第二章 机械产品的创新设计.ppt

第二章 机械产品的创新设计,2.1 概述,2.1.1 创新设计的内涵,产品创新设计理论、方法与工具是基于现代设计理论和方法，应用微电子、信息、管理等现代科学技术，以提高产品质量、用户满意的价格和款式（造型色彩）、提高产品的功能、缩短产品开发周期为目的的一切设计技术的总称。产品创新理论、方法与工具技术研究的宗旨是从产品的工作特性和功能目标出发，在特定技术、经济和社会等具体条件下，根据相邻学科的原理，创新性地设计产品，并使它在技术及经济上达到最佳水平。该技术鼓励设计人员，从原来固有的常规设计模式中跳出来，用新观点、新原理、新方法来设计新产品。在发明了新产品后，在技术领先的有利条件下，将该技术领域扩展，并形成此方面的技术优势。 产品创新设计理论、方法与工具的研究范围大体可分为：产品创新设计、降低成本设计、快速设计、仿真与虚拟设计、智能设计、广义优化设计等设计技术。,2.1.2 创新的重要性,随着信息技术的迅速发展及其在各个领域的渗透，知识经济已见初见端倪，全球经济一体化趋势日益增强。可以看出，21 世纪综合国力的竞争，主要是科学技术及创新性人才的竞争。 随着我国改革开放的深入，我国工业企业已经通过制造装备的引进，缩短了与发达工业化国家的差距。目前制约我国工业发展的关键，是如何提高技术创新能力和技术开发能力。所以提高知识与技术创新，是我国工业发展的迫切要求。我国机械制造业普遍存在产品落后、技术创新能力不足、市场低迷等情况，关键在于企业缺乏快速响应市场的新产品开发及制造技术创新的机制和能力。 随着我国市场的进一步开放以及进入世界贸易组织，我国民族工业产品与国外产品的竞争必将越来越激烈，增强知识与技术创新能力是民族产业取得成功的关键因素之一。,2.1.2 创新的重要性,江泽民在1995 年全国科学技术大会上的讲话中指出：“创新是一个民族进步的灵魂，是国家兴旺发达的不竭动力。如果自主创新能力上不去，一味靠技术引进，就永远难以摆脱技术落后的局面，一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界先进民族之林” 。江泽民高屋建瓴的讲话充分阐明了创新的重要性、紧迫性，也引起了整个社会对创新的关注，创新已成为了目前社会的一个重要音符： 科研上，国家科技部在制定863 计划中，明显加大了对有创新的点子的支持，而不像以前那么重视研究的成功率，有时科研失败也能获得非常宝贵的经验； 商业上，风险资金制度已基本完善，一个人，只要有好的创意，就很有可能获得风险资金，开拓自己的事业； 生活上，风靡一时的脑筋急转弯打破常规思路，给出意外的答案，不仅在生活中随处可见，而且在近几次春节晚会上也成为小品节目的主要创作手段；许多地方和高校不但成立了创新协会，而且还要举办创新设计大赛。,2.1.2 创新的重要性,现在越来越多的教育家、人才学家一致认为，古今中外在各个领域里做出重大贡献的杰出人物，他们所共同具有的最关键的必要条件，既不是得天独厚的过人的天资，也不是令人羡慕的难得的机遇，而是卓越出众的创新能力。我们国家要培养诺贝尔奖获得者，就必须重视在教育中贯穿创新能力的培养。 要迎接科学技术突飞猛进和知识经济迅速兴起的挑战，最重要的是坚持创新。创新能力是人的能力中最重要、最宝贵、层次最高的一种能力。它包含着多方面的因素，其核心因素是创新思考能力。正如爱因斯坦所说：“人是靠大脑解决一切问题的。”人头脑中的创新思考活动是人的创新实践活动的“骨髓”、“基石”。没有思考中的创新，就没有实践中的创新。一个民族的进步，需要有不断创新的产品来推动，创新设计思想的形成需要系统的培养才能达到。,2.1.3 现状及国内外发展趋势,二战以后的几十年来，各主要发达工业国家先后开始重视起对设计技术的研究，如英国从60年代开始，就以国家政策和财力来支持发展与推广设计新技术；德国提出“设计就是科学”，且其设计学的发展已初具规模；美国成立有“设计委员会”。日本同样也非常重视设计技术的发展，将设计看作是技术、经济、美学和人机学的一体化整体，并极力推广和采用新技术，从而大大提高了机械产品在国际市场的竞争力。近年来，在国际上每年召开一次与设计有关的国际会议，探讨设计的新理论和新方法。 我国工业产品设计的发展经历了一个曲折的过程。以前都是凭借设计者的经验，以模仿为主，故局限性大。从20世纪60年代开始，加强了新产品的开发设计与实验研究工作，从而使设计从仿制和经验设计逐渐走向实验研究和计算分析阶段。到了20世纪80年代，开始在国内介绍一些国际上的先进技术与方法。同时将计算机引入设计领域，对设计工作的发展起了很大的推动作用。,2.1.3 现状及国内外发展趋势,在创新设计方面，随着科技和经济的迅速发展，计算机在设计领域的应用已越来越广阔，创新也由原来的仿生法、智爆法、联想法、形象思维法和阵列法等基于认知的方法（Cognitive Approach）过渡向基于系统的方法（System Approach）方向发展，对设计进程和设计对象进行建模、模拟人类的认知思维模式，极大地推进了创新设计的自动化，并且利用系统论和信息论的研究成果，创新设计开始向智能化发展。 近几年来，我国在创新设计技术方面开展对产品功能原理创新、结构创新和形态创新等方面理论及技术基础研究，为此着重研究创新设计技术中的原理方案设计目录（PCDC）、创新问题求解理论（TIPS）、材料选择，从而通过对原理方案的优选、分解和组合来产生新的原理方案；利用求解理论解决工程系统中新的需求与不能满足要求的旧系统之间的冲突问题，以及利用不同的材料选择来达到完全创新的设计结果。,2.2 创新设计的基础,1、宽广的知识面与良好的知识构成 知识创新是通过科学研究获得新的基础科学和技术科学知识的过程。创新知识包括科学发现和科技发明两个方面，而技术创新大多为后者。发明创新或技术创新是利用自然科学原理或规律，进行创新思维的过程和结果。所以，要提高机械科学与工程研究中的创新能力，就必须掌握宽广的自然科学知识。 作为创新性人才，在知识爆炸的今天，获取知识显得十分重要。宽广的知识面就像是创新的仓库，当知识面越宽，面临问题时的解决方法就会越多。就如遗传算法、神经网络等数学方法一出来，就被应用到了许多领域，正是因为这些领域的专家学者关心专业以外的学科发展，才能及时地把其它学科的成果应用到本专业中。,2.2 创新设计的基础,一个宽广的知识面如果没有一个好的知识构成来支撑它，最终也将成为无用的知识。我国解放初期对大学生的知识构成要求不太合理，那时的要求是“又红又专”，除了所学专业及政治外，其它知识甚少。而且专业分类相当细，机械学科中连焊接都是一个本科专业。这样的知识构成，必然导致解决实际问题的能力差，创新能力不强，这是我国应试教育盛行的必然后果。由于这个现象，十五年前，国家教委进行了新一轮的教改方案，方向很明确：淡化专业，重视基础，强调动手能力的培养。 由于当今社会不同学科间的交叉渗透逐渐增强，掌握不同学科的知识，塑造复合型人才显得尤为重要。如果一个学生能同时精通机械与美术两学科，那他就能在工业设计上大显身手。 学科一旦上升到了哲学高度，它们之间都是互通的。一门学科往往能从其它学科中吸取许多有用的思想方法。,2.2 创新设计的基础,2、重视创新思维的训练 创新思维方法有很多，但其中的逆向思维方法和发散思维方式是我们应该注重的两种思维方式。在科研过程中，往往有许多的中间试验会失败，甚至会得到与期望相反的结果。遇到这种情况也并非都是坏事，要善于使用逆向思维法。因为对于研究目标相反的事物，失败恰恰是一个成功的结果。如在寻找减摩固体润滑材料的过程中，却很可能发现了某种耐磨材料。在研究某种难加工材料时，却有可能发明刀具材料。 一旦我们有了创新发明，发散思维就会大有用处。对于双容塑料瓶，就可以运用发散性思维，不但可以用在装两种配方的洗发液上，而且可以用在沐浴露、洗发素和护发素、等。只要抓住了双容瓶的最根本特征“隔离化学成分”，而两种化学成分在使用时却需要一起用的，或同样的用法却需要在不同时段内用的，一切满足这条件的物品都可以用双容塑料瓶来包装。 重视创新思维的训练，在平时多注重这方面的培养，才能在创新设计上左右逢源。,2.2 创新设计的基础,3、多观察，勤思考，不断改进现有产品。 创新设计的很大部分在于对现有产品的改进。创新来源于实际需求。如果在生活中你会想，要是这个产品怎样改一下就好了，当你这样想，一个创新的源泉就形成了。然而我们往往缺乏重视这样的源泉，许多企业只满足于目前状况，不去找产品不足之处并加以改进，从而丧失了很多商机。我国景德镇的瓷器举世闻名，但它生产出来的瓷茶杯在西欧却未能竞争过有些对手。原因之一是，我们没有设想一下西欧人用中国茶杯有没有不方便的地方。亚洲有个国家的商人却注意到了西欧人用瓷茶杯喝茶的情景：西欧人的鼻子特别高，用中国生产的茶杯喝茶，鼻子会老碰着杯子。于是他们开动脑筋研制了一种斜口杯，西欧人用它来喝茶喝水，就不必再担心鼻子会碰到茶杯了。仅仅做了这么一点小小的改进，使他们制造的瓷杯在销售量上就超过了我国景德镇生产的瓷杯。创新是企业的立足之本，而要创新，企业就不应该满足现状，不该只停留在照搬模仿，也不甘于循规蹈矩，而要不断追求完善。当今社会已进入个性消费时代，如果仅仅停留在原有的水平而不前进的话，很快就会被社会所淘汰。由于人们不断追求完善，整个社会才会更加美好！,2.2 创新设计的基础,4、积极动手，培养创新精神，学好基本的创新技能，积累创新设计经验。 再好的产品创意，也需要动手才能实现。许多人有好的想法，但一直让它停留在脑海里而不付之于行动，这是一种很大的浪费。有许多事只有动手做了才知道成不成，就如索尼特有的单枪三束彩色显像管特丽珑（Trintron）技术，就是尝试了几年常规方法的失败后，最终动手试试“单电子枪，同走三束电子光会怎么样？”，这才导致了最终的成功。用这种原理制成的彩色显示器，亮度与对比度比普通显示器提高30%，所以它至今仍是高端领域的首选。有许多现实问题，只有在动手后才能发觉，所以动手是创新设计中不可缺少的一环。 不断的动手，不断的失败，只要能坚持下去，就培养了创新精神。,2.2 创新设计的基础,创新精神表现为锲而不舍，对选定的创新目标不懈追求，不达目的，决不罢休。只有这样，才能在想方设法实现目标的过程中取得创新和突破。失败本身并不可怕，可怕的是没有承受失败的能力。 日本著名的本田技研，最初只生产摩托车，从二十世纪六十年代才开始设计制造汽车。由于当时的汽车业已非常发达，竞争十分激烈，刚制造汽车时的感受是“百分之九十九的失败产生百分之一的成功”，但公司从零开始，坚持不懈地努力创新，目前已成为日本第二大汽车制造企业，每年汽车的产销量是整个中国的几倍。本田成功的一个很大原因是能承受失败，并且永不言败。 学好基本的创新技能，就是要求能动手把创新的意思表达出来。学机械专业的，设计的产品往往不能用手做出来，通常用三视图来表达。然后这种三视图只局限于专业技术人员中，一个复杂的设计往往不能很好的表达，在当今产品中曲面运用越来越普遍的情况下更是如此。,2.2 创新设计的基础,所以现在的本科生应该熟练掌握一门三维设计软件，现在高档的软件能做任何形状的曲面，而且产品设计完后，还能看到照片级真实的产品效果。而且建立的模型还能用于有限元分析，运动学与动力学分析，NC 代码自动生成等设计后处理，这样便能大大增强设计的表达方法以及提高设计效率。学好了创新技能，别人可以更容易了解设计作品内涵，产品的成功率当然也就提高了。由于计算机技术的发展，创新也可以求助于计算机了。目前美国已开发了基于原苏联的发明创新方法学（TRIZ）理论而开发的计算机辅助创新软件。TRIZ 研究人员组织分析研究了世界近250 万件发明专利，综合多个学科领域的原理、法则形成了TRIZ 的理论体系。其主要目的是研究人类进行发明创新、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则。这种软件的问世，对于降低创新设计的难度，具有重要意义。,2.2 创新设计的基础,积累创新设计经验。从失败中找原因，总结经验教训。只有不断总结，才有进步，“失败是成功之母”，许多的成功都是在不断避免失败后才产生的。如索尼的开发人员在随身听的内置麦克风的问题上，遭遇了许多困难。因为麦克风要做在机子里面，所以要尽可能地提高灵敏度，从而能更好地记录外界的声音。可灵敏度一提高，机器内部充满密密麻麻的杂声源，以及电动机的声音都会录进去。机械式随身听无法杜绝内部声源，而外置麦克风即不美观，携带也不方便。为了满足这互相矛盾的两个条件，经历了许多失败的试验，最终使用了AGC 电路才解开难题。AGC 电路能根据周围声音的大小，提高或降低灵敏度，使用了这种电路，做出了调节器。当声音变大时，灵敏度就降低，声源较小时，灵敏度就马上提高了。采用了这种电路，使机械式随身听内装麦克风成为可能。设计时遇到的类似矛盾非常多，我们可以从中吸取他们解决的此问题的宝贵经验。我称它为“乘法经验”，因为最终调节矛盾双方是通过一个调节器来实现，这个调节器具有线性调整功能。,2.2 创新设计的基础,众所周知，生产线上的自动化，最难以实现的是装配环节，而用压扣设计的概念，一下绕过了这一传统障碍，有利于提高生产率，降低工人数。菲利浦剃须刀闻名于世，在它的设计中，也采用了卡扣设计的思想，许多部件的联结都是用扣来实现的，看来优秀的设计理念在先进的企业中是相通的。留意身边的优秀产品，分析这些创新设计经验，对我们提高创新设计会有很有帮助。,2.3 创新性思维,设计是一种创新性的劳动，尤其是功能原理的设计。作为完成创新性劳动的设计人员就必须具备一定的创新能力。创新性思维是创新力的核心，深刻认识和理解创新性思维的实质、类型和特点，不仅有助于掌握已经开发出来的现有的创新技法，而且能够推动和促进人们对新的创新方法的开拓。这对于提高产品的设计水平和质量，具有决定性意义。,2.3.1 创新性思维的含义及实质,创新活动是人们对未知世界的认识、发现和发明的活动过程。在这一过程中，感觉、知觉、记忆、想象等心理机制，都将发生一定的作用，但起主要作用的是思维和想象，合起来简称创新性思维。 在一定意义上讲，“思维永远是创新性的”，但思维的创新性的程度是有差异的。当碰到的问题较为复杂，不能直接依靠已经掌握的经验、知识、理论、方法等加以解决，而必须经过独立思考，将储存在头脑中的各种信息加以重新分析和组合，形成新的联系，才能满足需要。这种思维对比于常规思维称为创新性思维。 创新性思维是整个创新活动中体现出来的思维方式。它是多种思维类型的复合体，特别是那些成对思维类型的辩证综合。把握创新性思维的关键是在认识不同思维类型的特点、功用的基础上，进行综合运用。,2.3.2 创新性思维的类型,一、形象思维与抽象思维 形象思维与抽象思维是依据在思考问题的过程中所运用的思维元素的表达形式的不同，即思维活动运用的材料形式不同而划分的。 形象思维是理性认识。它所使用的“材料”或思维“细胞”通常不是抽象的概念，而是形象化的“意象”。意象是对同类事物形象的一般特征的反映。例如在设计一个零件或一台机器时，设计者在头脑中浮现出该零件或机器的形状、颜色等外部特征，以及在头脑中将想象中的零件或机器进行分解、组装等等的思维活动，就属于形象思维。 在工程技术的创新活动中，形象思维是基本的思维活动，起着重要作用。工程师在构思新产品时，无论是对新产品的外形设计，还是内部结构设计以及工作原理设计，形象思维都起着不可忽视的作用。运用形象思维，可以激发人们的想象力和联想、类比能力。例如行星轧压法就是形象思维激发联想而发明的(图2-1 行星轧压法) 。,2.3.2 创新性思维的类型,以往将金属轧制成板材，是将金属原料送到两个轧辊之间，靠两个轧辊的转动和原料板的推进而完成的。这种方法对于延展性好的钢材适用，但较脆的金属材料在轧制中会出现裂纹。为了解决这一技术难题，日本某特种钢厂的一位技术人员绞尽了脑汁。一天，他无意中被妻子在面板上杆面条的姿势和方法所吸引，于是想到了轧制钢板的一种新方法，原理如图2-2所示。其上部是一固定盘（相当于面板），在原料板的下部分布若干条工作轧辊（相当于杆面杖），它们安装在转动的轧辊上。行星轧制方法就这样诞生了。,抽象思维是以抽象的概念和推论为形式的思维方式。概念是反映事物或现象的属性或本质的思维形式。例如“泵”这一概念反映了各种类型的泵在替代人的劳动、输送流体方面的共同特征。掌握概念是进行抽象思维，从事科学创新活动的最基本的手段。,图2-1 行星轧压法,2.3.2 创新性思维的类型,抽象思维是以抽象的概念和推论为形式的思维方式。概念是反映事物或现象的属性或本质的思维形式。例如“泵”这一概念反映了各种类型的泵在替代人的劳动、输送流体方面的共同特征。掌握概念是进行抽象思维，从事科学创新活动的最基本的手段。 形象思维和抽象思维作为人类理性思维认识中的两种思维形式，都是以感性认识为基础，都可以认识事物的本质，而且在大多数情况下二者是相互渗透，交互作用的。形象思维不存在固定不变的逻辑通道，这是创新的有利条件；抽象思维较为严密，但灵活性和新奇性方面相对较差。因此，在实际创新过程中，应该把二者很好地结合起来，以发挥各自的优势，互相补充，相辅相成，创新出更多的成果。,2.3.2 创新性思维的类型,二、发散思维与集中思维 发散思维又称辐射思维，它是指思维者根据问题提供的信息，不依常规，而是沿着不同的方向和角度，从多方面寻求问题的各种可能答案的一种思维方式。其模式如图2-2 所示。发散思维在人们的言语或行为表达上具有三个明显的特征，即流畅、灵活和独特。利用这三个基本特征可以衡量一个人发散思维能力的大小。,发散思维在技术创新、产品开发中具有特别重要的意义。在技术原理的开发方面，运用发散思维可以多侧面、多角度、多领域、多场合地对同一技术原理的应用途径进行设想。这样可以促使多种新产品问世。总之，发散思维是使人摆脱习惯性思维的束缚，独辟蹊径、推陈出新，出奇制胜的一种非常重要的思维方式。,2.3.2 创新性思维的类型,集中思维是与发散思维相对应，也称收敛思维。它是一种在大量设想或方案的基础上,引出一两个正确答案或引出一种大家认为最好的答案的思考方式。其模式如图2-3。 集中思维的特征是来自各方面的知识和信息都指向同一问题。其目的在于通过对各种相关知识和不同方案的分析、比较、综合、推理，从中引出答案。和发散思维相比，集中思维的操作更多地依赖于逻辑方法，也更多地渗透着理性因素，因此，其结论一般较为严谨。,图2-3 集中思维,2.3.2 创新性思维的类型,一个创新成果的出现，既需要以充分的信息为基础，设想多种方案，又需要对各种信息进行综合、归纳，从多种方案中找出较好方案，即通过多次的发散、收敛、再发散、再收敛的循环，才能真正完成。因此，在一个完整的创新活动中，集中思维和发散思维作为两种思维形式是相互补充、相辅相成的。发散思维能力越强，提出的可能方案越多样化，才能为集中思维在进行判断时提供较为广阔的回旋余地，也才能真正体现集中思维的意义。反过来，如果只是毫无限制地发散而无集中思维，发散也就失去了意义。,2.3.2 创新性思维的类型,三、逻辑思维与非逻辑思维 逻辑思维是严格遵守逻辑规则按步就班、有条不紊地进行思维的一种思考方式。逻辑规则是人们在总结思维活动经验和规律的基础上概括出来的。逻辑思维的操作方法主要是分析和综合、归纳和演绎。 非逻辑思维是同逻辑思维相对而言的另一种思维方式。其基本特征是，非逻辑思维不严格遵循逻辑格式，表现为更具灵活性的自由思维；而其成果或结论往往能够突破常规，具有鲜明的新奇性，但是或然性很大。正因为如此，非逻辑思维的基本功能在于启迪心智，扩展思路。其基本形式包括联想、想象、直觉和灵感。 非逻辑思维是创新力的主要构成成分，在创新性活动中起着十分重要的作用，科学上的重大发现，技术上的新发明、新突破，很多都得益于这一思维形式。,2.3.2 创新性思维的类型,四、直达思维与旁通思维 直达思维是指解决问题始终不离开问题的情境和要求进行思考的直接思维方法；旁通思维是指通过对问题情境和条件的分析、辨识，将问题转换成另一等价问题，或以某一种问题为中介间接地去解决问题的思维方法。 直达思维的优点是直接面对问题情境，可以快速达到目标。它对于解决较为简单的问题特别有效。旁通思维是一种灵活的思维方式，没有固定的格式，往往从问题的外围着眼来寻求解决的方法。例如，要解决工程技术结构问题，首先研究与之相类似的生物结构；要解决机械产品的某些技术问题，却先从光、电等领域寻找方法，等等。旁通思维在创新活动中是一种非常有用的思维方式。 在创新活动中旁通思维和直达思维应互为使用、互为补充。尤其重要的是，只要通过旁通思维以后又反归到直达思维，才能真正解决所提出的问题。,2.3.3 创新性思维的特点,创新性思维具有独创性、连动性、多向性、综合性等特点。 1独创性 具有与前人和众人不同的独特见解，能突破一般思维的常规，或改变更新固有的状态。思维的独创性结果会引出新原理、新模式或新方法。如电开关，许多年一直是机械式的结构。随着新技术的运用，现在创新出触摸式、感应式、声控式及光控式开关。功能原理设计上的创新和突破，为技术和生活带来新局面。独创性思维具有求异性，敢于向“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向陈规旧习挑战，敢于否定思想上的“框框”，勇于从新的角度分析和寻求。独创性思维就是一种通过突破求异而探索新途径的思维。 2连动性 即“自此思彼”的思维能力，引导人们由已知探索未知。它常以三种形式表现出来： 一是纵向连动：发现一种现象后，立即向纵深考虑，探究其产生的原因； 二是逆向连动：看到一种现象后，立即想到它的反面； 三是横向连动：发现一种现象后，便联想到特点与之相似、相关的事物。,2.3.3 创新性思维的特点,3多向性 从多种不同的角度考虑和分析问题，使思路开阔，解法宽广。这种思维的产生并获得成功，主要是依赖于： 发散机智在一个问题面前，尽量提出多种设想、多种答案； 换元机智灵活地变换影响事物质和量的诸多因素中的某一个，从而产生新的思路； 转向机智思维在一个方向受阻时，立即转向另一个方向； 创优机智用心寻找最优答案。,2.3.3 创新性思维的特点,4综合性 对已有的材料进行综合概括，找出其规律，或利用已有的信息、现象、概念等进行组合，形成新的技术思路或设计出新产品。这种思维特点必须通过三种能力体现出来： 一是“智慧杂交能力”，即善于选取前人智慧宝库中的精华，通过巧妙结合，形成新的成果； 二是“思维统摄能力”，即把大量概念、事实和观察材料综合在一起，加以整理，形成科学概念和系统； 三是“辩证分析能力”，即对占有的材料进行深入分析，把握它们的个性特点，然后从这些特点中概括出事物的规律。,2.4 创新技法,有人说20世纪的最大发明，是发明了指导人们进行创造发明的方法创新技法,美国称之为创造力工程,日本称之为创造工作，俄国称为创造力技术或发明技法，我国称为创新技法或创造技法。是人们通过研究有关创造发明的心理过程，总结、提炼出人们在创造发明、科学研究或创造性解决问题的实践活动中的有效方法和程序总称。创新技法的本质特征就是开拓性和创新性，也具有可操作性、可思维性、技巧性、探索性和独创性等基本特点。 研究结果表明，创新性思维要通过创新性技法引入创新活动。关于创新性技法有许多种，如智力激励法、提问追溯法、联想类推法、反向探求法、系统搜索法、组合法等等。由于创新技法的复杂性,其理论体系至今还不够成熟,然而关于创新技法的开发、普及和发展在近代还是十分迅速的,特别是人机系统的开发和应用以来,其发展更为迅速。据统计,至今已提出创新技法340余种。,2.4.1 创新技法分类,Allazusman等人依据创新技法所使用的方法和方式,将其分为七大类: 第一,条件/激发/组织技法 利用某些特殊的条件或方式来帮助人们突破固有观念的束缚,最大限度地发挥创新思维能力的一系列技法,如拿破仑技法、音乐激荡法。 第二,发散技法 从多种角度、方面去考虑问题,在一片“浑沌”中诱发创新思维的技法,如头脑风暴法智力激励法。 第三,集中创新技法 围绕一定的中心或目标进行思考的技法,如特性列举法。 第四,系列技法 以一定的顺序,依据一系列中心化或随意的步骤进行系统性思考的技法,如法。 第五,焦点式技法 在直觉、经验或已有知识的基础上确定研究和开发的方向,进行单步或多步的思考、筛选时所运用的技法。如问题逆向创新法。 第六,展开性技法 根据基础的创新技法模型发展起来的新技法,如模型演变技法、技术性演变方法。 第七,创新知识型技法。根据从人类已有的创造经验中发展出的结构性知识进行思考创新的技法。如矛盾点核表法、40条发明原则法。,2.4.1 创新技法分类,日本创造学会会长恩田彰和日本创造力开发所所长高桥浩将创新技法分成三类: 第一,扩散发现技法。围绕创新发明的对象,利用发散思维来诱发出各种各样的创造性设想的创新技法。 第二,综合集中技法。就是通过收集情报信息,并按一定程序进行集中思维的创新技法。 第三,创新意识培养技法。这是一种前期创新技法,其用意在于培养人的注意力,并诱发创新思维的萌芽。 另外,还有台湾中华创意发展协会分类的发散技法、收敛技法及统合技法;胡信贵等人分类的发散思维法、聚合思维法、想象思维法;刘仲林提出的分类法等。,2.4.2 智力激励法,在上述各种创造技法中智力激励法是目前各国企业使用最为广泛、实际操作证明行之有效的创新技法。 智力激励法是通过特定的会议或其他方式来造成创新者之间的思维“激励”，使与会者联想和创造性想象，激发灵感，以获得量大、面广、质高的创新性解题设想。 智力激励法一般只适用于解决比较简单的问题。如果问题涉及面很广，包括因素太多，或者需要仔细推敲研究，就不能使用这种方法,2.4.2 智力激励法,1. 智力激励法的起源及发展 智力激励法也称头脑风暴法，是20世纪30年代由美国创新学奠基人奥斯本发明的。智力激励法是世界上最早付诸实施的创造技法。这种方法的使用，使许多原来受专业知识框框所限制的问题，在非本专业人员的快速构思中，从不同的方向和程度上产生了突破，为创新性解决问题提供了许多新的线索，在工程技术、经营管理、创新发明等方面取得成功。 如今，智力激励法在世界各地广泛传播，在美国它是最常用的创新技法，在德国它是普及率最高的创新技法，在日本的一些职工教育中，选择智力激励法的约占70%。目前中国许多企事业单位也在重点推广智力激励法，智力激励法已经成为学习创新法的首选技法。,2.4.2 智力激励法,2. 智力激励法的形式 智力激励法是一种组织员工集体开展创新发明活动的方法。具体做法是：组织召开献计献策会议，会议要求参加的人都能尽情地发表意见，充分发挥想象力，鼓励大家在别人提出设想的基础上进行补充和综合，进一步提出自己的新设想。会议要尽可能创新出活跃的气氛，欢迎提出奇特的设想，追求较高的创新技法。这种方法的使用，使许多原来受专业知识框框所的效率，而且要求从始至终针对目标。之后，会议将提出的所有设想进行归纳、整理、处理，将那些有使用价值、奇特而富有创新性的想象逐步转化成实用性的设计方案。基本程序见图24.,问题,智力激励 会准备,召开智力 激励会,创 意 整 理,四项基本 原则,创意成果,图2 4 智力激励法基本程序,2.4.2 智力激励法,智力激励会参加人可以分成两种类型的创新集体： (1)设想开发组由善于想象，而且善于用语言准确表达这种想象的人组成； (2)设想论证组由善于归纳、分析的人组成。设想开发组气氛热烈、无拘无束地展开讨论，其任务是为课题寻找各种解题思路的设想。这些设想可以是现实的、具体的、严肃的、珍贵的，也可以是无边无际的、模糊的、幻想的、说笑式的。 德国有一个口号：“即使看起来很荒谬的设想也比没有好。”在提出设想时不要求对设想进行可行性论证，同时也不用对其提出批评。要把所有的设想都整理好后转入设想论证组。设想论证组负责对设想进行分析和研究，其中大部分内容被直接舍弃，对有参考价值的则提出实用性方案。,2.4.2 智力激励法,3. 会议规则 为保证会议能在一种活跃的气氛中进行，让与会者都能以比较轻松愉快的心情参加会议，并且保持较高的工作效率，需要制定以下规则： (1)禁止批评、议论，对任何设计思想都不做判断性的结论，也不要自谦和表扬。 (2)提倡扩张思维，任意思考。 (3)追求设想的数量。 (4)集中注意力，针对目标。 (5)参加会议的人不分上下级。 (6)不要私下交谈或袖手旁观。 (7)各种设计思想一律按顺序记录下来。,2.4.2 智力激励法,4. 智力激励法的各种准备工作 (1)选择课题 选择课题时目标不要太大，要突出主体进行必要的介绍说明，使每一位参加者都感到心中有数。 (2)确定主持人 会议的主持人对会议的效果有很大的影响，要设法使会议在愉快而热烈的气氛中进行，要善于引导大家的思路朝着目标方向发展，要能够抓住主题。 (3)由不同专业的人组成小组 一般情况下包括主持人、记录员，每组812人，既有内行又有外行，且比例匀称。这样，大家各抒己见，启发的效果会更明显。 (4)头脑运动前的准备活动 这个活动包括扩展思维训练、触类旁通的启发、打破常规进行思考、转变观察或思维的角度等方面的练习。,2.4.2 智力激励法,. 智力激励法的开发设想阶段 (1)由主持人公布课题并介绍情况 公布课题的同时要把目前存在的问题说明。一般情况下，与智力激励法一同使用的是希望列举法、缺点列举法、逆向思考法等，这些方法的特点是能够比较直观地发现问题，便于进行扩散思维。 (2)突破惯性思维，大胆进行自由联想 突破思维惯性对于成年人来说比较困难，大家都认为逻辑思维和丰富的经验是成年人的标准，而发表不切实际的想法会显得幼稚。但为获取更多的创新性设想，大家一定要有求异、求新、求奇的想法，欢迎提出不切实际的想法。 (3)进行思路提示 主持人要准备几套启发、延续大家思路的方法，这样可以使课题开发逐步进行，但要注意引导性的发言，不要带有任何框框。 (4)创新一种头脑运动会的气氛 引入体育竞争的方法，限定时间。,2.4.2 智力激励法,6. 提案的分类处理 通过智力激励法提出的方案设想是五花八门的，有些甚至是很奇怪的，应该把这些设想加以分类处理。分类原则： (1)确定实用性设想。实用性设想是指目前的技术手段可以实现的设想。这类设想是把现有产品的结构、功能等稍加改进就能成为一种新产品，或者是与其它产品进行组合，增加功能、扩大用途成为一种新产品。确定性设想筛选出之后，还应进行完善，将设想发展成实用性方案。 (2)幻想性设想的归纳。有些目前技术水平还无法满足设想要求的设想，有些可作为幻想性设想，这类设想的扩展性很大，日后可能会成为实用性设想。 (3)平凡及重复的设想应舍弃。,2.4.2 智力激励法,8. 须注意的几个问题 (1)切不可虎头蛇尾 有些智力激励会开得很热闹，大家发表了不少意见，但并没有认真地把设想落实成为实用性方案。所以一定要注重设想提出后的归纳、整理、分类处理。 (2)选题恰当 题目切不可太大，否则涉及面太广，大量的设想提出后不易集中，使主要矛盾不突出，达不到解决问题的效果。 (3)技法组合使用 智力激励法只是进行集体创新活动的一种提出设想的方式，为了把开发出的有创意的设想完善起来，还必须熟练掌握有关技法，并使用技法把创新性的设想转变为实用性方案。,2.4.3 列举法,列举法作为一种发明创新技法，是以列举的方式把问题展开，用强制性的分析寻找创新的目标和途径。列举法的主要作用是帮助人们克服感知不足的障碍，迫使人们将一系列事务的特性细节统统列举出来，挖掘出熟悉事物的各种缺陷，思考希望达到的具体目的和指标。这样做，有利于帮助人们抓住问题的主要方面，强制性地进行有的放矢的创新思维。 在列举法的运用中，根据所依据的基本原理不同，可以划分为希望点列举法、缺点列举法和特性列举法三类。下面以希望点列举法为例，对列举法的基本原理和操作程序进行讨论。,2.4.3 列举法,一、希望点技法概述 现在，许多新产品、新服务的出现，都是满足人们某种需要的产物。希望就是人们期待达到的某种目的或出现的某种情况，是人类需要心理的反映。希望点，是指从大量的希望中凸现出来的某种亮点、热点、焦点或期盼。希望点的背后，隐藏着新矛盾或新问题。创新者通过列举希望点来形成创新目标或课题，并通过设计去获得新成果的方法，就是希望点列举法。 从思维角度看，列举希望点是收敛思维与发散思维交替作用的过程。从某一模糊的需要出发，创新者发散思维，列举出多种能满足需要的希望点；然后有进行收敛思维，即选择可实施创新的希望点。,2.4.3 列举法,运用希望点列举法创新的基本运行程序如图2-5所示。,满足 需要,列 举 希望点,分 析 希望点,形 成 希望点,开 发 设 计,创新成果,它从满足人们的需要出发，通过希望点列举和分析形成创新课题，再经过开发设计获得创新成果。,图2-5 希望点列举法基本程序,2.4.3 列举法,三、技法运用要领 掌握需要理论 需要是一种心理状态，是各种心理欲望的集合，是人们为了自身生存和维持社会的发展，对政治、经济、教育、文化、科技等所产生的希望、期待和追求。 人类的需要种类繁多。按照需要的对象不同，可以分为物质需要和精神需要。物质需要如对食物、衣服、住房、劳动工具、军事设施等；精神需要如对知识、娱乐、美的享受和道德修养的需要，等等。 按需要的用途差别，可以分为消费需要和生产需要。消费需要主要体现在人们对各种消费品及相关服务方面的追求；生产需要则指人们为了进行生产，对各种工业品及相关服务的需要。 按需要产生的时差不同，还可以分为现实需要和潜在需要。现实需要是指当前显著存在的需要，而潜在需要是相对现实需要而言的一种未来的需要。潜在需要可能是一种客观存在、存在、但人们尚未意识到的需要，也可能是一种人们业已意识到，但因种种原因暂不能得到满足的需要。在具备一定的条件和时机时，潜在需要会凸显为现实需要。,2.4.3 列举法,在上述的五个层次需要中，低层次的需要注重物质的追求，高层次的需要则钟情于精神方面的欲望。 在不同历史时期或不同条件下，人们总是按照需要与可能来决定自己所应定位的层次。,图26 需要层次模型,如果按照需要的层次划分，则有高低不同的5个层次的需要：生理需要、安全需要、社交需要、尊重需要和成就感需要（图2-6）。,2.4.3 列举法,任何一种需要都不是孤立的，它与别的需要存在着一定的联系。如果观察一下满足社会需要的成千上万种产品中，对生活消费品的需要是最基本的，而且其产量、品种的增加必然推动生产资料产品的改进和增加。例如，人们首先需要衣、食、住、行，就发展了纺织品、食品、住房及交通工具等，然后才考虑生产制造上述产品的纺织机械、食品机械、建筑机械、通用机械等工业设备。即是说，对消费品的需要必然牵连对工业品的需要，而工业品的发展，反过来又会促进消费品的生产与开发，这两种需要之间存在着一定的内在联系，即构成“消费需要推动生产需要，生产需要刺激消费需要”的互动模式。 无数的事例表明，只要存在着社会需要，就会驱使人们去进行创造，并用创造成果去满足这种需要。“产生需要创造满足需要”，是社会需要与创新之间最基本的联系，也是社会需要导致创造的动力学机制。,2.4.3 列举法,(2)希望点列举的方法 列举希望点，信息是基础。运用列举希望点法时，虽然只从某个信息点出发，但是对这个信息基点的确定不应该孤立地思考，因为创新对象总是受到创新环境的制约和影响。这就是说，在运用技法确定创新目标时，还应当审时度势、洞察社会需求的发展趋势。比如，创新者选择消费品的开发作为自己的方向，首先应当了解消费需求的宏观趋势与特点，从消费趋势走向列举出消费热点。 此外，根据各种行业或专业信息资料，创新者更容易具体地把握住某一细分市场的消费需求希望，这比起自己从市场调研开始收集信息，要节省时间和经费。尤其是在的当今信息化社会里，创新者依靠网络信息，完全可以“足不出户”就能掌握社会需求动态。 在具体实施时，既可以个人去列举，也可以运用智力激励法进行群体列举。,2.4.3 列举法,（）由于发散