第二章创新设计思维基础和创新技法

设计是一门艺术机械创新设计李金泉北京邮电大学机电中心办公室：新科研楼915Email：[e-mail]第二章创新设计的思维基础和创新技法1.思维概述2.思维的类型自学3.创造性思维的形成与发展4.思维方式与创新技法重点1.酝酿准备阶段长期积累偶然得之厚积而薄发2.潜心加工阶段潜意识工作3.顿悟阶段众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。创造性思维的形成过程第三节造性思维的形成与发展创造性思维的形成过程酝酿准备阶段潜心加工阶段顿悟阶段2019/8/22老子顿悟飘然成仙释迦牟尼顿悟立地成佛2019/8/22例1:蜘蛛结网与迪卡尔坐标法国17世纪著名哲学家、数学家迪卡尔创立了迪卡尔坐标酝酿准备阶段潜心加工阶段顿悟阶段德国有机化学家凯库勒，在1865年发现了苯的分子结构。苯是有机化学的基本物质。例2:“梦”指迷津例3:“电视剧”给出解决方案普通圆电池手机电池笔记本电池纽扣电池例3:“电视剧”给出解决方案笔记本电池例3:“电视剧”给出解决方案普通圆电池例3:“电视剧”给出解决方案普通圆电池电池基材泡沫铜泡沫铝例3:“电视剧”给出解决方案内蒙稀澳科电池正极生产线原先生产方案例3:“电视剧”给出解决方案内蒙稀澳科电池正极生产线原先生产方案美国一家实验室设计的喷涂头原理例3:“电视剧”给出解决方案美国一家实验室设计的喷涂头原理公司员工改进的设计的喷涂头原理例3:“电视剧”给出解决方案美国一家实验室设计的喷涂头原理大染坊电视剧中有关染布挂浆的桥段给了提示。例3:“电视剧”给出解决方案内蒙稀澳科电池正极生产线改进后生产方案电视剧《大染坊》创造性思维训练题例玻璃容器内有一条毒蛇，现在需要测量它的长度。我们可以使用普通的工具——用适当的钩子抓住它，然后在助手的帮助下，顺着标尺将毒蛇拉直测量。这就是我们立刻想到的解决方案。但是，根据系统思维方式，可以找出哪些其他方法呢？2019/8/22想象“过去”2.以什么方式可以利用毒蛇的某个时刻（动作）来安全测量毒蛇而又不被毒蛇咬伤呢？2019/8/221.在测量之前毒蛇在做什么呢？它在爬行，休息和吃东西。想象“过去”2019/8/22毒蛇被喂食的时刻可以加以利用。因为这时有食物在蛇的嘴里，所以它的注意力都集中在吞食它的受害者身上。这时候似乎不大可能被毒蛇咬伤。解决方案1我们真的可以利用这个时刻测量蛇的长度吗？”想象“未来1.测量后毒蛇会做什么呢？它会和先前一样做着相同的事情：它在爬，休息和吃东西。所以，让我们来把视野放得更远一些——冬季。在这个季节蛇是冬眠的，并且会蜕皮。2.以什么方式可以利用这种时刻来测量蛇的长度呢？2019/8/22想象“过去”2019/8/22解决方案2我们可以给放蛇的容器降温，让它处于冬眠状态，利用这个时间可以测量蛇的长度。2019/8/22解决方案3可用与蛇粗细相当的玻璃管将蛇驱入，继尔进行度量，不至于发生危险。设想，管一端为小斜度锥形管，进入试量区的管径与蛇头部相当。其他思路2019/8/22解决方案4其他思路可采用多角度照相，根据照片建立起其三维模型，在三维软件直接测量其长度。优点：非接触，无危险，准确度可接受，建立了三维模型。缺点：手段高科技，非老百姓能所用。2019/8/22解决方案5其他思路可以请蛇王将蛇抓住，伸直了，进行测量。创新能力的培养提高创造力:培养良好的创造心理了解创造的思维特点掌握创造的原理技法观察力记忆力想象力思考力表达力自控力理想信念情感兴趣意志性格加强创造实践智力因素：非智力因素：传说鲁班在山上砍柴时，不小心手被草割破了，一般人可能会自认倒霉，而他却对此产生了好奇心，他仔细观察这种草后，发现这草的边上有一排锯齿，根据这个发现，鲁班发明了至今仍在使用的锯子；传说瓦特在观察到水烧开后蒸汽能将壶盖顶起，依据这个原理他产生了蒸汽动力的设想，并最终发明了蒸汽机，导致了第一次工业革命；还有大家非常熟悉的阿基米德在洗澡时发现浮力定理，从而检验出皇冠是否为纯金的故事；牛顿从树上的苹果会掉下来的现象发现万有引力的故事…，这些故事为他们的发明增添了一层神秘的传奇色彩。实例1实例2有一位青年，一次看到了一对姐弟吵架的情形，因为姐姐要使用电熨斗，而弟弟却要用电灯看书，两人为了争抢电源而吵了起来。他就想到“如果能够做一个有两面插座的插头，那不就解决问题了吗？”于是他就以200日元的资本，生产这种自己发明的有复式插座的插头，从而开始了他的事业，这位青年名叫松下幸之助。实例31583年伽里略在教堂做礼拜时，看到教堂内有一根长绳下面吊着吊灯，这种装置叫摆。他发现吊灯在小幅度摆动时，虽然摆的幅度逐渐减小，但摆动一次所需的时间是一样的，这个特性就是摆的等时性，依据这个原理，荷兰物理学家惠更斯制造出了带摆的钟。实例3手表工作原理和机构图第四节创新技法4.1需求创新法4.2群体集智法4.3系统分析法4.4联想类比法4.5机遇创新法4.6组合创新法4.7系统思维创新法304.1需求创新法发现或发掘人们需求发明创造产品社会欢迎4.1.1发现需求创新法需要是创造的引信！例1：母子雨衣的发明！314.1需求创新法发现或发掘人们需求发明创造产品社会欢迎4.1.1发现需求创新法抱怨是创造的信号！例2：电炉的发明！19世纪末——美国记者休斯——辞职——发明家用电器——家庭主妇调查——一无所获——偶然朋友家做客——汤中煤油炉——电炉324.1需求创新法发现或发掘人们需求发明创造产品社会欢迎4.1.1发现需求创新法烦恼是创造的途径！例3：洗衣机清毛器的发明！33每个人发现一个需求、提出一个想法？4.1.2创造需求创新法创造需求创新法：借鉴传统文化或传统产品进行创新，运用前人的传统理论或方法，提出新的理论或方法，对人类的生活做出改进。生活需求！例1：香港立伦国际有限公司集欧洲特点和东方特点于一身的帆船鞋。艺术需求！例2：画蛋（在蛋上精描出各种图案）1989年德国国际交易会，一个画蛋竟卖到150马克。344.1.3引申需求创新法科学无止境，创造无禁区！例：马车汽车飞机航天飞机例：甩干机、干衣机、干洗机洗涤剂（专用高效衣粉、专门洗衣粉容器）洗衣机消毒作用洗衣粉节水型洗衣机小型洗衣机35发动机翅膀航天技术4.1.4预测需求创新法预测需求创新法：根据消费者需求，预测消费者将来需求。预测需求创新法的途径：1)采用三维立体效应揣摩、迎合和引导消费者，使自己的产品具有超前性，公司决策具有预测性；（“小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头”）例1：今天的样品可以尝试，明天的可以定购，后天的公开出售！——美国食品公司雇佣42位食品设计师、配方师，每周要设计出10多种新食品。例2：一次性雨伞！——台商到美国，见美国人出门就汽车，雨天也极少用伞，只是非得步行时才偶尔用之。再一问，美国没有伞厂，全用进口货。此情景，使台商来了创意：为美国人专门设计“用即扔”低档雨伞，很快占领了市场，独占该国雨伞进口量的60％。364.2群体集智法4.2.1智力激励法(美国创造学家奥斯本提出)1.智力激励法的原则1)自由思考；2)延迟评判；3)以量求质；4)综合改善（三个臭皮匠，顶个诸葛亮）2.智力激励法的运用程序1)准备：选择会议主持人、确定会议主题、确定参加会议人选、提前下达会议通知；2)热身活动：如将创新的小故事、出智力题等；3)明确问题：主持人介绍问题；4)自有畅谈5)加工整理37例：电缆线积雪问题2019/8/222008年大雪几种设想：(1)人工除雪（2）采用专用电缆清雪机（3）采用电热化解积雪（4）采用震荡技术清除积雪（5）巡线机器人除雪（6）……例：电缆线积雪问题例：电缆线积雪问题几种设想：（1）采用专用电缆清雪机（2）采用电热化解积雪（3）采用震荡技术清除积雪（4）巡线机器人除雪（5）……例：电缆线积雪问题几种设想：（1）采用专用电缆清雪机（2）采用电热化解积雪（3）采用震荡技术清除积雪（4）巡线机器人除雪（5）除雪飞机+特种螺旋桨4.2群体集智法42几种设想：（1）采用专用电缆清雪机（2）采用电热化解积雪（3）采用震荡技术清除积雪（4）巡线机器人除雪（5）除雪飞机+特种螺旋桨4.2.2书面集智法“635法”：每次会议请6人参加，每人在卡片上写3个设想，每轮5分钟。实施程序：1)会议准备：选择主持人，确定会议议题，邀请6名与会者参加；2)进行轮番默写激智：每轮5分钟后，将卡片传递给右邻的与会者，在卡上填写3个新的设想，如此传递几次。3)筛选有价值的新设想：收集设想卡，筛选。434.2.3函询集智法德尔菲法1.函询集智法的基本原理：借助信息反馈，反复征求专家书面意见来获得新的创意；2.函询集智法的基本做法：就某一课题选择若干专家作为函询调查对象，以调查表形式将问题及要求寄给专家，限期索取书面回答，收到全部复函后，将所得设想或建议加以概括，整理成一份综合表。然后，将此表连同设想函询表再次寄给各位专家，使其在别人设想的激励启发下提出新的设想或对已有设想予以补充或修改。视情况需要，经过数轮函询，即可得到许多有价值的新设想；3.函询集智法的特点：1）匿名性；2）可信度4.函询集智法的运用程序：专家选聘，函询调查表的编制，函询调查的组织，设想的加工整理。44例：家用电器新产品开发课题的策划！1）根据开发研究要求，选聘国内外30位专家担任函询对象；2）制定“家用电器新产品开发课题函询表”。表中列出家用电器基本类别，划分出“重点考虑”、“一般考虑”、“暂不考虑”等级别，并对其做出相应说明。3）进行轮间反馈。第一轮函询表，收到150个家电产品新设想，经归纳整理成80个新设想再次进行函询。第二轮函询表收回后，专家们设想集中到重点考虑的课题45个。经第三轮函询后，专家把急需开发的重点家用电器产品集中到6类20种。4）最后根据专家反馈的设想，制定出家用电器产品重点研究开发计划。452019/8/22例：金属磨损问题问题：机械设备失效70%是由于金属磨损引起的。美国曾统计，每年因磨损造成的国民生产总值的4%。我国GDP占世界4%，消耗了世界30%以上的钢材。每年经济损失1000亿人民币以上。仅磨料磨损每年要消耗300多万吨钢。典型案例1.提高材料表面硬度；2.合理选用配对的摩擦副，提高减摩性；3.加强摩擦副间的润滑；（1）开发效果更好的润滑剂；（2）研制添加剂，提高润滑油的性能（3）加强机械装置润滑与密封结构的设计……2019/8/22应用智力激励法，提出了多种解决途径与方案：2019/8/222002年9月18日，国家经贸委会同国防科工委、铁道部、交通部、教育部、国家环保总局等有关部门在哈尔滨主持召开了“金属磨损自修复材料”产品鉴定会。由徐滨士院士、钟群鹏院士、丁传贤院士、张福泽院士等17位专家组成的鉴定委员会一致同意该项目通过鉴定：“金属磨损自修复材料是一项具有自主知识产权的的高科技产品，具有世界先进水平”。金属磨损自修复技术(ART技术)(Auto-estorationTechnologyofWearofMetals)2019/8/22金属磨损自修复技术(ART技术)(Auto-estorationTechnologyofWearofMetals)ART采用发明专利“一种矿石粉体润滑组合物”（粒度不大于10μm），添加到油品和润滑脂中使用，不与油品发生化学反应，不改变油的粘度和性质，使用中无毒副作用，对环境和人体无害。用ART处理机械零件可以在其摩擦表面上生成耐磨保护层。1．改变机械零件摩擦表面和表层的晶格结构，使其更均质和能量更稳定。2．显著改善接触和摩擦表面的物理-化学和力学性能。3．选择性的补偿磨损表面，使摩擦副的间隙最佳化。4．降低机械损耗。2019/8/22超细粉体微粒铁谱照片（10μm）内燃机缸套金属陶瓷保护层的光学显微镜像北京邮电大学化学防护研究所所长彭道儒教授823保护剂2019/8/22FALEX试样BX60型光学显微镜像4.3系统分析法系统分析法五种模式：设问探求法、缺点列举法、希望点列举法、特性列举法、形态分