知识目标:了解思维的类型,创造性思维的形成和发展及特征。掌握创造性思维与创造活动和创造力的关系。掌握创造性思维的概念,创造性思维与创造活动、创造力的关系。能力目标:创造性思维的激发和捕捉,运用创造性思维提高创造力。
●1.1思维基础知识
思维是人脑对所接受和已储存的来自客观世界的信息进行有意识或无意识、直接的或间接的加工处理,从而产生新信息的过程。人类现代文明的一切成果无不是人的创造性思维的结果,创造性思维是人们从事创造发明的源泉,是创造原理和创造技法的基础。它是长期实践和思考活动的结果,经过反复探索,是建立在知识、信息积累之上的高层次思维。
●1.2创新思维知识
创新思维是人脑机能,创新思维是产生前所未有的思维新结果、达到新的认识水平的思维。创造力是指在创造活动中表现出来的能力。创造结果起源于创新思维,靠创造力来物化,这中间的过程为创造活动。创造活动的核心和源泉是创新思维。
●1.3创造能力培养
第二章创造原理
知识目标:1.掌握综合创造原理的基本模式、概念和特征;2.掌握分离创造原理的基本模式、概念和特征,;3.掌握移植创造原理的基本模式、概念和特征;4.掌握物场分析原理的基本模式、概念和特征;5.掌握还原创造原理的基本模式、概念和特征;6.掌握TRIZ创造原理的概念,熟悉该原理的应用特点。能力目标:能够利用综合创造原理、分离创造原理、移植创造原理、物场分析原理、还原创造原理及TRIZ创造原理进行创新活动
●2.1综合创造原理
综合,从方法论的角度看是指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。综合创造,则是指运用综合法则的创新功能去寻求新的创造。大量的创新设计实例表明,综合就是创造。综合创造的基本途径有:1)非切割式综合;2)切割式综合。
●2.2分离创造原理
分离创造原理是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,便于人们抓住主要矛盾或寻求某种设计特色。分离原理在创新设计过程中,提倡将事物打破并分解,而综合原理则提倡组合和聚集,因此,分离原理是与综合原理思路相反的另一个创造原理。分离创造的基本途径有:1)结构分离创造;2)市场细分创造。
●2.3移植创造原理
“它山之石,可以攻玉”。若能吸取、借用某一领域的科学技术成果,引用或渗透到其他领域,用以变革或改进已有事物或开发新产品,就是移植创造。移植创造是一种应用广泛的创新思路,通览人类的科技创新成果,可以在不少地方发现移植创造原理的应用。.移植创造的基本途径有:1)移植原理创造;2)移植结构创造;3)移植材料创造;4)综合移植创造。
●2.4物场分析原理
物场分析原理是前苏联学者阿利特舒列尔提出的一种创造原理,阿利特舒列尔认为:解决创造课题的本质是消除其技术矛盾,而技术矛盾决定于物理矛盾,只有消除物理矛盾,才能最终解决创造课题。消除物理矛盾是解决创造课题的核心。其基本内容为:首先判别物场类型,在此基础上进行创造性思考针对物场进行补建或变换,最终目的是使物场三要素之间的相互作用更有效,功能更加完整和可靠。
●2.5还原创造原理
还原创造原理,是指创造者回到“创造原点”进行创新思考的一种创造模式。所谓创造原点,就是驱使人们创造的最基本的出发点或归宿。
●2.6TRIZ创造原理
TRIZ是发明问题解决理论的英文词头。其核心内容包括:技术系统进化原理;技术冲突解决原理。技术系统进化原理为:技术系统一直处于进化之中,解决矛盾是其进化的推动力,技术冲突解决原理为:努力寻求突破性方法消除冲突,即“无折中设计”。
第三章创新方法
知识目标:1.掌握群体集智法的概念,并能举例说明;2.掌握系统分析法的概念,并能举例说明;3.掌握联想类比法的概念,并能举例说明;4.掌握转向创新法的概念,并能举例说明;5.掌握组合创新法的概念,并能举例说明。能力目标:能够运用群体集智法以及系统分析法进行创新活动;能够利用联想类比法、转向创新法以及组合创新法进行创新活动。
●3.1群体集智法
群体思维是社会思维的形式之一,也是创造性思维的一种重要途径。现代创造设计法之一,常见的群体集智法有:1)群辩;2)会议集智;3)书面集智;4)专家预测法。群体集智法在被广泛使用的过程中,也有其局限性,为了克服其局限性,许多人针对与会者的不同情况,先后对奥斯本激励方式进行了改进,形成了以下改进方法。1)卡片式智力激励法;2)专家函询激励法。
●3.2系统分析法(1)
设问探求法是系统分析法中的一个重要创新方法:我国的创造学专家根据美国著名的创造学奠基人奥斯本的检核表法,通过实践和研究,总结出一套具有中国特色的检核表法,即十二个“聪明的办法”。(1)加一加(2)减一减(3)扩一扩(4)缩一缩(5)变一变(6)改一改(7)拼一拼(8)学一学(9)代一代(10)搬一搬(11)反一反(12)定一定
●3.3系统分析法(2)
.缺点列举法是系统分析法中的一个重要创新方法:就是通过发现事物的缺陷,列举事物的不足,想出改革的方案,作出改进和发明的一种创新技法。它以提出问题为先导,是最常用的一种创造技法。敢于质疑,敢于提出与众不同的创意,是科技创新型人才最可贵的品质。爱因斯坦说:“提出一个问题比解决一个问题更重要,因为后者是方法和实验的过程,而提出问题则是找到问题的关键、要害”。
●3.4系统分析法(3)
希望点列举法是系统分析法中的一个重要创新方法:希望就是人们心理期待达到的某种目的或出现的某种情况,是人们需要心理的反应,设计者从社会需要或个人愿望出发,通过列举希望点来形成创造目标或课题,该创新方法称为希望点列举法。系统分析法还包括特性列举法、形态分析法等。
●3.5联想类比法(1)
联想是从一个概念想到其他概念,从一个事物想到其他事物的心理活动或思维方式。利用联想思维进行创造的方法,即为联想法。包括1)相似联想;2)接近联想;3)对比联想等
●3.6联想类比法(2)
仿生法是联想类比法中的一个重要方法:它就是把各种生物系统所具有的功能原理和作用机理作为生物模型进行研究,希望在技术发明中能够利用这些原理和机理,实现新的技术设计并制造出更好的新型仪器、机械等。在实用发明中,仿效生物系统的功能、机理制造出产品的方法,就叫做仿生法。
●3.7转向创新法
转向创新法包含变換方向法和逆向法。变換方向法是在问题的求解过程中透过变换求解因素,常可获得意外的结果。所谓逆向法是指从反向提出问题进行思考,以求得比正向提问题更理想的效果。在问题的求解过程中,由于某种原因使人们习惯向某一個方向努力,但实际上问题的解可能在相反方向上。
●3.8组合创新法
组合创新法是一种极为常见的创新方法,目前,大多数创新的成果都是通过采用这种方法取得的。组合创新的形式主要有以下几种:1.功能组合;2.意义组合;3.构造组合;4.成分组合;5.原理组合;6.材料组合。
第四章原理方案的创新设计
知识目标:了解功能设计法、设计目录的编制;掌握评价系统,评分法和模糊评价法的概念。能力目标:能够编制设计目录;能够用评分法和模糊评价法对产品作出正确的评价。
●4.1原理方案设计
原理方案设计是指构思机械产品的工艺动作和工艺动作实现功能目标的机理即工作原理。其特点是:方案的解具有多解性,即实现同一功能目标可以采用各种不同的工作原理。原理方案设计中采用的工作原理不同,所设计出来的机械产品具有的工艺动作不同,则机械产品的性能、结构及经济性也不相同。功能设计法是原理方案设计中采用的主要设计方法,其目的在于,按照能量流、物质流、信息流将产品开发的内容分解,从而在设计的初始阶段明确产品设计所要求的功能。
●4.2总体分析及功能分析
功能设计法按以下步骤进行:1)功能描述;2)功能分类;3)原理方案的总体分析;4)功能分解;5)功能求解。功能分解和功能求解统称功能分析,总体分析及功能分析是功能设计法中最重要的内容。即:在设计过程中针对所需功能进行分析,然后在较大的领域内进行工作原理的搜索,用系统工程分解性原理将功能系统按总功能、分功能、……、功能元进行分析分解,化繁为简,在功能分析的基础上,通过各功能元解的有机组合求得技术系统解。
●4.3设计目录
设计目录是一种设计信息库,它把设计过程中所需要的大量信息有规律地加以分类、排列、存储,以便于设计者查找和调用。每个目录的目的明确,提供的信息面广,内容条理清晰,提取方便。原理解法的设计目录,其基本功能元包含:(1)物理功能元;(2)逻辑功能元;(3)数学功能元;(4)物理功能元;(5)逻辑功能元
●4.4评价系统
在设计各阶段确定工作原理方案、机构方案、结构方案的过程中,都要进行搜索和筛选,通过逐段评价才能得到价值优化的合理方案。评价目标的内容包含:(1)技术评价目标;(2)经济评价目标;(3)社会评价目标。评分法用分值作为衡量方案优劣的定量评价,对于多个评价目标的系统,先分别取各自目标的分值,再求总分。模糊评价法是利用集合和模糊数学将模糊信息数值化进行定量评价的办法,按照最高隶属度原则、排序原则进行方案评优。
●4.5原理方案设计案例
第五章机构创新设计
知识目标:掌握解机构形式设计的原则,掌握机构的选型方法;掌握机构的构型方法。能力目标:能够在创新的原则下进行机构的选型;能够在创新的原则下进行机构构型创造。
●5.1机构形式的设计原则及机构的选型
机构形式设计的原则:1)机构尽可能简单;2)尽量缩小机构尺寸;3)应使机构具有良好的动力学特性。机构的选型是指利用发散思维的方法,将前人创造发明的各种机构按照运动特性或可实现的功能进行分类,然后根据原理方案确定的执行构件所需要的运动特性或将要实现的功能进行搜索、选择、比较和评价,选出合适的机构形式。
●5.2机构的构型
机构的构型的基本思路:以通过选型初步确定机构方案的雏形通过组合、变异、再生等构造新机构,常用的方法有:1)利用组合原理构型新机构;2)利用机构变异构型新机构;3)利用再生运动链法构型新机构;4)利用广义机构进行创新设计。
第六章结构创新设计
知识目标:1.掌握结构方案的变异设计;2.掌握提高性能的设计;3.掌握结构的宜人化设计;4.了解新型结构设计。能力目标:1.能够在创新原则下进行提高结构性能的设计;2.能够在创新原则下进行结构的宜人化设计。
●6.1结构方案的变异设计(1)
结构方案的变异设计是创造性思维和技法的重要应用。变异设计的基本方法多种,其中之一为功能面的变异,包含以下几种情况:1)弹簧变异;2)螺钉头功能面变异;3)曲柄机构尺寸变换;4)位置变换。
●6.2结构方案的变异设计(2)
变异设计的基本方法除功能面的变异之外,还有联接的变异;支承的变异;材料的变异,总之,其目的是为设计提供大量的可供选择的设计方案,使设计者可以对其进行评价和决策,并进行参数优化。
●6.3提高性能的结构创新设计方法
机械产品的性能不但和原理设计有关,结构设计的质量也直接影响产品的性能,甚至影响产品的功能实现。提高性能的设计方法包括:1)提高强度和刚度的设计;2)提高精度的设计;3)提高工艺性的设计。
●6.4结构的宜人化及新型结构设计
对现有机械设备及工具进行宜人化设计是结构创新设计的一种有效途径,其包括:1)适合人的生理特点的结构设计;2)适合人心理特点的结构设计。另外,随着机械设计理论和技术的发展,出现了一些新的机械结构形式和新的设计方法,合理采用这些新的技术也可以用更巧妙的方法实现预期的机械功能。新型结构设计包括:1)弹性结构;2)快速联接结构;3)组合机构。
第七章反求设计
知识目标:1.掌握反求设计概念;2.掌握产品反求设计的思路和内容;3.了解二次设计;4.了解计算机辅助反求设计。能力目标:1.运用反求设计方法进行创新设计;2.能够在反求原则下进行产品的二次设计。
●7.1产品反求分析的思路和内容(1)
反求设计是关于消化、吸收先进技术的一系列分析方法和应用技术的组合。反求设计强调在解剖原产品时在“求”字上下功夫,吃透原设计的特点;在再设计时在“改进”和“创新”上下功夫,力图在较高的起点上设计出具有市场竞争力的创新产品。反求设计分为反求分析和再设计两个阶段。
●7.2产品反求分析的思路和内容(2)
对产品的分析从能量、物料、信息、环境四个基本方面入手分析其工作原理及性能特点。依据上述四要素的输入与输出变化,分析系统总功能和主要辅助功能;依据三要素的途径,分析动力源、传动系统、执行系统、检测系统、控制系统的具体组成与特点。针对关键技术进行分析和反求是反求工程的重要内容,根据不同反求对象的不同,可以将反求分为实物反求、软件反求和影像反求。
●7.3二次设计
在对已有产品反求分析的基础上进行的设计称为二次设计,二次设计包括模仿设计、变异设计和开发设计三种,其中,开发设计是最重要的设计,它在分析原有产品的基础上,抓住功能的本质,从原理方案进行创新设计。