第03章 创造性设计方法.pdf

现代机械设计方法现代机械设计方法 主讲教师 白清顺主讲教师 白清顺 第三章 创造性设计方法 3 什么是创造什么是创造 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 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 创造力的培养创造力的培养 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 浅谈水变油浅谈水变油 没有知识的创新只能是滑稽的创新没有知识的创新只能是滑稽的创新 浅谈海水变油浅谈海水变油 1升海水所蕴含的能量相当于300升汽油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 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 创造力的培养创造力的培养 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 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 创造力的培养创造力的培养 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 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 创造力的培养创造力的培养 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 Alfred Bernhard Nobel 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 Thomas Alva Edison 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 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 创造力的培养创造力的培养 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 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 创造力的培养创造力的培养 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 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 丰富的知识和经验 高度的创造精神 健康的心理品质 科学而娴熟的方法 严谨而科学的管理 丰富的知识和经验 高度的创造精神 健康的心理品质 科学而娴熟的方法 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 创造力的培养 总结 11 一 培养创造力的条件一 培养创造力的条件 创造力的培养 注意 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 值得研究 值得改进 值得改进 也许能实现 也许能实现 顾客需要的也许是这个 顾客需要的也许是这个 下属对我的做法不满意 下属对我的做法不满意 上级对我的工作不满意 上级对我的工作不满意 同级觉得和我沟通困难 同级觉得和我沟通困难 客户对我不满意 客户对我不满意 客户流失 客户流失 3 1 创造力和创造过程 14 二 创造发明过程分析二 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 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 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 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 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 创造发明过程分析二 创造发明过程分析 18 一 发散思维与收敛思维一 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 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 创造想像和憧憬再造想像 创造想像和憧憬 3 2 创造性思维 20 三 灵感三 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 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 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 创造性原理四 创造性原理 综合创造原理综合创造原理 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扫描扫描 仪仪 分离创造原理分离创造原理 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电冰箱的冷藏冷冻区 域划分域划分 3 2 创造性思维 23 四 创造性原理四 创造性原理 移植创造原理移植创造原理 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 滚动摩擦导轨滚动摩擦导轨 还原创造原理还原创造原理 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 无扇叶电风扇无扇叶电风扇 3 2 创造性思维 24 物场分析原理物场分析原理 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 荧光粉荧光粉 润滑油润滑油 检氟利昂检氟利昂 价值优化原理价值优化原理 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 库特新型百叶窗库特新型百叶窗 3 2 创造性思维 四 创造性原理四 创造性原理 25 思考题 思考题 1 创造性的思维活动具有哪些特点 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 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 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 现代机械设计方法现代机械设计方法 主讲教师 白清顺主讲教师 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 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 缺点列举法缺点列举法 希望列举法希望列举法 特性列举法特性列举法 29 3 3 创造性技法 一 列举法一 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 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 有时候缺点不是将缺点列举出来 将其改进 而是 为了发扬 缺点缺点 包含有物极必反的特性 包含有物极必反的特性 例子 单放机的发明 盛田昭夫 例子 单放机的发明 盛田昭夫 发扬发扬 缺点缺点 雨伞 雨伞 30 3 3 创造性技法 一 列举法一 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 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 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 超市与专卖店例子 超市与专卖店 32 二 智爆法 集体联想方式 二 智爆法 集体联想方式 Brain Storming 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 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 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 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 二 智爆法 集体联想方式 会议要求会议要求 人员 计划解决的问题确定 会议原则会议原则 创新 聆听 赞赏 实施程序实施程序 气氛 主持人技巧 3 3 创造性技法 34 三 提问追溯法三 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 奥斯本检核表法奥斯本检核表法 3 3 创造性技法 35 三 提问追溯法三 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 How much 3 3 创造性技法 36 三 提问追溯法三 提问追溯法 奥斯本检核表法奥斯本检核表法 A F 奥斯本博士 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 被誉为创造之母创造之母 3 3 创造性技法 37 三 提问追溯法三 提问追溯法 奥斯本检核表法奥斯本检核表法 九项内容 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四 反向探求和向前推演法 反向探求法反向探求法 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 车削螺纹 旋风铣螺纹 旋风铣螺纹 逆向逆向 加工 加工 向前推演法向前推演法 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 轴用离合器的连接方式 牙嵌式 齿形式 摩 擦式擦式 电磁式 电磁式 摩擦式的压力产生 机械 液压或电动等方式 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 相似联想法相似联想法 抽象类比法抽象类比法 借用法 仿生法借用法 仿生法 3 3 创造性技法 40 五 联想类推法五 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 牛黄例子 河蚌育珠 牛黄 针刺法 磁刺法针刺法 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 喷气发动机例子 喷气发动机 氢气球氢气球 海底潜水器海底潜水器 3 3 创造性技法 41 五 联想类推法五 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 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 交叉学科例子 交叉学科 蝙蝠 蝙蝠 雷达雷达 响尾蛇 响尾蛇 响尾蛇导弹响尾蛇导弹 野 猪的鼻子 野 猪的鼻子 测毒的奇特本领测毒的奇特本领 防毒面具防毒面具 鱼的 鳍 鱼的 鳍 船桨船桨 萤火虫 萤火虫 人工冷光人工冷光 蜂窝结构 蜂窝结构 3 3 创造性技法 42 六 组合法六 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 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 组合型发明已经成为创造发明的主要方式之一 主体附加 异类组合 同类组合 分解组合 辐射组合 坐标组合 3 3 创造性技法 43 六 组合法六 组合法 主体附加 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 手机和收音机手机和收音机 异类组合 异类组合 不同领域的产品或功能组合 获 得特殊的风格 手表和手表和U盘盘 同类组合 同类组合 两种或两种以上相同或相近的事 物组合 DVD和和VCD 3 3 创造性技法 44 六