創(chuàng)新設(shè)計發(fā)展論文
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1創(chuàng)新的內(nèi)涵
20世紀初,全球社會生產(chǎn)力的發(fā)展中只有5%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的,而現(xiàn)在發(fā)達國家中的40%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的｡
美籍奧裔經(jīng)濟學家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《經(jīng)濟發(fā)展理論》中將“創(chuàng)新”作為一個經(jīng)濟學概念首次提出｡
熊彼特認為創(chuàng)新是發(fā)明的第一次商品化,也就是說,把發(fā)明引入生產(chǎn)體系并為商業(yè)化生產(chǎn)服務的過程就是創(chuàng)新,它意味著建立新的生產(chǎn)函數(shù)或供應函數(shù),是在生產(chǎn)體系中引進一種生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的新的組合｡
而發(fā)明實際上就是一個產(chǎn)品創(chuàng)新的過程,其關(guān)鍵是設(shè)計的創(chuàng)新,設(shè)計創(chuàng)新是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的根本基礎(chǔ)｡因此,創(chuàng)新設(shè)計的重要性就顯而易見了｡
創(chuàng)新設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動,是設(shè)計者充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,利用人類已有的科學技術(shù)成果,進行創(chuàng)新構(gòu)思,應用新技術(shù)､新原理､新方法進行產(chǎn)品分析和設(shè)計的過程｡
2創(chuàng)新方法的發(fā)展
創(chuàng)新是一個及其復雜的過程,人類對創(chuàng)新本質(zhì)的認識與研究還遠遠達不到科學的層次｡但是眾多創(chuàng)新學者,經(jīng)數(shù)十年的研究發(fā)現(xiàn),科學技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造有一定的規(guī)律可循,他們大多是以原則､訣竅､思路形式指導人們克服心理和思維的障礙,改善思維的靈活性的過程｡
自20世紀30年代至80年代,世界上出現(xiàn)了300多種創(chuàng)新技法,10多種創(chuàng)造原理｡這些創(chuàng)新技法,各自從不同的角度､在一定程度上突破了制約創(chuàng)新的相關(guān)因素的限制｡
所謂創(chuàng)新技法就是在創(chuàng)造心理､創(chuàng)造性思維方法和認識規(guī)律基礎(chǔ)上的技巧｡這些創(chuàng)新技法不存在科學的邏輯關(guān)系,大多數(shù)目前在理論上處于“初生期”,還遠遠未達到純粹的科學水平｡
從思維的角度,創(chuàng)新是人類駕馭形象思維與邏輯思維､發(fā)散思維與收斂思維的過程｡
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,在掌握已有創(chuàng)新技法的基礎(chǔ)上,結(jié)合認知科學､人工智能､設(shè)計方法學､科學技術(shù)哲學等前沿學科,創(chuàng)新設(shè)計方法已成為一門獨立且有待于開發(fā)的新的設(shè)計技術(shù)和方法｡
創(chuàng)新設(shè)計方法的發(fā)展歷程如圖1所示｡
最初的創(chuàng)新研究側(cè)重于人的創(chuàng)造性思維,總結(jié)出一些具有指導意義的規(guī)律,形成各種創(chuàng)新技法,如:頭腦風暴法､聯(lián)想法､類比法､側(cè)向思考､仿生法等｡
后來,創(chuàng)新方法的研究開始注重以知識(專利)為基礎(chǔ),通過對專利的分析與研究,總結(jié)創(chuàng)造活動所遵循的創(chuàng)新原理,該階段的典型創(chuàng)新方法是TRIZ理論｡
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)新方法的研究也出現(xiàn)新的趨勢,在現(xiàn)階段,各種成熟的創(chuàng)新設(shè)計方法開始集成化研究與應用,并與計算機(包括網(wǎng)絡(luò))技術(shù)相結(jié)合,形成計算機輔助創(chuàng)新(CAI:ComputerAidedInnovation)技術(shù),如:QFD､可靠性設(shè)計､網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)､有限元分析等各種成熟的技術(shù)和方法開始融入到創(chuàng)新設(shè)計過程中｡
3機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究
機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究對于提高機械產(chǎn)品的設(shè)計水平､提高產(chǎn)品的競爭力有著重大的意義,受到世界各個國家的普遍重視｡
機械創(chuàng)新設(shè)計是指充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力,利用人類己有的相關(guān)科學技術(shù)成果(含理論､方法､技術(shù)原理等),進行創(chuàng)新構(gòu)思,應用新技術(shù)､新原理､新方法進行產(chǎn)品的分析和設(shè)計,設(shè)計出具有新穎性､創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或機械產(chǎn)品(裝置)的一種實踐活動｡
一般來說,創(chuàng)新設(shè)計包括全新設(shè)計和適應型創(chuàng)新設(shè)計兩類｡
需要指出的是,創(chuàng)新設(shè)計和概念設(shè)計并不是同一個概念,概念設(shè)計的核心是進行設(shè)計創(chuàng)新,而創(chuàng)新設(shè)計并不盡限于概念設(shè)計階段｡在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段均有創(chuàng)新設(shè)計的問題,但是最主要的是在概念設(shè)計階段進行創(chuàng)新｡
國內(nèi)外學者針對機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,分別從設(shè)計的本質(zhì)､設(shè)計的過程以及設(shè)計的方法等不同方面,做了大量的研究工作｡
創(chuàng)新設(shè)計理論和方法的研究現(xiàn)狀見表1｡
4機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計存在的問題及展望
通過上述文獻的研究可以看出,盡管人們從不同角度對創(chuàng)新設(shè)計進行了數(shù)十年的研究,取得了一些成果,但是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中還有一些問題仍沒有解決,成為今后研究的重點｡
(1)創(chuàng)新設(shè)計本質(zhì)過程的研究這實際上也是對設(shè)計的創(chuàng)新本質(zhì)的認識｡盡管人們從思維方法､設(shè)計手段等多方面對創(chuàng)新問題進行探索,現(xiàn)在對創(chuàng)新的實質(zhì)過程仍沒有一個統(tǒng)一的､深層次的認識,無法形成一個完整的理論去指導創(chuàng)新實踐｡在這方面我們?nèi)孕枰龃罅康墓ぷ?#65377;
(2)創(chuàng)新設(shè)計中知識的表達與應用首先,產(chǎn)品創(chuàng)新過程涉及多學科､多種技術(shù),如何將設(shè)計知識組織管理,滿足設(shè)計主體對知識的需求是今后的研究重點｡其次,為創(chuàng)新設(shè)計過程建立科學的產(chǎn)品模型,結(jié)合現(xiàn)代CAD技術(shù),支持創(chuàng)新方案的快速表達,對于提高設(shè)計效率有重要意義｡
(3)設(shè)計理論研究與設(shè)計工具開發(fā)存在嚴重脫節(jié)人們對于設(shè)計理論及創(chuàng)新問題進行了大量研究,但是理論研究與設(shè)計工具,特別是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計工具存在嚴重的脫節(jié)｡一方面某些機械結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法的研究較少考慮計算機實現(xiàn)的問題;另一方面設(shè)計工具開發(fā)時,又沒有適合計算機進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計自動化和智能化理論｡需要深入研究機械產(chǎn)品設(shè)計中功——構(gòu)映射的本質(zhì)規(guī)律｡
(4)創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)研究創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)的重點在于概念設(shè)計的集成化實現(xiàn),主要是指產(chǎn)品的原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成｡現(xiàn)有的設(shè)計理論或設(shè)計工具多是從不同的角度,考慮某階段的創(chuàng)新實現(xiàn)問題,如:TechOptimizer可以輔助實現(xiàn)產(chǎn)品原理方案的創(chuàng)新,但需要其他CAD系統(tǒng)完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化軟件,如:UG､Pro/E等均開發(fā)出了支持概念設(shè)計的工業(yè)設(shè)計模塊或草圖設(shè)計模塊,但是這些模塊基本上仍是計算機輔助繪圖的工具,幾乎不支持原理方案的創(chuàng)新｡缺乏統(tǒng)一的創(chuàng)新設(shè)計理論指導創(chuàng)新設(shè)計過程,是造成原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成度低的主要原因｡
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摘要:指出創(chuàng)新實踐在社會發(fā)展中的重要性,系統(tǒng)分析了創(chuàng)新設(shè)計方法學的發(fā)展歷程,并針對機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,總結(jié)了其研究概況｡在此基礎(chǔ)上,分析了創(chuàng)新設(shè)計研究中有待于解決的關(guān)鍵問題及其發(fā)展趨勢｡
關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計;設(shè)計方法;產(chǎn)品設(shè)計