搜索
逆向工程建模与产品创新设计•7.1概述•7.2创新思维•7.3产品设计与创新设计•7.4支持产品创新设计的逆向工程模型组织、结构及建模方法•7.5机械创新设计第七章产品创新设计7.１、概述德国在1998年提出：“德国不能采用产品降价的办法来提高竞争力，而是要通过持续地创新出其他国家没有的产品来提高竞争力”。任何产品问世，不管是创新、改进还是仿制，都蕴涵着对已有科学、技术的继承和应用借鉴，逆向工程通过重构产品零件的CAD模型，可对原型进行修改和再设计，这为产品的再设计以及创新设计提供了数字原型，各种先进的计算机辅助技术手段也为此提供了强有力的支持。技术引进、自主研发7.2、创新思维思维是人类认知世界的一种复杂精神活动。这种认知过程和感觉、知觉相比，具有很强的主动性和主观性，是基于客观事物和主观经验对事物进行认识的过程。人们总是在通过分析和综合、比较和概括、抽象和具体、迁移、判断和推理、想象等过程后，方能获得对客观事物更全面、更本质的认识。创新思维具有以下9个基本特性：突破性、新颖性、多向性、侧向性、深刻性、独立性、意外性、敏捷性、风险性、非逻辑性。1972年12月，美国贝尔实验室的一个晶体管放大装置，清晰地将声频信号放大百倍以上，科学家肖克利对这种早期晶体管的工作做了分析，提出了一种PN结的晶体管理论。1950年，世界上第一个PN结型晶体管诞生了。当时，美国西方电子公司仅仅把这种晶体管用于助听器的生产。具有丰富基础和专业知识的日本人井深大和盛田昭夫得知这个消息后，立即飞赴美国考察，他们敏捷地发现，晶体管像电子管一样能够放大信号，而且反应快、体积小、耗能低、可靠性强，完全有可能取代电子管。于是1953年，井深大和盛田昭夫仅以2．5万美元的价格向美国西方电子公司买下了生产晶体管的专利，并于1957年开发和制造出命名为“SONY”的世界上第一台能装在衣袋中的袖珍式晶体管收音机。与此同时，SONY也就名扬天下，一举成为家电业的大公司。回首往昔，如果不是井深大和盛田昭夫的高度敏捷性，恐怕难有SONY的今天。案例日本诺贝尔奖获得者江崎玲于奈，在进行锗元素的性能研究时，让其助手宫原百合子小姐在一旁协助做锗元素的提纯试验，但因为难以去除其杂质而一筹莫展。在数十次对提高锗元素纯度的努力毫无进展的情况下，一天，助手宫原百合子忍不住说：“再这样下去，纯度可能永远达不到理想的高度，既然杂质不易除去，不妨再增加一些杂质试试看。”听了宫原的话，江崎茅塞顿开，于是，他们转而进行掺人杂质后晶体的性能研究，不久，他们就发现了掺杂质晶体的“隧道效应”，并因此发明了“隧道效应二极管”。逆向思维使他们得到重大科学发现，并因此获得科学界的最高荣誉——诺贝尔奖。创新思维的阶段：1、准备阶段2、酝酿阶段3、顿悟阶段4、验证阶段创新思维的核心特征：求异冬季，雪花漫天飞舞，大地一片银白，我们常常带领小孩到雪地中堆雪人，大人往往走在已打扫过的马路上，而小孩则非要走在雪地上。当我们都来到堆雪人的地点时，孩子身后留下了一串弯弯曲曲的脚印，一条自己走出的小路，而我身后什么也没有留下，依然是那条许许多多人走过的大路。是鼓励孩子在雪地上走出自己的小路，还是强拉住孩子走扫净的大路；是鼓励孩子摔倒也要勇敢直前，还是为了孩子不摔倒就不越雷池小心呵护。这些都直接影响了孩子的思维习惯。一、设问法•设问法是围绕创新对象或需要解决的问题发问，然后针对提出的具体问题予以研究解决的创新方法。其特点是：强制性思考，有利于突破不善于思考提问的思维障碍；目标明确、主题集中，在清晰的思路下引导发散思维。•创新、创造、发明的关键是能够发现问题，提出问题，设问法就是对任何事物都多问几个为什么。设问法特别适用于创新过程的早期阶段。创新技法•1、奥斯本设问法--７步法•2、核检表法•3、3W1H（6W2H）法•4、动词提示检核表法创新技法1、奥斯本设问法--７步法这是奥斯本提出的一套设问方法：１．确定革新的方针。２．收集有关资料作准备。３．对收集的资料进行分析。４．进行自由思考，一一记录并构思革新方案。５．提出实现方案的各种设想。６．综合有用的数据资料。７．评价各种方案，筛选出切实可行的设想。2、核检表法这也是奥斯本提出来的一种创新方法。即根据需要解决的问题或创新的对象列出有关问题，一个一个地核对、讨论，从中找到解决问题的方法或创新的设想。下面我们介绍奥斯本核检表法九个方面的提问。1）能否他用（转化）①现有的事物有无他用②保持不变能否扩大用途③稍加改变有无其他用途2）能否借用（引申）①现有的事物能否借用别的经验②能否模仿别的东西③过去有无类似的发明创造④现有成果能否引入其他创造性设想3）能否改变（变动）①现有事物能否做些改变？如：意义、颜色、声音、味道、式样、花色品种②改变后效果如何4）能否扩大（扩展）①现有事物可否扩大应用范围②能否增加使用功能③能否添加零部件④能否扩大或增加高度、强度、寿命、价值5）能否缩小（缩减）①现有事物能否减少、缩小或省略某些部分②能否浓缩化③能否微型化④能否短点、轻点或压缩、分割、简略6）能否代用（替代）①现有事物能否用其他材料、其他元件②能否用其他原理、其他方法、其他工艺③能否用其他结构、其他动力、其他设备7）能否调整（重组）①能否调整已知布局②能否调整既定程序③能否调整日程计划④能否调整规格⑤能否调整因果关系8）能否颠倒（反向）①作用能否颠倒②能否从相反方向考虑③位置（上下、正反）能否颠倒9）能否组合（综合）①现有事物能否组合②能否原理组合、方案组合、功能组合③能否形状组合、材料组合、部件组合2、５Ｗ１Ｈ（６Ｗ２Ｈ）法•美国陆军部提出5Ｗ2Ｈ法。•我国著名教育家陶行知先生提出6Ｗ2Ｈ法，他把这种提问模式叫做教人聪明的“八大贤人”。为此他写了一首小诗：“我有几位好朋友，曾把万事指导我，你若想问真姓名，名字不同都姓何：何事、何故、何人、何如、何时、何地、何去，还有一个西洋名，姓名颠倒叫几何。若向八贤常请教，虽是笨人不会错。”2、5Ｗ2Ｈ（6Ｗ2Ｈ）法•１．Why为什么需要创新？•２．What创新的对象是什么？•３．Where从什么地方着手？•４．Who谁来承担创新任务？•５．When什么时候完成？•６．How怎样实施？•７．Howmuch达到怎样的水平？•８．Which几何3、动词提示检核表法---和田十二法•它是我国的创造学者，根据上海市和田路小学开展创造发明活动中所采用的技法，总结提炼而成的，共12种。即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）联一联；8）代一代；9）搬一搬；10）反一反；11）定一定；12）学一学。•在进行某种创造活动过程中，可以考虑在这件事物上还可以添加什么？把这件事物加长、加高、加厚、加宽一点行不行？或者将原物品在形状上、尺寸上、功能上有所“异样”、“更新”，以求实现创新的可能。•例如，伽利略发明的望远镜就是“加一加”的典型例子。欧洲有一个磨镜片的工人，有一次，他偶然把一块凸透镜片与一块凹透镜片加在一起，他透过这两片镜片向远处一看，惊讶地发现远处的景物可以移到眼前来。这个发现，后来给科学家伽利略知道了，他对这个无意之中“加一加”而形成的事物进行了研究，终于发明了望远镜。7.3、产品设计与创新设计(1)节省产品开发的资源。如节省开发时间、降低开发费用等。(2)改进产品的功能。如增加新的分功能，使产品对用户产生新的兴趣质量。(3)提高产品的可靠性。如在规定的期限内，尽可能降低产品失效的可能性。(4)减少产品全生命周期的成本。通过合理的设计降低产品从用户需分析、设计、制造、销售到产品维护、产品淘汰的成本。(5)缩短制造时间。通过合理的设计使制造更加方便。对于机械设计而言，技术设计与详细设计的重点就是用工程图学、机械零件、机械原理、理论力学、材料力学等基础知识完成产品的有关设计与计算。这些可认为是常规设计的内容。概念设计是根据产品生命周期各个阶段的要求，进行产品的功能创造、功能分解和子功能的结构设计，进行满足功能和结构要求的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计的阶段。因此，产品创新设计的核心就是概念设计。产品创新设计7.4支持产品创新设计的逆向工程模型组织、结构及建模方法参数化设计与变量化设计的区别？7.5机械创新设计串联式机构组合创新并联式机构组合创新叠加式机构组合创新机构的变异创新广义机构创新小结创新是一个国家技术进步及发展的灵魂，如果产品的设计制造技术永远停留在模仿和复制上，产品将失去竞争能力。因此，我们在大力提倡产品逆向设计制造的同时，也应将产品的创新放在一个重要的位置。在这一章中，首先介绍创新性思维的内涵及培养，然后对产品设计与创新设计进行介绍，重点了解产品设计方法及创新设计的基本理论、机械产品创新设计的内容和计算机辅助创新设计的工具及软件技术。在此基础上，以机构创新为实例进行了创新思维方法的具体应用。