關(guān)于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計理論及方法

1、    關(guān)于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計理論及方法    王瑞琪+劉濤+李炳辰摘 要：人類發(fā)展歷史以及科學(xué)技術(shù)進(jìn)步歷程表明，每一次重大跨越和重要發(fā)現(xiàn)都與思維創(chuàng)新、方法創(chuàng)新、工具創(chuàng)新密切相關(guān)。離開了“創(chuàng)新”，人類社會不可能向前邁進(jìn)，科學(xué)技術(shù)也不可能有實質(zhì)性的進(jìn)步。在當(dāng)代社會，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，而創(chuàng)新又是科學(xué)技術(shù)的龍頭。20世紀(jì)初，全球社會生產(chǎn)力的發(fā)展中只有5%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的。而到現(xiàn)在，發(fā)達(dá)國家的這個比例為70%至80%。21世紀(jì)是創(chuàng)新時代，著重點(diǎn)將從“重復(fù)”轉(zhuǎn)向“創(chuàng)造和創(chuàng)新”。國際上，創(chuàng)新型國家高度重視對創(chuàng)新方法的研究，推廣創(chuàng)新方法的普遍做法是將科技創(chuàng)新提升至國

2、家戰(zhàn)略層面，超前部署創(chuàng)新方法研究和推廣工作，加大科技投入，出臺優(yōu)惠政策，設(shè)立專項資金，鼓勵自主研發(fā)，并在部分高校和科研單位成立專門的研究機(jī)構(gòu)，發(fā)揮科研機(jī)構(gòu)的自主作用，培育創(chuàng)新型人才。關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；體制鼓勵；科學(xué)方法；設(shè)計模型；創(chuàng)新資源；創(chuàng)新輔助系統(tǒng)；創(chuàng)新設(shè)計策略1 創(chuàng)新及創(chuàng)新設(shè)計概論創(chuàng)新的起源可以追溯到1912年美籍經(jīng)濟(jì)學(xué)家熊彼特的經(jīng)濟(jì)發(fā)展概論，書中指出：創(chuàng)新是把一種新的生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的“新結(jié)合”引入生產(chǎn)體系。包括5種情況：引入一種新產(chǎn)品，引入一種新的生產(chǎn)方法，開辟一個新的市場，獲得原材料或半成品的一種新的供應(yīng)來源，建立新的企業(yè)組織形式。熊彼特的創(chuàng)新概念包含的范圍很廣，涉及到技術(shù)性變化的創(chuàng)

3、新以及非技術(shù)的組織性創(chuàng)新。融合認(rèn)知心理學(xué)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計。設(shè)計是人類征服自然改造世界的基本活動之一，是人類為滿足一定需求而進(jìn)行的一種創(chuàng)造性活動的實踐過程。人類文明的歷史就是不斷進(jìn)行設(shè)計活動的歷史。產(chǎn)品是設(shè)計結(jié)果的物質(zhì)表現(xiàn)。產(chǎn)品設(shè)計是人類創(chuàng)造有使用價值的創(chuàng)新產(chǎn)品的實踐過程，最終表現(xiàn)結(jié)果就是產(chǎn)品模型，其過程本質(zhì)在于創(chuàng)造與革新。概念設(shè)計是設(shè)計過程中最具創(chuàng)新性的階層，而設(shè)計者本身的作用也非常重要，因此有必要構(gòu)建更符合人類思維模式的創(chuàng)新方法，或?qū)F(xiàn)有的各類創(chuàng)新設(shè)計方法融入概念設(shè)計過程中，充分體現(xiàn)概念設(shè)計階段的創(chuàng)造性，支持概念創(chuàng)新的實現(xiàn)。而可使用的技術(shù)有以下：1.會聚技術(shù)：nbic（nano-bio-inf

4、o-cogno）會聚技術(shù)是國際上近幾年提出的新概念，是指幾個領(lǐng)域的科學(xué)的融合。而其結(jié)果所產(chǎn)生的巨大能量是不可估量的。任何技術(shù)的兩兩融合、三種會聚或者四者合成，都將產(chǎn)生難以想象的效能。美國將會聚技術(shù)認(rèn)可為推動美國經(jīng)濟(jì)長期繁榮和增長的關(guān)鍵。會聚技術(shù)發(fā)起者達(dá)成了這樣一個共識：最重要的是通過納米科技、生物技術(shù)、信息技術(shù)、認(rèn)知科學(xué)的融合發(fā)展，推翻學(xué)科之間的壁壘，使這四種技術(shù)能發(fā)出最大的潛力，所以這個技術(shù)有著許多的發(fā)展領(lǐng)域和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?.信息技術(shù)：信息是人類認(rèn)識世界和改造世界的知識源泉。對人類來說，不能有效地利用信息，就不會有人類文明的演化，社會的進(jìn)步和科學(xué)的發(fā)展，就不能駕馭大自然。信息技術(shù)是指在信

5、息的產(chǎn)生、獲取、儲存、傳遞、處理、顯示、使用等方面能夠擴(kuò)展人的信息器官的技術(shù)。它隨著人類對外部世界的認(rèn)識能力的不斷提高和而逐漸由低至高發(fā)展。3.認(rèn)知科學(xué)：認(rèn)知科學(xué)的產(chǎn)生，受到了計算機(jī)科學(xué)、語言學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等學(xué)科的影響，是關(guān)于人類心智的多學(xué)科、跨學(xué)科的合作性研究，由心理學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、語言學(xué)、人類學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和哲學(xué)6個領(lǐng)域的學(xué)科組成。認(rèn)知科學(xué)探索人類智力如何由物質(zhì)產(chǎn)生，是研究人類感知和思維信息處理過程的科學(xué)，如感知、語言、學(xué)習(xí)、記憶、思維、意識，研究領(lǐng)域包括從感覺的輸入到復(fù)雜問題的求解。這個領(lǐng)域是一種全新的學(xué)科，引起了全世界科學(xué)家的關(guān)注。（二）、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的創(chuàng)新設(shè)計的創(chuàng)造力模型：心理學(xué)領(lǐng)域?qū)τ?/p>

6、創(chuàng)造力的定義較為一致的看法是：根據(jù)一定的目的和任務(wù)，運(yùn)用一切已知的信息，開展能動的思維活動，產(chǎn)生某種新穎的、獨(dú)特的、具有社會價值的或個人價值的產(chǎn)品的智力品質(zhì)。這里的產(chǎn)品是指以某種形式存在的思維成果，既可以是一種新概念、新設(shè)想、新理論，也可以是指以某種形式存在的思維成果。融合會聚技術(shù)思想，以產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的創(chuàng)造力模型為理論基礎(chǔ)，構(gòu)建產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計理論框架。產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程是借助一定的設(shè)計規(guī)則和創(chuàng)新策略，對某種需求功能創(chuàng)造性設(shè)計方案的實現(xiàn)過程。該過程包括認(rèn)知過程信息加工、創(chuàng)造思維方法、問題求解步驟、創(chuàng)新設(shè)計過程模型等內(nèi)容。根據(jù)設(shè)計問題的角度的不同，采用不同的創(chuàng)新策略，利用不同的創(chuàng)新工具和創(chuàng)新方法，結(jié)合

7、各種知識信息，最終得出創(chuàng)新概念方案。2 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的認(rèn)知機(jī)理人是設(shè)計的主體，研究產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的本質(zhì)規(guī)律需要從設(shè)計者的角度探索設(shè)計固有的認(rèn)知規(guī)律，即認(rèn)知機(jī)理。本部分主要討論了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的認(rèn)知機(jī)理，是關(guān)于創(chuàng)新設(shè)計內(nèi)在屬性的基本研究，是構(gòu)建科學(xué)、系統(tǒng)的設(shè)計理論，產(chǎn)生符合設(shè)計規(guī)律的設(shè)計方法的認(rèn)知基礎(chǔ)。本部分主要介紹產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計認(rèn)知的規(guī)律、模型及研究方法。（一）、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計認(rèn)知機(jī)理的科學(xué)基礎(chǔ)：現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)的主流是以信息加工觀點(diǎn)研究認(rèn)知過程，即把人看做一個積極的知識獲得者和信息加工者。可以說，認(rèn)知就是信息加工。人腦是一個信息加工系統(tǒng)，可以對表征信息的物理符號進(jìn)行輸入、編碼、儲存、提取、復(fù)制和傳遞，

8、而這一過程的完成是系列性的，不同的加工任務(wù)和加工階段由不同的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來完成，這些相對獨(dú)立的認(rèn)知結(jié)構(gòu)類似于計算機(jī)，即可以使用若干操作來處理符號。記憶是指存儲、提取過去的經(jīng)驗，并將這些信息用于當(dāng)前的情景，是一種動態(tài)的機(jī)制。問題解決過程可視為一種信息加工過程，問題解的產(chǎn)生是人腦中各種信息之間相互碰撞而產(chǎn)生的，其關(guān)鍵是信息的刺激、存儲、存儲提取等。按照信息加工的觀點(diǎn)，記憶是信息的輸入、編碼、儲存等的過程，能更全面地體現(xiàn)信息加工系統(tǒng)的工作流程。（二）、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的認(rèn)知機(jī)理及過程模型：通過研究產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計創(chuàng)意方案生成的認(rèn)知思維過程，探索產(chǎn)品創(chuàng)意方案生成的內(nèi)在機(jī)理，構(gòu)建全面、系統(tǒng)的符合認(rèn)知機(jī)理規(guī)律的模型過

9、程，進(jìn)而實現(xiàn)設(shè)計者認(rèn)知與產(chǎn)品設(shè)計過程的有機(jī)結(jié)合，幫助設(shè)計者有效地完成產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程。 3 產(chǎn)品概念設(shè)計過程模型設(shè)計是一種創(chuàng)造性的活動，其目的是為了物品、過程、服務(wù)及其在整個生命周期中構(gòu)成的系統(tǒng)建立起多方面。創(chuàng)新設(shè)計過程的本質(zhì)是融入了創(chuàng)新要素的概念設(shè)計過程。因此，創(chuàng)新設(shè)計過程的研究實際是對概念設(shè)計過程的研究。該研究具有創(chuàng)新性、多樣性和層次性的特點(diǎn)，通過實現(xiàn)用戶的某種需求與使用特性來實現(xiàn)其價值。（一）、產(chǎn)品概念設(shè)計的定義及特征：在確定任務(wù)之后，通過抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，這一部分設(shè)計工作叫做概念設(shè)計，即是考慮設(shè)計問題的內(nèi)容，并以方案的

10、形式提出眾多的解的設(shè)計階段，一般認(rèn)為，概念設(shè)計是指以設(shè)計要求為輸入，以較優(yōu)方案為輸出的系統(tǒng)所包含的創(chuàng)新性思維工作流程。概念設(shè)計包括兩個基本過程：方案綜合設(shè)計過程與方案優(yōu)化評價過程。（二）、支持產(chǎn)品多級創(chuàng)新的概念設(shè)計過程模型：概念設(shè)計的目的是實現(xiàn)產(chǎn)品的功能需求，而功能設(shè)計的核心是創(chuàng)新。因此，如何有效地支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計就成為概念設(shè)計模型所優(yōu)先考慮的事情。功能設(shè)計模型經(jīng)歷了公理化設(shè)計、系統(tǒng)化設(shè)計、行為輔助模型、環(huán)境約束模型和拓展環(huán)境約束模型五個階段。產(chǎn)品概念設(shè)計過程模型是根據(jù)一定的設(shè)計理念，借助某種設(shè)計策略，基于普遍的設(shè)計過程對產(chǎn)品設(shè)計的一般過程進(jìn)行規(guī)范，為設(shè)計過程提供設(shè)計思路，從而使整個設(shè)計過程在

11、有序合理的過程中展開。在以“產(chǎn)品為中心”設(shè)計思路的指導(dǎo)下，設(shè)計人員提出了不少產(chǎn)品概念設(shè)計過程模型。傳統(tǒng)的概念設(shè)計過程的一般步驟為：首先通過市場分析確認(rèn)需求，再通過概念設(shè)計將總的需求目標(biāo)轉(zhuǎn)化為功能上的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，并得到滿足功能要求的求解方案。4 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計策略創(chuàng)新設(shè)計就是設(shè)定一個特定的目標(biāo)，然后找到達(dá)到該目標(biāo)的合適路徑。設(shè)計問題是多種多樣的，根據(jù)設(shè)計問題類型的不同，需要采用不同的求解和創(chuàng)新策略以及相應(yīng)的設(shè)計方法。設(shè)計問題分類及形成創(chuàng)新求解策略決定著產(chǎn)品創(chuàng)新效率，是創(chuàng)新活動中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。正確的設(shè)計策略可以加速問題的解決，而不完善的設(shè)計策略則會限制創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，阻礙問題的解決。（一）、面向問

12、題的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計策略：面向問題的創(chuàng)新目標(biāo)是提高現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能，解決現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)中影響主要問題，朝著理想化的目標(biāo)前進(jìn)。在這類設(shè)計中，所要設(shè)計的產(chǎn)品是已經(jīng)存在的，但由于產(chǎn)品中存在問題缺陷或者存在改進(jìn)的空間，因此需要將產(chǎn)品的性能進(jìn)一步提升或?qū)⒊杀具M(jìn)一步降低。因為這類設(shè)計問題針對的是某種具體的技術(shù)問題，所以采用的策略是解決最小化問題，解決系統(tǒng)中的沖突，對系統(tǒng)進(jìn)行改造。（二）、面向目的的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計策略：面向目的的產(chǎn)品創(chuàng)新目標(biāo)是設(shè)計一個全新產(chǎn)品或系統(tǒng)，可能現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的主要功能改進(jìn)已經(jīng)達(dá)到了極限，因此不局限于現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的問題，而是跳出現(xiàn)有系統(tǒng)，思考設(shè)計最終目的的是什么。是否有其他方法可以更好的達(dá)到此目的，采用的策略是解決最大化的問題和對系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行改變?？傊瑸榱藢崿F(xiàn)每個人的人生目的和國家的發(fā)展目標(biāo)，必須把創(chuàng)新放置在最重要的位置。長期以來，我國科技活動仍未擺脫跟蹤模仿的局面，自主創(chuàng)新結(jié)果比較少，高精尖裝備儀器嚴(yán)重依賴進(jìn)口。造成這種局面的關(guān)鍵因素是：對科技創(chuàng)新工作的重視相對不夠，科學(xué)思維培育相對落后，科學(xué)技術(shù)沒有獲得創(chuàng)