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創新設計是創新理念和設計實踐的結合。為了對創新設計內在規律、外在表現形式更加深入的加以了解，從而為系統指導設計尤其是創新設計奠定基礎，從創新設計理論方法、思維與建模及沖突問題消解等幾個方面的發展現狀進行了介紹，為促進設計創新的產生提供有益的參考。
關鍵詞：
創新設計；理論方法；沖突消解；設計思維與建模
中圖分類號：
F27
文獻標識碼：A
文章編號：16723198（2015）09007502
0引言
設計是把一種計劃、規劃、設想通過某種形式表達出來的活動過程。創新設計是指充分發揮設計者的創造力，利用人類已有的相關科技成果進行創新構思，設計出具有科學性、創造性、新穎性及實用成果性的一種實踐活動。創新設計是產品進化的直接原動力，涉及了多方位、多領域、多層次設計要素的綜合集成，體現了需求定性要求的量化轉換，決定了產品技術發展的方向和目標。創新設計的范圍涵蓋了產品全生命周期的各個階段。國內外專家學者對創新設計理論方法、思維與建模及沖突問題消解等方面都做了大量的研究，并取得了很大的研究成果和應用價值。
1創新設計理論方法研究現狀
自1912年創新理論提出以來，創新理論在不斷的完善及應用研究在不斷的深化過程中，逐步形成技術創新的專業化、綜合化、智能化及簡捷化發展思想。且在創新設計方面，原來所使用的創新方法如仿生法（Bionic Design）、形象思維法、陣列法和智爆法等基于認知的方法（Cognitive Approach），隨著計算機在設計領域的廣泛應用，有逐漸向基于系統的方法（system Approach）方向發展的趨勢。
1.1基于認知方法研究
對于產品創新思考的過程，通常包含發現并確定創新問題，生成解決問題的創新想法，選擇、發展并確定創新方案等思考階段。對創新從認知的角度進行分析開始較早，這方面的研究也較多，如英國學者T.J.Howard，美國的Janet.L等。
1.2基于系統方法研究
德國的Pahl和Beitz提出的普適設計方法學（Comprehensive Design Methodology，CDM）為設計員在每一個設計階段建立了工作步驟計劃。公理性設計（Axiomatic Design，AD）是由美國麻省理工學院（MIT）的Suh提出的一種設計決策方法。質量功能配置（Quality Function Deployment，QFD）則是將用戶需求轉化為設計需求、工藝要求等多層次演繹的分析方法。另外，最有名氣的還是前蘇聯G.S. Altshuler領導的研究小組提出的發明問題解決理論（Theory of Inventive problem Solving，TRIZ）。
此外，美國學者Carayannis和Coleman提出的新的復雜產品設計創新工程設計方法；Goldenberg提出的創造性模板方法；John提出的組合創造方法；新加坡學者Jiao和美國的Helande和Khalid等研究了情感設計；英國學者Ammon Salter和David Gann，美國學者Galanakis等對創新設計過程中不同學習機制、動機、問題解決及各方面的局限性等方面進行了分析。
2創新設計思維與建模研究現狀
近年來很多學者著重在創造性思維、創新技法、創新設計建模等方面進行了研究。
2.1在產品創造性思維方面
由浙江大學潘云鶴教授提出的基于空間探索的創造性設計方法通過類比的設計，將新的結構、行為等從設計需求引入目標設計中。通過采用設計目錄法對復雜技術產品進行了智能優化，浙江大學馮培恩教授提出了機械廣義優化設計的理論框架和學科體系。山東大學陳洪武則依據分解重構理論和生物基因工程，提出了機械產品基因工程設計理論。浙江工業大學趙燕偉教授依據可拓學理論，根據菱形思維的一些特點，提出了基于多級菱形思維模型的方案設計新方法。
2.2在產品創新設計建模和開發方面
上海交通大學蔡鴻明和何援軍利用樹結構，結合設計實例，構建出產品結構樹模型。面向機械創新設計的概念結構模型，由西安電子科技大學的馮力和葉尚輝提出，解決目前基于特征的機械結構模型還難以適應結構演化的需要。北京航空航天大學鄧家提教授為了建立支持產品創新設計的新一代設計自動化技術系統，則帶來了一個名為“三葉草（Clover）”的設計自動化系統概念模型。
在產品創新設計過程中，創新思維和創新設計問題的可視化、形式化建模對于設計團隊的協同性和效率起著重要作用。且創新思維的可貫徹性與創新設計問題求解的可追溯性很大程度上決定了產品的研發周期和產品創新設計方向控制的可修正性。
3創新設計系統國內外研究現狀
3.1國外研究現狀
國外較早就已經開展了創新設計方面的研究，許多大公司已經開發出了基于TRIZ理論的創新設計軟件。
美國的Invention Machine公司研究開發出了基于TRIZ的計算機輔助產品創新設計軟件TechOptimizer，它是基于知識的創新工具，將TRIZ的原理與其知識庫緊密結合，為設計者提供高質量的設計思路。
美國Ideation International公司也研究開發出了基于TRIZ的計算機輔助產品創新設計軟件 Innovation Workbench。它被稱為可攜式專家智慧系統的專業創新軟件，其最大的特點是內含一個分析知識轉換的問題形成器（Problem Formulator），并廣泛應用于管理流程或工程中。
3.2國內研究現狀
國內對創新設計的研究起步較晚，技術方面有待進一步完善，高等院校的研究更多些。
北京億維訊公司開發了Pro/Innovation創新設計平臺及創新能力拓展平臺。河北工業大學檀潤華通過對TRIZ的深入研究，開發出了Invention tool，天津大學徐燕申教授和林岳等人也開發出了自己的創新設計系統。
產品創新設計系統的應用研究是創新設計理論與方法轉化的直接體現，因此，創新設計系統的開放性高、去專業限制好、形式化描述強、可視化操作簡捷、穩定性好是該系統的發展方向及廣泛被應用的前提條件。
4創新設計沖突問題協調方法研究現狀
創新設計沖突消解過程是一個不斷化解設計矛盾、反復協調多設計目標與約束、變對立設計為共存設計的復雜演化過程。目前產品設計中的沖突問題消解大多集中在協同設計、并行設計、公理設計和多目標優化設計等領域中，采用的沖突消解方法主要包括以下方面：
4.1基于規則推理的沖突協調方法研究
設計中的沖突問題一般較為復雜，涉及到產品整個生命周期和多個相關領域知識，在這種情況下基于規則和實例推理的沖突協調支持庫較難構建，但它能快捷而高效地解決一些常規的、耦合度較低的沖突問題。趙陽運用一種快速的規則匹配算法，提出了一種基于規則推理的沖突消解體系架構。Wong和Klein，指出領域知識通?？梢酝ㄟ^規則形式表達以形成知識庫，在推理機制下進行沖突協調，從而提出了基于知識的沖突協調方法。
4.2基于協商、回溯的沖突協調方法研究
Pena-Mora綜合應用協商理論和博弈論設計開發協商系統。Shan-Lin Yang等提出了一種信念函數間的一致度方法，其目的是為減少信念函數間沖突測度的內在差異性。浙江大學魏寶剛對DAI系統中主體間的結構沖突進行分析，提出了協商沖突消解策略。徐文勝等提出了一種基于標準滿意度空間的并行工程沖突協商的方法。
4.3基于TRIZ理論的沖突協調方法研究
臺灣的張祥唐等針對技術創新與環境保護方面的沖突問題，糅合TRIZ與生態創新的觀點，構建出沖突問題協調的CAD軟件，同時用一些成功的產品實例驗證了生態設計工具的實用性。日本的Yamashina等全面結合質量功能配置QFD和TRIZ方法，形成了一種叫創新產品發展過程（Innovative Product Development Process）的沖突協調方法，此法可系統性的對產品進行創新。
4.4基于可拓學的沖突協調方法研究
可拓學是用形式化的模型研究事物拓展的可能性和開拓創新的規律與方法，并用于解決矛盾問題的科學。國內外可拓學研究工作目前已形成由可拓論、可拓方法和可拓工程構成的學科體系，并已在諸如機械等領域進行了應用的嘗試。廣東工業大學的楊春燕提出了可拓策劃的理論和方法，構建“化對立為共存”的策劃創意。劉飛、曹華軍等提出基于可拓理論的綠色制造實施方案設計方法。譚建榮、馬輝等通過設計事元、物元對產品設計知識單元進行描述，給出了面向產品設計過程的設計知識重用模型。對于產品配置效率低難以變型等矛盾問題，樓健人提出了產品層次可拓配置設計方法。然而，針對復雜多變的低碳設計過程的沖突問題，各設計域、設計因素之間如何進行知識關聯、拓展、轉換和推理，如何實現低碳設計定性表達與定量求解算法的智能化，尚缺乏嚴格、可行的研究支持，可拓設計邏輯發展也還處于起步階段，對于它的研究應該就是下一個熱點了。
因此，結合兩種或者兩種以上矛盾問題消解方法去求解現代產品快速響應設計中的復雜問題是可行的也是必須的。在充分發揮每種沖突消解方法的優勢情況下，實現不同方法的優勢互補是研究的創新點也是難點。
參考文獻
[1]檀潤華.創新設計[M].北京：機械工業出版社，2002.
依據科學的調查數據所顯示，我國在十六歲以下的兒童共計有三億多，幾乎占據著我國人口比例的百分之二十左右。從人口比例中就可以看出我國兒童用品市場很大，也存在著巨大的消費潛力。隨著社會經濟發展速度不斷加快，人們生活水平的不斷提升，家長對于兒童教育，以及兒童生活質量提升方面的投資也逐漸加大。對于兒童產品的選擇家長也越來越為重視，對于產品的健康性和安全性也提出了更多要求。為了滿足兒童產品市場發展的實際需求，必須要充分發揮創新能力，注重兒童產品創新設計，這樣才能使得產品生產獲得家長的青睞。本文就是對現代兒童產品創新設計進行深入研究，希望對相關人員有所啟示。
關鍵詞：
現代；兒童產品；創新設計
引言
如今家長對于孩子的教育問題非常關注，對于兒童產品設計也提出了更多地要求。對我國兒童產品市場流通的產品進行深入調查發現，其中存在著較多不足之處，產品價格較高、應用周期短暫，不僅加重了家庭負擔，對于兒童身心健康發展起到了影響也較小。設計人員在兒童產品設計過程中，還需要注重兒童產品的創新性，保證兒童產品可以滿足現代兒童生長發展的實際需求。所以對現代兒童產品設計創新進行研究是具有現實意義的，下面就對相關內容進行詳細闡述。
一、基于創新性設計理念的兒童產品設計
1、產品創新設計理念在兒童產品設計中的作用
產品創新設計理念鼓勵設計人員進行精品設計，注重產品的創新，縮減產品生產的成本投入，在兒童產品生產質量和銷售價格方面都可以獲得家長的認可，并且滿足預期希望達到的市場效應。提升兒童產品的市場競爭力，加強企業品牌文化建設等等。雖然兒童用品市場存在著巨大的發展潛力，但是市場競爭也是非常激烈的，企業想要在激烈的市場競爭中脫穎而出，占據有利地位，必須要注重兒童產品設計的創新。只有這樣才能使得企業跟緊時展的腳步，保證企業實現可持續發展。企業需要明確兒童產品生產質量控制的重要性，積極的承擔起相應的責任和義務，這樣才能幫助企業獲得更多的經濟效益和社會名譽。
2、基于產品創新設計理念的兒童產品設計要求
相關設計人員在對兒童產品進行創新設計的過程中，需要堅持以人為本的設計理念，將兒童的實際需求作為產品設計的核心，使得產品設計符合兒童心理和生理的基本特點。兒童產品在外觀上可以滿足兒童的審美需求，促進兒童產品生產質量提升。企業在對兒童產品進行開發的過程中，需要考慮的內容眾多，其中包括產品的使用周期、質量標準和應用環境。還需要考慮產品應用后是否會對自然環境造成污染，如何對產品進行回收再利用，盡可能的提升資源和能源的應用效率，避免兒童產品在生產和應用過程中對資源和能源造成浪費，盡可能的縮減產品生產的成本投入，保證兒童產品具有創新性特點[1]。
二、現代兒童產品創新設計原則分析
1、產品設計可調節性，提升兒童產品應用周期
人們在處于兒童階段時，身體發育是非常迅速的，兒童產品的更換速度也會非常的快。如果家長頻繁的對兒童產品進行更換，不僅會增加家庭的開銷，同時還會造成資源浪費。想要對此問題進行有效改善，就需要對兒童產品設計進行創新。設計人員需要考慮增強兒童產品的適應性，該產品不僅可以在兒童時期應用，同時在兒童上學期間以及成年后都可以繼續應用，但是這一理念的實現具有很高難度性，甚至可以說是不切實際的。但是現在市場中出現了針對兒童某一生長發育階段推出的產品，可以依據兒童成長對產品進行調節，使得產品適應性得到一定提升。在實際設計過程中，設計人員還需要考慮產品如何與其它類型的兒童產品進行組合應用，或者產品自身存在重置組合的特點，使得兒童產品可以實現多種用途。在此過程中還能培養兒童的動手能力和思考能力，對于促進兒童智力開發有著積極影響[2]。
2、注重兒童產品的經濟性
對兒童產品設計進行簡化、優化，縮減兒童產品生產的成本投入，降低兒童產品的市場銷售價格。設計人員在對兒童產品進行設計過程中，需要盡可能的對產品進行簡化、優化設計，這不僅可以促進我國可持續發展戰略的落實，對于保證企業的經濟效益也有著積極影響。兒童產品的加工方式不要太過于復雜，拋棄以往無用的功能，以及其中過于復雜化的裝飾，使得兒童產品可以回歸于精簡。這樣不僅可以避免資源浪費，還可以節約企業運行成本，幫助家庭縮減兒童產品開資。合理的價格使得兒童產品更容易被消費者接受，幫助企業在市場中占據一定份額。
三、結語
現階段我國兒童市場規模較大，具有著很大的利益空間。但是對于我國兒童產品生產進行深入調查發現，創新意識缺乏，而且生產成本過高，不僅對兒童產品市場發展造成了不理影響，對于企業的可持續發展也造成了嚴重損害。只有注重兒童產品設計創新，才能使得產品可以獲得消費者的青睞，促進企業實現可持續發展。
參考文獻：
[1]王白鴿,劉子建.關于兒童產品設計的探討[J].機電產品開發與創新.2011(01):15-17.
[2]鄭祎峰,計靜.兒童產品的環保設計策略[J].藝術與設計(理論).2011(09):101-102.
[3].薛青，陳穎.基于可持續設計理念的兒童產品開發設計策略研究.機電產品開發與創新[J].2014-07-28.
關鍵詞：竹產品；創新設計；綠色產業；文化創意
一、竹產品設計的現狀及發展趨勢
中國的毛竹產量居于世界首位，隨著時代的發展，人與自然和諧相處的理念深入人心，在這種國際大環境，易種植易繁殖生長周期短的竹子在資源節約與生態環境保護中有著重要的意義。追溯我國竹制品運用起源，在我國古代竹材料主要運用于住宅的建筑材料和日常生活用品中,如桿欄式的建筑、炊飲器具、消暑用具、家具等。分析國內的家居市場中竹制品的應用現狀，現在的竹產品主要應用范圍很廣泛，特別是運用在地板，隔斷，茶具與家具中，但是很多消費者對文化創意類竹產品的功用還很陌生。文化創意產品其創意來自文化的產品設計，主要是透過文化器物本身所蘊含的文化因素，予以分析轉化成設計要素，并運用設計為這文化因素尋求一個符合現代生活形態的新形式，并探求其使用后對精神層面的滿足?，F代家居環境倡導簡潔“綠色”設計理念，竹產品作為東方文明的象征以其別具一格的審美性和環保性越來越凸顯其優勢，受到很多消費者尤其是知識階層人士的青睞，竹材銷售市場從南至北逐步擴大，但總的來說我國文化創意類竹產品的生產規模仍然不大，反觀國外的竹制品市場已經把擁有竹制品作為一種時尚生活，竹制品暢銷東南亞與歐美市場。對比國外竹產品市場，國內市場尚未形成氣候，當然這同企業與媒體推廣力度不夠也有很大關系。從美學角度講，竹產品是觀賞與公共藝術、科技與生活美學、互動與文化旅游的共同審美結果，將傳統工藝與現代美學跨界融合，通過創新生活的復興，如材料的利用與再利用，是竹產業發展的重要方向。[1]在造型方面我國的竹產品設計形式還很單一，技術方面還可以多研究以運用到竹材設計上面，制竹的工藝技術還有待提升，因此竹材料有很多市場潛力等待我們挖掘。本文以新的時代大環境為立足點，對竹產品的傳統應用方式進行新認識，在色彩與造型設計方面的探討新思路。
二、對文化創意類竹產品的設計探索
（一）竹制燈具的設計案例
（如圖1）竹材具有自然天成的特性，其紋理具有吸收紫外線的功能，其色澤高雅，柔和溫馨，可減少近視的發生，竹材自然的顏色和特殊的紋理是典雅與高貴象征。由此可見竹材的優良特性是竹材拓寬應用的基礎，在發揚其優良特性的同時我們要認識竹材作為成型材料結構不均勻、壁薄中空難加工、耐久性差、易變形褪色等缺點使其應用受到極大阻礙。所以在滿足產品功能造型條件下，忠于原材料，維持竹材的自然形態，展示竹材的自然美，才能使產品達到與自然融合的設計內涵和語義。[2]竹筒燈具的設計運用竹子柱體外形與可再生的特性結合易操作加工的特點。制作時首先用切割鋸切割竹筒；然后用砂輪機削皮；后用粗打磨機對竹產品雛形進行粗打磨、塑形；再用細打磨機對竹產品進行細打磨、拋光；用擴孔機對竹面進行開孔、擴孔，還可以根據竹子的柱形和中空特征，對一節完整的竹子進行切割成兩部分，利用圓軸把兩部分連接，組合可調節的臺燈，也可將燈泡安置在竹子的下半部分，利用竹節固定燈泡；上半部分內置反光紙，使光線柔和、覆蓋范圍更大，當臺燈閉合時是一節完整的竹子，體積小，收納方便，整體性強。如圖所示竹材本身融于空間的自然性強，增加了臺燈的觀賞性，還可以通過竹筒削皮、打薄、打孔等制作工藝，制作出具有現代風格的竹制吊燈燈罩，將現代家居的形態由古老的竹材呈現，碰撞出復古又藝術感十足的典雅美感。
（二）文具類產品的設計案例
（如圖2）竹子空心象征品格虛心能自持，竹的特質彎而不折，折而不斷，象征柔中有剛的做人原則，竹節必露，竹梢拔高，象征做人高風亮節，勞動人民在長期生產實踐和文化活動中，把竹子的生物形態特征總結升華成了一種做人的精神風貌，其內涵已形成中華民族品格、稟賦和美學精神的象征。設計竹產品時賦予其能夠代表中華文明的“境界”，并將中國傳統設計文化的精髓傳承，重構綿延數千年的民族情感，這也是設計中不可忽視的方面。[3]竹材色澤柔和、紋理清晰、手感光滑、富有彈性，將竹材作為文具不僅能給人以良好的視覺，嗅覺和觸覺感受，還有助于提升青少年的審美觀和審美意識，回歸中國文化氛圍。如圖所示我們可將竹材制作成為竹制筆架設計，造型設計的創意點是以南方部分地區特有的竹瓦屋頂為設計靈感，將半圓弧截面的竹筒正負交接，凸面用開孔器開孔插筆，用激光切割出橫向槽，可放置便簽紙或名片等；凹面可水平放置其他學習用具，在竹材漂白時可用雙氧水對竹材料進行漂白；還可用碳烤機器對竹材料進行高溫加熱，以防止變形、開裂；最后再用激光切割機于對竹材料進行精致的雕刻及鏤空造型。還可用竹條或竹片編制插筆網格來固定筆將竹材制作成為便攜筆筒設計筆筒，以解決常見筆筒和筆盒無法固定筆具而導致筆具受損的現象，在底層加入竹炭填充物，盡可能起到一定隔潮，保護筆具的作用。竹材小硯臺此設計利用竹的圓柱特性，在圓形的硯臺內部是一個小型的CD播放器，可以在書畫過程中享受優美的音樂。竹筒杯托設計（用擴孔機打孔，加強杯子擺放形式的美感。杯托可制作成適用于不同杯型的尺寸大小，起到隔熱的效果，設計的創意之處在于結合了女性身材曲線的線條美）使曲線型與竹子的直線型形成對比，也體現了柔與剛的結合。拓展思維我們還可以將創意竹尺設計竹筒與日歷相結合制作；還可以運用竹筒截面半圓弧的造型特征制作竹筒照片夾，設計一款簡單、輕便的桌面照片夾；還可用竹筒的柱狀特性使各圓柱體以軸實現自由旋轉式的開啟和閉合來制作竹制收納筒設計，以進行小件物品的收納；依據材料外形可根據密碼鎖的形式來設計竹筒日歷設計。前面的案例主要是運用竹材料物理上的改變來進行設計，這是一種原生態的用法，竹材料的可塑性很強，我們還可以改變它的物理屬性將其運用到板材中如木地板、竹茶臺、家具材料中，在日常生活中嘗試用竹纖維用做布料或紙張的材料都是很好的應用方式。
（三）家居產品的設計案例
（如圖3）竹材具有自動調節及保持溫度，在通過高溫蒸煮、漂白、碳化后，除去竹纖維內所有營養物質，完全破壞蛀蟲和細菌的生存條件可使竹材不霉變，針對南方部分地區的多雨氣候將其用作竹筒衣架也是極好的運用形式，將竹筒縱向斷開鏈接一端進行開合，竹筒外壁激光切割線槽，通過線和掛鉤將開啟的竹筒定型，實現衣架功能，在閉合時可將雨衣或衣物置于竹筒內收納便于攜帶。竹制簡易收納臺根據竹子圓筒形的特性，將其切割成兩半，根據大小的比例配合，使其既可以方面攜帶，又可美觀的開啟，既承載了收納物品的作用，又美觀大氣，無論放在書桌或是課桌上都及其方便。竹材具有吸音隔聲、除低音、壓殘響和縮短殘音時間的功能，能有效摒除雜聲還使用者一片寧靜心境，將其設計為竹質理線器可解決日常排插線路雜亂容易繞在一起的問題，理線器的竹筒外殼對插排也起到了到保護作用?！耙槐磺鍍簟彼|凈化杯蓋產品利用竹炭濾網進行濾水，杯蓋底部嵌有螺紋可與礦泉水瓶結合，杯蓋可將山泉過濾至礦泉水瓶中直接飲用，其過濾網可更換以方便重復使用，安全衛生還可減少氣喘，過敏癥的發生。在造型受限的產品中我們可以以竹材為基本材料，用其他材料來代替某部件，如木材、金屬、塑料、陶瓷、玻璃、織物、皮革、紙材、橡膠、石材等材料，可以彌補竹材料加工和材料性質的缺陷，設計方法上以竹材為主體與原產品原有的塑料、金屬等相結合，在細節上配以皮革、織物類材質，更加突出產品的質感增加產品的親和力，讓產品富有情感。[4]竹材料有益于人體保健視力，減少家居空間的噪音，避免過敏性氣喘癥，預防風濕關節炎的作用，同時以竹為材料可以保護環境,也能避免甲醛對人體的危害。
結語
【關鍵詞】機械創新，設計，研究
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、前言
近年來，我國在機械創新設計雖然取得了飛速發展，但依然存在一些問題和不足需要改進，在建設創新型社會的新時期，加強對機械創新設計及其研究，對確保機械創新設計水平的提高有著重要意義。
二、機械創新設計的概述
1．機械創新設計的研究對象
所謂機械創新設計(MechanicalCreativeDesign,MCD)是指充分發揮設計者的創造力,利用人類已有的相關科學技術成果(含理論、方法、技術原理等),進行創新構思,設計出具有新穎性、創造性及實用性的機構或機械產品(裝置)的一種實踐活動。它包含兩個部分:一是改進完善生產或生活中現有機械產品的技術性能、可靠性、經濟性、適用性等;二是創造設計出新機器、新產品,以滿足新的生產或生活的需要。由于MCD過程凝結了人們的創造性智慧,因而其產品無疑應是科學技術與藝術結晶的產物,具有完滿的美學性。
2．MCD與常規設計及發明創造的關系
（一）、MCD與常規設計
機械設計一般可分為方案結構設計、運動設計及動力設計三個階段,其中,方案結構設計最需要創造性,設計難度也最大。常規設計一般是在給定機械結構或只對某些結構作微小改動的情況下進行的,其主要內容是進行尺度設計及動力設計。工廠生產中的非標準件設計已含有較多的創新設計成分。而相對傳統設計而言,MCD特別強調了人在設計過程中,特別是在方案結構設計階段中的主導性及創造性作用。
（二） 、MCD與機械的創造發明
機械的創造發明大多屬于機械結構方案的創新設計。創造發明過程及方法的專著已有問世，但大多是作宏觀概括的論述,缺少具體的可操作性。MCD要完成的一個核心內容就是要探索機械產品創新發明的機理、模式及方法,要具體描述機械產品創新設計的過程,并將之程
3．機械創新設計技術
機械創新設計技術(MCD)是一門有待開創發展的新的設計技術和方法,它和機械系統設計(SD)、計算機輔助設計(CAD)、優化設計(OD)、可靠性設計(RD)、摩擦學設計(FD)、有限元設計(FED)等一起構成現代機械設計方法學庫,并吸收鄰近學科有益的設計思想與方法。人們對后面六種設計理論和方法的研究較為深入且都已有專著問世,但隨著認識科學、思維科學、人工智能、專家系統及人腦研究的發展,MCD正在日益受到專家學者的重視。一方面,認識科學、思維科學、人工智能、設計方法學、科學技術哲學等已為MCD提供了一定的理論基礎及方法;另一方面,MCD的深入研究及發展有助于揭示人類的思維過程、創造機理等前沿課題,反過來促進上述科學的發展,實現真正的機械專家系統(MES)及智能工程(IE)。因此,MCD是MES、IE等學科深入研究發展進程中必須解決的一個分支,它要求能真正為發明創造新機械和改進現有機械性能提供正確有效的理論和方法。
三、機械創新設計研究的意義
開展MCD研究不僅具有重要的理論學術價值,而且具有較大的經濟效益和社會效益。MCD的深入研究將為人們發明創造新機器、新機械提供有效的理論和方法。MCD研究必然要涉及人的思維過程、創造機理及過程等研究內容,因此MCD研究能加速機械專家智能化,實現真正的“專家”系統,在加速機械設計水平向自動化、智能化、最優化、集成化實現過程中可以作出自己的貢獻。
創新設計的機械產品,必定在其原理確定階段經過反復的綜合選擇,結構上或尺度設計上必定蘊含了較高的創造性,也即必定含有較高的關鍵技術附加值,因此產品不僅具有優越的使用性能,而且具有較完美的造型性能,這包括科學技術原理與藝術性的完美結合、人機系統的良好協調性以及良好的經濟性等。這樣無疑提高了產品在同類產品中的競爭力,特別是當專利產品技術形成產業化的時候,可以創造出較高的經濟效益及社會效益。在MCD的實踐中培養了設計人員的創造性思維,增強了其創新能力,提高了人們進行創新設計的自覺性及技術上的可操作性,使MCD成為一種工具或手段,這樣,就促進了新產品(含專利產品)的繁榮與更新,為社會創造了財富。
四、機械創新設計發展方向
1．設計過程的數字化
不僅要完善工程對象中確定性變量的數學描述和數學建模，而且更要研究非確定性變量，包括隨機變量、隨機過程、模糊變量（人的智能、經驗、創造力、語言及政治、經濟、人文等社會科學因素）等的數學描述和數學建模。
2．設計過程的自動化和智能化研究
健全、研究、發展各種類型的數據庫、方法庫和知識庫，及自動編程、自學習、自適應等高級商品化軟件的研制，如研究設計知識、數據、信息的獲取與處理技術、智能CAD人工神經網絡專家系統的模型和應用軟件等。
3．虛擬設計和仿真虛擬試驗及快速成形技術的深入研究
是一種以計算機仿真為基礎，集計算機圖形學、智能技術、并行工程、人機工程、材料、成形工藝、光電傳感技術和多媒體技術為一體的綜合學科研究。
4．機械創新設計技術
（一）、智力激勵法
人的創造性思維特別是直覺思維在受激況下能得到較好地發揮。一批人集合在一起，針對某個問題進行討論時，由于各人知識、經驗不同，觀察問題的角度和分析問題的方法各異，提出的各種主意能互相啟發，填補知識空隙，啟發誘導出更多創造性思想，通過激勵、智慧交流和集智達到創新的目的。
（二）、提問追溯法
提問追溯法是有針對性地、系統地提出問題，在回答問題過程中，便可能產生各種解決問題的設想，使設計所需要的信息更充分，解法更完善。提問追溯法有奧斯本體溫法、阿諾爾特提問法、希望點列舉法、缺點列舉法。
（三）、聯想類推法
通過由此及彼的聯想和異中求同，同中求異的類比，尋求各種創新解法。利用聯想進行發明創新是一種常用而且十分有效的辦法。許多發明者都善于聯想，許多發明創新也得益于聯想的妙用。類比聯想由一事物或現象聯想到與其有類似特點的其他事物或現象，從而找出創新解法。
（四）、返向探求法
將人們通常思考問題的思路反轉過來，從背逆常規的途徑探尋新的解法，因此返向探求法亦稱逆向思維法。例如聲音既是振動，那么振動為什么不能復現原聲呢？通過這樣的反問，發明了留聲機。
（五）、系統分析法
對于技術系統，根據其組成所有影響其性能的全部參量，系統地依次分析搜索，以探索更多和解決問題的途徑。
（六）、組合創新法
組合創新法是將現有技術和產品通過功能、原理、結構等方面的組合變化形成新的技術思想和新產品。組合法應用的技術單元一般是已經成熟和比較成熟的技術，不需要從頭開始，因而可以最大限度地節約人力、物力和財力。組合創新的類型很多，常用的有性能組合、原理組合、功能組合、結構重組、模塊組合等。
5．系統化設計方法
（一）、設計元素法
用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產品解”，認為一個產品的五個設計元素值確定之后，產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采（二）、圖形建模法
研制的“設計分析和引導系統”KALEIT，用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息，實現了系統結構、功能關系的圖形化建模，以及功能層之間的聯接 。
（三）、“構思”—“設計”法
將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段?！皹嬎肌彪A段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解?！霸O計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。
五、結束語
通過對新時期下，機械創新設計及其研究的分析，進一步明確了機械創新設計的方向，為機械創新設計的優化完善奠定了堅實基礎，有助于提高機械創新設計的水平。
參考文獻
[1]張春林，《機械創新設計》，北京：機械工業出版社，2010.
關鍵詞：過街設施；模塊化設計；創新設計；綠色出行；可持續發展
一、城市過街設施與交通現狀調研
（一）城市交通現狀總攬：隨著城市生活節奏的加快，交通擁堵逐漸成為人們日常生活的巨大障礙。交通擁堵不僅給出行者造成了時間上的延誤、經濟上的損失，還給整個社會造成了龐大無謂的損失和資源的浪費。面對愈演愈烈的交通擁堵、人車搶道的現狀,我們應該做到有的放矢。據調查，城市居民認為，造成交通擁堵的成因主要有以下幾個方面：機動車、外來人口激增、道路資源（過街設施）增長滯后、公交系統不發達、停車系統匱乏、交通性道路與生活性道路無明顯界限、交通事故頻發等；故此，合理分配道路資源、提高道路資源利用率、建設立體化交通設施等措施的設立迫在眉睫。
（二）過街設施現狀調研：公共設施設計理論體系在現代信息社會高度發達的技術支持與推動下不斷突破與完善，其多元化、智能化、人性化的發展趨勢也獲得令人矚目的成績，進而擁有城市樞紐的美譽和社會的主導地位。與時俱進、開拓創新是公共設施設計的立足之本，亦是設施設計詮釋新命題的設計基點。城市過街設施作為主客體跨越障礙的通道，回歸設施設計本身，具體落實以人為本的設計觀，彰顯了技術層面和思想層面的思維創新。在我國城市混合交通的環境里，隨著城市規模不斷擴張，交通出行需求呈現幾何級數增長，特別是人群密集形城市聚集區域，伴隨著私家車數量的與日俱增，隨之而來的尾氣排放、噪音污染、道路擁堵、交通癱瘓、安全隱患等問題嚴重影響了人們的居住環境和生活品質；交通惡性循環與人們內心對便利出行的渴望形成強烈的反差，矛盾激化、沖突增加。
（三）街區問題實例分析：隨著城市人口的增長和私家車持有數量的不斷提高，沈陽市道路交通問題愈來愈嚴重，人車混行等一系列問題日益凸顯。如何保持交通順暢，保障行人行車的安全，是關乎老百姓切身利益的問題，也是有關部門應當密切關注的問題。2016年11月15日上午10時許，在沈陽馬路灣202醫院前端三角地帶，我駐足了三十多分鐘，只見人群在機動車流中冒險通行，一些行人過街時左顧右盼、見縫插針，人車搶道、人車混行現象頻繁。據觀察統計，人車混行的狀態幾乎每兩分鐘就到達一次高峰，由于此地沒有任何過街設施和安全指示，極其容易引發道路交通事故，為人車通行帶來嚴重的安全隱患（如圖1、2、3）。人車混行危險大、各行其道才安全。通過對人群的問卷調查，了解人們對于此地帶的過街需求，問卷調查結果如圖表所示：人們在過街時最為看中的是安全性與便捷性，大多數行人認為應該建立人性化的立體過街設施，現實需求與研究價值的不謀而合，可見為保障過街安全并且順利快捷的到達目的地，立體化過街設施的設立勢在必行。
二城市過街設施創新設計概念的提出與應用范圍的鎖定
（一）過街設施創新設計概念的提出1.生態能源優勢轉化為可持續發展優勢：就城市過街設施設計而言，利用生態能源對噪聲、尾氣等污染加以合理化控制，不僅可以節約設施建設成本，還能夠大力釋放生態效應，降低環境污染率，加大交通設施的環保性與可持續性，將生態能源優勢轉化為城市交通的可持續發展優勢，從這一設計理念的內涵來看，其不僅順應中國傳統的人文觀念，而且更成為現今中國社會狀況的需求。其對建設有中國特色的社會主義工業設計體系和通過設計引導合理的生活、生產方式均有積極的意義。2.公共意識行為由被動受控轉化為主動吸引：公共意識是現代文明的標志之一，現實社會中人們往往“習慣于”對過街設施的設立視而不見，無視規則制度的存在，冒著危險肆意在車流中穿梭，或許個人效率有所提升，但卻擾通秩序、給交通安全帶來威脅。魯迅先生曾言，“列國是務，其首在立人，人立而后凡事舉”。在五千年中華邁向現代社會的關鍵節點上，“立人”之要在于培育公共精神、涵養公共文明，城市過街設施的創新設計致力于人性化功能的體現，承擔著文明“詮釋者”的社會使命。我們期待的伴有城市化品質的生活與優質的城市過街設施的設立有著微妙的聯系，它潛移默化地影響著公眾的社會行為習慣，提升公民的道德素養及自我約束能力，使得過街設施的設立不僅是冰冷的陳設，更成為具有吸引力的城市風景。3.人車混行的交通狀態轉化為以人為本的綠色出行體系：綠色出行是現今社會極力倡導的交通方式，綠色出行的交通模式體現在節約能源、提高能效、減少污染、有益健康、兼顧效率等方面。過街設施建設是解決人車混行的重要手段、是實現道路暢通的重要措施之一，而道路暢通又是綠色出行的核心：一方面是為了減少交通擁擠，提高出行效率，降低社會運行的成本，促進環境友好；另一方面是為了減少機動車污染排放，建立城市綜合交通系統。從行為心理學原理出發，綠色出行便于減少出行距離的心理落差，營造到達感并兼顧交通功能，構建真正人性化交通模式，為出行者提供了更多樣便捷的交通選擇方案。［1］4.過街設施由“冰冷陳設”轉化為體現城市文化內涵：伴隨著城市公共設施建設與功能劃分的逐步出現，不少設施形態變得單調乏味，死氣沉沉。值得注意的是過街設施并不是孤獨靜止的陳列展示，應把設施與城市作為一個整體來構思、感受和實施；其設計應富于生機和魅力，引發人積極的情感體驗和心理感受，飽含人道主義精神去打動人，即設計中的以情動人，努力實現經濟、社會、文化的協調發展，加強城市化進程中的文化建設，提升城市的文化品位，展現城市的文化內涵，這樣這門實用的藝術學科才能發揮其最大潛力，使得公共設施更好地服務于人類，凸顯生活中最重要的主題。［2］
（二）應用范圍的鎖定：在交通設施的設計與設立過程中，人們往往注重大型道路的空間開發與設施建設，但人口相對集中、流動性較大的小型道路的過街設施及配套設施建設通常被相關部門忽視，這一普遍現象必然導致高峰期的交通擁堵，并為公眾帶來嚴重的心里落差，也間接導致了公共意識和道德素質的下滑；為此，本文在以人為本的前提下和可持續性發展的基礎上，結合公共設施設計與設計實踐，提出了小型街區及道路、不規則地形的過街設施的創新設計概念，并提出了相關的設計構思。這一理念的提出不僅在一定程度上緩解小型路段的交通問題，使人們在日常生活中體會到交通設施設計給人們生活帶來的便捷與關懷。
三城市過街設施創新設計的選題依據
（一）以人為本的設計基點：“以人為本”作為當今設計界與消費者孜孜追求的目標,帶有明顯的后工業時代特色,是工業文明發展的必然產物。它綜合了設施設計的安全性與社會性，在設計中注重其內環境的擴展和深化。城市過街設施“以人為本”的設計理念更加貼近行人的內心需求，滿足過街行為舒適度，更是提出了顧全大局、層次豐富、人與環境互惠互利的設計要求。在社會迅猛發展的今天，在日益擁擠的交通環境里，以人為本的城市公共設施是真正體現出對人群的尊重和關心,同時也是最前沿的潮流與趨勢。
（二）以和諧為契機的設計觀念：和諧化的過街設施設計就是要求設計者將設計的重心從有形的過街設施個體轉移到“人”、“設施”、“環境”三大要素之間兩兩相交的關系上，將設計的著眼點置于研究公共空間里設施單體本身，單體與系統，設施與人，設施與色彩、環境的配合關系。使各個對立因素在動態的發展中尋求平衡，構建一個有機的、協調的整體，最大化實現設施的功能價值，滿足人們對于功能和情感的雙重需求，演繹出具有時代特色、地域文化，又蘊含豐富情感和強大功能的和諧整體。
（三）以疏導為主旨的設施建設：城市過街設施作為設施化設計的一種，應突破自身設計范圍，積極尋找并吸取其他設計領域的養分，以綠色環保的技術支持和以人為本的設計理念為基礎，構建社會和諧氛圍。同時，城市過街設施的建設還應以融匯人文思想為設施設計的發展方向，引導行人自覺遵守交通法律法規，疏導交通，緩和交通矛盾的現狀，解決交通實質問題。通過對嶄新的技術形態的駕馭，使公共設施設計領域得到拓展。
四城市過街設施創新設計
（一）工業化、標準化的安裝模式：城市過街設施設計要以多變的模塊組合適應不同的道路形態，就此轉變設施設計的工業化與標準化觀念，使其具有綜合歸納效用和相關可行性：工業化是指過街設施構件或單元模塊能達到工業生產的要求；設施安裝組合的標準化適合于大批量加工制作；標準化一是追求過街設施設計為方便人們出行，建立綠色出行體系而建立的標準；二是達到行業標準或是國家制定的使用標準，通過全面性的考究，實現城市過街設施標準化的安裝模式，完善交通秩序、維護社會的和諧與發展。[3]
（二）模塊化、系統化的設施組合：公共設施設計模塊化的概念是指造型相同或相似、功能獨立并具有一定關聯，整體的形態鏈條符合一定的幾何連續性，經過拆分重組構造出不同的設施形態，延展出不同的設施功能，形態相同或相似的模塊單體在設施組合中可以通過互換位置或更改排列順序來實現整體性變化。模塊化的組合方式可以變化出不同類型的公共設施，滿足不同使用人群的心理需求；同時模塊化設計理念應用于設施設計中可對設計資源進行簡化整合，符合可持續性發展的宏觀訴求。[4]
（三）藝術化、景觀化的設計氛圍：現代公共設施設計已不單單是孤立的單一化的產品設計，它已越來越融入環境的整體設計之中，是城市細節的體現，公共設施如果設計不當便會影響整個城市空間的整體效果。公共設施設計越來越重視單一模塊化設計后的規劃與組合，每一個設計模塊也不僅限于一種形態與色彩，而是形成一個系列，力求視覺效果多樣化，在環境中起到調節作用，活躍了景觀的氛圍。城市過街設施設計不僅要滿足人們的現實需要，同時又要展現公共設施的藝術化與景觀化。設計精美、品質優良、內涵豐富的過街設施不但能服務大眾，還能提升城市品味，愉悅人的精神，增強人們的審美情趣。因此，城市過街設施設計不僅僅限于滿足功能的需求，而是用更加藝術化、景觀化的方式來處理，使人賞心悅目，耳目一新，打破常規設置概念，起到擴展景觀空間，美化公共環境的作用。［5］
（四）無障礙設計的分析與應用：無障礙設計是社會弱勢群體充分參與社會活動的基礎和前提，為保障人們正常方便生活提供了重要條件，也從一個側面反映了社會文明的進步水平，是物質文明和精神文明的集中體現，對提高人們道德素質，培養全民公德意識，促進社會和諧發展具有重要的作用。城市交通系統中，過街設施設計應充分考慮如何保障弱勢群體的交通權利，尤其突出對老、少、病、殘等特殊群體的照顧，提升整個城市的生活品質，體現社會的公平與和諧；如坡度不大的坡道，方便輪椅上下；對于受周邊環境所限無法伸展的天橋則應安裝垂直電梯；為了給人們提供更舒適的過街環境，還可以在天橋安裝遮陽避雨頂棚，以免行人日曬雨淋，極大地保證了行人的安全。［6］
【關鍵詞】 機械;創新;制造業
一、機械產品創新設計的原則
(一)經濟效益最好原則
設計的機械零件既要功能滿足客戶要求,又要成本低廉?？紤]經濟最佳性必須從設計和制造兩個方面上入手。設計上保證合理的原理方案,選用正確的材料;制造上考慮零件的加工工藝性和裝配工藝性。
(二)生態效益最好原則
不論是在產品制造過程中,還是在產品使用過程中,都要求產品對周圍環境“零污染”。這就要求在設計過程中盡量選擇低污染的材料及零部件,避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。
(三)安全可靠原則
安全可靠是機械產品品質的保證,必須確定零件在強度、剛度、耐磨性、穩定性及熱平衡性上滿足設計要求。對于重型機械,一般要求有自鎖裝置和保險裝置,以確保操作員人身安全。
二、機械產品創新設計方法研究
(一)創新技術主題的確定與分類
搜集的專利可以分為發明專利、實用新型專利和外觀設計專利。發明和實用新型專利的說明書提供了發明或實用新型的技術特征,清楚、簡要地表述請求專利保護的范圍。外觀設計專利提供了該外觀設計的圖片或照片,必要時會作一定的簡要說明。在專利局專利分類方法的基礎上,結合一般產品的特點,提出了一般產品創新技術主題的確定與分類方法。創新技術主題的確定應當以權利要求書為主,并適當結合說明書(包括說明書附圖)。以權利要求書為主確定技術主題,應當完整地掌握權利要求中所記載的技術內容,如以獨立權利要求來確定技術主題時,則應當將其前序部分記載的技術特征和特征部分記載的技術特征結合起來確定。下面以鉆夾頭為例,確定創新技術主題的方法有:
(1)對于發明專利和實用新型專利,一般情況下以獨立權利要求中的前序部分記載的技術特征為主,將特征部分記載的技術特征看作是對前序部分的限定。例:一種新型鎖緊式鉆夾頭,其特征在于:空心鉆體的前端開有一截面為三角形的環形溝槽,所述前套的前端與該溝槽卡接。創新技術主題:以前套與絲母套之間的溝槽卡接為特征的鎖緊式鉆夾頭。
(2)對于發明專利和實用新型專利的特殊情況,即獨立權利要求中前序部分所描述的對象在分類表中沒有確切位置的,以特征部分記載的技術特征為主,將前序部分記載的技術特征看作是對特征部分的限定。例:一種鉆夾頭,包括有一前套、一后套、一空心鉆體和一絲母,在所述空心鉆體中部臺階面與所述絲母后端面之間安裝有一組滾珠,其特征在于:所述絲母為一整體結構件。創新技術主題:鉆夾頭的絲母為一整體結構件。
(二)基于專利的產品創新設計過程
創新的途徑很多但它們都需要大量的已有知識和經驗的支持。實踐證明,除了基本的科學技術知識外,專利信息已經成為實現創新的最有效的知識來源之一。作為前人創新成果的結晶,相對其他知識,專利更富有創新性,技術含量高,可用性強因此,基于專利實現創新,就像站在前人的肩膀上實現創新,使創新開始就處于一個較高的基礎上,大大提高創新效率和創新質量。通過將創新設計系統與制造行業PDM的集成,提出了基于專利和PDM的創新設計方法,其創新設計過程(如圖1所示)。
產品配置是產品創新設計中的一項重點工作,根據制造企業的實際需求,采用三個層次的機械產品配置設計方法,分別是:基于零部件數據庫的交互設計、基于歷史的產品嫁接設計、基于規則的產品配置設計。
經過對相關制造企業的深入調查和分析,提出了基于專利技術和PDM的產品創新設計方法。該方法支持一般產品的開發創新和快速變型設計,提高零部件和生產過程標準化。通過將基于專利的產品創新設計方法和生產管理技術引入企業,必將增強企業的產品創新能力、有助于企業快速響應客戶需求、提升管理水平,提高企業在市場中的綜合競爭能力。
參考文獻
關鍵詞:創新設計;設計方法;產品設計
創新設計是現代產品設計理論的重要內容之一｡隨著知識經濟時代的到來,社會的進步與經濟的發展更加依賴于人類的創新實踐活動｡開展創新設計的研究對于建設創新型國家有重要意義｡
1 創新的內涵
20世紀初,全球社會生產力的發展中只有5%是依靠技術創新取得的,而現在發達國家中的40%是依靠技術創新取得的｡
美籍奧裔經濟學家熊彼特(Joseph A. Schumpeter)于1912年在其著作《經濟發展理論》中將“創新”作為一個經濟學概念首次提出｡
熊彼特認為創新是發明的第一次商品化,也就是說,把發明引入生產體系并為商業化生產服務的過程就是創新,它意味著建立新的生產函數或供應函數,是在生產體系中引進一種生產要素和生產條件的新的組合｡
而發明實際上就是一個產品創新的過程,其關鍵是設計的創新,設計創新是實現產品創新的根本基礎｡因此,創新設計的重要性就顯而易見了｡
創新設計是一種創造性的智力活動,是設計者充分發揮自己的創造力,利用人類已有的科學技術成果,進行創新構思,應用新技術､新原理､新方法進行產品分析和設計的過程｡
2 創新方法的發展
創新是一個及其復雜的過程,人類對創新本質的認識與研究還遠遠達不到科學的層次｡但是眾多創新學者,經數十年的研究發現,科學技術的發明創造有一定的規律可循,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,世界上出現了300多種創新技法,10多種創造原理｡這些創新技法,各自從不同的角度､在一定程度上突破了制約創新的相關因素的限制｡
所謂創新技法就是在創造心理､創造性思維方法和認識規律基礎上的技巧｡這些創新技法不存在科學的邏輯關系,大多數目前在理論上處于“初生期”,還遠遠未達到純粹的科學水平｡
從思維的角度,創新是人類駕馭形象思維與邏輯思維､發散思維與收斂思維的過程｡
經過數十年的發展,在掌握已有創新技法的基礎上,結合認知科學､人工智能､設計方法學､科學技術哲學等前沿學科,創新設計方法已成為一門獨立且有待于開發的新的設計技術和方法｡
創新設計方法的發展歷程如圖1所示｡
最初的創新研究側重于人的創造性思維,總結出一些具有指導意義的規律,形成各種創新技法,如:頭腦風暴法､聯想法､類比法､側向思考､仿生法等｡
后來,創新方法的研究開始注重以知識(專利)為基礎,通過對專利的分析與研究,總結創造活動所遵循的創新原理,該階段的典型創新方法是TRIZ理論｡
隨著計算機技術的發展,創新方法的研究也出現新的趨勢,在現階段,各種成熟的創新設計方法開始集成化研究與應用,并與計算機(包括網絡)技術相結合,形成計算機輔助創新(CAI: Computer Aided Innovation)技術,如:QFD､可靠性設計､網絡協同創新技術､有限元分析等各種成熟的技術和方法開始融入到創新設計過程中｡
3 機械產品創新設計的研究
機械產品創新設計的研究對于提高機械產品的設計水平､提高產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｡
機械創新設計是指充分發揮設計者的創造力,利用人類己有的相關科學技術成果(含理論､方法､技術原理等),進行創新構思,應用新技術､新原理､新方法進行產品的分析和設計,設計出具有新穎性､創造性及實用性的機構或機械產品(裝置)的一種實踐活動｡
一般來說,創新設計包括全新設計和適應型創新設計兩類｡
需要指出的是,創新設計和概念設計并不是同一個概念,概念設計的核心是進行設計創新,而創新設計并不盡限于概念設計階段｡在產品設計的各個階段均有創新設計的問題,但是最主要的是在概念設計階段進行創新｡
國內外學者針對機械產品創新設計,分別從設計的本質､設計的過程以及設計的方法等不同方面,做了大量的研究工作｡
創新設計理論和方法的研究現狀見表1｡
4 機械產品創新設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新設計進行了數十年的研究,取得了一些成果,但是產品創新設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)創新設計本質過程的研究這實際上也是對設計的創新本質的認識｡盡管人們從思維方法､設計手段等多方面對創新問題進行探索,現在對創新的實質過程仍沒有一個統一的､深層次的認識,無法形成一個完整的理論去指導創新實踐｡在這方面我們仍需要做大量的工作｡
(2)創新設計中知識的表達與應用首先,產品創新過程涉及多學科､多種技術,如何將設計知識組織管理,滿足設計主體對知識的需求是今后的研究重點｡其次,為創新設計過程建立科學的產品模型,結合現代CAD技術,支持創新方案的快速表達,對于提高設計效率有重要意義｡
(3)設計理論研究與設計工具開發存在嚴重脫節人們對于設計理論及創新問題進行了大量研究,但是理論研究與設計工具,特別是產品的結構設計工具存在嚴重的脫節｡一方面某些機械結構設計理論和方法的研究較少考慮計算機實現的問題;另一方面設計工具開發時,又沒有適合計算機進行的結構設計自動化和智能化理論｡需要深入研究機械產品設計中功――構映射的本質規律｡
(4)創新設計過程的集成化技術研究創新設計過程的集成化技術的重點在于概念設計的集成化實現,主要是指產品的原理方案創新與結構方案創新的集成｡現有的設計理論或設計工具多是從不同的角度,考慮某階段的創新實現問題,如:TechOptimizer可以輔助實現產品原理方案的創新,但需要其他CAD系統完成結構的設計工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化軟件,如:UG､Pro/E等均開發出了支持概念設計的工業設計模塊或草圖設計模塊,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新｡缺乏統一的創新設計理論指導創新設計過程,是造成原理方案創新與結構方案創新的集成度低的主要原因｡
參考文獻
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