通用创新原理和技法3.ppt

导言 创新和创造是人类一种有目的的探索活动 创新原理是人们在长期创造实践活动的理论归纳 同时它也能指导人们开展新的创新实践 讲介绍的创新基本原理 可为创新设计实践提供创新思维的基本途径和理论指导 第二讲通用创新原理和技法 原理与技法 创新过程中人们采用的具体方法 创新技法 据不完全的统计有数百种之多 最常用的方法也有数十种之多 仔细研究这些方法可以发现 这些方法从理论上讲均源于一定的创造原理 就是说 任何创造技法的产生均有一定的创造理论为基础 而创造理论与实践结合产生出来的可操作的程式 步骤和方法 就是创新技法 因此 创造原理是指导人们开展创新实践活动的重要理论基础 也是指导人们创造新技法的基本理论基础 2 1创新的基本原理 1综合创新原理2分离创新原理3移植创新原理4逆向 反 创新原理5还原创新原理6迂回创新原理7群体创新原理8完满创新原理 2 1 1综 组 合创新原理 也称加法创造原理组合创新的比例越来越大 组合的方式 同类组合 情侣自行车 多缸发动机异类组合 带日历和温度计的表重组组合 田忌与齐威王赛马 机构组合中将原有的构件顺序改变 重新组合 综合组合 解析几何是代数学和几何学综合的结果 广义相对论是万有引力和狭义相对论组合的结果 从工程的角度看 功能组合 组合机床材料组合 滑动轴承 合金技术组合 机电一体化信息组合 集智法 案例 美国画家海曼发明了带橡皮的铅笔 2 1 2分离 解 创新原理 力的分解光分解为单色光垃圾箱活里活面衣服 2 1 3移植创新原理 以它山之石 攻己之玉 把一个研究对象的概念 原理和方法等运用于或渗透到其他研究对象 而取得成果的方法 就是移植创新 三个层次 把某一学科领域中的某一项新发现移植到另一学科领域 使其他学科领域的研究工作取得新的突破 把某一学科领域中的某一基本原理或概念移植到另一学科领域之中 促使其他学科的发展 把某一学科领域的新技术移植到其他学科领域之中 为另一学科的研究提供有力的技术手段 推动其他学科的发展 例如 磁悬浮列车 激光手术 X光片 案例 在19世纪中期 病人手术后 伤口化脓十分严重 很多病人 约80 死于刀口感染 很多人误以为化脓是伤口愈合过程中的必经阶段 而英国医师李斯特为解决这个问题进行了大量的研究 但始终没有找出刀口化浓的原因 恰恰在这个时期 法国微生物学家巴斯德发现了细茵 并发现许多疾病都是由细茵引起的 李斯特了解到巴斯德这一新发现后 深受启发 并将巴斯德的这一新发现移植到自己研究的医学领域中 结果不但发现了刀口化脓的原因 而且发明了外科手术的消毒方法 极大地降低了外科手术的死亡 2 1 4逆向 反 创新原理 逆向创新原理是从反面 从构成要素中对立的另一面思考 将通常思考问题的思路反转过来 寻找解决问题的新途径 新方法 逆向创新法亦称为反向探求法 案例 18世纪初 人们发现了通电导体可使磁针转动的磁效应 法拉弟运用逆向思维反向探求 能不能用磁产生电呢 于是 法拉弟开始做大量实验 终于在经过9年的实验之后于1831年获得成功 发现了电磁感应现象 制造出了世界上第一台感应发电机 地质力学的创建 20世纪20年代 李四光在研究构造体系的过程中 着手创建新的地质力学 他认为地质构造现象都是地壳运动的产物 在地壳运动中 由于地应力的作用 使岩石发生形变 因而可以反过来根据地质构造现象来研究力的作用方式 进而探索地壳运动的方向和起源 这种方法被称为 反序法 2 1 5还原创新原理 研究已有事物的创造起点 并追根溯源深入到它的创造原点 或从原点上解决问题 或从创造原点出发另辟新路 用新思想 新技术重新创造该事物 这就是创造原理的还原原理 实质上是逆向思维和发散思维的综合 案例 洗衣机和洗衣粉 2 1 6迂回创新原理 在创造活动中常会遇到棘手的难题 此时不妨暂时停止在该问题上的僵持 转入对下一步问题的思考 或从事另外的活动 或试着改变一下观点 或研究问题的另一个侧面 让思考带着未解决的问题前进 也许 当其他问题得到解决时 该问题就迎刃而解了 这就是创造中的迂回原理 案例 1781年英国天文学家威廉 赫歇尔发现了天王星 但经过长期观察 他发现天王星的运行轨道总是与计算结果有出入 他和其他许多天文学家根据这种迹象判断 天王星外应该还有一颗尚未发现的行星 但经过长时间的搜寻一直未找到这颗行星 于是科学家们停止了搜寻 而采用迂回的办法 根据天王星所受到的摄动量来计算这颗未知行星的质量 轨道和运行参数 经过大量的计算与天王星摄动量的比较 基本上确定了未知行星的运行参数 于是又重新有目的地进行搜寻 1846年9月18日 法国天文学家勒维烈终于发现了这颗科学家们长期梦寐以求的未知行星 海王星 2 1 7群体创新原理 在一个研究群体中 人与人往往彼此相互影响 优势互补 相互促进 从而形成更大的创造力 但是群体原理并不意味着一个课题组人数越多越好 最佳创造群体有一个最佳人数和最佳知识结构组成问题 后面我们讲到的集智法就是群体创新原理的应用 2 1 8完满创新原理 完满原理又可称为完全充分利用原理 凡是理论上未被充分利用的 都可以成为创造的目标 创造学中的 缺点列举法 希望点列举法 设问探求法 都是在力求完满的基础上产生出来的 废物利用 一物多用 多功能开发等 2 2创新技法 见下表 列举类 一 缺点列举法二 希望列举法三 属性列举法四 综合列举法五 成对列举法 集智类 智力激励类 一 头脑风暴法二 六三五笔写法三 三菱式MBS法四 特尔斐设想法五 集思广益法 解决问题类 一 检核目录法二 和田十二法三 6W2H法四 目标设定法五 探索方略法 组合类 一 分解组合法二 成对组合法三 辐射组合法四 信息交合法五 形态分析法 联想类 一 焦点法二 联想法三 入出法四 综摄法五 二元坐标组合法 整理类 一 KJ法二 NM法三 ZK法四 TCT法五 OCU法 2 2 1头脑风暴法 brainstorming 头脑风暴法是集智法的一种风暴法或BS法 是创造学的奠基人 美国学者奥斯本于1939年创立的 智暴法是运用群体创造原理 充分发挥集体创造力来解决问题的一种创新设计方法 BS法的基本步骤 选择成员 1个组长 5 10个组员 1 2名记录组织会议 组长简明扼要的叙述问题 组员将构想写在卡片上 轮流说出一个构想 并写在黑板上 在此基础上继续补充 脑力激荡 汇总评估 将构想评估分类 先进行个别评估后进行团体评估 准则可以是提前准备的 也可以由评估人补充 团体评估时进行第二次脑力激荡 决策报告 将评估结果合成为一个决策表 选出几个合理的设计概念 最后的结案报告由团体评估 个别评估和构想图解组成 BS会议的规则 会中不得批评天马行空 思绪自由翱翔鼓励给出尽量多的构想组合与改进构想 集智法还有 635法 书面集智法 6个组员 每人在卡片上写3个问题 每轮5分钟 德尔菲法 函询集智法 2 2 2类比创新法 analogy 类比法是运用移植创造原理进行联想比较 模拟仿效的创新方法 采用类比可以扩展人的思维 跳出定势的束缚 从而可以获得更多的创造性设想 古往今来的许多发明创造都源于人脑的类比联想 因此 这种方法特别适于新方案的提出 新产品的开发 类比离不开联想 由此演化出的创新技法 反求创新仿生创新类似联想类比联想对比联想 案例 钢筋混凝土的发明 19世纪中期 法国巴黎有个花匠叫莫里哀 他培育的花草远近闻名 前来观赏的游客络绎不绝 但经常有游人碰坏花坛 他尝试用围栏围住花坛四周 用告示牌请游客注意不要踏踩花坛 但无济于事 怎样才能使人们不踏碎花坛成为莫里哀经常思考的问题 首先他想用更耐久的水泥 但水泥硬而脆 多次试制 效果不理想 有一次 他将一盆木本的花移种 不小心将花盘打碎了 突然他发现由于花的根须纵横穿插 交织成网状结构 竟把松软的泥土箍得非常坚固 用拳头去捣 将其摔到地上 都没有破碎 观察到这种现象后 莫里哀想到 仿照花木的根系用铁丝织成网状结构 再与水泥砂石浇在一起 砌成花坛 应该会坚固一些 于是他便按照自己的设想 砌起了一个带铁丝网骨架的花坛 果然 这个花坛非常坚固 一直没有被人踏碎 莫里哀的发明于1867年获得专利 这样 将花草根系网状结构移植到建材领域 产生了至今广泛采用的钢筋混凝土结构 案例 建筑爆破 结石爆破人工培育珍珠 人工培育牛黄思考 如何在显微镜下观看无色透明的细菌 对比联想 思考 答案 2 2 3形态表分析法 morphologicalchartanalysis 步骤 1 定义设计对象的主要参数 功能因素 2 列出设计参数的可能子解 4 构建形态学矩阵 5 找出可行解 举例 挖掘机的设计方案 挖掘机必须具备五个独立的功能因素 即动力 移动 移动的传动系统 挖掘和挖掘的传动系统共五个功能因素 挖掘机设计方案的形态学矩阵见下3 2 挖掘机设计的形态学矩阵 形态表分析法特点 适合于能分解成子系统的问题 适合于个人使用可能的方案很多 包括变形方案和全新构想 思考 开发洗衣机的形态学分析法 2 2 4设问探求法 好的提问往往就意味着问题已经解决了一半 设问探求法就是针对创造目标从各个方面提出一系列有关的问题 设计者针对提问进行分析和思考 通过思维的发散和收敛逐一找到问题的理想答案 是大家公认的创造技法之母 检核表法 checklist 是一种典型的设问探求法 也是由创造学之父美国的奥斯本创立的 检核表法 检核表法是现将问题列成一个分析表 再针对表中的每一项 从问题的要点 范围或可能性等方面提供暗示 检核表是针对任何一项计划而体温低旨在技法构想的一组问题 检核表可以是设计初期提出的一组问题 也可以是设计中包含的一组特征 也可以是最终设计必须满足的一组准则 奥斯本认为创造有两种类型 一种是先有创造的目标 然后根据目标去寻找实现目标的方法 另一种是先有一种事实 然后想象这一事实将有什么用途 即从方法入手去实现创造的目标 检核表更适合后一种 检核表法 从以下几个方面设问并进行检核的 Puttootheruse 现有的发明成果有无更多的用途 或稍加改进后有无新的用途 Adapt 有无类似的东西可以借用 可以模仿 modify 能否修改 如形状 形式 方法 颜色 声音或味道等 Magnify 能否增加什么 如扩大使用范围 增加功能 延长寿命 添加部件 提高强度 加倍 加长 加高 加大等 续 Minify 能否减少点什么 能否省略一部分 能否微型化 能否浓缩 能否分割 能行再小点 再轻点 再短点 再低点 再薄点 Substitute 能否取而代之 采用其他工艺 其他元件 其他动力 其他配方 其他材料 Rearrange 能否重新配置 改变元件的型号 改变顺序或结构 改变配方或方案 Reverse 能否颠倒 如上下颠倒 正负颠倒 里外颠倒 工艺方法颠倒等 Combine 能否组合 如方案组合 目标组合 部件组合 材料组合等 保温瓶 另一种设问探求法 5W2H法 5W2H设问法 是通过回答为什么 why 做什么 what 何人 who 何时 when 何处 where 怎样 how 和多少 howmuch 7个方面的提问来创造设想的技法 小结 创新原则 新颖性 实用性 经济性 人机友好性 环境友好性 价值优化原则 在设计 研制产品 或采用某种技术方案 时 设计研制所得成本为c 取得的功能 即使用价值 为F