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C-K理论:创新设计模式

帕斯卡·勒马松 / 巴黎文理研究大学国立巴黎高等矿业学校教授,管理科学中心副主任 / 2017-06-24

C-K理论所包含的创新设计模式,在工业界有广泛的应用,并取得了不小的成功。C-K理论的提出代表着一种突破,彻底转变了人们对于设计的观念。

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巴黎创新评论——C-K理论早在二十多年前就被提出。现在创新设计是一个很核心的概念,但在当时还鲜为人知。那么,这一理论突破是从何而来的呢?

帕斯卡·勒马松(Pascal Le Masson我们先来谈谈当下:如今,有竞争力的公司不光得不断地提升产品性能,还得让产品的属性发生根本性的变化——比如手机从非智能到智能的转变。当今所有的产品设计都想要达到这种效果,以至于带来了产业结构性变革。

在过去的二十年,这种产品设计模式得到了广泛应用,其采用的设计手段和20世纪的截然不同。甚至可以说,新模式代表的是一场波及各行各业的新工业革命。但是在90年代该模式刚刚出现的时候,产品工程师和研发人员正面对着一个悖论:创新的原料是现有的事物,但是产物却是一种崭新的事物,这难道不是一种矛盾?

如果能提出一个理论,论证严密、推理合理、可解释各种已知现象、揭示新现象,用于回答上述问题,则将有助于人们更好地理解“创新”或“发明”所对应的现象,同时可以很大程度上帮助工程师和设计师共同实施有效、严谨的创新设计流程。

九十年代的时候,这一矛盾尚未得到化解,传统创新模式出现了危机,给人们带来了不小的困扰,C-K理论的雏形故应运而生。我们可以想象一下当时的情形:汽车公司的研发部门里,坐着上万名白领员工,有着满脑子的好想法,知道如何改进现有的产品,但就是不知道怎么实现突破,让公司的业务可持续发展。

有部分学者,例如阿尔曼·艾邱艾尔(Armand Hatchuel)和贝诺阿·维依(Benoît Weil)看到了传统工业创新面临的危机,以及其背后的理论问题。两位学者由此断定,需要提出一个新理论以化解危机。事实证明,新理论的提出带来了不小的帮助。

在C-K理论提出之前,描述知识和描述创意的理论之间有严格的区分。在C-K理论提出的早期,艾邱艾尔就指出,无论是设计师提出的设计纲要、还是某种技术设想或建筑构想,尽管未必具体,但都可以视为理性、严格的命题,并可以归入概念(即C-K理论中的C空间)的范畴。不久后,他的观点便得到了维依的支持。概念(C)和知识(K)存在一明显的不同:概念是没有逻辑状态的,既不能判断为真也不能判断为假。比如,命题“有些凳子没有腿”就是一个概念。

无逻辑状态和有逻辑状态的命题之间存在差异。所以,C-K理论的基础,是对两种不同的空间做出了区分:第一个空间,即K空间中的命题是有逻辑状态的,而第二个空间,即C空间中的命题则是不可判定的。C-K理论的突破之处在于发现这两个空间虽然结构不同,但是可根据固定的机制互相作用并扩展,最终同时产生新事物和新知识。

C与K空间的明确区分,好比一把斧头,可劈开出一块创新的崭新空间,同时,可以让我们系统性地探索两个空间,促进它们之间的互相作用。C空间里有着创意设想,点子的碰撞,“合意的未知”,而它和K空间这一包含着已知的对象、定律和的空间之间存在着系统性的互动。创新设计不能被简单地归结为创意的使用或者对于现有知识的增加。C-K理论明确了一种既能扩展已知空间,又能扩展未知空间的流程。这两个空间的扩展是互相促进的,知识的扩展可促进创新,而创新反过来又能带来新知。

C_K

自提出以来,C-K理论的学术意义一直在不断地提升,但它的应用却是存在一定风险的。C-K理论意味着工程师和公司管理层需要彻底改变他们的观念——此后的工作重点不在于在已有的几个选项中做出“正确”的选择(该过程也叫优化),而在于提出更新、更优的选项。公司管理者不仅要做决定,还得懂设计(或者至少懂得推动设计)。C-K理论提出后,管理学便进入了一个“后决策时代”,侧重点在于设计,而不仅是决策或者批判。

企业需要从研发(R&D)转向研发创新(RID),其中I代表着创新设计的组织进行,即对于工艺和产品的属性的革新。C-K理论模型自90年代末提出以来指明了一种和研发(R&D)不同的创新方向。但更为重要的是,C-K理论促生的创新手段、探索未知的手段是严谨、高效的,而非轻松、直观的。正是这样的特点使得这些创新手段如此可靠有效。

这么说来,C-K理论诞生一个注重培养学生决策能力的工程院校也就不足为奇了……

C-K理论的初次亮相是在1996年由艾邱艾尔连同维依、让-克洛德·萨尔达(Jean-Claude Sardas)、克里斯多夫·米德雷(Christophe Midler)开设的一门名为“设计的工程”的选修课课堂上。该课的目的是向学生介绍当时最为前沿的设计理论:德国系统论、Nam P. Suh提出的公理设计理论、赫伯特·西蒙的问题解决理论等等。当时艾邱艾尔和维依想要在课程的最后提出几个探索更具普遍性、一般性理论的研究方向。赫伯特·西蒙的一个假设是,设计实质上是在已知问题空间进行搜索的一个过程。其他的所有理论也都是基于此假设的。但是艾邱艾尔不接受该前提,并论证搜索应在一个“未知的空间”中进行,一个全新的理论由此诞生,极大地刺激了人们的思想。在课堂上,学生们反响热烈,许多人纷纷将该理念选为自己毕业设计的研究方向。新理念的出现,带来了部分未知的概念空间这一定义的诞生,以及新知萌生的可能性。可以说,C-K理论的雏形,是在工科生的课堂上最先被提出的。

同时,C-K理论在学者和产业家共同研究创新设计的新方法时得到了验证,部分合作案例包括雷诺、特福(SEB集团旗下)、还有后来的RATP(巴黎独立运输公司,现巴黎地铁运营商)和泰雷兹集团。在这个过程中,国立巴黎高等矿业学校给予其研究人员的支持和研究自由是不可或缺的,另外产研联合的刺激作用也不可忽视,使得承担创新设计、创意理性推理的不确定性带来的风险成为可能。研究和教学的密切结合,也给新理论的构思和提出提供了理想的环境。

C-K理论在学术界是怎么发展的?

直到2009年,第一篇完整地阐述C-K理论的学术论文才在同行评审期刊中得以刊登。但是国际学术界是在2003年斯德哥尔摩举行的设计学会(Design Society)大会上第一次发现了该理论。

这是个有趣的故事:2001年,萨伯航空进行了一次全球设计研究基准测试,由此发现了我校的研究结果,并十分感兴趣,表示愿意与我校合作。2003年的设计学会(Design Society)大会由斯德哥尔摩举办,当时的主办方邀请了萨伯航空的副总裁参与开幕式。副总裁在瑞典研发界颇有名气,而他一直都在密切关注着我们的研究动态。在开幕式上,副总裁向在场的2000名学者宣布一个了萨伯航空“正在采用的一个全新理论,对于了解公司创新以及未来项目的开发十分有意义”。第二天会议上,阿尔曼和贝诺阿的讲座座无虚席!

但是,让不少专家难以接受的是,C-K理论不仅可以用于描述创新的机制,还可以同时用于描述发明的机制。还有部分人士认为该理论较为抽象。C-K理论如果想要得到广泛的认可,必须得有成功、显著的应用案例。

在2003年,一名叫做Michaël Salomon的学生加入了法国奥尔良市的法国国家科学研究中心研究团队,将C-K理论应用于为火星探测器开发Mg-CO2燃料引擎。理论应用于实践的效果出人意料地好,六个月后,这名学生就和同事们发表了一篇名为的Mars Rover vs. Mars Hopper(火星探测器vs火星跳跃器)的论文,阐述了一种具有新型运动方式的的火星探测器。很明显,C-K理论的应用效果达到了人们先前的预期,其地位在学术界因此得到了巩固。这名学生后来还被加州大学伯克莱分校录取为博士生,获得奖学金。

00年代期间,C-K理论开始被产业界所采用。理论因此得到丰富吗?

肯定有!而且得到的丰富可不小!在最初的几个合作方之后,意法半导体、法国国营铁路公司等大企业以及优格医疗、Nutriset等中型企业也都纷纷向我校表示了合作意向。我们在合作的过程中应用了该理论的方法,明确了理论的使用条件,同时也给相关企业的管理人员进行了培训。另外,2006年出版的《创新的流程(Les Processus d’Innovation)》也很大程度上促进了C-K理论的推广。

企业的创新管理人员总是希望找到促进创新的新途径,可他们所能找到的往往只是项目管理方法或者组织头脑风暴的方法。如果采用C-K理论的理念,则能更加严谨地对所有项目进行评估和拓展,更清楚地看到各种不同的可能性,突破原创性的高低,以及创造出价值的高低。

与RATP的伙伴关系对于我们的意义十分重大。RATP一直都拥有着鼓励创新,视野超前的文化,且曾有Édith Heurgon和Georges Amar等学术界泰斗为其效力,他们提出了的交通新理念可谓是颠覆性的。Georges Amar向我校建议,应该利用C-K理论建立集体创新的模式,让来自各行各业的专家共同创新,共同设计“明日的轨道交通体系”。

想要做到这一点并不容易。一个团队要是有五六十个专家,就难以将C-K理论的 都彻底落实。在这种情况下,我们认为应该进行一个C-K思维的“线性化”,也就是注重保留其大框架。这时候,就需要采用KCP方法,彻底颠覆传统头脑风暴的思路。

KCP与传统头脑风暴的第一个不同:头脑风暴需要参与者“回忆自己知道的东西”,但根据KCP法,参与者应该“互相交换知识,而且,更重要地,互相沟通自身知识的空白”,要互相交流既有的知识,而不是去讨论研究的最前沿。

第二个不同:头脑风暴要求参与者“产生点子,即使是杂乱无章的也没关系”。KCP是让参与者去探索“没有他人协助,不敢去探索的点子”。所有的想法的产生都是遵循一定规律的,不存在所谓“杂乱无章的点子”。这就牵涉到创新心理学中提到的“固着”现象:如果刻意鼓励“自由思考”,往往参与者最终会停留在只讨论大家都知道的事情上。KCP 所引导的是对于未知的系统性探索,可以有效地防止“固着”现象。

第三个不同:头脑风暴“最终必须在参与者产生的所有点子中,选出几个最有意义的”,就像投资者要决定最终把钱投在哪个项目上一样。但是点子之间并非互相排斥!如果在350个点子中挑1个,那就相当于放弃了剩下349个。万一这349个中,有一个能够帮助我们开发选中的那一个呢?如果只选一个,那不就相当于一个都没有选吗?根据C-K理论,所有的点子都有共同的根源,和一个群体所共同掌握的知识有千丝万缕的关系。点子和点子是高度相互依存的。因此,我们的设计理论应该对参与者所构想出的各种可能性都予以考虑…当然,对于项目预算,也得予以考虑。

这些听起来很难,但其实不然:今天我们用于拓展知识空间的工具和手段很多,比如对竞争者和科研实验室进行战略性检测、或者开放式创新等等。而且,我们现在明白了点子之间的相互依存性,这可谓是点子开发中最重要的一个部分。把这个部分设计好,就能创造出一个具有一般性的理论,为科技界带来新秩序。

KCP很快将在学术界、产业界获得真正的成功。研究团队在迅速扩大,研究人员不断加入,并且有许多相关论文课题开题。KCP也会成为RATP和泰雷兹集团的一个业务方法,它们将派工程师和产品营销专家来国立巴黎高等矿业学校接受培训。KCP使得人们发现了许多新的集体创新设计方法。反过来,它又是让这些方法为企业、组织所接受的最佳工具之一。我们的许多合作伙伴已经深化了这些方法的应用。例如,法国德西尼布集团(Technip)就让位于世界各地通过社交网络联系的1500名专家测试了一种KCP。

C-K理论和KCP方法的成功要求对创新进行全面的设计,为此,我们支持顾问的出现。有一些顾问,如Cayak的创始人伊冯·贝莱克(Yvon Bellec)和多米尼克·拉复(Domnique Lafon)已经关注我校的研究有一段时间了。而另一些顾问则是实验室里培训出来的学生和博士,他们往往出了实验室后就成立了自己的公司,来传播这一理论及其方法,并设计有效的工具。如本杰明·杜班(Benjamin Duban)和弗里德里克·阿诺(Frédéric Arnoux)设计的STIM。这些努力成为了产研互动的窗口,有助于创新性设计方法的发展与推广,因此也得到了我们长期合作伙伴的支持。

让我们再回到该理论在学术的发展……

C-K理论在学术方面的发展与其在业界的传播是齐头并进的。2009年,创新设计“理论和方法系”成立,汇集了30名研究人员,并得到了近40家企业的支持。国际上,诸如空客等大型企业的传播也增加了人们对于该理论的兴趣。

从学术的角度而言,我们需要加强其理论基础。艾邱艾尔注意到,只要设计还没有完成,那么C空间就始终是一系列特定集合的模型,但是你无法从集合中“选出”任何元素(因为若选出的话,我们就能找到一个设计方案,那么这一命题也就有了逻辑状态)。他一步一步回归至集合理论,更具体而言,回归至数学上的力迫法,这一方法允许产生新的集合模型。它的发明者,保罗·科恩(Paul Cohen)也是因这一方法的提出而获得了菲尔茨奖(Fields Medal)。艾邱艾尔和维依发现力迫法作为一种设计理论而言,与C-K理论是有密切关系的。这一发现的意义十分重大,它表明:C-K理论是可以用“集合”形式表示的!我曾经证明过,在这里,力迫法的条件也即我从包豪斯学院约翰·伊登(Johannes Itten)和保罗·克利(Paul Klee)的理论中发现的特定知识结构-与“分离条件”一致。

2007年,设计学会决定委托艾邱艾尔和约翰姆·赖希(Yoram Reich)教授创立一个专门研究“设计理论”的部门。2008年1月,30名研究人员出席了首届国际设计理论研讨会(International Workshop on Design Theory)。此后,该倡议得到科学界越来越多的关注。

研究设计理论的学者数量一直在稳定增长。最初以国立巴黎高等矿业学校创新设计“理论和方法系”为中心。亚金·喀扎克兹(Akin Kazakci)开辟了研究更抽象数据科学的道路。索菲·霍格( Sophie Hooge)将C-K图付诸清晰的文字描述,并探索“创新集体”这一概念。马修·卡索迪(Mathieu Cassotti)和玛丽·亚格(Marine Agogue)则将C-K理论与发展心理学相联系,从而提供了新的发明方法。安娜-弗朗索瓦·施密特(Anne-Françoise Schmid)则将其与现代认识论相联系。文森特·博登(Vincent Bontems)综合了设计理论和吉尔伯特·西蒙顿(Gilbert Simondon)的技术理论。 此外,科学、工艺化学、材料学、生物工程学、农学和基础物理学领域的史学家也对于该理论的丰富作出了贡献—来自不同背景的研究人员均提出同一个问题:什么是设计,什么是可以“产生结果”的推理?例如,对于一位研究中子的人而言,想象粒子并设计出类似薛定谔方程的理论就是他的设计目标。在一个好的设计理论的指导下,他会用一种不同的方式去想象粒子。这位研究人员发现,C-K理论为他提供了一种全新的方式,完全改变了他对于研究项目的思路。渐渐地,一个新的学派出现了,并吸引了数百名研究人员。

一个具有重大影响的突破对于业界和学界都会产生“涓滴效应”。在学界,我们逐渐发现了一个此前不存在的领域,它的出现带来了秩序的彻底重塑,反过来,它又为当前的学术领域提供素材。