13章创新设计17讲

1先进设计系统第13章创新设计先进设计系统机械系统设计第8章生产线第9章概念设计第10章总体设计第11章详细设计第12章设计评价第13章创新设计第14章虚拟设计第15章智能设计2先进设计系统第13章创新设计第13章创新设计13.1创新设计的概念与内容13.2创新精神与创新能力13.3创新思维13.4发明问题解决理论TRIZ13.5创新支持系统ISS★3先进设计系统第13章创新设计13.1创新设计的概念与内容13.1.1创新设计的定义、作用与分类13.1.2产品系统的创新设计★4先进设计系统第13章创新设计13.1.1创新设计的定义、作用与分类⒈创新设计的定义⒉创新设计的作用3.创新设计的分类★5先进设计系统第13章创新设计⒈创新设计的定义创新是创造一种新事物的活动。创新是设计的应有之义，并贯穿于设计全过程中。一个技术产品的设计进程由四个主要环节组成：⑴产品规划（productplanning），⑵概念设计（conceptualdesign，国内传统上称方案设计），⑶具体设计（embodimentdesign，国内传统上也称技术设计），⑷详细设计（detaildesign，国内传统上称施工设计或工艺设计）。★6先进设计系统第13章创新设计⒈创新设计的定义⑴德国的Beitz及Pahl将设计分为三类：①新型设计：是在概念设计阶段产生一个全新的原理解，以满足给定的设计要求；②适应性设计：是对已有产品的工作原理作适当改进，以满足对产品新的要求；③变参数设计：是不改变已有产品的工作原理，对其某些零部件改进设计。★7先进设计系统第13章创新设计⒈创新设计的定义⑵根据设计活动中创造性的大小，将设计分为如下三类：①常规设计：以成熟产品结构为基础，运用常规方法进行的产品设计。它在工业生产中大量存在，是一种经常性的工作。②革新设计：为增加原有产品的功能、适用范围，提高其性能或改进其结构、尺寸或外形的变型设计。它是对已有产品的改进，也称为改进设计。它“推陈出新”。常规与创新的中间。③创新设计：是提供具有社会价值的、新颖而独特成果的设计，是产生新的工作原理并将其实现的设计。它是“无中生有”。创新设计：在设计中采用新的技术手段、技术原理和非常规的方法而进行的设计。即一切非常规设计，包含革新设计或改进设计。★8先进设计系统第13章创新设计⒉创新设计的作用①提高产品的竞争能力。国际经济竞争非常激烈，关键是看能否生产出适销对路的新产品，要求设计者必须打破常规，充分发挥自己的创造力。②满足市场需求。新产品问世，进一步刺激了人们的需求，增大了人们对商品的选择，也使需求层次不断提高。③使各项技术组合成综合优势。对高新技术产品的设计往往需要有针对性地进行创新设计，使设计的产品处于竞争优势。任何单项技术的好坏都是有条件的、相对的，通过创新设计，恰到好处地使各种技术形成总体最佳的效果。★9先进设计系统第13章创新设计3.创新设计的分类传统设计源远流长，而创新设计包罗万象。创新设计的分类：⑴按创新设计程度进行分类：①发明型创新设计；②实用型创新设计；③技术革新型创新设计；④合理建议型创新设计。⑵按创新设计对象进行分类：①产品功能创新设计；②产品外观创新设计；③生产工艺创新设计；④生产管理创新设计。★10先进设计系统第13章创新设计3.创新设计的分类(续1)⑶按创新设计规模进行分类：①大型创新设计项目；②中型创新设计项目；③小型创新设计项目。⑷按创新设计创意进行分类：①需要吸引型创新设计；②技术推动型创新设计。⑸按创新设计组织进行分类：①个人创新设计；②集体创新设计。★11先进设计系统第13章创新设计13.1.2产品系统的创新设计1.产品系统创新设计的含义2.产品系统创新设计的内容★12先进设计系统第13章创新设计1.产品系统创新设计的含义通过设计人员的创新思维、运用创新设计理论和方法设计出结构新颖、性能优良和高效的产品。创新设计的含义是十分广泛的。设计本身就应具有创新。照搬照抄是不可能进行创新设计的。创新设计本身也存在创新多少和水平高低之分。判断创新设计的关键是新颖性，在原理、结构、组合方式上要新。⑴构思一种新的工作原理就可创造出一种新产品。例：激光技术的应用，产生了激光加工机床。⑵创造一种新结构的执行机构就可造就一种新产品。例：抓斗大王包起帆采用了多自由度的差动滑轮组和复式滑轮机构创造发明了“异步抓斗”。⑶采用新的组合方式也可创造出一种新产品。例：美国阿波罗飞船通过选用现有的零部件组合而成。★13先进设计系统第13章创新设计2.产品系统创新设计的内容⑴原理方案的创新设计：这是属于概念设计或方案设计范畴的，其中包括新功能的构思、功能分析和功能结构设计、功能的原理解创新、功能元的结构解创新、结构解组成创新等等。⑵零部件的创新设计：这是在结构设计阶段进行设计创新，其中包括对零部件新结构的设计，以提高工作性能、减小尺寸重量；采用新材料，以提高零部件的强度、刚度和使用寿命。⑶产品造型的创新设计：为了增强产品的竞争力，我们应该对产品的造型、色彩、面饰等进行创新设计。造型设计得法，使用者心情舒畅、爱不释手，产品功能得到充分的体现。产品系统创新设计的内容最关键的是：原理方案的创新设计。★14先进设计系统第13章创新设计第13章创新设计13.1创新设计的概念与内容13.2创新精神与创新能力13.3创新思维13.4发明问题解决理论TRIZ13.5创新支持系统ISS★15先进设计系统第13章创新设计13.2创新精神与创新能力13.2.1创新人格中的创新精神13.2.2创新精神中的创新能力13.2.3创造活动的一般过程与特性★16先进设计系统第13章创新设计13.2.1创新人格中的创新精神1.创新人格的含义2.创新人格的构成★17先进设计系统第13章创新设计1.创新人格的含义人格：是指个人在社会中的地位、作用、尊严、价值和品格的总和。而最能体现人的价值和品格的是创新素质袁隆平，杂交水稻，世界推广已增产1万亿kg,20亿人吃1年创新人格：具有创新素质和创新精神的人才个性创新人才：具有创新人格的人才创新人格的核心是创新精神创新精神又是由创新能力和创新价值观组合而成★18先进设计系统第13章创新设计2.创新人格的构成创新人格的主要构成因素:图13-1。注；表示促进关系，表示组合关系图13-1创新人格及其组成关系示意图（创新实践社会化）（创新动机社会化）创新能力创新人格创新精神开拓精神独立精神奉献精神合作精神创新价值观创新意识创新认知创新思维创新行为精神动力基础：5个要素行为方式基础：创新能力→4个要素奉献精神、开拓精神的形成过程＝创新意识和创新认知中动机要素不断社会化的过程。独立精神、合作精神的形成过程＝创新思维和创新行为中实践要素不断社会化的过程。★19先进设计系统第13章创新设计13.2.2创新精神中的创新能力1.创新精神的含义2.创新行为的特征3.创新能力的含义★20先进设计系统第13章创新设计1.创新精神的含义广义的创新精神：创新者所具有的智力心理品质与非智力心理品质的有机结合和升华以及由此产生的实际创造活力。狭义的创新精神：是指创新者在知识创新和科技创新活动中所具有的创新行为、创新能力、创新意识、创新方法的有机结合和升华以及由此体现的实际创造活力。思想是行为的指导，行为是思想的外化。创新行为：是创新人才所具有的创新精神在一定条件下的外部显露。通过创新行为的特征可了解创新精神的实质内容和本质特点★21先进设计系统第13章创新设计2.创新行为的特征①冒险性。创新有可能一败涂地。创新行为需要感情的热烈迸发，敢于冒险。②反叛性。创新就是敢于突破和反叛。批判与创新互为条件。③独立性。独立思维将导致标新立异、别开生面、不怕讽刺④理智性。创新行为需要感情的冷静收敛。知识结构以及学科知识联系将使行为更为理智⑤坚韧性。创新行为具有愈败愈战、愈战愈强的品质。专注性和好奇性思维使创新行为极具坚韧性。★22先进设计系统第13章创新设计2.创新行为的特征(续1)⑥实验性。创新是人们脑体并用、身心合一的创新过程。实验环节可为人们的探索提供条件，以不断改变方法。⑦直觉性。由于创新思维具有依靠直觉把握事物要点的特性，这一性质决定了人们的创新行为具有直觉性。⑧新颖性。创新行为的本质特征就是求新、求异，新颖性是决定创新成果有无生命力和竞争力的关键。⑨合作性。高水平创新，须依靠多学科、专业、人员的合作。合作可以使个人有限的智力和精力得到多级放大，也可以改善创新人才的人际关系，增强创新素质。★23先进设计系统第13章创新设计3.创新能力的组成能力：是指人们有效地完成某一活动所必备的心理条件，是智力因素和非智力因素在有机协调上的集成。组成：⑴观察能力。观察：是人们有目的、有计划、有控制的知觉。培养5方面：坚持观察的客观性、全面性、理论性、分析性、科学性。⑵思维能力。表现为问题性、广阔性、深刻性、独立性、敏捷性。善于发现问题；透过现象看本质；独立思考和分析；准确抓问题关键。⑶想象能力。想象：是人脑对记忆的表象进行加工并形成事物新形象的心理活动。亚里士多德：想象力是发现、发明等一切创造性活动的源泉。⑷操作能力。包含两类：①计算机应用技能：学习和工作须用计算机。②实验技能：应贯彻实验的客观性、理论性、整体性、可重复性原则。★24先进设计系统第13章创新设计13.2.3创造活动的一般过程与特性1.创造过程的4个阶段2.创造活动的特性★25先进设计系统第13章创新设计1.创造过程的4个阶段①准备期：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。②酝酿期：通过长期思考与试验，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以及对各种可能设计方案的构思。常需要加以变换、分解、组合。③明朗期：经过长期的酝酿、潜伏或不同寻常的观念和办法，使问题的解决一下子豁然开朗。创新性设计中顿悟的出现有时是受到偶然因素的启发产生的，有时灵感出现。④验证期：即对新想法进行检验和证明，并完善创造性成果★26先进设计系统第13章创新设计2.创造活动的特性①目的性：任何形式的创造，包括创新性设计，其主体都是具有主观能动性的人，并且是一种有目的的活动。②新颖性：创造不是单纯的重复和模仿，而是在自己、前人或他人已经获得的结果基础上的新扩展、新开拓。它所追求的是新奇、新颖、独特和非重复性的结果。③价值性：创造必须体现为一定的价值。这种价值可以包括学术价值、经济价值、审美价值等多方面。发明和设计创造的价值主要看其经济价值以及实用性、有效性、可靠性。④探索性：创造通常是在知识、手段、方法等不甚充分的条件下进行的活动。★27先进设计系统第13章创新设计第13章创新设计13.1创新设计的概念与内容13.2创新精神与创新能力13.3创新思维13.4发明问题解决理论TRIZ13.5创新支持系统ISS★28先进设计系统第13章创新设计13.3创新思维13.3.1思维的两种基本形式13.3.2灵活思维的几种表现形式13.3.3创新思维与创新设计★29先进设计系统第13章创新设计13.3.1思维的两种基本形式1.思维的定义2.思维的两种基本形式★30先进设计系统第13章创新设计1.思维的定义考察设计者在设计中的思维，对于创新设计具有重要的意义。设计是从市场需求出发寻求满足约束条件的目标解(产品)的过程。设计行为是思维活动的反映，因而与人的思维密切相关。思维：Thinking作用：思维是心灵的中枢。定义：思维是人脑对知识、信息进行加工、处理的活动。思维的特征：直接和间接、形象和抽象、发散和收敛等。思维的目的：解决问题。★31先进设计系统第13章创新设计不同学科对思维的理解哲学：一般把思维活动看作人的理性认识，是指人在获得感性认识之后所进行的思维活动。即思想，或思考。它通常是指抽象思维。逻辑学：专门研究人的思维形式及规律。其思维形式是指思维所形成的概念、判断和推理。主要是从概念进行判断和推理来理解思