第四章創新思維與技法目錄4.1創造能力

4.1.1創造能力的構成

4.1.2創意的表達4.1.3靈感與堅持

4.2創新思維

4.2.1創新思維的作用

4.2.2創新思維的類型

目錄4.3創新構思方法

4.3.1頭腦風暴法

4.3.2綜攝法

4.3.3設問探求法

4.3.4聯想創新法4.4創新設計構思舉例4.4.1綜攝法應用舉例4.4.2聯想創新法應用舉例4.4.3仿生設計舉例4.1創造能力?4.1.1創造能力的構成創造是反映事物本質屬性和內在、

外在有機聯系,具有新穎的廣義模式的一種可以物化的創新活動。

它使人類突破各種自然極限,不僅能揭示事物的本質,而且能轉化出新的、

有社會價值的成果或產物,以不斷滿足人類的精神和物質需求。機械創新設計與一般機械設計的區別實質在于創新,在這個過程中創造能力起到十分重要的作用。

創造能力受到個人因素和外部環境因素的共同作用,個人的創造能力既包含智力因素也包含非智力因素。

個人創造能力的構成見表4-1。?4.1.2創意的表達機械設計的過程中,少不了機械的語言,從“機械原理”課程中所學習的各種機構的平面機構簡圖,(線、角)位移、(線、角)速度、(線、角)加速度分析圖,到“機械設計”課程中所學習的受力分析圖、彎矩扭矩圖,再到零件圖和裝配圖,無一不是機械的語言。在語言思維的過程中,應盡可能嚴謹準確地表達自己的設計創意,并采用標準的機械語言來說明設計方案和設計過程,如機構簡圖的標準畫法,圖樣的準確繪制等。4.1創造能力?4.1.3靈感與堅持愛迪生說過:“天才是1%的靈感加上99%的汗水,但那1%的靈感是最重要的,甚至比那99%的汗水都要重要”。

創造力是可以通過實踐來提高的,機械創新需要建立在機械設計理論和技術之上,掌握現有機械設計方法和扎實的工程實踐技術,然后才能進行創新設計。只有靈感不見得能將其付諸實際,要實現目標,一方面要抱有持續熱情,另一方面要能夠堅持。4.1創造能力?4.2.1創新思維的作用

創新、創新思維以及創新活動的辯證關系如圖4-2所示,創新的成功取決于創新思維;創新思維引導創新活動;創新活動為創新提供了必要的基礎和支持。創新思維是一種非常靈活和開放的思考方式,它突破了傳統思維模式,鼓勵嘗試新的方法和思考方式。

4.2創新思維創新思維強調以下幾個關鍵要素。1.原創性及獨創性2.想象力及未來導向3.風險承受4.跨學科5.敏感性?4.2.2創新思維的類型1.設計思維(1)定義問題(2)創造性思考(3)方案展示(4)測試和迭代2.開放式思維(1)外部合作與資源共享(2)開放式創新的優勢和挑戰3.逆向思維4.2創新思維?4.3.1頭腦風暴法頭腦風暴法又稱為腦力激蕩法、

自由思考法、

智力激蕩法等,在頭腦風暴法中分別有直接頭腦風暴法和反向頭腦風暴法兩種。

頭腦風暴法有非結構化和結構化兩種,兩者的優缺點見表4-3。4.3創新構思方法?4.3.1頭腦風暴法1.頭腦風暴法的流程1)確定要討論的問題,由主持人確定此次會議的目的和目標,介紹將討論的問題,解釋清楚針對問題的所有疑問,并將問題和題目寫在黑板上。2)組織人員并宣布主題,確定使用結構化的會議形式還是非結構化的會議形式,并向團隊成員介紹會議的基本規則。3)頭腦風暴。4)整理問題并且找出重點的問題。5)會后評價。2.頭腦風暴法的變種方法(1)循環頭腦風暴法(2)瘋狂頭腦風暴法(3)雙重逆轉法(4)星爆法4.3創新構思方法?4.3.2

綜攝法綜攝法最初是指將不同領域、

性格、

研究方向的專家集中到一起,彼此根據自身的認知情況自由運用類比的方法進行創造性的工作,互相借鑒對方的思維,并站在不同的立場上解決問題。綜攝法的使用流程見表4-4。4.3創新構思方法

4.3創新構思方法

?4.3.2

綜攝法綜攝法中的類比法包括以下幾種：1.擬人類比2.直接類比3.象征類比4.同類類比例如,在航空工程中,研究人員常常借鑒鳥類的飛行原理和結構,以改進飛機的設計和性能。

通過類比鳥類的翅膀結構、

翅膀振動頻率等特征,工程師可以設計出更高效、

更穩定的飛機翼形,提高飛行效率和減少阻力。4.3創新構思方法

?4.3.3設問探求法1.核檢表法核檢表法也被稱為“奧斯本核檢表法”,旨在創造的時候,不將注意力局限在問題的某一方面,而是突破思維框架進行大膽的想象,借助已有的思維技巧進行移花接木、

類比、

組合、

分割、

大小轉換、

改型換代、

顛倒順序等,最終得到不同類型的答案。2.5W2H分析法5W2H分析法又稱為七問分析法,具有簡單、

方便,易理解、

實用的優點,富有啟發意義,廣泛用于企業管理和技術活動,對于決策和執行活動非常有幫助,也有助于彌補考慮問題的疏漏。

4.3創新構思方法

?4.3.3設問探求法5W2H法是一種問題分析和信息收集的方法,通常用于確定問題的關鍵要素和詳細信息。

每個問題都以英文單詞表示,包括以下七個方面的問題。4.3創新構思方法

?4.3.4聯想創新法1.組合法該法是將兩個元素組合在一起,可以是技術、

工藝、

產品、

技巧方法等。

組合出的結果如果能充分發揮二者的效應則稱之為正效應,反之稱為負效應。

這兩種元素組合時可以是其中一個附加在另外一個后面進行“串聯”,也可以進行“并聯”,抑或是用一個元素對另外第一個元素進行重組。

如電話手表、

電子黑板等。創新設計在于其突破性思考和巧妙的設計結合,而機械創新設計則進一步強調了機械系統的設計和功能的創新。

下面結合機械創新設計的例子,說明如何將兩個不同的元素進行組合,以產生正效應。4.3創新構思方法

?4.3.4聯想創新法假設要設計一種新型的自行車,不僅需要考慮自行車的結構穩定性、

舒適性和效率,還可以考慮將智能傳感器和機械系統結合在一起。

傳感器可以監測自行車的速度、

踏頻、

騎行距離和消耗熱量值等信息,并通過藍牙將這些數據傳輸到用戶的智能手機上。這樣,用戶就可以實時了解自己的騎行狀態,并根據數據進行調整,提高騎行的效率和舒適度。在這個創新的例子中,將傳統的自行車鏈條和現代的智能傳感器進行了組合。

這種組合方式充分利用了兩個元素的優點,產生了正效應。4.3創新構思方法

?4.3.4聯想創新法2.焦點法研究者借鑒多個聯想物的優點及特點對被研究的對象進行改進,從而發生“核聚變反應”。

在使用這種方法時,被研究對象與聯想對象的關系越疏遠,結合出創新產品的可能性越高。

3.輻射法研究者在進行發明創造的時候,根據一個已有的物體進行聯想,這時采用的是發散的思維,其適用的情況屬于新產品、

技術的應用開發。輻射法的典型案例是,將紙和各種日用品聯想起來從而產生多種一次性日用品。4.信息交互法根據市場上的供求情況,將許多產品信息結合起來形成信息矩陣。信息矩陣的構建,可以幫助設計者更好地理解市場供求關系,從而為產品定價提供有力支持。

4.4創新設計構思舉例

?

4.4.1綜攝法應用舉例圖4-3所示為家居服務機器人創意誕生過程。

初期學生通過聯想構思了鐵蛋的雛形,在此基礎之上考慮具體功能時,增加了可自由行走的底盤、

能夠抓取物品的機械手臂、

保管重要物品的可伸縮收納箱,最后確定了該機器人主體設計方案。

后又增加了攝像頭遠程監控、紅外感應式照明等功能,并完成了樣機制作。

利用無線網絡遠程監控家中情況,內置的全自動儲物盒不僅可以存儲易忘物品,而且可以在設定的時間自動打開,提醒老人按時服藥等重要事件。4.4創新設計構思舉例

?

4.4.2聯想創新法應用舉例運用聯想創新法中的焦點法,逐步推導可行方案。以小型草方格-黑枸杞種植車為例,在該設計中要實現的功能是草方格自動化種植,首先要了解草方格沙障的防風固沙方法,即采用麥草、

稻草、

蘆葦等干草材料在沙漠中扎成方格形狀。

常用的草方格為1m×1m方格,10~20cm高的草方格具有較好的防沙效果,種植草方格需要人力用鐵鏟將干草壓入沙土中。為了代替人力種植,將“鐵鏟+行走小車”進行組合,設計了一臺沙漠生態治理的小型種植車,如圖4-4