机械设计中的创新思维
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作者: 张作鹏
提要21世纪是人才竞争尤为激烈的时代。对于一个国家、一个民族而言,拥有持续的创新能力和大量高素质的人力资源,就意味着发展知识经济蕴藏着巨大的潜能。而我们国家正是需要人才的时候,尤其缺乏创新型人才。对于我们来说,现在就要培养创新意识,锻炼创新的思维。用新观点、新原理、新功能来设计出前所未有的产品。因而,如何加强机械创新设计,挖掘创造性思维,就显得尤为重要。
关键词:机械设计;创新设计;创新思维
中图分类号:F416.4文献标识码:A
2004年冯小刚贺岁大片《天下无贼》中,黎叔有句名言:“21世纪什么最贵?人才!”。现在,连小偷都知道人才最宝贵了,而我们国家正是需要人才的时候,尤其缺乏创新型人才。世界各国也都如此。竞争优势的秘密是创新,这在现在比历史上的任何时候都更是如此。创造力对于创新是必要的,公司文化应该提倡创造力,然后将其转变成创新,而这种创新将导致竞争的成功。
一、机械创新设计和制造
奥地利经济学家熊彼特说:创新应当是企业家的主要特征,企业家不是投机商,也不是只知道赚钱、存钱的守财奴,而应该是一个大胆创新敢于冒险,善于开拓的创造型人才。对于现在的很多国际大公司也都渴求这样的人才,日本索尼公司创始人之一井深的“日日创新”秘诀,更体现了这一点。以上都说明了创新的重要性。创新并非某人的突发奇想,在创新活动中,只有知识广博、信息灵敏、理论功底深厚、实践经验丰富的人,才易于在多学科、多专业的结合创新中和跳跃性的创造性思维中求得较大的突破。一般来说,创新设计的过程大都是从形象思维开始,然后经过逻辑推理和判断及相应的综合、分析与决策,而产生设计方案;然后,进一步将设计具体化,即建立新的机构、结构和机械系统筹模型,继之进行计算和技术细节的设计。其特点是:(1)多门科学技术交叉、渗透、融合;(2)部分工作为非数据性、非计算性的,必须在知识和经验积累的基础上思考、推理及判断,并运用创造性及发散思维的方法;(3)在知识、经验、灵感与想像力的系统中搜索并优化设计方案;(4)机械创新设计是多次反复、多级筛选的过程,每一设计阶段都有其特定内容及方法。但各阶段之间又密切相关,形成一个整体的设计系统。
机械创新设计和制造不同于常规的机械设计,是设计人员针对新的或预测的需求,充分发挥设计者的创造力和智慧,利用已有的相关科学理论、方法和原理,进行新的构思、设计和制造出新颖、有创造性及实用性的机构或装置的实践活动。它包含两个部分内容:一是改进完善生产或生活中现有的机械产品技术性能、可靠性、经济性、适用性;二是创造设计出新机器、新产品,以满足新的生产和生活的需要。
二、机械创新设计思维
1、机械创新设计思维的概念。创造性思维是指突破原有的思维模式,重新组织已有的知识、经验、信息和素材等要素,在大脑思维反应场中超序激活后,提出新的方案或程序,并创造出新的思维成果的思维方式。要创造,就要打破常规思维,具有独创性。思想是行动的先导,在思想上破旧立新,勇于开拓。有的时候我们可以改变思维方式,对某种事物多思维的考虑就会有不同的结果,“想到别人没有想到的观念”,创造性思维是新颖独到的信息加工艺术,是人脑的各种思维活动形式和思维活动的各个要素之间相互协同进行的有机结合的高级整体过程。它更加强调直观、联想、幻想和灵感,所有创新设计不是靠逻辑推理出来的,而是靠创造性思维的激发产生的。
2、机械创造性思维的四大特征。机械创造性思维的基本形式有定向思维、反向思维、联想思维、对比思维、发散思维、灵感思维、逆向思维等。其特点是:
(1)开放性。开放性是相对封闭性而言的,传统思维方式的封闭性只关心自己生活的狭小区域,画地为牢,坐井观天,并且更乐于驾轻就熟,接受过去所谓成功的办法,封闭性思维容易造成信息堵塞,思维呆滞,使思路缺乏多样性和创造性,这正是机械创新设计中的大忌,不去看或很少看他以外的广阔天地,开放性思维的特点是把认识对象作为一个开放的系统来考虑,注重研究系统与外部环境的关系,以便更好地认识该对象及其发展规律。
(2)独创性。所谓独创性就是要独立思考,敢于直抒己见,勇于突破旧思想、旧观念对心灵的束缚,构筑开放、发散、鲜活的新世纪思维形态,从新的角度分析问题,这是机械创新设计的前提条件。例如:某鞋厂派两名推销员一同飞往一个海岛去开拓市场。一下飞机,他们就了解到:所有的岛民从来没有穿鞋的习惯。推销员甲心里凉了,立即向厂长发电报:“没有市场,他们的需求量等于零。”而推销员乙却十分惊喜,也立即向厂长发电报:“前途无量,他们的需求量将从零起步。”这时,我们的观点有两类:一类是批评推销员甲保守,无所作为;另一类是称赞推销员乙乐观向上,锐意进取。那么,究竟是哪个推销员的做法对呢?我们可以通过对比去讨论,这样就开阔了思维。
(3)多向性。多向性是指对同一问题要从不同的角度探索尽可能多的解法和思路。多向性体现了思维方法的多样性和丰富的想像力。爱因斯坦说过,“想像力比知识更重要,现实世界只有一个,而想像力却可以创造千百个世界”。因而,多向性思维是与创造力关系最密切的一种思维方式,机械产品的多样性与创造性思维的多向性是分不开的。
(4)自由性。思维自由是现代科学技术发展的客观需要。思维方式的自由性,是遵循真理发展规律的自由思考和自由探索。科学思维的自由,也就是不限定科学活动范围,不用权力裁决科学成果,允许科学工作者在真理的探索中自由地展开思维的翅膀。当然,思维的自由性,也要受到自然科学、社会和法律的制约。在机械设计工作中,要想不断地取得创新的成果,就必须根据创造性思维的特征,自觉地培养自己的创造性思维能力。只要消除自身思想上的束缚,自我突破,并掌握正确的方法,就能调动创造性而获得出乎意料的创造性成果。
三、机械创新设计方法
1、智力合成法。这是一种发挥集体智慧的方法。通过集体讨论的形式,发散和激励创新思维。讨论时应相互启发激励,取长补短,引起创新设想的连锁反应,使思维自由奔放,新的设想才能涌现。讨论的目标要明确,事先有准备。其原则有:鼓励自由思考,随心所欲,设想新异;不许批评别人的设想;推迟评价,不过早定论;有的放矢,不泛泛空谈;讨论者一律平等,不提倡少数服从多数;及时归纳,总结、记录各种设想,留作下次再议;最后挑选最合适、最有前途的见解,并审查其可行性。
2、仿生类比法。通过对自然界生物机能的分析类比,从事物的千差万别、不同程度的对应和相似之处的类比中得到创新,设计出新机械,这也是最常用的创新设计方法。
3、列举创新法。把问题展开列举,帮助思维进行构思的方法。按机构的特性、设计者的意愿、毛病的改进等进行列举,找出改进创新的方案。
4、移植技术法。把一个领域内的先进技术移植到另一个领域中,或把一种产品内的先进技术应用到另一种产品中,从而设计出新产品的方法。
四、结束语
爱迪生可称得上是创新者的鼻祖了,他素以高效创新而著称。事实上,若论名言警句,创新者或许大多会引用他说过的这样一段话:“我做的任何一件有价值的事情都非偶然,我所有的发明创造也并非出于巧合,而是来源于辛勤的工作。”爱迪生心里很清楚,发现碳丝作为白炽灯的发光材料绝非偶然。这一切浸透了他和助手整整一年的心血,对各种材料进行了几百次的试验。创新意味着艰苦而扎实的工作,而非异想天开所能解决的事。然而,这并不等于说企业对待员工的创造力要采取消极的态度。有创造力是一件好事,但要记住,创造力并非凭空妄想,而是一种行为的综合,即以新颖、新奇的方法把几种东西结合起来。创造力是为创新服务的,而无法代替创新本身。
(作者单位:兰州城市学院)
主要参考文献:
[1]张春林主编.机械创新设计.北京:机械工业出版社,2007.9.
[2]赵松年,佟杰新主编.现代设计方法.北京:机械工业出版社,2003.11.
[3]孙靖民主编.机械优化设计.北京:机械工业出版社,2007.3.
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