基于分布式资源的创新设计实验平台构建模式研究

摘要：

针对工业设计实验室建设中存在的问题，探索分布式资源环境下创新实验平台建设模式，为提高工业设计实验室创新水平，以及创新人才培养进行有益的尝试。提出通过利用大量的分布式实验资源，构建共享创新实验平台，为学生提供一个开放式的创新平台，实现创新人才的培养。探索思考了分布式资源环境下的工业设计创新实验室发展建设新模式。

关键词：

分布式资源 创新 设计 实验平台

中图分类号：G622

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2015）07-0094-03

随着设计类人才的需求量逐年增加，社会对设计类毕业生的能力要求也越来越高。工业设计专业学生的核心专业能力.设计创新实践能力的培养需要依托完备的各类实验室资源，通过大量的设计实践来提升设计能力。但是，由于大部分高校工业设计专业办学历史较短，工业设计实验室建设滞后，实验设备不齐全，出现了实验室建设现状与专业人才创新能力培养需求的不匹配一些问题，很难完全满足实验教学需求，影响了工业设计专业学生设计创新能力的发展。如何进一步优化校内实验资源配置，提高实验室综合效益，寻求校外实验资源，拓展实验资源渠道，已成为工业设计专业实验室建设亟待解决的重要问题。

1 分布式资源理论介绍

分布式资源实际上是分布式智力资源环境的简称，在这个环境中，所有设计实体和智力单元之间交换的是信息或由信息构成的知识，知识服务的请求方的是信息，知识服务的提供方提供的信息或者知识。所有这些都可以在信息高速公路上传递，连同信息和知识在设计实体和智力单元内部的流动，构成了现代现代设计的基本模式。

工业设计专业的实验教学以设计实践为主，设计活动是该专业实验过程的主要呈现形式。在分布式资源环境中，设计是以已有知识为基础，以获取新知识为中心的创造性活动。在知识经济时代，基于知识的设计理论研究，尤其是基于网络环境的分布式知识资源的获取和重复利用策略的研究，已经成为创新设计的研究重点之一。

设计活动中无论是已有的或者新的理论、方法和技术，还是新的产品系统或工艺，本质上都属于知识的范畴。分布式知识资源环境中知识以资源单元的形式成分布式存在状态，能否实现对知识的获取重用是实现创新的关键。在分布式资源环境中，资源单元掌握着各自领域中领先的单元技术，而设计实体则掌握了系统或产品的集成技术，在资源单元和设计实体的合作过程中，相互之间的耦合作用将加速技术的进步，而恰当的知识如何在恰当的时间以合适的形式流向知识的需求方是设计创新的关键。

2 创新实验平台研究现状分析

2.1 国内研究现状

在国家对高校实验室管理建设研究的不断推动下，全国高校开展了实验室建设新模式的探索和研究。实验系统的建设思想明显受到计算机网络技术的影响，基于网络化、模块化、开放性等原则，实验系统也逐渐由传统的集中模式转变为分布模式，成为具有开放性、可互操作性、分散性、网络化、智能化的网上实验系统。

国防科学技术大学提出了基于Internet/lntranet的分布式实验系统设计目标和体系结构，并对系统组建的关键技术进行了研究，为未来实验室建设提供新的思路。复旦大学结合利用计算机辅助技术提出了一种分布式实验系统的设计与实现方式，这一实验模式为探讨自动化、网络化在推动产、研、学一体化发展中的应用方式打下基础。大连理工学院将仿真实验与互联网技术相结合，提出了分布式机械仿真实验室的概念。通过网上虚拟实验室，可以实现工业生产现场、科研院所实验室、最终用户现场等各方面专业技术人才的动态联盟。清华大学利用国家教育科研网（CERNET）开发了运行在CERNET环境中分布式国家重点实验室信息管理系统，为实验室日常管理的科学化规范化、公共信息资源系统的共享提供了新的模式。广东石油化工学院针对普通高校与中小企业校企合作共建受限的问题进行了分析，提出了分布式创新实验平台的建设方案。这种分布式校企共建模式为以应用型人才培养为主的普通工科院校提供了有价值的借鉴。空军工程大学提出了新型分布式网络工程实验室建设方案，采用创新的模块化设计、分块建设的规划设i+，在兼容性、可扩展性、开放性、经济性、可管理性等方面具有独特的优势，可有效克服建设经费、场地、实验室管理维护等制约条件。

2.2 国外研究现状

美国国家研究委员会提出：现代实验室是一个无墙的中心，通过计算机网络系统，研究人员或实验人员能在其中从事科学研究和工程设i+，不必顾及时间和地理位置的限制，共同协作；能共享仪器、设备、数据、计算资源以及数字图书馆等信息资源。美国illinois大学的Nmrscope系统，通过Intemet，研究人员在任何地方都能使用illinois大学的仪器。美国Johns Hopkins University的化学工程系的卡尔威教授（Professor MichaelKarweit）建立了一个工程虚拟实验室，学生可以通过电脑网络来做实验，尝试解决工程上遇到的各种问题。

2.3 实验室建设发展趋势分析

通过以上文献研究分析，实验室建设发展趋势主要体现在以下几方面：

（1）创建分布式共享实验平台成为实验室发展的趋势。在实验室建设过程中，自身实验资源与其他实验资源以分布式状态存在，针对实验任务需求，借助共享实验平台调用所需实验资源，实现各方面实验资源的“互通有无”。这样既能拓展自身实验资源，也能避免实验室的重复建设。

（2）互联网与物联网等先进技术为分布式实验室建设提供了技术支持。基于分布式实验资源的实验室建设，除了需要实验需求信息的共享之外，甚至需要实现直接对实验资源的远程共享，这需要借助互联网与物理网等先进技术来实现真正意义上的实验室共享。

（3）分布式共享实验平台没有统一标准。虽然对分布式共享实验平台建设有了很多的研究和实践，但是研究者都是根据各自的条件进行共享标准和技术参数。如何实现更大范围，更加通用的分布式共享实验平台标准需要深入研究。

3 工业设计创新设计实验平台建设模式研究

3.1 工业设计专业创新设计实验平台建设特点

工业设计专业是以培养应用型设计人才为目标，具有较强的实践性和文理交叉性。学生不仅具有坚实和宽广的基础理论知识，同时还应当经过比较系统的机械制造、美学、经济等多方面知识的学习训练。“应用型”学生的培养需要依托各类实践教学的不断训练，单独依靠工业设计实验室很难满足该专业学生综合能力的培养，创新能力的提升受到较大制约。实验室的建设更新速度往往滞后于人才需求的变化，已成为学生创新能力培养和专业发展的短板之一。

工业设计专业最大的特点就是“创新”，优秀设计本身具有很强的科学性和逻辑性，必须依靠科学的实验验证分析来支持设计过程，这需要科学分析型实验设备的支撑。随着实验对象越来越复杂，单纯依靠自身的实验资源已经很难完成，实验室建设的社会性愈发显著，借助自身之外的实验资源已成为必然趋势。在自身实验资源不完备的情况下，借助校内外的实验资源，实现分布资源的整合利用，构建创新实验平台显得很有必要。实验室建设由原来的“垂直式实验资源模式”（图1），转变成为“分布式实验资源模式”（图2）。

工业设计专业的实践教学过程由一个个设计创新活动组成，对实验资源的需求同样存在多样化，单纯依靠自身实验资源很难满足教学需求，需要借助分布式资源来丰富实验室资源。对于分布式资源的利用关键在于“资源共享机制”的建立，只有建立各个资源所有者共同认可的共享机制才能真正实现资源的有效共享，最终实现共赢。现在常用的方式主要是借助互联网技术来搭建资源的共享平台，同时制定一些列资源共享约束性制度。由于工业设计实验室建设需求的多样化，需要众多存在于校外的实验资源，与校外实验资源构建共享平台的研究还很不足，工业设计专业在这方面尤其突出，需要对分布式资源共享机制进行研究完善。

3.2 工业设计专业实验资源分布体系理论研究

分布式资源环境下的共享创新实验平台建设关键是实验资源的获取与共享，每个实验室可以看作一个资源单元，大量的资源单元以分布式状态存在，不同需求主体可以根据自身的需求来对资源单元进行选择性整合。每一个需求主体同时既可以获取其他资源单元，也可以当作一个资源单元为其他需求主体提供服务，整个需求链条依托于一个共享平台，最终构建了一个动态的资源生态链（如图3）。

分布式资源环境中高校、科研院所、企业、团体协会、政府等都可以成为资源单元，实验资源以分布方式存在于这些资源单元之中。每一个大的资源单元还可以继续细分，形成内部分布式资源单元生态链。工业设计实验室首先要明确自身资源优势和不足，通过资源分布体系的梳理整合，发现实验室实验资源上的“缺口”，同时对外提供自身的优势实验资源，进而有针对性与校内的其他实验室、校外科研机构、企业、政府团体等进行合作，获取本专业人才培养中急需的实验资源。设计活动中除了实验设备等硬件实验资源之外，教学过程中大量的设计创意方案也是无形的设计资源，这对于生产企业来说具有较大吸引力，这些资源可以作为工业设计实验室与其他机构进行合作的优势资源。

3.3 工业设计共享创新实验平台构建模式研究

随着数字化技术、社交网络和移动技术的飞速发展，人与人之间的互联互通开始成为现实。新技术和新工具必将有力地促进机构内外的各种协作，并催生和助力组织之间的共享创新。共享创新根据创新主体不同可以分为以高校为主体、以企业为主体、以科研院所为主体、以政府为主体、以协会社团为主体等不同的共享创新模式。机构内部的“垂直式共享创新”便于资源的统筹管理，但是存在资源局限性，不能与更多的资源实现共享，共享创新能力较低。多个机构之间的“水平式共享创新”理论上能获得海量的资源，共享创新活力旺盛，但同时也存在机构间合作约束机制的平衡问题，怎样找到合作机构间的利益平衡点是实现“水平式共享创新”的关键。工业设计实验室与校外机构的共享创新主要以教师为主体，依托教师高水平的科研项目或者企业技术难题，联合校外机构的软硬件设备，进行科技创新型的共享创新，最终实现“产学研共享创新”（如图4）。

4 总结

观念更新是共享创新实验平台构建的前提。实现共享创新实验平台构建的基础是合作，转变传统的个体研究和“单兵作战”的旧模式，大力倡导联合攻关和“兵团作战”的新观念。共享创新实验平台构建既需要高等学校内部的合作，更需要高等学校与科研院所和企业的合作，高等学校的科研管理部门在其中要发挥关键性的组织协调作用。机制创新是共享创新实验平台构建的关键。为了实现各个创新主体共享信息，整合资源，共享创新，需要在机制上解决五个方面的问题。一是组织管理的机制问题，二是绩效评价的机制问题，三是权益分配的机制问题，四是资源共享的机制问题，五是信息沟通的机制问题。绩效评价和权益分配又是五个问题的重中之重，因为评价系统事关价值导向，不同的绩效评价将制约着实验平台构建的方向、目标和力度；同时实验平台构建涉及多个利益实体，权益分配问题如果不能妥善解决，则会在很大程度上影响和阻碍创新的健康发展。