《機械創(chuàng)新設計實踐》課件 第四章 創(chuàng)新思維與技法

第四章創(chuàng)新思維與技法目錄4.1創(chuàng)造能力

4.1.1創(chuàng)造能力的構(gòu)成

4.1.2創(chuàng)意的表達4.1.3靈感與堅持

4.2創(chuàng)新思維

4.2.1創(chuàng)新思維的作用

4.2.2創(chuàng)新思維的類型

目錄4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

4.3.1頭腦風暴法

4.3.2綜攝法

4.3.3設問探求法

4.3.4聯(lián)想創(chuàng)新法4.4創(chuàng)新設計構(gòu)思舉例4.4.1綜攝法應用舉例4.4.2聯(lián)想創(chuàng)新法應用舉例4.4.3仿生設計舉例4.1創(chuàng)造能力?4.1.1創(chuàng)造能力的構(gòu)成創(chuàng)造是反映事物本質(zhì)屬性和內(nèi)在、

外在有機聯(lián)系,具有新穎的廣義模式的一種可以物化的創(chuàng)新活動。

它使人類突破各種自然極限,不僅能揭示事物的本質(zhì),而且能轉(zhuǎn)化出新的、

有社會價值的成果或產(chǎn)物,以不斷滿足人類的精神和物質(zhì)需求。機械創(chuàng)新設計與一般機械設計的區(qū)別實質(zhì)在于創(chuàng)新,在這個過程中創(chuàng)造能力起到十分重要的作用。

創(chuàng)造能力受到個人因素和外部環(huán)境因素的共同作用,個人的創(chuàng)造能力既包含智力因素也包含非智力因素。

個人創(chuàng)造能力的構(gòu)成見表4-1。?4.1.2創(chuàng)意的表達機械設計的過程中,少不了機械的語言,從“機械原理”課程中所學習的各種機構(gòu)的平面機構(gòu)簡圖,(線、角)位移、(線、角)速度、(線、角)加速度分析圖,到“機械設計”課程中所學習的受力分析圖、彎矩扭矩圖,再到零件圖和裝配圖,無一不是機械的語言。在語言思維的過程中,應盡可能嚴謹準確地表達自己的設計創(chuàng)意,并采用標準的機械語言來說明設計方案和設計過程,如機構(gòu)簡圖的標準畫法,圖樣的準確繪制等。4.1創(chuàng)造能力?4.1.3靈感與堅持愛迪生說過:“天才是1%的靈感加上99%的汗水,但那1%的靈感是最重要的,甚至比那99%的汗水都要重要”。

創(chuàng)造力是可以通過實踐來提高的,機械創(chuàng)新需要建立在機械設計理論和技術(shù)之上,掌握現(xiàn)有機械設計方法和扎實的工程實踐技術(shù),然后才能進行創(chuàng)新設計。只有靈感不見得能將其付諸實際,要實現(xiàn)目標,一方面要抱有持續(xù)熱情,另一方面要能夠堅持。4.1創(chuàng)造能力?4.2.1創(chuàng)新思維的作用

創(chuàng)新、創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新活動的辯證關系如圖4-2所示,創(chuàng)新的成功取決于創(chuàng)新思維;創(chuàng)新思維引導創(chuàng)新活動;創(chuàng)新活動為創(chuàng)新提供了必要的基礎和支持。創(chuàng)新思維是一種非常靈活和開放的思考方式,它突破了傳統(tǒng)思維模式,鼓勵嘗試新的方法和思考方式。

4.2創(chuàng)新思維創(chuàng)新思維強調(diào)以下幾個關鍵要素。1.原創(chuàng)性及獨創(chuàng)性2.想象力及未來導向3.風險承受4.跨學科5.敏感性?4.2.2創(chuàng)新思維的類型1.設計思維(1)定義問題(2)創(chuàng)造性思考(3)方案展示(4)測試和迭代2.開放式思維(1)外部合作與資源共享(2)開放式創(chuàng)新的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)3.逆向思維4.2創(chuàng)新思維?4.3.1頭腦風暴法頭腦風暴法又稱為腦力激蕩法、

自由思考法、

智力激蕩法等,在頭腦風暴法中分別有直接頭腦風暴法和反向頭腦風暴法兩種。

頭腦風暴法有非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化兩種,兩者的優(yōu)缺點見表4-3。4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法?4.3.1頭腦風暴法1.頭腦風暴法的流程1)確定要討論的問題,由主持人確定此次會議的目的和目標,介紹將討論的問題,解釋清楚針對問題的所有疑問,并將問題和題目寫在黑板上。2)組織人員并宣布主題,確定使用結(jié)構(gòu)化的會議形式還是非結(jié)構(gòu)化的會議形式,并向團隊成員介紹會議的基本規(guī)則。3)頭腦風暴。4)整理問題并且找出重點的問題。5)會后評價。2.頭腦風暴法的變種方法(1)循環(huán)頭腦風暴法(2)瘋狂頭腦風暴法(3)雙重逆轉(zhuǎn)法(4)星爆法4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法?4.3.2

綜攝法綜攝法最初是指將不同領域、

性格、

研究方向的專家集中到一起,彼此根據(jù)自身的認知情況自由運用類比的方法進行創(chuàng)造性的工作,互相借鑒對方的思維,并站在不同的立場上解決問題。綜攝法的使用流程見表4-4。4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

?4.3.2

綜攝法綜攝法中的類比法包括以下幾種：1.擬人類比2.直接類比3.象征類比4.同類類比例如,在航空工程中,研究人員常常借鑒鳥類的飛行原理和結(jié)構(gòu),以改進飛機的設計和性能。

通過類比鳥類的翅膀結(jié)構(gòu)、

翅膀振動頻率等特征,工程師可以設計出更高效、

更穩(wěn)定的飛機翼形,提高飛行效率和減少阻力。4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

?4.3.3設問探求法1.核檢表法核檢表法也被稱為“奧斯本核檢表法”,旨在創(chuàng)造的時候,不將注意力局限在問題的某一方面,而是突破思維框架進行大膽的想象,借助已有的思維技巧進行移花接木、

類比、

組合、

分割、

大小轉(zhuǎn)換、

改型換代、

顛倒順序等,最終得到不同類型的答案。2.5W2H分析法5W2H分析法又稱為七問分析法,具有簡單、

方便,易理解、

實用的優(yōu)點,富有啟發(fā)意義,廣泛用于企業(yè)管理和技術(shù)活動,對于決策和執(zhí)行活動非常有幫助,也有助于彌補考慮問題的疏漏。

4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

?4.3.3設問探求法5W2H法是一種問題分析和信息收集的方法,通常用于確定問題的關鍵要素和詳細信息。

每個問題都以英文單詞表示,包括以下七個方面的問題。4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

?4.3.4聯(lián)想創(chuàng)新法1.組合法該法是將兩個元素組合在一起,可以是技術(shù)、

工藝、

產(chǎn)品、

技巧方法等。

組合出的結(jié)果如果能充分發(fā)揮二者的效應則稱之為正效應,反之稱為負效應。

這兩種元素組合時可以是其中一個附加在另外一個后面進行“串聯(lián)”,也可以進行“并聯(lián)”,抑或是用一個元素對另外第一個元素進行重組。

如電話手表、

電子黑板等。創(chuàng)新設計在于其突破性思考和巧妙的設計結(jié)合,而機械創(chuàng)新設計則進一步強調(diào)了機械系統(tǒng)的設計和功能的創(chuàng)新。

下面結(jié)合機械創(chuàng)新設計的例子,說明如何將兩個不同的元素進行組合,以產(chǎn)生正效應。4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

?4.3.4聯(lián)想創(chuàng)新法假設要設計一種新型的自行車,不僅需要考慮自行車的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、

舒適性和效率,還可以考慮將智能傳感器和機械系統(tǒng)結(jié)合在一起。

傳感器可以監(jiān)測自行車的速度、

踏頻、

騎行距離和消耗熱量值等信息,并通過藍牙將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩舻闹悄苁謾C上。這樣,用戶就可以實時了解自己的騎行狀態(tài),并根據(jù)數(shù)據(jù)進行調(diào)整,提高騎行的效率和舒適度。在這個創(chuàng)新的例子中,將傳統(tǒng)的自行車鏈條和現(xiàn)代的智能傳感器進行了組合。

這種組合方式充分利用了兩個元素的優(yōu)點,產(chǎn)生了正效應。4.3創(chuàng)新構(gòu)思方法

?4.3.4聯(lián)想創(chuàng)新法2.焦點法研究者借鑒多個聯(lián)想物的優(yōu)點及特點對被研究的對象進行改進,從而發(fā)生“核聚變反應”。

在使用這種方法時,被研究對象與聯(lián)想對象的關系越疏遠,結(jié)合出創(chuàng)新產(chǎn)品的可能性越高。

3.輻射法研究者在進行發(fā)明創(chuàng)造的時候,根據(jù)一個已有的物體進行聯(lián)想,這時采用的是發(fā)散的思維,其適用的情況屬于新產(chǎn)品、

技術(shù)的應用開發(fā)。輻射法的典型案例是,將紙和各種日用品聯(lián)想起來從而產(chǎn)生多種一次性日用品。4.信息交互法根據(jù)市場上的供求情況,將許多產(chǎn)品信息結(jié)合起來形成信息矩陣。信息矩陣的構(gòu)建,可以幫助設計者更好地理解市場供求關系,從而為產(chǎn)品定價提供有力支持。

4.4創(chuàng)新設計構(gòu)思舉例

?

4.4.1綜攝法應用舉例圖4-3所示為家居服務機器人創(chuàng)意誕生過程。

初期學生通過聯(lián)想構(gòu)思了鐵蛋的雛形,在此基礎之上考慮具體功能時,增加了可自由行走的底盤、

能夠抓取物品的機械手臂、

保管重要物品的可伸縮收納箱,最后確定了該機器人主體設計方案。

后又增加了攝像頭遠程監(jiān)控、紅外感應式照明等功能,并完成了樣機制作。

利用無線網(wǎng)絡遠程監(jiān)控家中情況,內(nèi)置的全自動儲物盒不僅可以存儲易忘物品,而且可以在設定的時間自動打開,提醒老人按時服藥等重要事件。4.4創(chuàng)新設計構(gòu)思舉例

?

4.4.2聯(lián)想創(chuàng)新法應用舉例運用聯(lián)想創(chuàng)新法中的焦點法,逐步推導可行方案。以小型草方格-黑枸杞種植車為例,在該設計中要實現(xiàn)的功能是草方格自動化種植,首先要了解草方格沙障的防風固沙方法,即采用麥草、

稻草、

蘆葦?shù)雀刹莶牧显谏衬性煞礁裥螤睢?/p>

常用的草方格為1m×1m方格,10~20cm高的草方格具有較好的防沙效果,種植草方格需要人力用鐵鏟將干草壓入沙土中。為了代替人力種植,將“鐵鏟+行走小車”進行組合,設計了一臺沙漠生態(tài)治理的小型種植車,如圖4-4