现代设计方法发展前沿PPT课件.ppt

9 现代设计方法的前沿 9 1创新设计技术 1 9 1创新设计技术 9 1 1概述9 1 2创新及其设计思维 2 9 1 1概述 一 创新设计的重要性创新是设计的本质 也是设计活动的最终指标 创新设计是产品适应新的市场形势的最好途径 创新产品能满足甚至创造出新的需求 因而必然有较强的市场竞争力 二 产品创新的类型1 技术上创新2 管理上的创新3 销售上的创新4 售后服务上的创新等 3 9 1 1概述 三 在制造业中 产品技术上的创新分为以下两种1 无重要新技术 但在形式上翻新 比如 生产不同色的自行车 其虽然在生产管理上有所创新 但是自行车的性能并无重要变化 其中也没有融入多少新技术 2 含有 开发 重要新技术 使产品竞争力有重要提高 或形成新竞争力的制高点 比如 电动汽车 如果谁在设计和制造出远远超过现在的长寿命电池 就是一种新的竞争力制高点 4 9 1 2创新及其设计思维 一 创新思维的形式1 直觉思维是指一种在下意识状态下 对事物内在复杂关系突发式的领悟过程 具有创造灵感忽然降临的色彩 2 逻辑思维是一种把创造目标展开 分解和综合 寻求各层分目标的解 然后找出最终整体解 用主动的可按部就班的工作方式向目标逼近的一种思维方式 5 9 1 2创新及其设计思维 实际上 大量的创造过程是这两种思维方式交叉和综合 比如 对自己提出一个创造目标 这个目标本身可能就是一个创造灵感 但是为了实现这个目标 必须一步步进行分析推理 二 创新思维法则创造学建立起促发创造思维的一些法则 作为外部因素的有 1 激发创造激情 创造激情促成的因素有 市场压力或诱惑等经济因素 科学家的崇高事业心 政治需要 6 9 1 2创新及其设计思维 创造激情的激励手段 精神鼓励 经济剌激 政治动员 民族感情 2 增强信息获取方式现在 信息的快速获取是创造发明的关键因素 3 促进知识融合创造各种条件让不同学科的人频繁交流 也是促进科学创新的重要手段 7 9 1 2创新及其设计思维 三 在技术性的创新设计中 常用的几种思维方式 创新思维法则如下 1 分析与综合思维分析与综合思维是一种逻辑性很强的思维过程 是最基本的创新思维过程 由它们构成一个创造过程的思维框架 1 分析思维 对问题的提法有清晰而明确的描述 然后去伪存真 由表及里 把本质和非本质的问题加以区别 分析是把思维对象的整体分解成各个部分 方面或要素 并对它们分别加以研究 考察的一种思维方法 8 9 1 2创新及其设计思维 2 综合思维 其是分析的反向过程 在求得各子问题的解之后 必须通过建立联结 构成总体 实现最终需要的总体功能 综合就是把已有的关于研究对象的各个部分 方面或要素联合成整体 从而进行整体认识的思维方法 在整个思维过程中 综合与分析又是不可分割的 没有分析便没有综合 综合是以分析为基本的综合 分析又是在综合指导下的分析 二者相互依存 9 9 1 2创新及其设计思维 2 收敛与发散式思维 1 收敛式思维 先确定一个原始解 然后以它为目标 寻求凡是想得出或可能的 通向这个目标的途径 对每一条通向目标的途径进行论证 最后找到一条最好的途径 它使目标成为可实现的解 收敛性思维又称集中思维 辐集思维 求同思维 它是在大量创造性设想的基础上 通过分析 综合 比较 判断 选择最有价值的设想的一种思维方法 关键问题 一是提出一个理想的目标 受到认识的限制 二是提出通向目标的途径 受到技术的限制 创造正是这两点的突破 10 9 1 2创新及其设计思维 收敛性思维一般具有同一性 程序性 比较性三个特点 同一性是指求同性的思维 它总是从过去的知识经验中引出解决问题的办法 希望用老办法寻求解决问题的答案 程序性是指同一性在严格性上的表现 由于聚合思维总是从同一性方面考虑问题 所以对这一过程也就赋予了严格的程序度 先做什么 再做什么 一步接一步 使问题的解决有章可循 比较性是指它以一个目标为其归宿 即在现存的几种途径 方案 措施 寻求其最佳方案 11 9 1 2创新及其设计思维 隐形飞机的研制 便是运用收敛性思维的结果 这种飞机 机身和机翼造型独特 包覆隐身材料 加装红外挡板等 以减弱雷达反射波和红外辐射 使其不易被探测设备发现 从而达到 隐形 的目的 明代科学家徐光启 搜集了自战国以来2000多年有关蝗灾的情况资料 统计了我国历史上记载的111次蝗灾发生的时间 并通过深入实地调查 在纷繁的背景中 利用收敛性思维 找出了苏北蝗灾产生的地理原因和蝗虫的生活规律 撰写了 除蝗疏 提出了有效治理蝗灾的方法 2 发散式思维 已经掌握了一个原始解 以其为出发点 去寻找更多更好的解 这些解不一定是原始解的变异 它可能是在保证系统功能前提下一种新的原理和系统 12 9 1 2创新及其设计思维 发散思维之所以能够具有很大的创造性 就是因为它可以使人在遇到问题时使思维迅速而灵活地朝着多个角度 多个层次发散开来 从给定的信息中获得多个新颖性的答案 那么如何对自己的发散性思维品质进行培养呢 这里应循序渐进着力于三个层次的自我培养 流畅性 流畅性是发散思维的第一层次 即培养自己的思维速度 使其在短时间内表达较多的概念 枚举较多的解决问题方案 探索较多的可能性 例自己在短时间内写出包含 木 的所有的汉字 每个人写出的个数的不同 这就是一个人流畅性的区别 13 9 1 2创新及其设计思维 变通性 变通性是较多层次的发散特征 即培养自已从不同的角度灵活考虑问题的良好品质 例如在自己所写出的包含 木 字的汉字中有上下结构 左右结构 独体字 包含结构 半包含结构 如果所有结构的汉字都存在说明一个人的变通性较好 新颖性 是发散思维的最高层次 也是求异的本质所在 新颖性是指一个人提出的观点和产生的想法的创新性 14 9 1 2创新及其设计思维 发散与收敛思维是互补的 不能光强调一种而忽视另一种 一般来说 发散思维中想象和联想力自由驰骋 收敛思维使想象和联想回到现实 没有发散思维 就很难达到新颖 独特 而没有收敛思维任何新颖独特的设想也难以具有现实性的品格 因此 为了达到一种平衡 创造性解决问题应训练发散与收敛思维并举 对机器的创新设计 发散通常是机器结构的各种演化 变换或排列组合 产生大量的设计方案 收敛则是通过对各种设计方案的评价 确定出较好的可行设计方案 15 9 1 2创新及其设计思维 3 对应与联想式思维 1 对应 是指作为类比的对象 它距离人们常规的思维范畴越远 越容易激发新的思路 实现创新与发明 2 联想 把类比对象的某些特征引导到现实的创造任务中 联想思维是一种重要的思维方式 它具有流畅性 多端性 灵活性 新颖性和精细性等特点 联想思维是根据已有的信息 从不同角度 不同方向思考 从多方面寻求多样性答案的一种展开性的思维方式 16 9 1 2创新及其设计思维 许多人成功的事实充分表明 他们往往能抓住生活中的偶发事件 产生丰富的联想 构筑艺术作品或进行科学技术发明等 如托尔斯泰的 安娜 卡列尼娜 就源于一件女子卧轨的新闻事件 魏格纳从看到世界地图联想到大陆漂移说 贝尔从听到吉他声想到改装电话机 等等 可见这些联想的力量是何等的惊人 联想成功的事例很多 诸如阿凡提的旅馆献策 蒙格飞兄弟的飞天联想 斯文顿发明坦克 威廉德尔曼教授饼与鞋的联想 中松义郎冻出的 念头 等都是展开了联想的翅膀后所产生的结果 17 9 1 2创新及其设计思维 怎样才能展开联想的翅膀呢 激活创造性想象 启动想象的翅膀 首先是 敢想 敢于异想天开 不怕胡思乱想 第二是 善于想 打破常规 跳出框框 向外发散 朝四面八方想开去 大胆设想 举一反三地想 如此联想 会美妙感觉 开阔思路 放飞意念 激发幻觉 产生灵感 采用适当的联想的方法 在生活中进行联想 18 9 1 2创新及其设计思维 自由式联想 自由联想就是从一个想法中产生另一个想法 它与有约束的反应不同 自由联想就是放松对思想的控制 任其自由驰骋 相似式联想 相似联想思维法是指根据事物之间的形式 结构 性质 作用等某一方面或几个方面的相似之处进行联想 并将两种不同事物间某些相似的特征进行比较 俄罗斯生理学家马格里奇说 独创性常常在于发现两个或两个以上研究对象或设想之间的联系相似之处 而原来的这些对象或设想彼此没有关系 常有形式联想和意义联想等 19 9 1 2创新及其设计思维 特征式联想 特征联想是对事物外部的表面特征进行相似联想 这种想法简便易行 因为事物的表面特征比较容易为人们所发现 其方法有 形状的对比 特征的对比和本质的特征的对比 伴生式联想 所谓伴生联想思维法是指根据事物在空间或时间上彼此相近之处进行联想 古希腊学者亚里斯多德曾经说过 我们的思维是从与正在寻找的事物相类似的事物 相反的事物 或者与它相接近的事物开始进行的 由此产生联想 世界事物并不是孤立的 它们总是在空间或时间上存在着丝丝缕缕的联系 20 9 1 2创新及其设计思维 思考者常把空间或时间上相接近的事物联系在一起 由此及彼此地展开联想 其方法是 对空间上的位置相近的事物进行联想 对时间上的彼此相近的事物进行联想 从地球到月球进行联想 用伴生联想进行记忆 对比式联想 所谓对比联想思维法是指通过事物之间的相互矛盾的关系进行联想 客观世界普遍存在着对立的现象 世界上任何事物的内部都包含着相对立的两个方面 对比式联想正是应用和反映了事物之间以及事物内部存在的对应关系或矛盾关系 由于客观上有这样的关系存在 所以我们可以由一个事物而联想到相对的另一个事物 由事物的一个方面而联想到相对的另一个方面 其方法常有 黑白对比 时间对比 记忆对比等 21 9 1 2创新及其设计思维 飞跃式的联想 飞跃式的联想思维法是指在一些从现象上看毫无联系的事物之间进行联想 比起其它的联想思维起来 飞跃式联想思维法可以在更广阔的思维范围内进行 思维的跨度更大 自由度更高 减缩式联想 减缩式联想也是一种常用的思维法 它和组合思维法从某种意义上唱反调 有人称此法为 减一减 思维法 其基本思路是将原有事物分解减缩 压缩 微处理等 具体操作有减除分离 效果分离 收获分离等 22 9 1 2创新及其设计思维 4 离散与组合式思维 1 离散思维就是根据需要 将不同的事物分开 从而创造出新的事物的方法 2 组合思维就是根据需要 将不同的事物组合在一起 从而创造出新的事物的方法 1 组合思维法有以下特点 发散性 组合思维的思维方向 可以正向 逆向 纵向 横向 更多的是三维立体思维和多维空间思维 23 9 1 2创新及其设计思维 选择性 组合思维法考虑问题时 并不是将两个事物原封不动 不加选择地捏合在一起 而是选择二者具有独特价值的部分 按其内在联系将它们有机地组合在一起 综合性 组合思维重在怎么 合 因而就要对组合对象进行深入分析 把握它们的个性特点 再从这些特点中概括出规律 综合起来 最后形成设计方案 从而进入组合的实施过程 24 9 1 2创新及其设计思维 2 运用组合思维法注意下列几点 在进行组合思考的时候 不能拘泥于一个方面 局限于某一事物 而应从多方面 多个事物中去寻找组合物 在进行组合思考的时候 要把握住组合的方向 思维是有方向性的 即事物之间的组合点 只有把握住组合点 才能进行有效的组合 总的来说 组合是任意的 各种各样的事物要素都可以进组合 25 9 1 2创新及其设计思维 3 组合的方式 成对组合法成对组合是组合法中最基本的类型 它是将两种不同的技术因素组合在一起的发明方法 依组合的因素不同 可分成材料组合 用品组合 机器组合 技术原理组合等多种形式 一是材料组合一般是对现有的原料不满意或希望它能满足某种要求 与另一种不同性能的材料组合起来 从而获得新材料 例如诺贝尔为了使稍一震动就爆炸的液体硝化甘油做成固体易运输的炸药 就将硝化甘油和硅藻土混在一起 26 9 1 2创新及其设计思维 二是用品或机器组合常将两个用品组合成一个用品 使之具有两个用品的功能 使用方便 如保温杯 带电子表的圆珠笔 带收音机的应急灯 有起罐头功能的水果刀等三是技术原理组合日常生活中所使用的焊锡便是利用铅和锡的低共熔现象 铅和锡的熔点分别为329 和232 然而铅和锡混合后却生成了熔点为183 的合金 即焊锡 等 27 9 1 2创新及其设计思维 辐射组合法辐射组合是以一种新技术或令人感兴趣的技术为中心 同多方面的传统技术结合起来 形成技术辐射 从而导致多种技术创新的发明创造方法 现以人造卫星这种新技术为例 看它所引起的辐射组合 人造卫星技术成功以后 它与各种学科的辐射组合 发展了卫星电视转播 卫星通讯转播 卫星气象预报 卫星导航 全世界的时间标准 生物进化科学 以及对月球 行星 恒星等宇宙研究的各技术等 28 9 1 2创新及其设计思维 形态分析组合法形态分析组合也称形态分析法 是瑞典天文物理学家卜茨维基于1942年提出的 它的基本理论是 一个事物的新颖程度与相关程度成反比 事物 观念 要素 越不相关 创造性程度越高 即易产生更新的事物 该法的做法是 将发明课题分解为若干相互独立的基本因素 找出实现每个因素功能所要求的可能的技术手段或形态 然后加以排列组合得到多种解决问题的方案 最后筛选出最优方案 29 9 1 2创新及其设计思维 形态分析组合的一般步骤 一是确定发明对象准确表述所要解决的课题 包括该课题所要达到的目的及属于何类技术系统等 二是基本因素分析 即确定发明对象的主要组成部分 基本因素 编制形态特征表 确定的基本因素在功能上应是相对独立的 在数量上应以30个为宜 数量太少 会使系统过大 使下步工作难度增加 数量太多 组合时过于繁杂很不方便 三是形态分析 要揭示每一形态特征的可能变量 技术手段 应充分发挥横向思维能力 尽可能列出无论是本专业领域的还是其他专业领域的所有具有这种功能特征的各种技术手段 30 9 1 2创新及其设计思维 在形式上 为便于分析和进行下一步的组合 往往采取列矩阵表的形式 一般表格为二维的 每个因素的每个具体形态用符号P表示 其中P代表因素代表具体形态 对较复杂的课题 也可用多维空间模式的形态矩阵 四是形态组合 根据对发明对象的总体功能要求 分别把各因素的各形态一一加以排列组合 以获得所有可能的组合设想 五是评价选择最合理的具体方案 选出少数较好的设想后 通过进一步具体化 最后选出最佳方案 由于所得方案是在各种方案中选出的 因此形态分析组合的特点具有全解系性质 31 9 1 2创新及其设计思维 5 换元与移值式思维 1 换元思维 比如 我们想要过河 如果有桥有船 就能够过去了 这一类问题我们称之为相容性问题 但既无桥又无船 我们又不会游泳 那怎么才能到对岸去呢 这类问题我们就称之为不相容问题 换元思维着重分析研究的就是这类不相容问题的解决方法 就是对一事物的认识不是仅仅局限于某一角度 而是可以不断变换角度去思考 这种从各种角度去分析 认识事物的思维方式 就叫换元思维 换元思维可以较全面 具体 深入地认识一个事物 往往可以产生与众不同的新意 从而打破认识上人云亦云的一般化倾向 积极开展换元思维 使一条极陈旧的道理 经过改造 产生新颖 深刻的见解 这充分说明创新是何等重要 32 9 1 2创新及其设计思维 2 移植思维 移植是把某一领域内的一种方法或研究成果在另一领域内的应用 它常导致一门新的学科 领域或学说的创立 比如 把物理学研究手段运用于化学 产生了物理化学 将力学研究手段运用于生命体 产生生物力学 1 移植有两种类型 先见到可 移 之物 触景生情 引起联想 例如 盲文的发明就是属于这一类 33 9 1 2创新及其设计思维 点子 育文 在许多年之前 法国海军巴比尔舰长带着通信兵来到一所盲童学校 向孩子们表演夜间通讯 由于漆黑的夜晚 眼睛是用不上的 于是 军事命令被传令兵译成电码 在一张硬纸上 用 戳点子 的办法 把电码记下来 而接受命令的一方的士兵 用 摸点子 的办法 再译出军事命令的内容 这一表演引起盲童布莱叶的极大的兴趣 对于他来说 戳点子 和 摸点子 就是 可移 之物 于是 他反复研究 终于发明了 点子 盲文 并一直沿用到今天 34 9 1 2创新及其设计思维 根据移植的需要 去寻找 可移 之物 通过联想而导致移植发明的成果 压缩空气制动器的发明就是一例 火车发明后 由于制动器的力量太小 在紧急的情况之下 常由于刹不住车而发生重大的交通事故 有一个叫做乔治的美国青年 他目睹了车祸的发生 于是就萌发了要发明一种力量更大的制动器 这就是移植的需要 一天 乔治从当地的报纸上看到用压缩空气的巨大压力开凿隧道的报道 于是他想 压缩空气可以劈石钻洞 为什么不可以用它来制造火车制动器呢 就这样 乔治找到了 可移 之物 反复试验之后 22岁的乔治终于发明了世界上第一台压缩空气制动器 35 9 1 2创新及其设计思维 6 正向 迂向与反向思维 1 正向思维 所谓正向思维法 就是人们在创造性思维活动中 沿袭某些常规去分析问题 按事物发展的进程进行思考 推测 是一种从已知进到未知 通过已知来揭示事物本质的思维方法 这种方法一般只限于对一种事物的思考 正向思维方法虽然一次只限对某一种事物的思考 但它都是对事物的过去 现在作了充分分析 对事物的发展规律作了充分了解的基础上 推知事物的未知部分 提出解决方案 因而它又是一种较深刻的方法 是一种不可忽视的领导工作 科学研究等的方法 例如 在领导工作中 职业经理想了解某一具体问题 对其作出合理解决时 此方法较为有效 36 9 1 2创新及其设计思维 2 反向思维反向思维是与正向思维方法相反的一种创造性思维方法 是指人们在思考问题时 跳出常规 改变思路 从反方向寻找解决问题的办法和思路 这种反向思维的方法在科学思维中运用得较为普遍 例如马克思从人体解剖来理解猿体向人体的转化 从而科学的剖析了人类社会 就是一个著名的例子 37 9 1 2创新及其设计思维 3 迂向思维迂向思维是指用事物的侧面代替正面 用间接代替直接 用阶段前进代替一步到位等思维方式 比如 近几年的快速原形制造技术 就是用平面生成立体迂回创新思维产物 38 9 1 2创新及其设计思维 三 创新工作方法1 智暴法 Brainstorming 智暴法是一种让智力像山洪一样爆发的方法 一种小型会议 与会者相互启发 相互激励 引发一连串创造性设想 人数 5 6人 10人时间 20 60分钟规则 不批