2005.10.8.
创新设计的需要、途径和障碍
程不时
摘要
本文概述了社会要求创新设计的5种原因、描述了作出创新设计的5种途径，并举出了障碍创新设计的4种主要障碍。
Abstract
In this paper, 5 reasons of innovative designs are explored, and 5 approaches of innovative design are described. Furthermore, 4 main obsticles preventing innovative designs are mentioned.
科技创新，已经被提高到全民的注意中心。在各种会议上、各种媒体中都反复提出这个议题。但是，究竟为什么需要创新，如何才能达到创新，推行科技创新存在一些什么障碍，依然是值得讨论并予以明确的话题。本文将在这些方面作一探讨。
一、 创新设计的需要
我们首先要问：“社会究竟为什么需要创新设计？”。
人类社会对新产品的需要，可以有以下几种情况：
1、 出现对产品新功能的需要
当社会出现一种新的需要的时候，将极大的推进科技力量的发展。例如二战期间研制原子弹的“曼哈顿工程”、20世纪下半叶的阿波罗登月工程等都是这类例子。在二战以后的冷战时期，美国军方提出需要一种能超越现有防空武器拦截能力的高空侦察机。这就是U-2高空侦察机出现的契机。据此要求设计出的U-2飞机不是对任何一种已有飞机的复现或模仿，而是调动当时航空技术提供的各种可能性，在空气动力布局设计、结构设计、动力装置、高空系统等多种领域中选取合适的技术措施进行新的综合，而设计出一种新的飞机，它能飞到任何其他飞机不能飞抵的高度。
2、 科学技术的进步成果在产品中得到应用。
例如在飞机结构上以铝合金为材料的金属结构的使用、在飞机推进系统上的喷气技术的使用、家电系统采用微处理器和智能化、导航装置采用“全球定位系统”（GPS系统）、通讯统的网络化，等等。这些新技术的采用，导致一大批新型产品的出现。
3、 资源或环境条件的本土化（或本地化）
由于世界各地不同地区的地理、气候、资源及人文条件有异，一些产品需要适应当地的条件作出设计。比如古代希腊的大型建筑大都使用石料，古代中国的大型建筑则采用木料，北极圈内的爱斯基摩人的住屋则采用冰砖作为基本材料，都是为了更好地利用本地资源。以色列天旱缺水，于是在农业生产中开发了滴灌技术。北欧多雪的气候条件形成了尖
顶形的建筑风格。埃及为了保持在烈日下的清凉、农舍多采用土墙小窗户。
又比如要建一座跨江的桥梁时，需要根据当地的水文、气象、河床地质、水面通航和桥面交通等要求等具体条件来进行设计，并不是选择一座现成的桥梁搬到工地来建设就可以的。
4、 为了创立新的品牌
品牌的作用，在经济上有实际的收益。我国有的产业按国外的品牌生产产品，所得的利润留给制造商的只有2%，而98%的利润归具有知识产权的国外厂商所有。我国温州制造的打火机，只能卖2欧元一只，但贴上外国的品牌商标，就价值20欧元。可见在知识经济时代，品牌意味着巨大的经济收益。
另一方面，品牌还有开拓自主发展前景，及建立品牌声誉等方面的“软”的收益。有的时候，这种长远收益，甚至超过短暂的一时经济收益。
1968年，当欧洲七国成立“空中客车公司”的时候，世界上已经有了前苏联、美国的波音及麦道公司、以及英国的和法国的喷气式客机。但空客公司并没有选择复制这些已有的飞机中任何一种来启动自己的公司，而是决定研制具有独立自主知识产权的“空客A300”型全新的型号，来建立自己的品牌。经过40年的发展，形成了今天可以与美国的波音公司相争夺民用航空市场的欧洲空客公司。试想如果当初欧洲空客公司决定成为波音公司飞机的制造工厂，则绝对不会有今天的声誉和经济收益。
5、为了生活的多样化和社会生活动态的需要。
人们常常讲到标准化对生产效益的好处，产品的规模化生产能产生节约的结果。但是，标准化并不是现代生活的仅有规则。另一方面，多样化也是现代生活的需要，社会生活的发展也反映在产品的动态上。试看人类的书写工具与人类的文字一样古老，最早的书写工具便已经达到了主要的所需功能，但至今市场上仍有这样多原理大体相同而品种花色不同的笔，而并不是按统一的品种大量生产便满足全世界人类的需要。
在今天的世界，当社会需要修建一座建筑（不论民居还是高楼，或者展览馆及体育馆），只要高度或面积没有超过现有纪录的，可以说世界上都已经有了现成的设计。那么人们为了什么不重复现有的设计，为什么不去调用现成的图纸，还要去维持现有的建筑设计部门，并且发展这种设计行业？又例如人类的服装无非是为了遮蔽人的躯体和四肢（及保暖）的功能。这些功能从古代起就已经在服装上得到了某种实现，为什么到今天各民族各国家还设计出这样多的服装样式，服装表演还成为今天社会中经常的时尚活动，服装品牌还形成这样重要的经济现象？为什么有了世界著名的建筑物设计和服装品牌之后，仍然有这样多人在从事建筑和服装设计？
这是人类生活多样化的需要，也是社会不断发展的变化着的需要。有些人把社会的需要看成一种静止的结构，我们都记得把城市一律建成兵营、把人们的服装不论男女老少统一为蓝色五粒扣子式样的日子。 这种做法把人类创新的天性压抑到极限，把个人的意愿抹煞殆尽，大部分人们是不愿意再看到这种现象重复出现的。因为社会的需要是动态的，在某一个时刻既不是全体一律的，随着时间的变迁也不是静止的。
二、 创新设计的途径
1、 科技原理新的应用
科技原理在产品上新的运用，会带来前所未有的创新设计的出现。比如摩斯第一次利用电脉冲来传递信息，设计出第一台电报机；贝尔第一次使用电波传递声波而设计出电话。
新发明可以大到整架宇宙飞船，也可以小到一个具体的局部构件。原苏联在设计第一架超音速战斗机“米格19”时，由于机翼的减薄，机翼上的摇臂不能像普通操纵摇臂那样高，为此，设计者很巧妙地设计了一个结构高度很小的翼接头，完美地解决了这个问题。这项局部的接头设计却为此获得很高的奖励。
设计中采用的办法，有时是科学上的新发现或技术上的新发明。比如电视节目通过卫星转播，利用的就是新出现的同步卫星提供的技术。但是有的情况下，也可以是用老的办法来解决新的问题。例如，美国“阿波罗11号”登月所使的月球轨道指令舱和登月舱分离的办法，实际上就是巨轮不能靠岸时采用驭船的方法。现代粒子回旋加速器所使用的加速粒子的方法，就是古代传说中以色列大卫国王所使用的投石器的原理——把石头拴在皮带上，在旋转中一点点加入能量来加速石头。
不论用新的或成熟的老方法来解决问题，都应当保持灵活的态度。有的难题如果从正面攻不破，应该尝试迂回的方法检查是否仍然可以达到目的。例如，为了解决燃气轮机涡轮叶片在高温下出现的腐蚀问题，直接的途径可以从高温合金的冶炼入手，而迂回的途径 则可以采用叶片冷却技术、或改变涡轮的构造等等。有人曾长研究用化学方法来解决冶金炉的连续出渣问题，后来才知道，他长期来企图攻克的问题早已被人用一个螺旋的机械装置解决了。
2、 新的综合
美国阿波罗登月计划总指挥韦伯说过：“阿波罗计划中没有一项新发明的技术，都是现成的技术，关键在于综合。”日本学者也指出：“综合说是创造。”确实，在国外工程文献中，“设计”有时就直接称为“综合”（如“飞机设计”Aircraft Design被称为“飞机综合”Aircraft Syntheses）
由平凡的东西组合而得到不平凡结果的惊人例子之一，是爱迪生发明的留声机。1877年的某一天，爱迪生画出了一个奇怪机构的图纸，交给他的包工约翰.克留西去制造。图纸上画的锡纸圆筒，螺旋杆以及带有尖针和薄膜的圆头，没有一件是希罕的东西。克留西一面按图纸制造，一面始终猜不透这些东西凑在一起能有什么作用。最后，爱迪生当着他的面作第一次试验，他才大惊失色地发现，这样造出的竟是人类第一台可以把消失即逝的声音记录下来并可以重放的留声机。当爱迪生把这件“会说话的机器”带到《科学美国人》杂志编辑问去表演的时候，各报的记者闻讯前来观看，几乎把楼板压塌。留声机放出爱迪生亲自对着话筒唱出的儿歌“玛丽有一只小羔羊”，这一奇迹把在场的记者们全都惊呆了。
最初的自行车装的是硬轮子，1887年，英国的邓禄普参加自行车比赛时，把花园的水管应用到自行车的轮子上去，创造出充气轮胎。1884年，沃特门发吸的自来水笔，是把蘸水钢笔和墨水瓶组合起来的产物。还有把轴承浸入润滑油中制成含油轴承等。20世纪荷兰菲利浦公司推出的一种SL灯泡，是在白炽灯泡中加入水银，并在灯光壁上涂脂抹粉上一层荧光粉，实际上，廉洁是将白炽灯和荧光灯结合在一起，可便耗电大幅度下降，而寿命提高近两10倍。目前许多创新技术，如脉冲充电、脉冲电镀、微波能的得用、超大型远程雷达等，从总体上是新的创造，从所组成的新时期技术上分析，则都是已有技术的重新组合。
3、改进已有的产品。
美国著名发明家爱迪生一生中有许多发明就是对已有的产品的改进，使其达到实用，如电报、电话、电发光等，并不都是爱迪生首先发明的，但他对它们的发展都做出了贡献。 世界驰名的派克钢笔的创办人派克，把当时圆柱形鸳钢笔杆改为美观的流线型，又将笔套用螺纹拧上改为插入式套上，又不断改进了钢笔的其他方面，使他的产品获得了世界声誉。日本的松下幸之助，从改革双头插座和自行车灯座等小电器入手，经过几十年的发
明革新，使原来只有几个人的小作坊发展成为规模宏大的日本松下电气公司。
人们历来称颂瓦特发明蒸汽机，但瓦特认为他不过改良了纽康门发明的蒸汽机而已。爱迪生发明的第一批电灯泡，发光效率只有3流明每瓦，以后电灯经过多次改进，到1950年的钠光灯已经达到了280流明每瓦，理论上可以达到430流明每瓦。
日本的田熊调查了当时现有的锅炉的优缺点，结果设计出一种田熊锅炉，把外国锅炉都从日本市场上排挤了出去。
对已有产品的改进与革新，是作出有独创性设计的另一条通道。
4、仿生的启发
自然界许多现象常常能启迪人的创新设计思路。钢筋混凝土是一位法国的园艺师约瑟夫.莫尼埃观察到植物的根系盘根错节交叉成网，能使松软的泥士变得坚固的现象，1865年用钢丝仿照植物根系织成交叉的结构，再用水泥沙浇注成花坛获得成功，促使他十年后用这种办法主持修建了第一座钢筋混凝土桥梁。.
人类从仿生中得到启发而研制出技术装备的例子很多。如从鸟类想到飞机、从蝙蝠想到雷达、从犰狳想到坦克、从石龙子想到伪装色、从飞鼠想到降落伞、从乌贼想到喷气推进、人蝎子想到皮下注射、从鲍鱼想到吸盘等等。
目前仿生学主要有５个方面，即信息仿生、控制仿生、力学仿生、医学仿生、及化学仿生。
５、抓住偶然的发现
不少具有创新性的设计是偶然发现的。如法拉第一次将他发明的发电机接通蓄电池之后，发电机却意外地旋转起来。这使他悟到：原来发电机同时也是电动机！
第一张照片的出现（出自放在盛有化学药品柜内的一张曝过光的玻璃片显出的图像）、作为“产业革命”标志性的纺车的出现（家用手摇式纺车偶然翻倒在地，纱绽直立仍在旋转，使发明者想到可以设计出同时纺８根纱的纺车。以后又设计出具有３０、８０根直立纱绽的纺车）。以至合用的船用螺旋桨，是原来设计为开瓶塞式的长螺旋在试航时在水中断裂，残缺的螺旋却使船行得更快，这个意外事故使设计者找到了有效的船用螺旋桨最合理的型式。
勤于实践，才会增大遇到意外发现的概率；敏于观察，才会使自已不放过可能有启发的机遇。至于机遇发生了，又被观察到了，他本身还只是一些启示，要作出真正的贡献，还需要主观上作出艰苦的努力。因此，“机遇只偏爱有准备的头脑”。
作出创新设计的５条途径，是对一些已有的设计常有的情况所作的归纳。这种归纳，丝毫不限制我们开辟新的途径，闯出新的道路。
三、 推行创新设计所缺的条件
我国2003与2004年的经济增长，主要由钢铁、水泥、电解铝、房地产等行业投资加快，是由高投入、高消耗、高污染的粗放型增长推动的。这种粗放型增长是不可持续的。
1995年我国在制定国发经济和社会发展第九个五年计划的时候，明确提出了要使经济增长方式由粗放型向集约型转变。但从总体看来，我国的粗放型经济在近两年却表现出回潮。主要在于缺乏在技术上自主创新的能力。而造成这种能力缺失的原因，又有多方面的。
1、 机构与体制方面的困难。
缺乏鼓励技术创新的体制和机制，企业没有技术创新的积极性。我国对高价引进的技术
装备也不注意充份发挥其效能，先进的数控机床的使用率远远落在先进国家后面。我国大型科学仪器的利用率只有25%，而发达国家达到170%到200%。
我们多年来强调技术进步，但在体制上并没有落到实处。
2、 创新缺乏经费支持
这一点与体制虽有一定的关系，但是创新在经费方面的紧缺，却是很实际很具体，也是很突出的问题。中国科技研发经费只有美国的4.7%，日本的8.9%。
我国从国外引进先进的技术装备，但对引进技术消化、吸收、创新的投入却非常少，仅占引进技术所花费用的0.07%。与日本、韩国当年相比差距很大，他们的这一比例为500%。
3、教育，人才方面的缺陷
在我国的教育理念中，长期来只注重现有知识的继承。比如在工程教育中着重对现成知识的传授，而忽视开发设计能力的培养。在人才成长的观念上，只把掌握现成知识的程度作为评定人才优秀的标准，而不鼓励独出心裁，另辟新径的创新素质。
20世纪90年代，我国有些高科技部门从国外引进了当时先进的电脑动画软件，在推行市场经济的氛围下，开始四处谈判称可以为客户制作任何动画广告。但是宣称说：“只有广告创意不行。希望客户另行找人作出广告创意。不论任何创意，我们都可以在电脑中实现。”
当人们惊奇地问，为什么抱着很好的软件出去揽活，却放走最大的广告创意部分？主事的人说：“因为我们的队伍中没有学过广告设计的人。”
但是以上障碍创新的关于机构残缺、经费支持不足、人才培训等问题，只要通过有关的决策者予以重视，下定决心采取相应的措施后，却是并不难解决的，不能成为在中国不能推行自主创新道的理由。当打算推行自主创新而没有机构，那么就应该成立相应的机构。没有相应的人才，招聘有这些专业能力的人便解决了。如果说我们的教育系统没有这样的课程，那么开设这样的课程情况就会改变。如果说，即便开设有关的课程，但是国内连合格的教师都还没有产生。那也好办，那就从国外聘用专门教师不也就解决了，难道这些会成为在中国不能推行自主创新的借口？
推行科技创新的更深层次的阻力，却是来自意识深处的观念障碍。
五、推行自主创新的最大障碍，是来自灵魂深处的的民族自卑
既然推行自主创新的所有现实条件的缺陷都是可以克服的，但是，仍然有人认为在中国不需要鼓励自主创新，不能够自主创新。这不是用理性的争论可以说服的道理，而是出自一种更加深层次的观念，无可理喻，但在一些人心目中却是根深蒂固的，即对民族能力的一种自卑的估计。
反对自主创新的发展道路的人，当所有的争论辩得理屈辞穷的时候，最后亮出来的论点，就是这样的出自内心深处的基本估计：“中国人不行！”
在社会的一般认识上，一种只重数量堆砌的“机械论”观点长期来泛滥，至今很有市场。在报刊上，甚至出现文章把“创品牌”和“看风水”相提并论，共同作为典型的“不靠谱”的行为。这种论者，认为单纯的数量生产，产一个便赚一个的钱，那怕只赚2元钱，多做一个便多赚一个2元。数量越大，收获是可以叠加的。但是搞开发创品牌，虽然开发得好可以赚98元钱，但远不是开发一个就成功一个，是“不靠谱”的，是自己掌握不了命运的，是像风水先生一样靠“闯大运”的。那里像重复生产那么省心。外国人愿意创出品
装备也不注意充份发挥其效能，先进的数控机床的使用率远远落在先进国家后面。我国大型科学仪器的利用率只有25%，而发达国家达到170%到200%。
我们多年来强调技术进步，但在体制上并没有落到实处。
2、 创新缺乏经费支持
这一点与体制虽有一定的关系，但是创新在经费方面的紧缺，却是很实际很具体，也是很突出的问题。中国科技研发经费只有美国的4.7%，日本的8.9%。
我国从国外引进先进的技术装备，但对引进技术消化、吸收、创新的投入却非常少，仅占引进技术所花费用的0.07%。与日本、韩国当年相比差距很大，他们的这一比例为500%。
3、教育，人才方面的缺陷
在我国的教育理念中，长期来只注重现有知识的继承。比如在工程教育中着重对现成知识的传授，而忽视开发设计能力的培养。在人才成长的观念上，只把掌握现成知识的程度作为评定人才优秀的标准，而不鼓励独出心裁，另辟新径的创新素质。
20世纪90年代，我国有些高科技部门从国外引进了当时先进的电脑动画软件，在推行市场经济的氛围下，开始四处谈判称可以为客户制作任何动画广告。但是宣称说：“只有广告创意不行。希望客户另行找人作出广告创意。不论任何创意，我们都可以在电脑中实现。”
当人们惊奇地问，为什么抱着很好的软件出去揽活，却放走最大的广告创意部分？主事的人说：“因为我们的队伍中没有学过广告设计的人。”
但是以上障碍创新的关于机构残缺、经费支持不足、人才培训等问题，只要通过有关的决策者予以重视，下定决心采取相应的措施后，却是并不难解决的，不能成为在中国不能推行自主创新道的理由。当打算推行自主创新而没有机构，那么就应该成立相应的机构。没有相应的人才，招聘有这些专业能力的人便解决了。如果说我们的教育系统没有这样的课程，那么开设这样的课程情况就会改变。如果说，即便开设有关的课程，但是国内连合格的教师都还没有产生。那也好办，那就从国外聘用专门教师不也就解决了，难道这些会成为在中国不能推行自主创新的借口？
推行科技创新的更深层次的阻力，却是来自意识深处的观念障碍。
五、推行自主创新的最大障碍，是来自灵魂深处的的民族自卑
既然推行自主创新的所有现实条件的缺陷都是可以克服的，但是，仍然有人认为在中国不需要鼓励自主创新，不能够自主创新。这不是用理性的争论可以说服的道理，而是出自一种更加深层次的观念，无可理喻，但在一些人心目中却是根深蒂固的，即对民族能力的一种自卑的估计。
反对自主创新的发展道路的人，当所有的争论辩得理屈辞穷的时候，最后亮出来的论点，就是这样的出自内心深处的基本估计：“中国人不行！”
在社会的一般认识上，一种只重数量堆砌的“机械论”观点长期来泛滥，至今很有市场。在报刊上，甚至出现文章把“创品牌”和“看风水”相提并论，共同作为典型的“不靠谱”的行为。这种论者，认为单纯的数量生产，产一个便赚一个的钱，那怕只赚2元钱，多做一个便多赚一个2元。数量越大，收获是可以叠加的。但是搞开发创品牌，虽然开发得好可以赚98元钱，但远不是开发一个就成功一个，是“不靠谱”的，是自己掌握不了命运的，是像风水先生一样靠“闯大运”的。那里像重复生产那么省心。外国人愿意创出品
牌赚98元钱的就让他们去赚吧，但这绝对不是坚持“机械论”观点的这种“正经人”认为自己应该办的事。
具有这种观念的人，首先觉得中国不需要自主创新。不是有统计数字指出，我国作为“世界工厂”，制造外国知识产权的产品，所获的利润只有2%可以留在国内吗？很好。中国原来就穷，能留下2%很好了。我们情愿将98%的收益拱手奉给拥有知识产权的外国公司。这不错了。没有他们，我们这2%的利润也没有呢！不要得罪了知识产权的主人，千万不要激怒了他们。我们该做的，就是忍气吞声，把这种局面再延续几十年，好好享受外国公司愿意让我们分享的这2%，我们应该认为这是完全正当的，是应该很幸福地消受的。 也许这样说会有人认为过度夸张了。不会有人这样赤夥夥地说的。不！这丝毫不带夸张，而是在一些正式的场合，一些非常重要的会议上某些人的正式发言。
具有这种观点的人，另一方面认为中国不能够自主创新。他们的典型论点是：“中国只有草鞋草帽可以作为工艺品而打入国际市场。此外，在一切高科技项目上，不要企图有资格与外国平起平坐地讨论问题。”
这种对中国人的自卑的偏见，显然并不高明。持这种偏见的，往往是一些对中国和西方文明都缺乏真正了解的人。但是却有相当的广泛性和根深蒂固的顽强性。20世纪有的老一辈科学家曾经说过，他的终身的工作，都在于“扭转中国人不行的概念”。但是看样子时代进展到了21世纪，这个工作还需要人们认真做下去。
百年来中国近代化的过程中，已经出现在数量上和质量上都明显掌握了现代知识文化的人群，在全世界都是一种触目的存在。而有些人则完全忽视中国掌握了先进文化的人们的存在，一直把全国人民看成愚昧的群氓。
当我们面临世界发展的形势，面对国际各种利益的竞争的时候，我们是承认中国在近代化的进程中已经取得了可喜的成果，已经形成了中国自己的有思维能力和创造能力的科技队伍，还是继续忽视这支队伍的存在，或者把拥有现代科技知识的人群一律视为不可发挥其作用的异类？重视和排斥中国的知识力量和科技力量，这两种态度究竟哪一种更加对中华民族有利呢？应该抛弃“宁于外虏，不于家奴”的心态，做到真正的尊重科学、尊重人才，以科学的发展观来指导我们的行动，才会出现新的进步。