发明创造及其技法.ppt

发明创造及其技法蚌埠二中徐友舜E mail xys 发明创造的基本概念 面对知识经济的挑战 构筑国家创新体系 促进技术创新 已成为我国科技体制改革的主要目标和科技政策的基本导向 国家科技部部长徐冠华 创新 创造新的 革新 创造 首先想出或做出 前所未有的事物 发明 invent 创造出新事物或新方法 创造出的以前不存在的事物或方法 发现 由于对一个目标的研究或经验而找到 发明和创新显著的区别 真正意义上的发明一定要具有实用性和显著的积极性 也就是说一定要优于现有相对应的东西 而创新则只是创造出一种具有新颖性的东西 可以是有使用价值和积极意义的东西 也可以是不具备实用性和积极意义的东西 创新一般是产生某个以前不存在的东西 这东西可以是一个产品 或是一个过程 或是一种思想 或是一种原理 或是一种方法 你会显示出创新能力 如果你 发明某个以前未曾存在过的东西 发现个存在于其它某处 但你没有意识到的东 为做某事发明一个新过程 把一个现存过程或产品重新应用于一个新的或不同的市场 开发一个看问题的新方法 产生一个新观点 改变别人看问题的方式 我们每天都在创新 事实上 我们每天都在创新 因为我们在不断改变我们所持有的对世界的看法 创新能力不一定开发出对于这个世界来说是新的东西 它更多的是开发出对于我们自身来说是新的东西 当我们改变我们自身时 世界就以两种方式随着我们改变 一是以我们的行为影响世界的方式 二是我们经历世界的一个变化了的方式 发明创造的技法 创造学长期以来 科学家和发明家的创造发明 被人们蒙上了一层神秘的色彩 以为普通人不可企及 根据现代科学研究 人的创造发明也是有规律可循的 有一门就是研究创造的学问 创造学 创造学包括三个主要领域 创造科学作为创造学的基础理论 主要是研究创造活动与创造过程 揭示创造的规律 创造性科学则着重研究人的创造性 应用于培养和开发人才 创造工程着重研究创造技法 直接应用于创造发明活动 创造技法 自1941年现代创造学的奠基人美国的奥斯本发明了世界上第一种创造技法 智力激励法以来 现在已有三百多种创造技法应用与世界各国 不久前 日本创造学会会长恩田彰教授和日本创造开发研究所所长高桥浩 整理出版了一百种国际上最常用的最著名的创造技法 这一百种创造技法 可分为三大类 扩散发现技法 综合集中技法 创造意识培养技法 扩散发现技法 围绕创造发明的对象 利用扩散思维来诱发出各种各样的创造性设想的创造技法 所为扩散思维 就是充分发挥人的想象力突破原来的知识圈的一种思维方法 例如 奥斯本发明的智力激发技法 希望点列举法等就属于这一种 综合集中技法 通过搜集情报信息 并按一定顺序进行集中思维的创造技法 所谓集中思维 就是对各种创造性设想进行析 整理 最后再根据价值观进行判断的思维方法 例如 检核表法 信息交合法等就属于这一类 创造意识培养技法 培养人集中注意力 诱发创造思维萌芽的一种前期创造技法 教育与创造力的开发杜威认为传统教育缺乏创造性 不利于开发学生的创造思维能力 提倡以学生自由发现为主的科学探究式的教学 奥斯本 A F Osbotn 则是把杜威创造教育思想付诸实践并发扬光大的第一人 早在1939年 奥斯本就提出了著名的头脑风暴法 Brainst0rming 十年后在布法罗大学创办了培训创造性思维的夜校 正式开始进行创造教育 常用的创造技法简介 头脑风暴法头脑风暴法是创新思维的一种形式 它把别人的观点与你自己的观点合并 以产生一个新观点 你把别人的观点作为一种激发来产生你自己的观点 这种创新思维过程可以是偶然的 或者是有意识的 头脑风暴法又称智力激励法 BS法 是由美国创造学家A F 奥斯本于1939年首次提出 1953年正式发表的一种激发创造性思维的方法 此法经各国创造学研究者的实践和发展 至今已经形成了一个发明技法群 如奥斯本智力激励法 默写式智力激励法 卡片式智力激励法等等 中国有句俗话 叫做集思广益 在创造发明活动中 应用 集思广益 的例子是屡见不鲜的 例如 日本三菱树脂公司随着生产的发展 急需研制一种新兴净化池 公司领导召集十余名技术人员 在短短的半天里就提了70种方案 并从中选了10种最优秀方案 然后 跟据10种最优方案设计的净化池的结构画成图纸 贴在净化池结构图的相应部位 通过公司内部技术人员的评审 最后得出一种研制新型净化池的最佳方案 头脑风暴法五大原则1 禁止评论他人构想的好坏 2 最狂妄的想象是最受欢迎的 3 重量不重质 即为了探求最大量的灵感 任何一种构想都可被接纳 4 鼓励利用别人的灵感加以想象 变化 组合等以激发更多更新的灵感 5 不准参加者私下交流 以免打断别人的思维活动 默写式智力激励法默写式智力激励法 又称 635 法 它是由德国学者荷立根据德意志民族善于沉思的性格 以及由于数人争着发言易使点子遗漏的缺点 对奥斯本智力激励法进行改造而创立的 默写式具体操作方法 召开由六人参加的会议 主持人在会上阐明议题 与会者每人发三张卡片 在第一个五分钟内 每人针对议题在三张卡片上各协商一个点子 然后传给右邻 自第二个五分钟内 每人从传来的卡片上得到启发 再在三张卡片上各写一个点子 之后再传给右邻 这样继续下去 经过半小时可传递六次 共得6 3 6 108个点子 由于这种方法是六人参加 每人三张卡片 每次五分钟 因此得名 635 法 卡片式智力激励法卡片式智力激励法由日本创造开发研究所所长高桥诚创立 七特点是对每个人提出的设想可以进行质询和评价 卡片式具体作法 召开由3人至8人参加的计量会议 会前宣布发明课题 会议时间为一小时 会上发给每人50张卡片 桌上放200张卡片备用 在头十分钟内与会者独自填写卡片 每张卡片填写一个设想 接着用30分钟 按座位每人轮流宣传自己的设想 一次只能介绍一张卡片 然后其他即可咨询 最后20分钟 大家可以相互评价和探讨各自的设想 从中诱发出新设想 缺点列举法缺点列举是一种简便有效创造发明方法 采用这一方法进行创造发明 获得成功的例子不胜枚举 例如 有一家生产皮表带的小厂 广泛发动职工找新产品的缺点 有人发现 有些皮表带在使用时偶尔会发生皮肤过敏现象 尽管发病率只占1 10左右 但这总有一个缺点 经过调查 发现这种过敏是由连接表带上下两层皮革的粘结剂渗出而引起的 于是 他们就发动职工出谋献策 结果想出一个不使用粘结剂的方法 即在上下两层皮革之间夹一条聚丙烯薄膜 用高频电流使聚丙烯薄膜融化 将表带黏结在一起 从而防止了皮肤过敏现象 结果 这种经过改革的皮表带成了畅销品 占领了皮表带的市场 希望点列举发明法它不同于缺点列举发明法 缺点列举法是围绕现有物品的缺点提出各种改进设想 这种设想不会离开物品的原型 因此 它是一种被动型的创造发明方法 而希望点列举发明法是从发明者的意愿提出各种新的设想 它可以不受原有物品的束缚 因此 它是一种积极 主动性的创造发明方法 例如 有一家制笔公司用希望点列举发明法 产生了一批创新钢笔的希望 希望钢笔出水顺利 希望绝对不漏水 希望一支笔可以写出两种以上的颜色 希 望不沾污纸面 希望书写流利 希望能粗能细 希望小型化 希望笔尖不开裂 希望不用打墨水 希望省去笔套 希望落地时不损坏笔尖等等 这家制笔公司从中选出 希望省去笔套 这一条 研制出一种像圆珠笔一样可以伸缩的钢笔 5W2H设问法设问的方法很多 经创造学家研究总结 有四种比较著名 就是5W2H 七步法 行停法和八步法 5W2H法就是从七个方面去设问 这七个方面的英文第一个字母正好是5个W和2个H 所以称为5W2H法 七个方面是 1 为什么需要革新 why 2 什么是革新的对象 what 3 从什么地方着手 where 4 什么人来承担任务 who 5 什么时候完成 when 6 怎样实施 How 7 达到怎样的水平 Howmuch 类比法类比就是在两个事物之间进行比较 这两个事物可以是同类 也可以不是同类 甚至差别很大 通过比较 找出两个事物的类似之处 然后 再据此推出他们在其他地方的类似处 例如 气球和深潜器本来是两个完全不同的东西 一个升空 一个入海 但是他们都可以利用浮力原理 因此 气球的飞行原理同样可以应用到深潜器中去 类比发明法是一种富有创造性的发明方法 有利于发挥人的想象力 从异中求同 从同中见异 产生新的知识 得到创造性成果 类比的方法很多 除了有拟人类比法 直接类比法 象征类比法外 还有因果类比法 对称类比法 综合类比法等 三种类比的方法 1 拟人化类比 进行创造活动时 人们常常将创造的对象加以 拟人化 挖土机可以模拟人体手臂的动作来进行设计 它的手臂如同人的上下臂 可以左右上下弯曲 挖土斗似人的手掌 可以插入土中 将土挖起 在机械设计中 采用这种 拟人化 的设计 可以从人体某一部分的动作中得到启发 常常会使人受到意想不到的效果 现在 这种拟人类比方法 还被大量应用在科学管理中 2 直接类比 从自然界或已有的成果中找寻与创造对象相类似的东西 例如 设计一种水上汽艇的控制系统 人们可以将它同汽车相类比 汽车上的操纵机构和车灯 喇叭 制动机构等都可以经过适当改革 运用到汽艇上去 这样比凭空想象设计一种东西容易获得成功 再如运用仿生学设计飞机 潜艇等 也都是一种直接类比方法 3 象征类比 所谓象征是一种用具体事物来表示某种抽象概念或思想感情的表现手法 在创造性活动中 人们有时也可以赋予创造对象具有一定的象征性 使他们具有一定的风格 这叫象征类比 象征类比应用较多的是在建筑设计中 例如 设计纪念碑 纪念馆 需要赋予它们有 宏伟 庄严 典雅 的象征格调 历史上许多垂千秋的建筑 就在于它们格调迥异 具有各自的象征 检核表法检核表法是从九个方面来进行检核的 1 现有的发明有无其他用途 包括稍微做改革可以扩大的用途 例如 日本一家公司将妇女烫发用的电吹风机 用于烘干被褥 结果就发明了一种被褥烘干机 2 现有发明能否引入其他的创造性设想 或者有没有可以借用的其它的创造发明 有没有在其它地方见过类似的发明 如果有发明可以引入其它的创造性设想 就可以发明出新的东西来 例如 泌尿科医生引入微爆破技术 消除肾结石 就是利用了别的领域的发明 3 现有的发明可否改变形状 制造的方法 颜色 音响 味道等等 例如 将滚珠轴承种的滚珠改成圆球 发明了滚珠轴承 4 现有的发明能否扩大适用范围 延长它的使用寿命等等 例如 在两块玻璃中间加入某些材料 可制成一种防震 防碎 防弹的新型玻璃 在牙膏中掺入某种药物 可以使牙膏有治疗口腔疾病的功效 5 现有的发明可否缩小 减轻重量或者分割化小等 例如 最初发明的收音机 电视机 电子计算机 收录机等体积都很庞大 结构也非常复杂 现经过多次的改革 他们的体积都比当初大大缩小 结构也相对简单多了 并出现了许多小型的 超小型的机器 6 现有的发明有无代用品 例如 人们非常喜欢镀金手表 但黄金是一种贵金属 价值昂贵 数量有限 人们就用其它金属来代替黄金 现在镀金手表几乎可以乱真 7 现有的发明能否更换一下型号或一下顺序等 如过去我国用的鞋号是从外国来的 产品不适合中国人的脚型 后来根据中国人的脚型 重新创造鞋号 造出的鞋子就适合中国人的脚型了 8 现有的发明是否可以颠倒过来用 例如 火箭是向空中发射的 但是人们要了解地底下的情况 将火箭改为向底下发射 就发明了一种探地火箭 9 现有的发明是否可以组合在一起 例如 美国威利发明的橡皮头铅笔 就是将铅笔和橡皮组合而成的 日本一家公司 将卷笔刀与料塑瓶组合在一起 发明了一种能使铅笔刀不掉在地下的卷笔刀 强制联想创新法世界上任何事物无不处于普遍联系和变化发展的矛盾运动之中 所以 人们如果强制地运用类比 近似 对比等联想 那末往往可以无孔不入 把独立无关 大相径庭的不同事物外在地或内在地联系起来 具体运用强制联想方法 需要注意以下几个方面 第一 多方面 多角度 多层次地把不同的事物和不同的设计强制联想起来 差异性和跳跃性越大 就容易打开思路 超常组合 第二 强制联系以发散式联想和思维为主 越广阔越好 强制结合以收拢式联想和思维为主 越集约越好 第三 借助矩阵排列和电子计算机辅助设计 把各种强制联系和强制结合划分成已有的 平庸的 改进的 新颖的 奇特的五大类 去掉第一 第二类 保留第三 第四类 变换和修正第五类 假设思考创新法所谓的假设思考创新法 是指人们在已有知识的基础上 对在实践中观察和研究遇到的一些现象提出一种假设性的说明 如果这种说明被实践所证实 那么 这个假设就算成立 任何创新或创造发明在构想阶段都是一种假设 只有被实践证实了 所进行的种种创新才能最后成立 发挥它的作用 例如 1912年 魏格纳提出了 大陆漂移 假说 这种学说认为 在距今2亿年的中生代之前 地球上只有一块庞大的原始陆地 叫做 泛大陆 周围是一片汪洋 到后来 由于天体引力和地球自转离心力的作用 泛大陆开始分崩离析 犹如浮在水上的冰块 不断漂流 越漂越远 从此 美洲脱离了亚洲和欧洲 中间留下的空隙就是大酉洋 非洲的一部分和亚洲告别 在漂离的过程中 它的南端有偏转 渐渐与印巴次大陆脱开 诞生了印度洋 假设创新法 应当注意三个方面的问题 一是要敢于将书本 经验和权威类的有关定论放开 大胆假设 小心求证 二是假设的提出还是要以一定的观察和事实为基础 大陆漂移说 就是以地球上非洲西海岸与美洲东海岸相吻合等事实为依据的 假说的提出和主观臆测是不同的 也和幻想有着本质的区别 三是假设提出后要进行验证 假设的结论必须经得起科学实验或社会实践的检验 如上面的 大陆漂移说 就是从五个方面进行检验的 所以具有说服力 缩减元素创新法 在日本市场上出现一种超小型复印机 它只有笔记本那么大 可以随身携带 方便复印报刊文章或资料 这种新产品的出现 有如袖珍电子计算器面市那样给消费者以极大的冲击 皮尔逊在第二次世界大战期间提出在包装箱上直接用刷字板印一切有关说明文字的做法 省去了专用板材 又节约了不少工时 这些都是使用缩减元素创新法的典例 运用此法进行产品创新 光靠简单的比例缩小是不够的 还要进行必要的技术攻关 如果能引入新技术 这种攻关也许能方便些 这是人所共知的原理 例如 有人想将电动机 压缩 使其体积变小 但是线圈的压缩进展缓慢 如果引用集成电路的方法 在铜箔上运用其他能够产生强磁的材料压上薄膜线圈 就很有可能使电动机的体积和重量压缩一半 放大创新法 微缩可以导致创新 刻意放大 同样能标新立异 1984年 瑞士钟表匠把世界上最大的手表悬挂在原联邦德国法兰克福市法兰克福银行的外墙上 这只手表重30吨 表面直径长16 3米 表带共长142米 比跑道还长 这不仅使成千上万的市民毫不费力地看清标准时间 而且以宏伟巨大的形象展示了瑞士钟表业的高超技术 因果互易创新法唯物辩证法告诉我们 天下万事万物都有原因与结果 此因必有彼果 有此果必有其因 在事物发展的链条中 于彼为 果 于此可能为因 反之亦然 有时 造成 果 的 因 不是一个 而是多个 根据这种原理 我们在研究问题或创新发明过程中 如果一时还无法找到能够导致某种好结果的 某个原因 时 不妨以 果 溯 因 或以相类的 果 去反推那些相类的未知原因 这就是我们提出的因果互易创新法 任何事物的产生和发展 都有前因后果 因 可以转变为 果 果 又可以转变为 因 因果互易 变化无穷 因与果之间的每次交易 都可以生化出一种或多种全新的事物或事件 例如 当新潮家具涌向市场时 有识之士却瞄准仿古家具 当电子手表已饱和之日 又有厂家将改造过的机械手表推向消费者 受到了追求 特色 人士的青睐 当港台歌曲风行大陆之际 中国唱片公司顺着时间之链反推 变果为因 推出新节奏的毛泽东颂歌 创下当年录音磁带发行的新纪录 经济效益十分明显 互为补偿创新法 生活中常发生这样的趣事 当某物的缺点移用到别一物时 有可能成为该物的优势 将两物的缺陷进行叠加 也会产生出一个很有特点的事物 有这样两个伤残朋友 一跛一盲 两人同住一屋 相依为命 一天屋内突然失火 转眼间火势甚猛 两人危在旦夕 盲人欲逃 无奈看不见路 跛子欲出 无奈脚不能行 忽然 盲人急中生智 背起跛子就跑 跛子不盲 盲人不跛 两者互为补偿 终于突破大火的包围 角型组合创新法 角型组合创新法 就像多角形整体 全局大同小异而边角 局部小同大异那样 把一种别具特色 风范 想力的创造性设计 运用到异类不同设计不同方向的系列组合之中 根据实际情况和具体需要强化和突出局部的根本性变异 甚至采取完全不同的局部性设计模式去推动产品和服务的创新 日本出光化学工业公司原是一家制造合成氨的企业 为了综合利用合成氨 公司先后开发了硫氨 火药 人造丝等新产品 生产人造丝需要使用大量的碱 制碱又释放了大量的氯气 于是 公司开发了谷氨酸钠味精 成立了食品生产部门 后来 改用发酵法生产味精 接连开发医药产品 引申出医疗器械 创办了两个新事业部 利用化工技术开发出轻量混凝土材料 并且用于建筑 又发展出建筑材料和建筑工程两个新事业部 一方面 全公司形成了食品 医药 塑料 化纤 合成橡胶 建筑材料 高级住宅 医疗器械等多角系列 另一方面 所有这些系统又围绕着以制造合成氨为中心的独家化工设计 生产和经营的小序列 也就是角型组合系列 看来 各个系列小同大异 然而 贯穿于其中的化工设计却大同小异 到90年代 出光化学工业公司位居全世界最大工业公司的第77位 年销售额高达148亿美元 线型组合创新法 东方人也好 西方人也罢 都爱好珠子 称之为珍珠 宝珠 金珠 大概珍珠灿烂的光泽和浑圆的形状给人越发添加富丽感 华贵感 堂皇感 把零散的珍珠串联成一条项链 那么就更加恢弘和辉煌了 使人倍感富丽 华贵 堂皇 现代工业设计的线型组合方法 就像一条丝线串联了零散的珍珠那样 把一种别具特色 风范 魅力的创造性设计 根据实际情况和具体需要加以延伸和扩展 只是在某些局部性的方面和环节加以适度的变化 从而形成一系列新的创造性设计及其同类组合系统 1901年 美国金 吉列发明了世界上第一副安全剃须刀架和刀片 并且创办了吉列公司专门生产和经营自己设计的专利产品 第一次世界大战中 军方把吉列公司产品发往战场 也就发往了市场 第二次世界大战中 军方又把吉列公司产品发往战场 也就发往了世界 战后 吉列公司运用线型组合方法 不断地更新和开发了各种刀架和刀片 诸如适应范围广阔的可调节刀架 涂有硅酮而防止须发碎屑粘附的超级刀片等等 1973年 年销售额突破10亿美元大关 在周密的市场调查中 公司还发现仅在美国就有6490万名妇女 为了保持美好形象需要定期剃除腿毛和腋毛 除了使用电动剃须刀和脱毛剂之外 至少有2300多万名妇女使用男性剃须刀架 年花费7500万美元 于是 公司又运用线型组合方法 更新开发了女性专用刺毛刀架 刀头一如既往 双层刀片转为双刃刮毛 只是刀架选用了色彩鲜艳和多样的塑料 并且把握柄改为弧曲形 又压印了一朵雏菊 既吸引女性心理 又便于女性使用 投放市场后一举走红 1980年 全公司年销售额高达23亿美元 利润达1 2亿美元 线型组合方法的最大特点是似变非变 以新带旧 推陈出新 所以 在实际运用线型组合方法时 整体设计可以保持原有设计 局部设计却必须改变原有设计 否则就说不上更新开发了 局部改变可以采取多种方式 或渐变 或多变 或突变 不过 局部变了往往会对整体的风格产生些许影响 这是要了然于胸 协调处理的 预测需求创新法 某一年 报上有专家预言来年雨水多 雨季长 南方大厦业务经理知道了 马上拍板接下深圳某公司苦于打发的20万把积压的雨伞 货到不久 老天真的应验预言 20万把雨伞很快销售一空 还有更绝的 一台商到美国 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 用后即扔 低档雨伞 很快占领了市场 独占该国雨伞进口量的60 长虹的经营策略在80年代末 18英寸 47厘米 彩电在我国城市成为抢手货 14英寸 37厘米 彩电滞销 此时 国内众多电视机厂家几乎都转产18英寸 47厘米 彩电 致使彩管厂生产的14英寸 37厘米 彩管大量积压 长虹公司却独具慧眼 看到国家当时已提高了皮棉收购价 其他农副产品的收购价也势必会逐步提高 认定14英寸 37厘米 彩电将在农村大有市场 鉴于此 他们果断地买回大批14英寸 37厘米 彩管 继续生产这种规格的彩电 结果正如事前所料 这些年来 长虹公司就是在这种别人 一哄而上 大屏幕彩电 而对于中小屏幕彩电又 一哄而下 之时 始终坚持大与中小两手抓 使城乡市场不断拓宽 经营规模迅速壮大 一直保持着在国内同行业的领先地位 扇型组合创新法 炎炎盛暑 小小一把折扇给人们带来了阵阵凉风 并非折扇本身有多大的能耐 而是折开成一个偌大的扇面 促使空气流动 以致借来了凉风 现代创新技法中的扇型组合创新法 就像折扇伸展 巧借八面来风那样 把不同的材料设计 技术设计 工艺设计 造型设计 装饰设计 运用到同类设计相同方向的系列组合之中 根据实际情况和具体需要强化和突出同类设计的某些方面和环节 构成一种别具特色 风范 勉力的创造性设计 长期以来 轮胎翻新采用高温和高压的热压翻新技术 虽然在一定程度上延长了轮胎的使用寿命 但是又引出了一个新问题 热压弱化了轮胎的外胎 美国人罗伊 卡弗毕业于伊利诺斯大学 听说有人发明了冷压翻新工艺 就重金买下了这项创造性工艺设计的专利权 开办了班达格有限公司 轻便车特别是客车的轮胎翻新运用冷压工艺 效果极好 大大延长了使用寿命 不过 运货卡车的轮胎翻新运用冷压工艺 效果却不是很好 因为载货越重 行驶距离越长 产生的热量也越大 翻新轮胎的橡胶带往往会从轮胎上剥落下来 卡弗为此专门聘请了一些工业技术专家 共同更新设计 首先 运用一种新的软化装置 在充气状态下对轮胎进行前期处理 提高了定位精度 其次 引进一种柔性的橡胶气囊 代替原来的金属固化圈固定橡胶带 使压力更加平均分散 最后 特制一种均匀减震的胶质材料 把翻新的胎面材料只粘接到轮胎顶部 有效地控制轮胎与地面实际直接接触的部分 既减少了摩擦又降低了热量 牢固度和耐磨度增大了几倍 卡弗因此获得了美国前总统约翰逊授予的总统级优秀奖 公司年销售额也扶摇直上 1964年为300万美元 1973年为7000万美元 1980年为2 4亿美元 1986年为6亿美元