第03章 创造性设计方法

现代机械设计方法主讲教师：白清顺第三章创造性设计方法3什么是创造–建立新系统的过程–狭义创造–广义创造–个体创造力创造性设计–竞争力与创造性的关系–典型企业特征第三章创造性设计方法4一培养创造力的条件„创造力的培养1)丰富的知识和经验——知识和经验是创造的基础，是智慧的源泉。创造就是用已有的知识为前提去开拓新的知识。–浅谈水变油——没有知识的创新只能是滑稽的创新–浅谈海水变油——1升海水所蕴含的能量相当于300升汽油§3.1创造力和创造过程5一培养创造力的条件„创造力的培养1)丰富的知识和经验地球上现存氘氚产生的核聚变能可供人类用100亿年。地球上现存氘氚产生的核聚变能可供人类用100亿年。全超导托卡马克EAST核聚变实验装置（又称“人造太阳”）-中科院等离子体物理所（合肥2005）全超导托卡马克EAST核聚变实验装置（又称“人造太阳”）-中科院等离子体物理所（合肥2005）§3.1创造力和创造过程6一培养创造力的条件„创造力的培养2)高度的创造精神——创造性思维能力并不是与知识量简单地成比例的，还需要有强烈的参与创造的意识和动力。牛顿的苹果树（剑桥）莱特兄弟的飞机§3.1创造力和创造过程7一培养创造力的条件„创造力的培养3)健康的心理品质——要有不怕困难、刻意求新、百折不挠的坚强意志。阿尔弗雷德·伯纳德·诺贝尔（AlfredBernhardNobel,1833-1896）：瑞典化学家、工程师、发明家、军工装备制造商和炸药的发明者。“生命，那是自然付给人类去雕琢的宝石。”——诺贝尔爱迪生（ThomasAlvaEdison，1847-1931）是举世闻名的美国电学家和发明家，被誉为“世界发明大王”。§3.1创造力和创造过程8一培养创造力的条件„创造力的培养4)科学而娴熟的方法——必须掌握各种创造技法和其他的工程技术研究方法。冯康（1920.9-1993.8），国际著名数学家，我国计算数学的奠基人和开拓者，中国科学院院士。研究领域：拓扑群、广义函数、应用数学、计算数学、科学与工程计算。两次重大科学突破，一是1964-1965年间独立地开创有限元方法并奠定其数学基础；二是在1984年以后创建的哈密尔顿系统的辛几何算法及其发展。“我的计算数学研究都不是从阅读别人的论文开始的，而是从工程或物理原理出发的”——冯康§3.1创造力和创造过程9一培养创造力的条件„创造力的培养5)严谨而科学的管理——创造需要引发和参与，也需要对其每个阶段或步骤进行严谨而科学的管理，这也是促进创造发明的实现的因素之一。神舟六号载人飞船及其全球测控系统§3.1创造力和创造过程10一培养创造力的条件①丰富的知识和经验②高度的创造精神③健康的心理品质④科学而娴熟的方法⑤严谨而科学的管理§3.1创造力和创造过程„创造力的培养（总结）11一培养创造力的条件„创造力的培养（注意）1)要克服思想僵化和片面性，树立辩证观点。2)要摆脱传统思想的束缚，不盲目相信权威等。3)要消除不健康的心理，如胆怯和自卑。4)要克服妄自尊大的排他意识，注意发挥群体的创造意识等。——突破惯性思维——改革开放（改革30年释放了人们的创造精神-吴敬琏）——创新团队（群体）建设§3.1创造力和创造过程12创造性思维的形成过程储存准备阶段（收集信息、形成认识、尝试解决）思想加工阶段（潜意识的参与）顿悟阶段（豁然开朗、问题解决）二创造发明过程分析„准备阶段——提出问题、搜集材料、定向科学分析等。„创造阶段——构思、顿悟和发现等。„整理结果阶段——验证、评价和公布等。§3.1创造力和创造过程13二创造发明过程分析发明创造过程的7个步骤或阶段1.意念什么是意念及意念的获取方法–值得研究？–值得改进？–也许能实现？–顾客需要的也许是这个？–下属对我的做法不满意？–上级对我的工作不满意？–同级觉得和我沟通困难？–客户对我不满意？–客户流失？§3.1创造力和创造过程14二创造发明过程分析1.意念§3.1创造力和创造过程15二创造发明过程分析2.概念报告（广义的计划表）•概念报告的内容（意念之间的联系与制约关系；把概念转变成实际方案的途径）•概念报告的修正（动态文件）•概念报告的作用（创造过程分解、有用的信息源泉，且后续可以利用。）§3.1创造力和创造过程16二创造发明过程分析3.可行模型：简单易行的方案模型4.工程模型：多个比较，按照安全、可靠、价格、改进的可能及目标实现情况排序。5.可见模型：从可视化到虚拟制造6.样品原型：由实验室到车间的制造7.小批生产：生产线制造上述步骤并非严格有序，要充分利用计算机模拟技术。§3.1创造力和创造过程17§3.2创造性思维创造性思维和创造技法是创造的核心常规思维的主要特点–常规性——即习惯性、通常性–单向性——即只向常规的习惯方向思考–单一性——即只考虑一种方案、一种思路–逻辑性——即通常的逻辑思维范畴等创造性思维的主要特点–独特性——即与众不同–多向发散性——即立体性思维、多答案–非逻辑性——即出人意料–连动性——即由此及彼性–综合性——创造是多种思维方式的综合，在综合中创新。二创造发明过程分析18一发散思维与收敛思维„发散思维是一种让思路向多方向、多数量全面展开的立体型、辐射型的思维方式。„收敛思维是指针对由发散思维所提出的各种方案，分别逐一地进行讨论，做出比较、评价和选择，将问题集中到使它获得解决的某一种或某几种方案上，并最终使问题获得解决的思维过程。–发散思维和收敛思维都具有它们各自的特点,缺一不可。§3.2创造性思维19二想像想像是人脑在过去的感知的基础上对所感知的形象进行加工、改造，创建出新形象的过程。是对没有关联的事物经过重新组合、搭配，构成新的有联系的事物的思维过程。分类：消极想像和积极想像–积极想像：再造想像、创造想像和憧憬§3.2创造性思维20三灵感人们在创造活动中，有时长期冥思苦想，找不出好的办法去解决问题，但在某种情况下却恍然大悟，问题迎刃而解。这种现象称为灵感。灵感具有突发性、目标性、独创性、随机性和瞬时性的特点，是创造性思维中作用巨大的一种思维形式，是创造活动中达到最高阶段出现的一种最富有创造性的心理状态。§3.2创造性思维21三灵感在长期积累的前提下偶然得之；在有意追求的过程中元意得之；在循常思维的基础上反常得之；在良好的精神状态下怡然得之；在和谐的环境中欣然得之。§3.2创造性思维22四创造性原理„综合创造原理：将研究对象的各个部分、各个方面和各种因素联系起来加以考虑从整体上把握事物的本质和规律的一种思维法则。CT扫描仪„分离创造原理：把某一创造对象进行科学的分解或离散，使主要问题从复杂现象中暴露出来，从而理清创造者的思路，以便抓住主要矛盾或寻求某种设计特色。电冰箱的冷藏冷冻区域划分§3.2创造性思维23四创造性原理„移植创造原理：指吸取、借用某一领域的科学技术成果，引用或渗透到其他领域，以变化或改进已有事物或开发新产品。滚动摩擦导轨„还原创造原理：指创造者回到驱使人们创造的最基本的出发点或归宿，进行创新思考的一种创造模式。无扇叶电风扇§3.2创造性思维24„物场分析原理：物场，是指物质与物质之间相互作用和相互影响的一种联系。世界上的物体本身是不能实现某种作用的，只有同某种“场”发生联系后才会产生对另一物体的作用或承受相应的反作用。就科学领域来说，包括温度场、机械场、声场、引力场、磁场等。荧光粉润滑油-检氟利昂„价值优化原理：把价值看作某一功能与实现这一功能所需成本的比，提高产品价值就是用低成本实现产品的功能。库特新型百叶窗§3.2创造性思维四创造性原理25思考题：1.创造性的思维活动具有哪些特点？2.培养创造力需要具备哪些条件？独特性、多向发散性、非逻辑性、连动性、综合性丰富的知识和经验、高度的创造精神、健康的心理品质、…§3.2创造性思维现代机械设计方法主讲教师：白清顺第三章创造性设计方法28§3.3创造性技法一列举法借助对一具体的特定对象从逻辑上进行分析，并将其本质内容全部罗列的方法，如某一事物的特性、缺点、希望点和新设想等。‡缺点列举法‡希望列举法‡特性列举法29§3.3创造性技法一列举法„缺点列举法•找出事物的缺点，选择最容易下手、最具有价值的对象作为创作主题。•有时候缺点不是将缺点列举出来，将其改进，而是为了发扬“缺点”，包含有物极必反的特性。例子：单放机的发明（盛田昭夫）发扬“缺点”？雨伞30§3.3创造性技法一列举法„希望列举法•通过对已有产品从多种角度提出希望，从中找出创造发明的主题。例子：电冰箱的冷藏冷冻区域划分31§3.3创造性技法一列举法„特性列举法•分门别类地将事物的特性全面地罗列出来，用取而代之的各种属性加以置换，从中引出具有独特性的方案。例子：超市与专卖店32二智爆法（集体联想方式）——BrainStorming•无限制的自由联想和讨论，是抓住瞬时灵感意识流而得到一些新想法的方法。•头脑风暴法是半结构化创造性的小组活动，常见于专门的企业会议，围绕创新或改善，产生新点子，提出新办法。特点：创造知识互补、思维共振、相互激励、开拓思路。§3.3创造性技法33二智爆法（集体联想方式）„会议要求¾人员、计划解决的问题确定„会议原则¾创新、聆听、赞赏„实施程序¾气氛、主持人技巧§3.3创造性技法34三提问追溯法提问追溯法具有逻辑推理的特点。它是通过对问题分析，加以推理以扩展思路、或把复杂问题进行分解，找出各种影响因素，再进行分析推理，从而寻求问题解答的一种创造性技法。‡5W2H‡奥斯本检核表法§3.3创造性技法35三提问追溯法–5W2H(对问题的发掘、思考和便于有目的地解决问题)When?Where?Who?What?Why?How?Howmuch?§3.3创造性技法36三提问追溯法–奥斯本检核表法（A.F.奥斯本博士）根据需要研究的对象之特点列出有关问题，形成检核表。然后逐一来核对讨论，从而发掘出解决问题的大量设想。它引导人们根据检核项目的各条思路来求解问题，以求比较周密的思考，被誉为创造之母。§3.3创造性技法37三提问追溯法–奥斯本检核表法（九项内容）1)可否将产品的形状、制造方法等加以改变?2)可否另作他用?3)有无其他更佳设想?4)改变一下如何?5)放大如何?6)缩小如何?7)用别的替代如何?8)反之如何?9)组合起来如何?§3.3创造性技法38四反向探求和向前推演法„反向探求法•对现有的解决方案系统地加以否定或寻找其他的甚至相反的一面，找出新的解法或启发新想法。（车削螺纹-旋风铣螺纹；“逆向”加工）„向前推演法•从一个最初的设想按一定方向逐步向前探索，寻找新的想法。（轴用离合器的连接方式：牙嵌式、齿形式、摩擦式、电磁式、…）摩擦式的压力产生：机械、液压或电动等方式。§3.3创造性技法39五联想类推法通过启发、类比、联想、综合等创造出新的想法以解决问题。‡相似联想法‡抽象类比法‡借用法、仿生法§3.3创造性技法40五联想类推法„相似联想法通过相似联想进行推理，寻求创造性解法。例子：河蚌育珠、牛黄针刺法、磁刺法„抽象类比法用抽象反映问题实质的类比方法来扩大思路，寻求新解法。例子：喷气发动机氢气球-海底潜水器§3.3创造性技法41五联想类推法„借用法、仿生法借用：有些在逻辑原理上看起来完全无关的东西，联系在一起也会产生新的思想和方案。仿生：通过对生物的某些特性进行分析和类比，启发出新的想法或创造性方案的一种方法。例子：交叉学科,①蝙蝠——雷达;②响尾蛇——响尾蛇导弹;③野猪的鼻子(测毒的奇特本领)——防毒面具;④鱼的鳍——船桨;⑤萤火虫——人工冷光;⑥蜂窝结构§3.3创造性技法42六组合法将两种或两种以上的学说、技术、产品的一部份或全部进行组合或叠加，形成新的思想或新的产品。组合型发明已经成为创造发明的主要方式之一。①主体附加②异类组合③同类组合④分解组合⑤辐射组合⑥坐标组合§3.3创造性技法43六组合法–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添加新的附件，进而提高产品的性能和功能。手机和收音机–异类组合：不同领域的产品或功能组合，获得特殊的风格。手表和U盘–同类组合：两种或两种以上