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第五章创造技法与创新设计 创造性思维与创造技法 创新设计方法 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 在国内外市场竞争剧烈的形势下 技术创新是企业保持旺盛生命力的根本保证 在改造老产品和开发新产品的过程中 要求设计人员发挥创造性 提出新方案 探求新解法 开拓新局面 创造力人人都有 但发挥创造才能各有不同 取得创新成果的成功者往往具备以下条件 有良好的创造心理素质 有事业心 敢于进取 不怕失败 善于发现需要 分析矛盾 需要是创造的源泉 矛盾是促进创造的动力 富于想象 有较强的洞察力 由人们不注意的现象和问题看到其本质 从中进行创造发明 等 由此促进强烈的创造意识 掌握创造性技法 科学地发挥创造力 运用自己的知识经验 在创新的实践中不断提高创造力 取得创造性成果 实践是成功之路 第五章创造技法与创新设计 创造性思维的特点 突破性 第一节创造性思维与创造技法 人们往往习惯于从已有的经验和知识中 从考虑某类问题获得成功的思维模式中寻求解题方案 从而受到 思维定势 的束缚 突破性思维敢于克服心理上的惯性 从思维定势的框框中解脱出来 善于从新的技术领域中接受有用的事物 提出新原理 创造新模式 贡献新方法 为工程技术问题闯开新局面 对卫星天线的设计 不论是机 液 电的方案都很复杂 近年来 人们发现镍钛合金具有记忆效应 此原理设计的记忆合金卫星天线 在发射卫星时 天线卷曲成团塞在卫星内部 到达轨道后 随着温度的变化 天线会自动恢复为预定形状 这种方案简单可靠 克服了必须用一个机构 打开 天线的思维定势 具有突破性 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 创造性思维的类型 独创性 针对随大流 保传统的随和性 创造性思维的独创性体现为敢于提出与前人 众人不同的见解 敢于对似乎完美的现实事物提出怀疑 寻找更合理的解法 独创性能使设计方案标新立异 独辟蹊径 各国科学家在锗的提纯工艺方面做了很多探索 都未获成功 而日本的江崎和黑田百合子采取了与别人完全不同的方法 他们有计划地对锗加入少量杂质 并观察其变化 最后发现 当锗的纯度降低为原来的一半时 形成一种优异的电晶体 此项成果轰动世界 并获得诺贝尔奖 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 创造性思维的特点 多向性 善于从多种不同角度思考问题 是创造性思维的重要特征 据分析 创造性活动中成功的几率与设想出供选择方案的多少往往是成正比的 多向性体现为扩散思维和多向思维等形式 扩散思维以某一现实事物为起点 诱发出多种奇思异想 通过一个来源产生众多的输出 多向思维是对某一问题从不同角度探索尽可能多的解法和思路 功能扩散由玩具气球可扩展为高空气象测量物 高空交通工具 车防撞保护物 气垫包装 止血器 血管脂肪疏通器等多种功能的产品 总之 扩散思维能灵活地变换影响事物质和量诸多因素中的某一个 产生新的思路 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 创造性思维的类型 直觉思维 灵感思维 在解决问题时抓住一闪念的直觉思维 对问题有突如其来的顿悟或理解而得到解法 想象式直觉思维借助于想象 把经验和概念化成联想丰富 构思新颖的设想 形象式直觉思维借助于形象化方法 把抽象问题转化为具体图形画面 由此悟出事物的本质 启示式直觉借助其他事物的启发而得到思维的顿悟 直觉思维往往是非逻辑的 跃进的 无步骤的 快速的 直接捕捉实质而未加证明的 但它并非神秘或无中生有 而是经过长期知识和经验的积累 思考 突然获得解放的一种认识上的飞跃 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 创造性思维的类型 逻辑思维其特点是系统地进行自觉思考 通过由此及彼的连动推理 从已知探索未知 从而扩展思路 纵向推理针对现象或问题进行纵深思考 探寻其原因和本质而得到新的启示 横向推理是根据某一现象联想到特点与其相似或相关的事物 进行 特征转移 而进入新的领域 逆向推理针对现象 问题或解法 分析其相反方面 从另一角度探寻新的途径 摩擦焊接法的发明利用了纵向推理 应用横向推理 人们利用面包多孔松软的特点开发出了如多孔塑料等多种产品 压缩式空调的发明利用了逆向推理 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 综上所述 创造性思维是逻辑思维和非逻辑直觉思维的综合 是包括渐变和突变在内的复杂的思维过程 两类思维互相补充和促进 使人的创造性和开发能力更全面 在进行创造性活动过程中 必须处理好扩散与收敛的关系 扩散是有意识地从多角度考虑问题 从多方面探索解决问题的途径 但还必须进一步利用收敛思维 根据目标要求 把探索空间逐渐缩小 在众多方案中求得解决问题的最合理方案 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 创造性技法 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 也叫集思广益法 人的创造性思维特别是直觉思维在受激发情况下能得到较好的发挥 创造性技法 第五章创造技法与创新设计 第一节创造性思维与创造技法 将人们通常思考问题的思路反转过来 从背逆常规的途径探寻新的解法 对于技术系统 根据其组成或影响性能的全部参量 系统地依次分析搜索 以探求更多解决问题的途径 将现有技术或产品通过功能 原理 结构等方面的组合变化形成新的技术思想或新产品 结合书中实例进一步理解各方法的应用 创造性技法 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 创新设计在当代社会生产中起着非常重要的作用 首先 当前国际间的经济竞争非常激烈 其中关键是看能否生产出适销对路的新产品 因而要求设计者必须打破常规 充分发挥自己的创造力 其次 大量新产品的问世 进一步刺激了人们的需求 不仅扩大了人们对商品的选择 同时也使需求层次不断提高 高新技术产品的生产大多具有小批量 多品种 多规格 生产工艺复杂 工作条件或环境特殊等特点 因而对高新技术产品的设计往往不能沿用传统产品设计的老一套方法 需要有针对性地进行创新性设计 设计的实质在于创造性的工作 不是简单的模仿 测绘 更重要的是要革新和创造 把创造性贯穿于设计过程的始终 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 5 创新设计的特征 独创性 综合性 人为目的性 社会价值性 探索性 推理性 多向性 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 创新设计的过程 准备期 酝酿期 明朗期 验证期 包括发现问题 明确创新目标 初步分析问题 搜集充分的资料等准备工作 通过思考与试验 对问题做各种试探性解决 寻求满足设计目的要求的技术原理 常需要加以变换 分解 组合 对各种可能设计方案进行构思 经过长期的酝酿 或采用不同寻常的观念和办法 使问题一下子豁然开朗 得到解决 对新想法进行检验和证明 并完善创造性成果 1 2 3 4 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 灵感是我们在创造性活动中经常出现的心理现象 它的心理结构主要由创造性思维 创造性想象和记忆组成 这是一种创造力的飞跃 具有突如其来 稍纵即逝的特点 如果我们能主动触发和及时捕捉灵感 不但可以提高创造效率 而且对生活 工作和学习也有极大的意义 人们往往经过长时间思索 会出现思路堵塞 倘若在紧张之余做些轻松愉快的事 如与亲密朋友交谈 在乡间田野漫步 听美妙的音乐 都可触发灵感 心理学家赫尔姆霍茨说 在紧张思考之后 安闲自在的时刻 灵感就会到来 我相信直觉和灵感 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 英国一位名叫皮金顿的工程师 一天在帮太太洗碗时 对洗碗水的肥皂泡沫发生了兴趣 顿悟出灵感 设计出一种制造平板玻璃的新方法 创新源于灵感 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 创新设计方法是以创造学理论 尤其是创造性思维规律为基础 通过对广泛的创造活动实践经验进行概括 总结 提炼而得出来的创造发明的一些原理 技巧和方法 创造技法的基本出发点是打破传统思维习惯 克服阻碍创新设计的各种消极的心理因素 充分发挥创新思维 以提高创造力为宗旨 进而促使多出创造性成果 创新设计方法与创造技法 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 创新设计的基本原理 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 分析与综合法则就是先把设计所提出的要求 分解为各个层次和各种因素 分别加以研究 分析其本质 然后再按设计要求 综合成为一个新的系统 综合不是将对象各个构成要素进行简单的相加 而是使综合后的整体产生具有为创造性的新发现 创新设计法则 先进技术成果综合法多学科技术综合法新技术与传统技术综合法 改造更新 自然科学与社会科学综合法 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 还原法则的定义是 任何发明和革新都有创造的起点和创造的原点 创造的原点为基本功能要求 是唯一的 创造的起点为满足该功能要求的手段与方法 是无穷的 创造的原点可作为创造起点 但并非任何创造起点都可作为创造的原点 研究已有事物的创造起点 并深入到它的创造原点 再从创造原点另辟门路 用新的思想 新的技术重新创造该事物或从原点解决问题 也就是抽象出其功能 集中研究实现该功能的手段和方法 或从中选取最佳方案 这就是还原法则的目的 家用洗衣机的发明就利用了还原法则 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 常用的对应法有如下几种 相似对应联想设计时 人脑中会自然地产生一种倾向 会联想起同这次设计要求相似的设计过程和经验 对比对应联想联想起与这次设计要求完全相反的经验 接近对应联想联想起在时间上或空间上与这次设计要求相关联的经验 只有掌握对应联想的法则 把自己身边或岗位上革新的成果与发明对象进行联想 就会产生许多意想不到的设想 滚动活塞式压缩机的发明就充分应用了对应法则 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 这是一个把原研究对象的概念 原理和方法等运用于其他研究对象并取得成果的认识方法 移植法则可分为如下几种 纵向移植法则即沿不同物质层次和运动级别进行的移植法则 横向移植法则即在同一物质层次和运动级别内的不同形态之间进行的移植法则 综合移植法则即把多种物质层次和运动级别的概念 原理和方法 综合引进到同一研究领域或同一研究对象的移植法则 技术移植法则即在同一技术领域的不同研究对象或不同技术领域的各种研究对象之间进行的移植法则 往复式发动机 转子式发动机 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 离散法则是冲破商品互补型观念的限制 把互补型商品予以分离 创造发明出一种或多种新产品的一种方法 隐形眼镜的发明利用了此法则 该法则是通过强化手段 达到提高质量 改善性能和增加寿命的目的 例如 为提高刀具的耐磨性 可采用电火花强化刀具的工艺 为提高零件的强度 对零件表面进行喷丸处理等 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 换元又称为替换或代替 如代用材料 代用零件 代用方法等 换元是一种着重解决具体问题的方法 而不是提出问题的方法 在创造发明活动中 换元是用一事物代替另一事物 通过代替事物去研究被代替事物的矛盾 使常规方法难以解决的问题获得解决的方法 另外 还可通过换元发现新的办法 进一步完善被代替的事物而进行创新 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 当在解决问题的过程中遇到一个屡攻不克的难关时 不妨暂且停止在这个问题上的僵持 而先转入下一步的工作 带着这个问题继续前进 或者试着改变一下视点 不在这个问题本身上钻牛角尖 而去注意一下与这个问题有关的各个侧面 当解决了其他问题后 这个悬而未决的问题往往也就迎刃而解了 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 为了解决某个技术问题 或设计某种多功能产品 将两种或两种以上的技术思想或物质产品的部分或整个部分进行适当的结合 就会形成新的技术思想 或设计出新产品 这种技术创造称为组合创造 组合创造有下述几种类型 1 主体附加在原有的技术思想中补充新的内容 在原有的物质产品上增加新的附件 2 异类组合有两种或两种以上不同功能的物质产品的组合 激光就是近代光学与电子相结合的产物 属于异类组合 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 3 同物组合若干相同事物的组合 如对笔 子母灯 情侣表的组合等 4 重组在事物的不同层次上分解原来的组合 然后以新的意图重新组合起来 重组作为一种创造手段 可以更有效地挖掘和发挥现有技术的潜力 美国著名飞机设计专家卡里格 卡图按照空气的浮力和气推动原理 对螺旋桨飞机进行重组 将螺旋桨改放在机尾 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 经验证明 人们在解决问题时 每当采取一种特定的思路取得成功后 这种思维方式就被视为 法宝 而继续沿用这个 法宝 去处理新的问题 这种思维方式的稳定性与重复次数成正比 即重复次数越多 其稳定性越强 这在心理学上称为 思维定势 要克服思维定势 必须对熟悉的事物持陌生的态度 用新的观点 从新的角度上看待事物 如留声机就是根据电话机逆反思维得到的 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 例如百叶窗中的栅格排列密 间距小 清除尘埃较麻烦 因此为解决这个小难题 设计出仿手指形状的一种清洁百叶窗的工具 这种工具设有8个手指状的刷子 使用时可以灵活方便地伸入栅格间 再通过静电作用吸灰除尘 为什么名牌大学学生的素质优于普通大学学生的素质 这是因为在名牌大学有一种共生效应 该校的学生在优越的学习环境中 自觉或不自觉地受到刺激和共振 从而共同进步 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 该方法是将其他领域中的原理 技术和方法移植到本领域里来 从而形成创新构想的一种方法 如根据家具磁性门的原理而设计的磁性文具盒 将军事上的爆破技术移植到医学上来治疗人体内各种结石疾病的医疗器械 都是采用了移植法 在运用移植法时 不可机械行事 不能原封不动地照搬 要有所创新 如一种新的三通水管接头 它是将都江堰分流坝的分流原理巧妙地移植过来 并根据水管的特点而设计的产品 三通水管接头 都江堰 创新设计方法 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 延伸法是把现有产品稍加改进或不加改进 从而扩大其用途的一种方法 如用来挡雨的雨伞 可延伸到遮阳伞 成为夏日里人们外出的必备之物 利用现有和传统的产品 扬长避短 扩展长处 克服缺陷 增加产品功能和用途 便可有新的发明和创造 如 多用活动扳手 多用查表尺 等 只要我们平时留心 一些看起来功能单一 用途较少的产品 通过延伸法则可发挥其更大的作用 人们在思考和办事时 总是不自觉地依照一定的常规去思考 如果打破这一常规 变换习惯做法 则往往能收到创新的效果 我们一定有这样的感受 整齐威武的军乐队 迈着规则的步伐 队形时而变成方形 时而变成梯形 通过顺序上的变换 给人耳目一新的享受 创新设计方法 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 仿生法是指对自然界的某些生物特性进行分析和类比 通过直接或者间接模仿而进行创新设计的方法 它包括形状模仿 结构模仿 动作模仿 功能模仿等 仿生法是发展现代新技术的重要途径之一 例如 飞机构件中的蜂窝结构 响尾蛇导弹的引导系统 模仿鸟类的飞机 模仿鱼类的潜水艇 根据萤火虫发光原理制作的反光交通提示牌等 都是运用仿生法进行创新设计的例子 在运用仿生法时 要求首先弄清某些生物现象的特征和科学道理 并大胆巧妙地运用到创造实践中去 另外 有些生物现象不能直接用于发明创新 而需要进行相应的变动 总之 要用科学原理加以分析 在实践中仔细观察 才能得到仿生法的创造发明成果 创新设计方法 第五章创造技法与创新设计 第二节创新设计方法 仿真是指模仿人或动物的动作 而变异是指突破模仿的动作再创新的动作 两者都可以实现创造性的设计 钟表开始时是用滴漏等装置来作定时元件的 由于这种定时元件不稳定 故做出的钟表是不准确的 经常需要校正 后来根据教堂中的挂灯随风摆动时 不论摆幅大还是小 其频率是恒定的这一自然现象 发明了用摆来作钟表的定时原件 使现代钟表的精度大为提高 直至现在最新式的原子钟 也还是利用了这种自然现象 只是它已不是利用摆的振荡 而是利用原子的振荡而已 创新设计方法 第五章创造技法与创新