通过数字化技术实现创新(1)

1、通过数字化技术实现创新日前，e-works中国制造业信息化门户网与Autodesk公司在上海古象大酒店成功举行了数字创新在中国高峰对话活动。在此次活动中，Autodesk公司全球CEO Carl Bass先生做了的主题为创新，以及如何通过数字化技术的帮助来实现创新的演讲。在演讲中，Carl Bass先生指出：“创新，实际上包括产品创新、流程创新和商业模式创新。从另一个角度来划分，创新可以包括渐进性的、增量式的创新，以及颠覆性、突破性的创新，这种创新可以从根本上改变某个产业甚至整个经济的进程。下面，我们将分析全球制造业正在发生的变迁，来解析这些变迁背后所包含的各种不同类型的创新。” &

2、#160;  作为名列财富全球1000强的公司，Autodesk的市值达到了80亿美元，并且所有财富100强的公司都是Autodesk的用户，而其余大部分财富1000强的公司都应用Autodesk的产品。该公司在全球的注册用户数是700万，拥有2500多第三方开发人员，每年培训200万人次应用Autodesk的软件，这也意味着制造企业在招聘工程设计人员时，能够使用Autodesk公司软件产品的工程师是最多的。    而近年来，Autodesk开始更多地专注于三个方面的发展：第一，全球市场领导地位。包括在技术方面的领导地位和在装机量方面的领导地位。第二，创

3、意实现。这是实现创新的核心，涉及到企业如何产生新的创意，如何提高竞争力，如何避免使自己的产品沦为大众化、低价值的产品。Autodesk致力于帮助客户实现他们的创意，将创意变成现实，推动企业业务的发展，为此，Autodesk也不断完善自身的软件产品。第三，功能导向设计。这是一种全新的机械产品创新设计方法，从传统设计方法发展而来，但相比传统的设计工具，具有很多新的特性。    首先，在市场领导地位这一方面，Autodesk公司的Inventor软件是全球销量最佳的三维设计软件，在过去5年中销量第一。同时，Autodesk也是机械CAD和PLM领域增长最快的公司，在全球

4、制造业拥有250万授权用户。在过去的几年中，Autodesk保持了25以上的年增长率。需要强调指出的一点是，Autodesk所覆盖的行业范围非常广，几乎覆盖了所有的行业，尤其是消费电子、交通运输、工厂设备等行业。在整个制造行业，Autodesk的产品都得到了广泛运用，从很小的制造企业到大型的制造企业都在使用Autodesk的产品。    在过去几年中，中国CAD/CAM软件市场的格局发生了非常大的变化。以往，人们一般将CAD/CAM市场划分为所谓的高端、中端和低端的二维产品。高端产品价格昂贵，但功能更多，二维CAD则是用于广泛普及。但是，随着制造业的发展变迁，CA

5、D/CAM领域也产生了颠覆性的创新，市场格局发生了根本的变化。以往的中端产品已经成为广泛应用的主流软件产品，其价格只有的高端产品的一个零头，却比原来的高端产品功能更强，易用性更好。而以往的高端产品则成为非常专业化、客户化的应用软件，在整个市场的顶端占有很小的份额。     图1. CAD/CAM软件市场格局的变迁    有趣的是，电脑硬件领域的变迁与CAD/CAM软件领域完全类似。早期，专业计算市场被主机系统所垄断。工作站的出现改变了市场的格局，其价格远比主机系统便宜，应用范围更广。而PC的出现则再一次颠覆了电脑市场的格局，

6、其价格比工作站更便宜，应用面比工作站更广。例如，现在一台2000美元的PC机，功能比十多年前的五台工作站还要强，而那时一台工作站的价格是价值2万到5万美元。因此，高性能工作站现在只是在一些非常专业的领域应用。    同样，在CAD/CAM软件市场上，原来的高端软件价格需要5万美元，而现在的主流软件的价格只是原来高端软件的1/10，功能却更强，而这种颠覆性创新所带来的结果就是，主流CAD/CAM软件成为整个市场的主体，大部分用户应用这类软件。而高端CAD软件的提供商为了保持自己的利润，则将软件变得更加专业化，在很窄的领域中应用。从软件的装机量来看，Autodesk在

7、全球的用户数量遥遥领先，比竞争对手加起来还要多，而且Autodesk的增长率也高于竞争对手，因此，Autodesk的软件装机量在今后很长的一段日子里仍将保持领导地位。    其次，针对如何将创意变成现实这一问题，Carl Bass先生指出：“企业要参与竞争，就应该建立自己的差异化，拥有独到之处。经济学原理告诉我们，无论在哪个市场，其发展趋势都是会最终变成大众消费市场。一方面，创新会导致产品价格不断下降；另一方面，创新将会帮助企业产生差异化。”因此，企业要想稳步发展，获得合理利润，就要避免产品成为低价格的大众消费品，而要通过创新实现产品的差异化和独特性。而Autod

8、esk的软件可以帮助用户将创意变成产品。    为了使价格更低，企业可以不断降低产品成本，但如果市场根本不接受这个产品，那么，降低产品成本就没有任何价值。因此，企业成功的先决条件是要开发出市场需要的产品。这种产品需要包含好的创意和正确的价格定位，并以此形成品牌、功能、质量方面的差异化，使得客户获得更多的价值。同时，也使企业获得更多的盈利。    众所周知，HermanMiller是全球知名的办公家具制造商。但近年来由于生产办公家具的企业很多，该公司不得不面临巨大的降价压力。因此，HermanMiller决定开发人性化、有品味、美观大方

9、、舒适，同时又具有良好功能的办公座椅。为此，该公司选择了Autodesk的StudioTools等软件来实现这一决定性的创新。     图2. HermanMiller形成制造办公座椅的创意       图3. HermanMiller进行办公座椅的概念设计图4. HermanMiller进行办公座椅的工程设计     图5. HermanMiller进行办公座椅的制造装配     图6. HermanMiller通

10、过其全球供应链来提供零部件，并进行分销   图7. HermanMiller将成品办公座椅进行市场推广    首先，设计师会进行概念设计。通过绘制草图，选择可能的方案，来创造一把与众不同的椅子。接下来进入到工程设计阶段。实际上，概念设计和工程设计阶段应当紧密结合在一起，而不应该截然分开，并且概念设计也要考虑实际使用的需求。工程设计的目的是确保椅子可以正常工作，例如，可以方便地转动，容易制造，而且很灵活。也就是说，在设计阶段所希望产品达到的一些特性，要通过设计阶段得以实现。同时，需要进行工装夹具设计，进行有限元分析，以确保椅子足够结实。因此，企业

11、需要一个完整的工程设计环境来确保椅子设计成功。在生产和装配过程中，与其它公司一样，HermanMiller通过全球的供货商来提供零部件。产品组装完成后，通过分销商、合作伙伴来进行零部件的分销，并通过市场推广，树立自己的品牌差异化。在整个将创意变成现实的过程中都可以，并且也都需要创新，不仅是概念设计、工程设计阶段，也包括在生产制造、分销和市场推广过程中的创新。正是通过这种创新，使得这把与众不同的椅子能够在市场上比大部分竞争对手的产品价格高出十倍。如此一来，不仅通过产品的差异化，避免了价格竞争，而且，通过在整个创意实现过程中的创新，实现了产品的巨大销量，从而获得了高额的回报。  

12、;  而在功能导向设计方面，作为一种全新的机械产品创新设计方法，它体现了整个CAD/CAM软件行业正在发生的巨大变化。中端三维CAD最初进入市场时，只是拷贝高端CAD软件的功能。而通过不断发展和创新，今天的主流三维CAD的功能已经超越了以往高端CAD的功能，彻底改变了人们进行三维设计的方法。    图8. 设计方法的进化过程    其实，就设计方法而言，在其发展的几十年中也经历了一个翻天覆地的变化过程。早期的设计方式是工程师通过笔和纸进行绘图，然后通过图纸进行交流，这个阶段，工程师大部分精力花费在绘图上面。然后，在二十世纪8

13、0年代，随着AutoCAD的推出，二维CAD软件真正进入实用阶段。这个阶段工程师大部分时间花费在完成CAD图档上面。设计工程师把他们的创意用CAD软件绘制出来，并生成蓝图。而制造工程师基于这个蓝图，通过与设计工程师的不断沟通来制造出原型产品。    1988年，参数化设计方法推出，人们开始运用这一技术进行三维设计。在之后的15年里，参数化设计一直是主流的三维设计方式。在一家公司推出参数化设计方法之后，很多公司都纷纷仿造，因而市场上出现了很多类似的参数化设计软件。在这个阶段，工程师花时间最多的是进行三维造型。参数化设计的一大好处是，二维工程图可以自动生成。 

14、;   Autodesk推出功能导向设计的目的，就是要将工程师真正解放出来，关注产品的功能，将大部分时间花在设计本身，而不是造型或者绘图，CAD系统会自动生成相应的三维模型和二维工程图。因此，从传统的手工绘图，到二维CAD，再到三维参数化设计，到功能导向设计，体现了设计方法的不断创新和进化。    然而，无论设计何种产品，总需要满足特定的功能参数，例如性能、尺寸、重量、成本、耐用性等。采用参数化设计方法，虽然能够生成三维模型，但需要制造样机，然后进行试验，如果不能满足需求，又需要修改三维模型，又制造样机，再进行试验，因此，这种方式效率很低。而通

15、过功能导向设计，不仅用CAD软件来造型，而且可以通过数字化的工程知识库来指导设计过程，并且在设计的早期阶段就可以通过虚拟仿真、可视化等方式，结合工程师的经验，设计出更好的产品，大大缩短设计周期，减少反复次数，迅速投放市场。    在功能导向设计中，三维模型不再是一个核心，工程师关注的核心是功能，将这些功能通过表达式表达出来，用于测试、仿真和验证产品的功能。三维造型演化成为创建虚拟样机，用于进行仿真和实现三维可视化。举个简单的例子，设计传动轴，如果使用参数化设计，则需要关注许多的细节尺寸；而采用功能导向设计，则关注的是产品的功能参数，例如长度、载荷、转速，所需要的轴

16、承等等，以便制造出符合需求的机器，而不是关注几何模型的细节。    图9. 参数化设计与功能导向设计方法的比较    之所以说功能导向设计彻底改变了CAD/CAM市场，就是因为设计问题会与几何模型直接关联，使几何造型变得更加自动化，内置在设计过程之中，而虚拟仿真则与整个设计过程结合起来，真正用于解决设计问题，遵循正确的设计过程，对产品的功能尽在掌握。    一直以来， Autodesk都致力于推动CAD技术的普及，保持其在技术和装机量的领导地位，帮助企业将创意变为现实，并且通过数字创新技术的应用，使企业在

17、真正制造产品之前，就能够确保他们将要生产的是符合需求的产品。而也正是因为这一原因，使得Autodesk能够成为世界上最大和发展最快的CAD/CAM软件供应商。     Autodesk的创意实现技术能够帮助设计人员尽早地体验产品的功能和性能，因为了解得越早，就越有可能设计出更好的产品。而Autodesk的功能导向设计，则从根本上改变了产品设计的方法。二维CAD和三维参数化造型技术并不会消失，它们是功能导向设计的基础，而功能导向设计则将成为工程师设计产品的新标准。    索尼公司新任CEO Howard Stringer有一句名言，“真正的成功不属于制造大众消费品的企业，而属于哪些引领创新的企业”。创新是企业发展的灵魂，