工业互联网协同设计服务模式究竟是怎样的一种用户体验？
近年来，全球工业互联网平台市场保持活跃的创新发展态势，研究热点由工业技术解决方案，逐渐转向服务模式探索。基于平台的应用服务模式创新，已成为推动我国制造业向更高水平迈进的重要途径。然而，尚在产业爆发前期的工业互联网平台，面临诸多挑战和困难：很多平台需要结合行业特性，解决企业生产和运营过程中遇到的实际问题，探索服务模式的具体应用路径；尚需要定义包含丰富细节的工业互联网应用场景，针对全链路服务流程中的痛点问题，开发多元化APP应用，支持企业提升制造全生命周期管理水平；亟需探索与构建基于工业互联网的创新服务模式与商业模式，在平台建设和市场回报之间取得平衡，支撑平台的可持续发展。云计算、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与先进制造技术的融合，带来生产方式的变革和制造体系的革新；然而，如果不能厘清工业互联网技术与服务模式的关系，则不利于工业互联网理论体系的建构和应用实践。
针对以上问题，本文通过梳理工业互联网概念模型和发展趋势，分析基于工业互联网的服务设计概念、模式和价值，结合市场较为成功的应用案例，探索定义基于工业互联网的协同创新设计服务模式。
文 | 航天智造科技发展有限公司 唐蕾 李娜 郭紫晶
一、工业互联网研究概述
（一）概念模型
工业互联网平台链接工业全要素、全产业链、全价值链，实现制造业数字化、网络化、智能化过程中，工业资源的优化配置。通过广泛接入制造互联资源（设备、数据、知识、企业、区域、行业资源）、互联能力（人力、知识、流程、业绩和信誉）、互联产品（工业与生态应用APP），建构网络空间虚拟系统，塑造互联网、大数据、人工智能和制造业深度融合的生态体系。通过资源/能立/产品的接入和取出，支持平台服务者、使用者和管理者的多元化服务需求。
（二）发展趋势
在全球新一轮技术与产业革命中，工业互联网引领制造业发展潮流，对社会经济带来了战略性和全球性影响。各制造业大国均将工业互联网作为国家战略。美国提出《工业互联网》《先进制造业伙伴计划》；德国发布《工业4.0 计划》《高技术战略2020》；中国推出《国务院关于积极推进“互联网+”行动计划的指导意见》《中国制造2025》；欧盟制定《欧洲2020战略》、日本发布《机器人新战略》。各主要工业国家以不同的演进路径，积极发展工业互联网技术、产业和应用，颠覆传统工业形态，塑造全新的生产组织方式、服务模式与产业生态，巩固制造业大国的全球领先定位。
二、服务设计与用户体验设计研究概述
（一）服务设计定义
服务设计在20世纪80年代，就引起了管理学领域的高度关注。设计学领域的服务设计研究可以追溯到20世纪90年代初。随着服务设计的兴起，设计对象由实体产品演化为商业或社会组织形式，反映了经济从工业经济到服务经济、体验经济的经济模式和价值递进。服务设计针对供应商与对顾客本身、顾客的财务和信息进行作用的业务过程进行设计，旨在使顾客的利益作为供应商的目的得以实现。
工业互联网为用户提供开放共享的服务平台，支持跨地域、跨领域的协同创新。通过汇聚生产全要素资源，提供丰富的工业应用和生态应用，构建工业机理模型库、知识库、用例库，服务于制造全生命周期，提升企业的研发设计、生产制造、营销推广、售后服务能力。
（二）服务价值
通过服务设计与工业互联网理论的结合，指导制造业重组工业资源、设备和智能产品，优化组织协调机制与工作流程，帮助顾客实现商业利益。工业互联网以用户为中心，服务于制造企业用户和产品用户，支持工业设备、服务、产品的集成共享、优化配置和业务协同。以“3M”为商业驱动力（省钱To save money、赚钱To get money、生钱To make money），构建新的制造模式和制造生态。帮助制造企业用户突破资源环境的局限，面向全球产业对接，按需获取和配置制造资源；通过资源集成配置和协同创新，重塑行业边界和产业结构。
（三）用户体验设计定义
“用户体验”来源于尼尔森·诺曼集团（ Group）的联合创始人唐·诺曼（Don ）。叔本华、尼采、狄尔泰、马斯洛等都对“体验”都做出过精辟的论述，构建了哲学视域下的体验美学。约瑟夫. 派恩、詹姆斯.H. 吉尔摩、阿尔文·托夫勒等研究者发展了体验经济理论。用户体验设计（User ）（以下简称UED）是信息时代为创造好用、可用产品而衍生的专业学科，涵盖人机交互、人因工程（心理学）、交互设计、视觉设计、信息架构、工业设计、音效设计诸多方面。UED以设计学、心理学、社会学为基础，比用户界面设计（UI）涉及更广泛的领域，关注全链路服务过程中的用户使用体验。
三、基于工业互联网的协同设计服务
（一）在线协同设计平台
目前，企业普遍需投入大量资金、人力，用于组建设计部门，购买设计工具、研发软件、硬件环境等，或购买外部设计服务机构的设计作品。各企业分批采购，议价空间小，成本高；采购资源无法进行云端共享，设计资源利用率低。制造企业产品接口不统一、产品执行标准不一致，存在产品重复开发、数据不互通等问题。
针对设计工具采购成本高、设计资源利用率低的问题，工业互联网平台塑造多角色共同参与的协同设计服务模式，实现设计资源优化集成、模糊设计需求的柔性处理与智能推送，促进用户、设计师、工程师、销售人员的协同创新。平台汇聚设计基础能力（设计人才、设计知识、设计流程），设计制造资源（加工设备、加工数据、工业机理模型、工业企业、工业园区、行业资源），协同设计产品（协同设计软件、生态应用软件），打造标准化的设计云资源池、产品池、能力池。采用先进的工业互联网平台架构、云计算技术，实现多源异构数据接入，海量设计数据的高并发融合处理、智能推送和快速下载，支持设计资源、能力、产品的高效率接入与取出，支持用户的多元化、定制化设计服务需求。从微观层面，助力制造企业开展产品创新，避免同质化市场竞争，提升产品附加价值和企业竞争力；从宏观层面，有效缓解设计资源分布不均问题。
工业互联网平台在SaaS层，集成CPDM协同设计、虚拟仿真设计等丰富的云端协同设计工具，为用户提供多元化的设计软件租用服务。兼容不同绘图软件与文件格式，支持异地在线协同设计与仿真分析，达到设计过程的透明化监管，实现设计师与制造企业的异地协同作业。帮助企业缩短设计研发周期，节约软硬件资源，降低设计过程管理成本，提高设计服务效率。
例如，在基于工业互联网平台开展的汽车模具设计中，PC端工程师、移动端市场人员、管理者、客户和供应商通过平台，开展在线沟通和协同设计。采用平台提供的协同会议软件，支持模具产品设计远程研讨中国工业设计咨询服务的商业模式研究，实现企业内外的高效设计沟通。基于三维模型审签技术，支持用户在签署流程中，快速浏览产品BOM、结构、装配等；使用3D注释添加意见，提高审签的速度。基于平台提供的工艺规划服务，利用干涉功能，快速评价零部件之间存在的冲突和装配工艺的合理性，以装配工艺文档或动画的方式，供现场作业人员参考，如图2。
（二）创新突破灵感平台
设计师采用传统设计模式，方案受材料、制造技术、市场局限，难以产生革新性产品创新。同时，科研院所、大型企业实验室每年产生大量的新技术成果，如何促进设计创意与新技术的深度融合，加速科技成果产品转化与市场推广效率，成为企业面临的共同挑战。
依托工业互联网平台，建构创新突破灵感平台，开放最具商业前景的非涉密技术与专利，有助于以新技术驱动设计创新，提供丰富的创意灵感来源与表现手段，实现实验室技术的市场转化。设计师通过平台，搜索最新的技术成果，创造设计作品并开展在线营销。平台鼓励设计机构将创新产品转化为自主品牌，使实验室技术得到释放，释放巨大的市场潜能。
例如：GE公司联合美国创意产品社会化电商，开发突破性创新平台 。通过网络社区，开放数千种最有前景的专利和新技术，用于开发新产品。当使用这些专利的产品上市时，GE收取授权费；每卖出一个产品，GE还可分配到部分利润。GE将产品创意成果转化为自主品牌，推出家庭物联网智能设备系列产品Wink： ，并拓展到健康、安全、水资源等诸多领域，如图3。
GE公司基于平台，集成社会创新资源，实现基于新技术 的创新产品应用，实现巨大的市场价值。
（三）开放众包设计平台
在传统的设计服务模式中，由专业设计师完成新产品设计方案，交给企业制造部门加工生产，进而由营销人员对产品进行营销推广，到达最终用户，并由售后人员提供售后服务。由于设计过程采用线性服务流程，在设计阶段缺少工程师和终端用户的参与，常造成设计方案与施工工艺不符，或新产品未能充分契合用户需求的问题，影响企业对设计研发的投入。
基于工业互联网的众包设计平台服务于设计师、企业和终端用户，塑造多方共同参与的并行设计流程，支持设计方案的众包生产、众筹营销。设计师借助平台，跨地域、跨企业寻找优质的供应商，提高手板、原型机、样品加工质量，降低采购成本。企业通过平台发布设计需求信息，获取设计师资源的智能匹配和推送结果，促成设计供需的高效率撮合；并可依托平台发布制造能力，将富余产能转化为服务对外提供，提升制造资源的利用效率。终端用户通过平台发布定制需求，借助平台提供的在线虚拟仿真，VR演示APP，深度参与设计过程，创造充分契合用户需求的产品。同时，平台提供设计版权保护、作品展示、线下活动等众包设计服务，为设计成果提供传播媒介和营销渠道。企业通过购买断设计版权，或与设计师按比例分成，获取持续的销售收益。
GE公司高度重视众包设计，通过与麻省理工、美国国防部高级研究署合作，开展“.mil”项目，塑造用户可参与的新型设计服务模式。基于该平台，全球专家可以参与到军用车辆、航空系统、高级医疗设备等复杂“网络物理系统”设计中，通过全球专家群体在工业互联网上的互动交流，在短时间内碰撞出更优秀、更可靠的产品设计，大幅缩短研发周期。.mil提供巨大的工具箱，搭建强大有效、易于构建和修理的车载平台，支持“快速、适应性强、下一代地面车辆”计划（FANG），设计成本合理、具有创新性，又可满足基本需求的动力传动系统平台中国工业设计咨询服务的商业模式研究，实现从单一产品到产品系统的拓展。该平台可供数千人在线使用，提供数以千计的零件、材料和其他参数，支持随时调用、置换与修改。.mil坦克设计项目对最佳设计者奖励100万美金，最终获胜者为三个不同国家的人组成的设计小组，采用DARPA的 FORGE在线工具，高效完成项目设计，如图4。.mil FANG的系统方法在地面车辆验证后，被广泛应用于从手枪到飞机的所有军备中。
GE公司还与开放式汽车制造商Local Motor合作，建设开放众包平台，塑造“用户参与+新型工作关系+新型雇佣关系和酬劳”的全新服务体系，设计模式如图5。采用线上线下结合的O2O模式，提供开放众包设计服务。线上整合科学家、工程师、设计师，对GE的家电产品进行改良设计。线下建设微工厂，通过与全球领先的3D打印服务商、DIY工厂和手工艺工作室合作，整合3D打印、焊接、木工等模型制作与小批量生产商，实现原创家电设计的生产与销售，并积极将该模式应用于其他类型的产品开发。每个产品从设计到生产、销售的全价值链，均通过实现。基于，在创意者同意的前提下，设计方案采用GE商标，产品直接在GE官网上销售，专利仍归创意设计者所有。每卖出一件产品，设计者均可获得相应的版税。改变了传统的“上传项目-寻求支持-产品投产”模式，采用“创意设计-原型制作-生产营销”的协作与众包平台模式，将有设计热情的创客、设计师、制造商、工程师聚集在一起，共同协作完成产品设计、生产和销售。由于社区中的用户参与了产品的创意，乐于购买其参与创造的产品，成为产品销售订单的重要来源。
平台和全球领先的3D打印商Local 公司合作，在美国肯塔基州的路易斯维尔设立微工厂，对社群中创造的产品进行模型加工、产品测试、验证和销售，如图6。使用的3D打印机加工创意产品，缩短新产品开发周期，降低生产成本，支持协同创新+众包生产服务模式。在中国，平台通过与海尔平台合作，充分利用中国的廉价代工资源，进一步提升生产制造能力，形成跨地域的众包生产模式。
GE充分应用平台，对内塑造了“人单合一”的企业管理模式与薪酬制度。GE内部工程师可以通过抢单跟投，成为创业合伙人，进一步激发员工的积极性与创造力。对外建设覆盖线上、线下的市场渠道，拓展市场空间。塑造“用户价值”为引领的全新商业模式，使所有开发者共同面向用户，创造高度契合用户需求的产品。2016年，First Build平台聚集了10384名活跃社群用户、近3万名社交媒体粉丝，2017年平台收入和利润增长20%。
（四）开放创新设计竞赛
在以往的设计竞赛中，作品收集范围和数量受限于地域和时间；作品以最终方案形式提交，缺少设计过程的呈现与交互；评选以专家评审为主，缺少终端用户的产品评价。
针对以上问题，可基于工业互联网平台，举办开放式的设计大赛。突破地域和时间局限，面向全球收集突破方案，提升竞赛组织全过程的用户参与。在设计大赛选题阶段，借助平台搜集企业面临的共性问题，确立符合产业发展共性需求的大赛题目，支持设计机构、高校在理解企业需求的基础上，创造契合市场需求的设计作品。在设计作品征集阶段，通过建设开放的交流社区，支持聚终端用户、设计师、制造企业等多角色参与，促进设计过程的呈现、评价与反馈，帮助设计师基于多方评价，优化迭代设计作品。在设计评选阶段，借助平台进行作品投票，支持材料供应方、制造方、销售方、用户对设计作品进行评价和投票。在设计作品制造阶段，支持制造企业与设计师开展供需对接、版权购买等服务。通过开放创新设计竞赛组织，促进设计师与产业的深度融合，加速设计作品的市场化进程。
例如：GE全球研究中心基于工业互联网平台，举办各类创新及设计大赛，征询最佳创意，形成GE公司技术创新的重要途径。早在2013年，GE公司就在全球范围内，举办了“喷气式发动机支架设计探索”挑战赛。为喷射发动机征集最优支架的3D打印设计，通过开放创新设计竞赛，来自56个国家的700多名参赛者进行竞争，最终获奖设计减少了支架84%的重量，大量减少了燃油费用，为GE公司产品创新提供了有效支持。
结 论
随着工业互联网上升为国家战略，并被市场广泛关注，相关论文和著作层出不穷。然而，围绕工业互联网服务模式，尚有很多问题需要探讨，许多应用路径等待研究和验证。针对工业互联网服务模式定义模糊，协同设计实践缺少系统梳理与案例经验总结的现状，本文从基于工业互联网和服务设计两个维度，对基于工业互联网的协同设计服务进行整体定位，其目的并非提供稳定或权威的理论框架。针对个人在从事工业互联网应用创新过程中的困惑，结合实践案例，探索服务设计赋能工业互联网的实施路径，构成本研究的主要目的。本文不倡导仅仅以云计算、物联网等新一代信息技术驱动工业互联网行业发展；相反，认为应采用服务设计的理念、流程和方法，创造开放共享的协同设计服务模式，驱动工业互联网平台架构优化和产品开发。希望文中未必成熟的观点和笔者的探究经历，对关注工业互联网服务模式创新的同仁有些许启发。
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