《工程设计与创新.ppt

（1）问题的提出 如设计一种书写工具，如：铅笔 市场需求为：易使用 则可以转化的工程需求有： 铅笔的长度 铅笔的直径 铅笔表面的粗糙度 创新设计方法 创新设计方法是工程技术设计方法的重要组成部分，它贯穿工程技术设计的全过程。 创新设计方法： 头脑风暴法 提问法 类比法 组合法 1、头脑风暴法 头脑风暴法是一种集体性的创新设计方法。它针对一个设计问题，以团队形式进行讨论，要求队员敞开思想、畅所欲言，充分表达各自的意见，提出创造性见解，提出解决问题的方案。 2、提问法 提问法可围绕老产品有针对性地系统地提出各种问题，通过提问发现原产品设计、制造、营销等环节的不足之处，找出需要和应该改进之点，从而开发出新产品。 常用的提问法有5W2H法、奥斯本设问法等。 2、提问法 （1）5W2H法 针对需要解决的问题，提出以下七方面的疑问，从中启发创新构思： Why: 为什么要设计该产品？采用何种总体布局？ What:该产品有何功能？有哪些方法可用于这种设计？是否需要创新？…… Who:该产品用户是谁？谁来设计？…… When:什么时候完成该设计？各设计阶段时间怎样划分？…… Where:该产品用于何处？在何地生产？…… How to do:怎样设计？结构、材料、形态如何？ …… How much:生产多少？…… 2、提问法 （2）奥斯本设问法 为了扩展思路，奥斯本建议从不同角度进行发问。他把这些角度归纳成几个方面，并列成一张目录表，此表可针对不同的设置问题。 针对研制新产品，可从以下角度设置问题： ①转化：该产品能否稍做改动或不改动而有其他用途？ ②引申：能否从该产品中引出其他产品，或用其他产品模仿该产品？ ③ 变动：能否对该产品进行某些改变，如运动、结构、造型、工艺等？ ④ 放大：该产品放大（加厚、变长……）后如何？ ⑤缩小：该产品缩小（变薄、缩短……）后如何？ ⑥颠倒：能否反正（上下、前后……）颠倒使用？ ⑦替代：能否用其他产品替代该产品？或部分替代如材料、动力、工艺…… ⑧重组：零件能否互换？ ⑨组合：现有的几个产品能否组合为一个产品？如何组合（整体、零部件、功能、材料、原理……）？ 通过这九个方面的层层发问，都可得到许多新的设计方案，从中优选就可开发出新产品。 3、类比法 类比法是利用相似原理进行仿形移植、模拟比较、类比联想的一种创造技法。 采用类比法能够扩展人脑固有的思维，使之建立更多的创造性设想。 从人的动作、功能中可以得到启发，机械手就是仿人的手臂弯曲和手的功能；挖掘机就是仿人使用铁锨的动作而设计的；飞机的外形设计，就是对鹰外形的仿生。 3、类比法 目前主要采用四种类比法方式： ① 直接类比：寻找与所研究的问题有类似之处的其他事物，进行类比，从中获得启发，找到问题答案或产生新思路。直接类比的典型方式是功能模拟和仿生。 ② 象征类比：用能抽象反映问题的词或词组来类比问题，表达所探讨问题的关键，通过类比启发创造性设想的产生。如要设计一种开罐头的新工具，就可以选一个“开”字，先抛开罐头问题，从“开”这个词的概念出发，看看“开”有几种方法，如打开、撬开、剥开、撕开、拧开、揭开、破开等等，然后再回头来寻求这些开法对设计开罐头有什么启发。 3、类比法 ③ 拟人类比：创新者把自身与问题的要素等同起来，设身处地地想象：如果我是某个技术对象，我会有什么感觉？我采取什么行动？用这种方法可以激发创造热情，促发新设想。 ④ 幻想类比：即运用在现实中难以存在或根本不存在的幻想中的事物、现象作类比，以探求新观念、新解法。 4、组合法 组合创新法是按照一定的技术需要，将两个或两个以上的技术因素通过巧妙地组合，去获得具有统一整体功能的新技术产物的过程。 这里的“技术因素”是广义的，它既包括相对独立的技术原理、技术手段、工艺方法，也包括材料、形态、动力形式、控制方式等表征技术性能的条件因素。 4、组合法 常用的组合方法有以下几类： 性能组合：根据对原有产品或技术手段的不同性能实际使用中的优缺点的分析，将若干产品的优良性能结合起来，使之形成一种全新的产品。 原理组合：将两种或两种以上的技术原理有机结合起来，组成一种新的复合技术或技术系统。例如，怀特(F.White)把喷气推进原理同燃气轮机技术相结合，发明了喷气式发动机。 功能组合：将具有不同功能的技术手段或产品组合到一起，使之形成一个技术性能更优或具有多功能的技术实体的方法。 4、组合法 结构重组：改变原有技术系统中的各结构要素相互连接方式获得新的性能或功能的组合方法。 例如，螺旋桨飞机一般的结构是机首装螺