創(chuàng)新設計方法講解

創(chuàng)新設計方法機電工程學院機械教研室2020/2/3工程設計按其性質可分為常規(guī)性設計與創(chuàng)新性設計。常規(guī)性設計以成熟結構為基礎，運用常規(guī)方法進行產品設計。創(chuàng)新性設計是在設計中采用新的技術手段、技術原理和非常規(guī)的方法進行設計，以滿足市場需求，提高產品的競爭能力。創(chuàng)新設計方法

創(chuàng)新設計方法

面臨著激烈的技術競爭和市場競爭，要求改造老機械、開發(fā)新機械，開拓新局面，因而要進行創(chuàng)造性設計。創(chuàng)造技法就是創(chuàng)造學家根據(jù)創(chuàng)造思維發(fā)展規(guī)律總結出的創(chuàng)造發(fā)明的一些原理、技巧和方法。我國勞動人民在幾千年前就注意從自己的創(chuàng)造活動中總結出許多為世人所矚目的創(chuàng)造工藝和創(chuàng)造技法(指南車）。1常規(guī)性設計與創(chuàng)新性設計

在機械系統(tǒng)設計中，無論是確定技術原理、技術過程或者確定機器系統(tǒng)的功能結構、工作原理、結構布局以至具體零件的尺寸、形狀、制造方法等等，都有個求解的問題。所謂求解，就是尋求消除不足之處，達到希望的結果或性能。而創(chuàng)造性設計方法就是提出新方案，探求新解法，它是提高設計質量，開發(fā)創(chuàng)新產品的重要基礎。愛因斯坦曾說過：“想象力比知識更重要，現(xiàn)實世界只有一個，而想象力卻可以創(chuàng)造千百個世界”創(chuàng)新設計方法2創(chuàng)新設計的特征與一般過程1．創(chuàng)新設計的特征

1）獨創(chuàng)性創(chuàng)新設計不是單獨的重復和模仿，而是在自己、前人或他人已經獲得的研究成果基礎上的新擴展、新開拓。它所追求的是新奇、新穎、獨特和非重復性的結果，有敢于懷疑、突破框框、敢于破陳規(guī)、獨具卓識的思維。2）綜合性善于進行綜合思維，把已有的概念、事實、信息通過巧妙的結合，形成新的成果。3）人為目的性任何形式的創(chuàng)新設計，其主體都是具有主觀能動性的人，并且是一種有目的的活動。4）社會價值性創(chuàng)新必須體現(xiàn)為一定的價值（這種價值可以是多方面的，包括學術價值、經濟價值、審美價值等）。作為工程技術人員，技術發(fā)明和工程技術設計創(chuàng)造的價值主要看其經濟價值以及是否具有實用性、有效性、可靠性。5）探索性創(chuàng)新通常是在知識、手段、方法等不甚充分的條件下進行的探索活動。6）推理性對于某一種現(xiàn)象或想法，善于由此及彼地進行縱向、橫向、逆向推理。7）多向性善于從不同的角度思考問題。通過發(fā)散（提出多種設想、答案）、換元（變換諸多因素中的某一個）、轉向（轉變受阻的思維方向）等途徑，以獲得新的思路和方案。1）準備期包括發(fā)現(xiàn)問題、明確創(chuàng)新目標、初步分析問題、搜集充分的資料等準備工作。2）醞釀期通過思考與試驗，對問題做各種試探性解決。尋求滿足設計目的要求的技術原理，常需要加以變換、分解、組合，對各種可能設計方案進行構思。如果原有技術原理不能解決問題，還必須通過大量實驗、試驗與理論分析探索新的原理，或將已有的科學理論開發(fā)成技術原理。3）明朗期經過長期的醞釀，或采用不同尋常的觀念和辦法，使問題一下子豁然開朗得到解決。創(chuàng)新性設計中頓悟的出現(xiàn)，有時是受到偶然因素的啟發(fā)產生的，有時以靈感的形式出現(xiàn)。4）驗證期即對新想法進行檢驗和證明，并完善創(chuàng)造性成果。

2．創(chuàng)新設計的過程創(chuàng)新設計方法

創(chuàng)新設計方法

定義創(chuàng)新技法是從創(chuàng)造技法中套用過來的。是創(chuàng)造學家根據(jù)創(chuàng)造性思維發(fā)展規(guī)律和大量成功的創(chuàng)造與創(chuàng)新的實例總結出來的一些原理、技巧和方法。作用

它的應用既可直接產生創(chuàng)造、創(chuàng)新成果，同時也可啟發(fā)人的創(chuàng)新思維?？梢蕴岣呷藗兊膭?chuàng)造力、創(chuàng)新能力和創(chuàng)造、創(chuàng)新成果的實現(xiàn)率。3創(chuàng)新設計方法創(chuàng)新技法重要性如果把創(chuàng)造創(chuàng)新活動比喻成過河的話，那么方法和技法就是過河的橋或船。方法和技巧可以說比內容和事實更重要。自本世紀初開始發(fā)明創(chuàng)造技法研究以來，國內外已有多種方法問世，但是其中最常用的只有10多種，如智力激勵法、列舉法、設問法、檢核表法、聯(lián)想法、組合法、形態(tài)分析法、信息交合論法、等價變換法和物場分析法等。此外，缺點逆用法、廢物利用法、反相法、相反相成法、歸納法……等應用也較廣泛。對于一個科技工作者，充分發(fā)揮創(chuàng)造性思維，掌握和熟練地運用創(chuàng)造技法是很重要的。它不僅能使人們提高工作效率，而且能使工作開拓前進，不斷創(chuàng)新。一、移植法六、設問法法二、頭腦風暴法七、專利利用法三、戈登法八、逆向異想法四、聯(lián)想法九、5W2H法五、組合法十、類比法創(chuàng)新設計方法

1移植法

發(fā)明者把某一技術領域中的技術手段和方法，移植應用到另一技術領域，從而搞出新發(fā)明，這就叫做移植法。移植法常與類比思維相結合。技術手段移植；技術原理移植；技術功能移植

例如，將電吹風技術手段移植成冷暖式空調帽，空調帽主要有外帽和半球斗形的中空能盛水冷凍的內帽組成，外帽內頂端中間部位固定有電扇。外帽與內帽之間（或內帽內）留有通風管道。打開電扇開關，冷風通過通風管吹向人體各個部位。內帽內可置入充電試電熱器取暖御寒。運用已有的空調技術移植應用到普通的帽子中，調節(jié)人體的溫度，突破了傳統(tǒng)的給人體取暖和給人體降溫的方式，根據(jù)此原理還可移植程被褥烘干機。創(chuàng)新設計方法

2頭腦風暴法

頭腦風暴法是一種從心理上激勵群體創(chuàng)新活動的最通用的方法，形容創(chuàng)造性思維自由奔放、打破常規(guī)，創(chuàng)新設想如暴風驟雨般地激烈涌現(xiàn)。為了排除由于害怕批評而產生的心理障礙，頭腦風暴法采用了延遲評判原則。建議把產生設想與對其評價過程在時間上分開進行，要由不同的人參加這兩種過程。創(chuàng)新設計方法

在頭腦風暴法會議進程中，可得到多個砸核桃的產品方案。創(chuàng)新設計方法

3戈登法

戈登法是是一種由會議主持人指導進行集體講座的技術創(chuàng)新技法。頭腦風暴法存在以下缺點。第一，頭腦風暴法在會議一開始就將目的提出來，這種方式容易使見解流于表面，難免膚淺。第二，頭腦風暴法會議的與會者往往堅信唯有自己的設想才是解決問題的上策，這就限制了他的思路，提不出其他的設想。為了克服上述缺點，戈登法規(guī)定除了會議主持人之外，不讓與會者知道真正的意圖和目的。在會議上把具體問題抽象為廣義的問題來提出，以引起人們廣泛的設想，從而給主持人暗示出解決問題的方案。創(chuàng)新設計方法

新型剪草機剪草機的功能可抽象為“切斷”或“分離”，可選“切斷”或“分離”為議題。但是如果定為“切斷”，則使人自然想到需要使用刃具，對打開思路不利，于是就選定“分離”為議題。4聯(lián)想法

聯(lián)想發(fā)明法是依據(jù)人的心理聯(lián)想而發(fā)明的一種創(chuàng)造方法。那么，聯(lián)想是什么呢？心理學認為，聯(lián)想就是由一事物想到另一事物的心理現(xiàn)象。這種心理現(xiàn)象不僅在人的心理活動中占據(jù)重要地位，而且在回憶、推理、創(chuàng)造的過程中也起著十分重要的作用。許多新的創(chuàng)造都來自于人們的聯(lián)想。創(chuàng)新設計方法

創(chuàng)新設計方法

例如注射青霉素前先要進行過敏試驗，目前常用的是皮下試驗，這樣除了病人有痛感和試驗時間長外，還會出現(xiàn)假陽性、假陰性，造成誤診。經研究發(fā)現(xiàn)，在青霉素的結構中有帶負電荷的酸根。這時就想到用電導原理，將青霉素透入皮膚內。提高了試驗的敏感度，只要5分鐘就可得到試驗結果。它借助一只由微電腦調控的自動注射器,采用“點對點”超微滲透技術，定位、定層、定量的把高能量原生液，直接輸送到所需的皮膚組織。5組合法

組合創(chuàng)新是很重要的創(chuàng)新方法，把人們認為不能組合在一起的東西組合到一起也是創(chuàng)新。發(fā)明有兩條路，第一條是全新的發(fā)現(xiàn)，第二條是把已知其原理的事實進行組合。組合是任意的，各種各樣的事物要素都可以進行組合。例如，不同的功能或目的可以進行組合；不同的組織或系統(tǒng)可以進行組合；不同的機構或結構可以進行組合；不同的物品可以進行組合；不同的材料可以進行組合；不同的技術或原理可以進行組合。不同的方法或步驟可以進行組合；不同的顏色、形狀、聲音或味道可以進行組合；不同的狀態(tài)可以進行組合；不同領域不同性能的東西也可以進行組合；兩種事物可以進行組合。多種事物也可以進行組合。可以是簡單的聯(lián)合、結合或混合，也可以是綜合或化合等。創(chuàng)新設計方法

多功能水果刀創(chuàng)新設計方法創(chuàng)新設計方法

設問法的特點1．以提問的方式尋找發(fā)明的途徑設問法的首要特點是抓住事物帶普遍意義的方面進行提問，所以它的應用范圍很廣，不僅可用于技術上的產品開發(fā)，還可用于改善管理等范疇。2．從不同的角度、多個方面來進行設問檢查，思維變換靈活，利于突破框框6設問法設問法的適用范圍適用于各種類型與場合的創(chuàng)造活動，它能夠幫助人們突破思維與心理上的障礙，從多方面多角度引導創(chuàng)新思路，從而產生大量的創(chuàng)造性設想。設問法被譽之為“創(chuàng)造技法之母”。發(fā)明、創(chuàng)造、創(chuàng)新的關鍵是能夠發(fā)現(xiàn)問題，提出問題。設問法就是對任何事物都多問幾個為什么。根據(jù)產品使用實際情況，是否可能對現(xiàn)有產品進行改型？這個問題的提出有助于使設計產生意想不到的發(fā)明創(chuàng)造。例如，將蠟燭的形狀變?yōu)榍蛐危旁诓ＡП惺褂梅浅Ｆ?；將滾柱軸承的滾柱改變?yōu)閳A球形，發(fā)明了滾珠軸承；將平面形鏡子改變成各種各樣的曲面形，便創(chuàng)造了令人開心的哈哈鏡等。創(chuàng)新設計方法能否將現(xiàn)有的產品結構更換一下型號或更換一下順序？重新安排、更換位置通常會帶來許多創(chuàng)造性設想。例如，飛機誕生的初期，螺旋槳在頭部，后來裝到了頂部，便成了直升飛機原始的汽車喇叭按鈕裝在方向盤的軸上，每次按喇叭總要把手向上移到軸心上，既不方便，又容易失手肇事，后來有人把喇叭按鈕改裝在方向盤的下半圓周上，只要手指輕按一下這個半圓的任何一處，喇叭就響起來，這種更換了一下位置的新式喇叭深受汽車業(yè)的歡迎。8逆向異想法

發(fā)明者運用逆向思維來構思發(fā)明項目，從而發(fā)明設計出新產品或發(fā)明出新方法，這就叫做逆向異想法。英國的法拉第是一位逆向思維科學家。1820年臭斯特發(fā)現(xiàn)了金屬導線通電后，在其周圍產生磁場，能使附近的磁針運轉。這一消息引起法拉第注意，他想，既然“電能生磁”，為什么不能“把磁變成電”呢？法拉第通過試驗，終于發(fā)現(xiàn)了在磁場中運動的金屬導線中能夠產生電流，于1931年他運用逆向異想法發(fā)明出直流發(fā)電機。他在這個時期還發(fā)明了玩具電動機。美國的愛迪生運用逆向異想法發(fā)明留聲機。1877年，他在試驗改進電話時，意外地發(fā)現(xiàn)傳話器里的膜板隨著說話聲音會引起相應的震動。話聲低，顫動慢；話聲高，顫動快。他想：既然說話的聲音能使短針顫動；那么。反過來，這種顫動能否使它發(fā)出原先的說話的聲音呢？根據(jù)這一設想，終于制造出了世界上第一架會說話的機器一留聲機創(chuàng)新設計方法美國陸軍部提出5W2H法即：通過連續(xù)提六個問題，構成設想方案的制約條件，設法滿足這些條件，便可獲得創(chuàng)新方案.

9.5W2H①Why為什么需要創(chuàng)新？②What創(chuàng)新的對象是什么？③Where從什么地方著手？④Who誰來承擔創(chuàng)新任務？⑤When什么時候完成？⑥How怎樣實施？⑦HowMuch何去達到怎樣的水平？⑧Which幾何創(chuàng)新設計方法案例—某商店改變生意清淡的方法序號提問項目提問內容情況原因改進措施1為什么此處設這個店行不行有需求應保留2作什么批發(fā)零售？百貨專營？維修服務搞不搞？本處適合零售零售為主增加服務項目3何地店設何處？離車站近離居民區(qū)也近為旅客服務增加旅客上車前后所需商品序號提問項目提問內容情況原因改進措施4何時何時購物？旅客寄存行李后無處寄存辦理托運特別是晚上5何人誰是顧客？旅客？居民？未把旅客當作主要顧客增加為旅客服務項目6怎樣怎樣招徠更多旅客？此店不醒目增設路標購物指示牌7多少改進需多少投入？能得多少效益本店有投資能力裝修擴大需1·5萬預計增長20%創(chuàng)新設計方法10