体系走正向设计道路,不仅是外力使然,更是内生需求。
前文提到,自2019年起,中国人均GDP超过一万美金,意味着中国进入中等收入国家,也面临中等收入陷阱,
必须从要素驱动的发展模式转型创新驱动模式,才能跨越陷阱,进入下一个发展赛道。
自主创新的关键就是要建立正向设计体系。过去,我们一直强调和呼唤正向设计而不得,但在当前局面下,这已不再只是美好生活的一个选项,而是中国工业活下去的刚需。
所以,逆向工程模式已经完成了历史使命,正向设计势在必行。于是,
二十一世纪的第三个十年,中国正向设计时代来了。
虽然姗姗来迟,但一切都还来得及!
作者:
sunbetterwu
时间:
2023-3-8 15:40
只要能抄,就不会正向研发
啥时候,抄无可抄了,就会正向研发了
作者:
sgxap666
时间:
2023-3-8 16:53
还是搞房地产来钱快,别的都是虚的。
作者:
老虎学者
时间:
2023-3-8 18:12
这尼玛写论文呢,废话叠架,学校能有什么奖励吧
作者:
雅思额
时间:
2023-3-10 13:39
一门学科分为实用性和理论性两条路子,普通人需要的是实用性,就好比客户需要的是简单实用的产品,那么只要我能做出简单实用的那就是好技术,而不是追求完美,中国经济还在发展,并不像日本那样走到尽头,他们追求完美是市场导致。目前我们只要做到简单实用就好,精益求精反而无法做到快速完成工作
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