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随着人类技术的进步,产品的复杂度越来越高。随着系统复杂性的膨胀,系统也变得越发的脆弱,产品性能的一致性和质量变得难以控制。在系统复杂性的临界点处,小概率的干扰事件将可能引起系统的雪崩式的灾变,导致重大的安全问题。当下丰田召回事件给了我们非常深刻的启示——企业不能只片面追求利润和扩张,而忽视产品的质量和安全性,否则最终只会伤害了消费者,也断送了企业的未来。
因此,如何降低产品或系统的复杂度,保障产品在不确定环境下的一致性,提高产品的质量和安全性,成为关乎任何一个企业可持续发展的重大课题。
遗憾的是,当前的产品设计方法体系并没有充分考虑产品复杂度。比如,设计人员对强度、刚度、效率、重量、成本、可靠性、疲劳耐久性等量化指标耳熟能详,但有几个设计人员深入思考过其设计的产品的复杂度呢?没有复杂度的量化,基于复杂性的产品设计就无从谈起。
我们认为,复杂性是产品的基本属性之一(如同动量、能量等一样),其复杂度是可以量化的。我们可以将产品的复杂度纳入近产品设计评价体系中,用以衡量产品设计风险。因此,被誉为21世纪的科学——复杂性科学(Complexity Science),有望在复杂产品设计方面为我们提供新的思想和途径。
总的来讲,复杂性科学是研究复杂现象或复杂系统,并寻找一般性规律的科学。它回答如下问题:
1 )系统结构的互赖性(interdependencies)
2 )哪些行为是可预测的,而哪些行为不是
3 )系统的弱点(vulnerability)和最可能遭受的攻击(attack)
4 )系统在哪种结构形式下会失效,以及失效的方式?
5 )为了预防系统灾变,应该让系统结构向何方演化,降低系统脆弱性(Fragility)
近30年来,复杂性科学聚焦于复杂性的产生、维持机理以及研究方法诸方面。我们希望基于复杂性的产品设计方法具有如下两个特点:
1)能够通过模型无关的数据分析方法,从有噪音、不完全的(试验、仿真、监测) 数据中分析关联规则,生成描述系统各组成模块的网络图或结构矩阵,帮助设计人员更好的认识系统组成、关系和接口,并更好地辨识系统的核心变量(hub)和风险部位
2) 能够客观地量化系统的复杂度,给决策人员提供系统当前风险(健康度)的评价,并提出降低复杂度的方向。如下图所示。
最后,我们希望看到产品设计单位能够将复杂度指标纳入产品设计评价体系之中,与现有的设计指标(强度、刚度、效率、成本、可靠性、疲劳耐久性等)一起,帮助设计人员设计出安全、可靠、性价比高的产品。基于复杂性的先进产品设计方法必将有助于中国制造业从仿造到创新的转变,实现中国制造业企业的可持续健康发展,避免重蹈丰田的前车之鉴。
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GMT+8, 2024-6-16 05:16
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