(精品)第一章 创造与设计思维原理和方法.ppt

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1、第一章第一章 创造与设计思维的创造与设计思维的 原理和方法原理和方法西南交通大学机械学院西南交通大学机械学院杨美传杨美传第一节 创造思维与方法（1）直觉思维与逻辑思维创造性思维的两种类型 直觉思维 逻辑思维 是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，具有创造性忽然降临的色彩。如牛顿发明万有引力。直觉思维（1）其结果在很大的程度上取决于处理 者的天赋和经验（2）由于灵感妙想一般是突然出现，不 能计划，所以很少能在需要的时 刻获得（3）所得的解往往是提出者的先入 之见，很有可能被其自身的 专业水平所约束直觉思维的特点：人们根据所提出的创造目标，进行逻辑推理式的思维，把目标展开、分解

2、和综合，寻找各子目标（分目标）的解，然后找到最终整体解，用自动的、可按部就班的工作方式向目标逼近。逻辑思维 是现代创造和设计过程重要的、同时大量采用的思维方法。直觉思维和逻辑思维的交叉和综合（爱因斯坦提出的灵感产生模式）2）创新灵感产生的过程3）创新的外部因素与思维法则主要包括创新的环境信息（新技术）获取开发者的知识面创新思维的外部因素（1）构造激励创新的环境（2）强化信息（新技术）获取的 力度和速度（3）创造知识融合 （各类学科的相互交融）的条件培育创新思维的外部因素创新思维的思维法则 是最基本的创造思维的过程，构成创造过程的思维框架分析 体现在点的层面上（各级子问题）的求解、注重深度综合

3、体现在总体层面上的求解、注重 广度及各部分联系与配合工作，综合过程往往是一个创新过程分析与综合思维收敛 求一个达到原始目标的解 发散 以原始目标的解为基础，寻找更多更好的解 将创造原点抽象化，然后用收敛或发散的思维模式求解，是一种有效的创造思维。收敛与发散思维科技上的很多发明创造都是对应联想的产物（如飞机的发明），因此，对应与联想思维仍是现代创新思维的重要法则。对应与联想思维 就是寻找可以类比的对象，把它作为对应的指向或目标，一般地，由于对应思维离人们的常规思维范畴较远，所以越容易激发新思路的出现，实现创新与发明。对应思维 是对类比对象进行考察，设法把类比对象的某些特征引导到现实的创造任务中的

4、思维过程。联想具象类比（动物的习性、表象）抽象类比拟人类比幻想类比四种类型的对应联想 分解与组合是对立统一的思维法则，是导致重大和革命的创新手段。分解与组合思维分解 使单元结构和功能得以改善提高，能形成更好的组合 组合 使原先分离的单元功能发挥 出1+12的综合效果（如组合 机床、组合音响、功能模快 的自由搭配）分解和组合创造性人才的特征：精神素质充满创造的激情 怀疑精神不为眼前的现象 所迷惑不受束缚,勇于提出不同的看法4）人的创造力 强烈的求知欲望和很强的学习 能力和丰富的知识积累 勇于实践，不怕出差错群体能力，与他人合作的能力 通过创新思维形成的创造构思是一项创新设计的核心。设计者必须从这

5、个核心出发，将思维进一步向纵深发展，构造出一个完整的作用系统，实现所期望的功能。系统的总功能通常都是由许多子系统功能或基本单元功能，按一定的逻辑关系有序地组合构成。第二节 基于功能的设计思维 功能分类 功能分析 功能综合 功能评价基于功能的设计思维包括 求取最佳的（系统功能的）解 构成原理方案 满足边界条件 实现创造目标基于功能的设计思维的方向这是一个简单问题，但存在的困惑。一般认为，系统应该包括：机器、仪器、设备 1）系统的定义机器：是以通过任意方式实现能量转变和形成一种能量流为主要目标的技术系统仪器：是以通过任意方式实现信息转变和形成一种信息流为主要目标的技术系统柯勃（R.Kolle）建议

6、采用的定义设备：是以通过任意方式实现物料转变和形成一种物料流为主要目标的技术系统 以上可以统称“系统”或“技术系统”机器制造：发动机涡轮机发电机变压器热力泵制冷机压力泵精密仪器制造：计算机数据仪表数据处理设备控制器测量仪导航仪天文仪器放映机与照相机天平打字机继电器恒温箱电视机机械工程有关系统的分类设备制造：蒸汽锅炉储藏器汽化器冷凝器吸收器过滤器离心机分选机分离设备基本功能与辅助功能（用途或使用价值）汽车音响、遥控器 不一定有严格的区别，例：洗衣机的“洗涤”与甩干功能2）功能的分类目的功能和手段功能 主要是款式和产品的类型：例：电冰箱冷藏室的形式、尺寸和大小 各类汽车等使用功能和表象功能 美化产

7、品、外观设计必要功能和不必要功能 用户无法享用的功能如:电视的199个频道功能分析的过程 将系统的总体功能分解为子系统功能和基本单元功能的过程，定义个子系统功能，保证功能的正确实施。3）功能分析明确技术系统各组成部分及其功能，为人们的设计提供依据通过功能定义，突出各功能单元的本质，人们受到启发、调整思路为进一步的功能评价作准备功能分析的作用 将各子功能通过不同的组合方式进行实现，形成不同的原理方案。分析与综合在设计思维过程中是不可分割，分析是综合的基础，分析也离不开综合，综合是分析的完成和结果。4）功能综合简单的功能评价指标：价值系数 V=F/C F功能值 C成本 意义：最小成本获取最大利益

8、5）功能评价定义并设计功能值是非常困难的事：在一个技术系统中，一般越重要的功能其单元价值越高，功能值越高。也有例外；保温瓶的瓶胆和瓶塞，功能和价值难以评定。合理的评价十分困难：系统的复杂程度一般的情况是这样；所投入的技术含量高，其功能价值也高。例外；计算机芯片，功能增加，价格下降 机电一体化设备，控制设备（交流变速）价格较高，主导功能的价格较低。消耗的人力和物力越多，功能值越高。车辆产品的设计确定出车辆产品的总功能层层分解成若干功能元组成有序组合系统通过功能评价形成最佳方案 产品功能系统的设计是结构设计的前奏6)基于功能的设计思维产品的寿命周期分为：市场寿命周期全寿命周期第三节 基于产品寿命周

9、期的设计思维 投入期 成长期 成熟期 退让期四个阶段一、产品的市场寿命周期产品的市场寿命周期图产品初次投放市场的阶段：该时期需要用各种手段介绍产品、展销、博览会、广告等促销费用很大，销售量较低，很少取得效益。投入期（T1）该期又分成四个时期 试销期 初步稳定期 失望期 成长后期成长期（T2）试销期（T2I）产品批量生产和投放市场，销量迅速增加。初步稳定期（T22）使用者增加，产品的缺陷开始暴露，对产品的影响主要是销售量下降，不影响企业盈利。失望期（T23）新产品的缺陷全面暴露，用户意见纷纷，可能对新产品持有否定态度，有些消费者去购买老产品，销量急剧下降，企业盈利受到很大影响。成长后期（T24）

10、生产厂家听取顾客意见后，针对产品的缺陷进行整改，使优点发扬光大，弥补了设计的缺陷，产品销量迅速回升，逐步走向高峰。产品在市场的供求基本平衡，销售趋于稳定，时间较长，可一直延续到下一个新产品的出现。该时期的长短受到当时的技术进步的限制，过去“几十年一贯制”导致产品的更新换代缓慢，是不正常的现象。成熟期 由于新的替代产品的出现，原有产品进入衰退期，因为习惯问题，新老产品还要共同占有市场一段时间，但最终将被新产品替代。退让期（T4）是指从制造该产品的原材料制备起，经过设计、生产、流通销售、使用维修、到产品使用寿命终止的全部过程。二、产品的全寿命周期产品的全寿命周期构成图原材料的开发和制备阶段 设计中

11、对原材料的使用的考虑，资源、经济性、材料本身的性能。产品设计阶段 设计水平影响产品的功能、成本、质量、使用和研制的周期。根据统计：50%的事故是由于设计造成的60%-70%的成本取决于设计。产品生产阶段 产品设计应该具有良好的工艺性，使产品的生产与现代制造技术、设备相配合。产品的销售阶段产品的包装设计、包装材料的使用、运输过程中的保护等。产品的使用阶段 主要考虑使用成本。产品的报废 产品的回收和合理使用问题。现代设计要求在产品的设计阶段必须对这一全过程中出现的问题作出全面的综合的考虑。根据产品所处的市场寿命的不同阶段，需要考虑的方法和着重点不同。三、基于产品寿命的设计思路成长期的前三个阶段重点

12、问题是改善产品的功能，提高产品的质量，听取消费者的意见后成长期和成熟期重点问题是降低成本，提高经济效益末期或退让期重点问题是尽量延长产品的市场寿命第四节 基于过程的设计思维设计任务的类型和进程 设计任务的形成与决策方案设计技术设计与施工设计产品设计过程产品设计的过程产品设计的过程（1 1）产品规划，需求分析阶段：）产品规划，需求分析阶段：市场预测、可行性分析、确定设计参数及约束条件、提出设计任务书（作为设计、评价和决策的依据）。（2 2）原理方案设计阶段）原理方案设计阶段 是设计的重要阶段，它关系到产品的性能、成本、水平及竞争能力：在功能分析的基础上进行创新构思，优化筛选，求取较理想的功能原理方案，列表给出原理参数，产品的功能原理方案图。（3 3）技术设计阶段，更多反映设计规律。）技术设计阶段，更多反映设计规律。（4 4）施工设计阶段。）施工设计阶段。本章完