学期授课计划课程名称:产品设计程序和方法
顺序授课日期
时
数
每课内容摘要课外地点
1 6 讲课
1、工业设计绪论
2、产品设计要则
3、优秀设计作品介绍请同学准备
设计思维和
方法(5位
同学一组)。
多媒体
2 10 讲课
1、设计思维和方法(请同学讲)。
2、设计原理。
3、设计程序。
4、设计调查。
5、实践课题主题。选择课程实
践课题,明
确课题的背
景、目的和
意义。
多媒体
3 4 设计调查-产品和技术研究收集国内外
最新相关产
品、技术等
资料。
专教
4 4 设计调查-消费者研究目标用户特
点分析,目
标用户深度
访谈。确定
设计具体题
目
校外
5 4 设计定位多媒体
6 4 设计交流多媒体
7 4 习题:
资料室
草图设计
多媒体8 4 习题:
方案设计
多媒体9 4 习题:
方案展开
多媒体10 4 习题:
撰写设计报告
11 4 习题:
模型室
模型制作
12 4 设计方案讲评专教
第页
第三章创造性思维及创造技法
创造性思维
创新理念
一、创新的概念
创新就是求新、求异、求奇、求合理。
创新也可以具体到以下五个方面:①引入一种新产品或者赋予产品一种新的特性;②引入一种新的生产方法;③开辟一个新的市场;④获得一种新的原材料或半成品新的供应来源;⑤实现一种新的工业组织。
二、创新的类型
创新可划分为两大类型:制度创新和科技创新。二者关系为:制度创新为企业发展提供有效的机制保证,为企业带来活力;而技术创新则为企业的发展提供手段,为企业带来竞争能力。只有二者的有机组合才能实现企业持续跳跃发展,使企业立于不败之地。
创造性思维的含义
思维是人脑对客观事物间接的和概括的反映。它既能动地反映客观世界, 又能动地反作用于世界。思维是人类智力活动的主要表现方式,通常指两个方面,一指理性认识,既思想;一指理性认识的过程,既思考。思维主要包括抽象思维和形象思维两大类。
创造性思维又称“变革型思维”,是反映事物本质和内在、外在有机联系,是指有创见的思维过程。其特点是高度的新颖性,获得成果过程的特殊性,对智力发展的重大影响性。在评价标准上强调思维成果的新颖性、开创性和社会效益。在研究方法上特别重视想象、直觉、灵感、潜意识等在思维活动中的作用。创造性思维的实质表现为“选择”、“突破”、“重新构建”。
创造性思维的形式
创造性思维在本质上高于抽象思维和形象思维,是人类思维的高级阶段。它是抽象思维、形象思维、收敛思维、直觉思维、灵感思维等多种思维形式的协调统一,是高效综合运用、反复辨证发展的过程。
1) 抽象思维:是认识过程中用反映事物共同属性和本质属性的概念作为
基本思维形式,在概念的基础上进行判断、推理、反映现实的一种思维方式。
抽象思维中常用的方法有归纳和演义、分析和综合、抽象和具体等。
2) 形象思维:形象思维是一种表象—意象的运动。通过实践由感性阶段到理性阶段,最后完成对客观世界的理性认识。所谓表象是通过视觉、听觉、触觉等感觉、知觉,在头脑里形成所感知的外界事物的感知形象。通过有意识、有目的地对有关表象进行选择和从新排列组合的运动过程,产生能形成有新质的、渗透着理性内容的新象,称为意象。
3) 直觉思维:直觉是人类一种独特的“智慧视力”,是能动地了解事物对象的思维闪念。直觉思维能根据少量的本质性现象为媒介,直接把握事物的本质和规律。
4) 灵感思维:灵感是人类借助于直觉启示而对问题得到突如其来的领悟和理解的一种思维形式。灵感的出现在时间上和空间上都具有不确定性。但灵感的产生条件却是相对确定的。它的出现有赖于知识的长期积累、智力水平的提高、良好的精神状态、和谐的外界条件;有赖于长时间、紧张的思考和专心的探索。
5) 发散思维:发散思维它不受现有知识和传统观念的局限和束缚,是沿着不同方向多角度、多层次去思考探索的思维形式。往往能由此产生新的设想、新的突破和创造。发散思维有流畅性、变更性和独特性三个不同层次的特征。流畅性即能在短时间内表达出叫多的概念、想法,表现为发散的“个数”指标。变更性即发散思维不局限于一个方面,一个角度,表现为发散的“类别”指标。独特性则层次更高,即能提出超乎寻常的新观念,表现为发散的“新异、独到”的指标。所以流畅性反映了发散思维的速度,变更性反映了灵活;独特性则反映本
质。设计、创造要有新意,应注意思维的独特性。
6) 收敛思维:收敛思维也叫集中思维。是以某一思考对象为中心,从不同角度、不同方面将思路指向该对象,以寻找解决问题的最佳答案的思维形式。
7) 逆向思维。
①时序逆反②功用逆反③结构逆反④原理逆反
8) 联想思维。
①相关联想②相似联想③类比联想④对称联想
创造性思维的特点
1) 思维方向的多向、求异性
创造性思维的特点,首先表现为人们认为司空见惯、不认为有问题之处,能
找到问题并加以解决。还表现为选题、结论等方面的标新立异;
2) 思维进程的突发、跨越性
这是指在时间和空间上产生突破和顿悟。
3) 思维效果的整体、综合性
在总体上抓住事物的规律、本质,预见事物的发展进程。
4) 思维结构的广阔、灵活性
思维结构的广阔、灵活性表现为能克服思维固定,及时抛弃旧的思路,转向新思路;及时放弃无效的方法而采用新方法。
创新思维的过程
一、关于创新思维的各种理论
(1)三阶段说。美国技术预测学家捷恩茨提出了一个包括13个步骤的创造性思维过程三阶段模式(见表2-1)。
表2-1 创造性思维过程三阶段模式
阶段步骤名称思维形式
一1 前导U/C
2 不满U/C
3 认识环境 C
4 获得资料 C
5 研究分析 C
二
6 潜伏U
7 顿悟U
三
8 产生U
9 发展 C
10 审核 C
11 实施 C
12 满意U/C
13 转向U/C
(2)四阶段说。美国心理学家沃拉斯最早提出将创造性思维过程分为准备、
酝酿、明朗、证验等四个阶段。
(3)五阶段说。美国的杜威在其名著《我们是怎样思维的》一书中将五个阶段描述为:①感到某种困难的存在;②认清是什么问题;③搜集资料,进行分类,并提出假说;④接受或抛弃试验性假说;⑤得出结论并加以评论。
(4)七阶段说。美国创造美学家斯本把创造性思维过程划分成七个阶段:①定向:强调某个问题;②准备:收集有关资料;③分析:把有关材料分类;④观念:用观念进行各种各样的选择;⑤沉思:“松弛”,促使启迪;⑥综合:把各个部分结合在一起;⑦估价:判断所得到的思想成果。美国现代心理学家罗斯门也有类似的划分。
二、四阶段说
1.准备阶段。创造性思维总会经过这样一个阶段,它不会凭空产生或突然出现,它需要孕育。在准备阶段,创造性思维的活动主要集中在发现问题,分析问题,形成有创造价值的课题。发现问题是起点,分析问题并形成创造课题是关键。
2.酝酿阶段。形成创造课题之后,就要寻求解决的途径。此时创造性思维就进入了冥思苦想的酝酿阶段。这个阶段,创造者要搜集大量的信息资料,设计各种方案,进行多方面的尝试。有的领域的问题还需进行实验或试验。简单的问题可能很快找到解决办法,但碰上复杂的问题可能要经历多次失败的探索。
3.明朗阶段。这是创造性思维的突变阶段,是创造者处于“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”的顿悟境界的阶段。创造性思维的顿悟性特征集中地表现在这一阶段,有的学者称这为灵感。这一阶段的变化是目前心理学界乃至创造学界最说不清的,人们还没有弄清其生理和心理机制。
4.证验阶段。这是创造性思维过程的最后一个阶段。创造者取得的成果除了新奇性外,还应满足适用性标准。是否适用,必须经过论证和检验。这也是科学方法解决问题的一个重要步骤。不经过验证的假说只能是无稽之谈,通过了验证,才是科学真理。
创新能力与创新性人才
一、创新性人才的知识结构
创造力是指具有积极个性心理品质的人在各种社会实践活动中取得创造成果的能力。创造力是由相关专业领域的技能、创造性思维能力、创造技法的运用能力所组成。这里,相关专业领域的技能是创造力的基础,创造性思维能力是创造力的核心,创造技法的运用能力是创造力的关键要素。
1.创造型人才的内在、外在素质与活动特征,大致表现为以下几方面:
(1)准备并乐于接受新观念、新经验;接受社会变革,兴趣广泛,强烈好奇。
(2)头脑开通,思路开阔,高度敏感,并富于弹性,不囿于传统成见,对各种意见与态度均有所理解。
(3)能面对现实,预测未来,注意实践,认真探索,会有效地利用前人成果去创造。
(4)有较强的效率和价值意识,坚韧顽强,勤奋努力。
(5)有远大理想和抱负,选准目标,坚定不移。
(6)富有幻想,能大胆、独立思考。
(7)有普遍的信任感,重视人与人之间的关系。
2.国外研究机构对创造型人才提出的考评标准如表2-2所示。
表2-2 创造型人才的考评标准
学识创造能
力
工作态
度
计划能
力
决断能
力
指导管理
能力
总
计
研制工作
者
30 20 20 10 10 10 100
研究工作
者
20 30 10 20 15 5 100
二、影响创新思维的因素
1. 积极因素
(1)急待解决的困难或问题激发创造性思维。
(2)广博的知识与兴趣促成创造性思维。
(3)追求普遍性规律或结论促进创造性思维。
(4)具体化和形象化激发创造性思维。
(5)好奇心、信念和求知欲激励创造性思维。
(6)开展讨论可以刺激创造性思维。
2.消极因素
(1)知觉定型化阻碍创造性思维。
(2)不健康的心理扼杀创造性思维。
(3)传统习俗的禁锢使人不敢进行创造性思维。
(4)常规性工作方式和思考方法以及由此形成习惯性思维程序严重阻碍创造性思维。
(5)不加批判地向权威和书本学习阻碍创造性思维。
创新法则
一、综合法则
在分析各个构成要素的基础上加以综合,使综合后的整体作用导致创造性的新成果。这种综合法则在设计、创新中广为应用。它可以是新技术与传统技术的综合,可以是自然科学与社会科学的综合,也可以是多学科成果的综合。
如计算机,即综合了数学、计算技术、机电、大规模集成电路技术等方面的成果。人机工程学是技术科学、心理学、生理学、社会学、卫生学、解剖学、信息论、医学、环境保护学、管理科学、色彩学、生物物理学、劳动科学等学科的综合。
二、还原法则
还原法则即是抓事物的本质,回到根本,抓住关键,将最主要的功能抽出来,集中研究其实现的手段与方法,以得到有创造性的最佳成果。还原法则又称为抽象法则。洗衣机的创新成功,是还原法则应用的成功例子。其本质是“洗”,即还原。而衣物脏的原因是灰尘、油污、汗渍等的吸附与渗透。所以,洗净的关键是“分离”。这样,可广泛地考虑各种各样的分离方法,如机械法、物理法、化学法等。根据不同的分离方法,因而创造出了不同的洗衣机。
三、对应法则
俗话说“举一反三”、“触类旁通”。在设计创造中,相似原则、仿形仿生设计、模拟比较、类比联想等对应法则用得很广。机械手是人手取物的模拟;木梳是人手梳头的仿形;夜视装置即猫头鹰眼的仿生设计;用两栖动物类比因而得到水陆两用工具……这些事例均属对应法则。
四、移植法则
这是把一个研究对象的概念、原理、方法等运用于另一研究对象并取得成果有效法则。“他山之石,可以攻玉”。应用移植法则,打破了“隔行如隔山”的禁界,可促进事物间的渗透、交叉、综合。移植的方法亦可有所不同,可以是沿着不同物质层次的“纵向移植”,也可以在同一物质层次内不同形态的“横向移植”,还可以多种物质层次的概念、原理、方法综合引入同一创新领域中的“综合移植”等等。
五、离散法则
上述的综合法则可以创新,而其矛盾的对立面——离散亦可创新。这一法则即是冲破原先事物面貌的限制,将研究对象予以分离,创造出新概念、新产品。隐形眼镜即是眼镜架与镜片离散后的新产品。音箱是扬声器与收录机整体的离散;活字印刷术即是原来整体刻板的分离。为了节约木材,将火柴头与火柴梗分离,在火柴头内加铸铁粉,用磁铁吸住一擦就燃,应用了离散法则,即发明了磁性火柴
六、强化法则
强化法则又称聚焦原理。如利用激光装置及专用字体创造的缩微技术,使列宁图书馆20km长书架上的图书,缩纳在10个卡片盒内。对松花蛋进行强化实验,加入菊花、山楂及锌、铜、铁、碘、硒等微量元素,制成了食疗降压保健皮蛋。两次净化矿化饮水器,采用了先进的超滤法,含有5种天然矿化物层,大大增强了净化矿化效果,还能自动分离、排放细菌及污染物。仅用一滴血在几分钟内就可做10多项血液化验的仪器、浓缩药丸、超浓缩洗衣粉、增强塑料、钢化玻璃、采用金属表面喷涂或渗碳技术以提高金属表面强度等,均是强化法则的应用。
七、换元法则
换元法则即替换、代替的法则。在数学中常用此法则,如直角坐标与极坐标的互换及还原,换元积分法等。C·达维道夫用树脂代替水泥,发明了耐酸、耐碱的聚合物混凝土。亚·贝尔用电流强度大小的变化代替、模拟声波的变化,实现了用电传送语言的设想,发明了电话。高能粒子运动轨迹的测量仪器——液态气泡室的发明,是美国核物理学家格拉肖在喝啤酒时产生的创造性构想。他不小心将鸡骨落到了啤酒中,随着鸡骨沉落,周围不断冒出啤酒的气泡,因而显示了鸡骨的运动轨迹。他用液态氢介质“置换”啤酒,用高能粒子“置换”鸡骨,创造了带电高能粒子穿过液态氢介质时同样出现气泡,从而能清晰地呈现出粒子飞行轨迹的液态气泡室,并因此获得1979年诺贝尔物理学奖。
八、组合法则
组合法则又称系统法则、排列法则,它是将两种或两种以上的学说、技术、产品的一部分或全部进行适当结合,形成新原理、新技术、新产品的创造法则。这可以是自然组合,亦可是人工组合。
组合创造是无穷的,但方法不外乎主体添加法、异类组合法、同物组合法及重组等四种。主体添加法就是在原有思想、原理、产品结构、功能等之中,补充新的内容。两种或两种以上不同领域的思想、原理、技术的组合,为异类组合法,这种方法创造性较强,有较大的整体变化。同物组合则在保持事物原有功能、意义的前提下、补足功能、意义,产生新的事物。将研究对象在不同层次上分解,以新的意图重新组合,称为重组,能更有效地挖掘和发挥现有科学技术的潜力。
九、逆反法则
一般来说,如果仅仅照人们习惯使用的顺理成章的思维方式,是很难有所创造的。因为就创造的本质而言,本身就是对已有事物的“出格”。应用逆反法则,即是打破习惯的思维方式,对已有的理论、科学技术、产品设计等持怀疑态度,“反其道而行之”,往往会得到极妙的设计、创造发明。花园、环境绿化,顺理成章是在地面上。但应用逆反法则,现在下沉式、空中式、内庭式、立体绿化等比比皆是,由此创造了一种美好的生活空间。
10、移植法则
科学的发展,使创造发明越来越需要发挥群体智慧,集思广益,取长补短。现代设计法也摆脱了过去狭隘的专业范围,需要大量的信息,需要多学科的交叉渗透。工业设计亦逐步从艺术家个体劳动的圈子中解放出来,成为发挥“集体大脑”作用的系统性的协同设计。所以,群体法则在设计、创造中越显其重要性。
创新技法
一、概述
各种创新方法的基本出发点是打破传统思维习惯,克服思维定势和妨碍创新设想的各种消极心理因素,充分发挥各种积极心理,以提高创新能力为宗旨。要掌握创新技法,必须多运用、多实践。
另一方面,创新本身是一种探索性的社会实践活动,带有模糊性和探索性,也就是说,创新技法没有万能的,只有针对不同的情况,运用不同的技法。我们应该多学习一些创新技法,以便运用于不同的问题。
日本创造学家还提出了运用创新技法的七原理,现简述如下:
(1)生动原理。(2)刺激原理。(3)希望原理。
(4)环境原理。(5)比较原理。(6)结构原理。
(7)概率统计原理。
二、科技创新的三个方面
(1)科学发现
科学发现就是发现新的科学事实和科学规律,提出新的科学理论的创新活动。有三个不同的层次:
第一层次,发现科学事实。
第二层次,在发现一些科学事实的基础上,归纳出科学规律。
第三层次,在归纳出一些科学规律的基础上,创立一整套科学理论发现问题提出假设进行验证形成结论
反馈修正
图2-8 科学发现的基本规律
(2)技术发明
技术发明是人们运用科学发现的成果创造出一种以前不存在的人工事物或方法的实践活动。分为产品型发明和方法型发明两种类型
图2-9 技术发明的一般规律
(3)技术革新
技术革新,是人们运用科学研究和技术发明的成果,改进已有的人工事物或方法的实践活动。
三、创新技法
1.头脑风暴法
头脑风暴法也称智力激励法,是由美国BBDO 广告公司经理奥斯本创立。它是一种通过小型会议的组织形式,诱发集体智慧,相互启发灵感,最终产生创造性思维的程序法。
组织头脑风暴活动时,应遵循以下几条原则:
(1)自由畅想,即参会者在构思方案和发言时,不要受任何条条框框的限制,甚至可以异想天开。
(2)延迟批判,在组织活动时,必须坚持当场不对他人的发言不要作出任何有关缺点的评价。因为没有一个答案是错误的,现在看来不合理的提议,在条件和技术成熟后,或对它进行一些改善后,就有可能成为合理的。也有可能他人在这个提议的启发下,想出更妙的设想。所以在小组内任何人的任何提议的价值都是等同的,都是应该加以鼓励的。
(3)以量求质,头脑风暴会议的目标就是获得尽可能多的设想,所以设想越多越好。
(4)综合改善,鼓励对别人的设想补充完善成新的设想。
(5)限时限人。
(6)不允许用集体提出的意见来阻碍个人的创造性思维。
(7)各种设想不分好坏,一律记录下来。
头脑风暴法的操作程序为:
(1) 准备阶段。CI 策划与设计的负责人应事先对所议问题进行一定的研究,弄清问题的实质,找到问题的关键,设定解决问题所要达到的目标。同时选选择技术 发明课题 构思技 术方案 验证方案 的可行性
将技术发明 成果商品化 反馈修正
定参加会议人员,一般以5人~10人为宜,不宜太多。然后将会议的时间、地点、所要解决的问题、可供参考的资料和设想、需要达到的目标等事宜一并提前通知与会人员,让大家做好充分的准备。
(2)热身阶段。这个阶段的目的是创造一种自由、宽松、祥和的氛围,是大家得以放松,进入一种无拘无束的状态。主持人宣布开会后,先说明会议的规则,然后随便谈点有趣的话题或问题,让大家的思维处于轻松和活跃的境界。如果所提问题与会议主题有着某种联系,人们便会轻松自如的导入会议议题,效果自然更好。
(3)明确问题。主持人扼要的介绍有待解决的问题。介绍时须简洁、明确,不可过分周全,否则,过多的信息会限制人的思维,干扰思维创新的想象力。
(4)重新表述问题。经过一段讨论后,大家对问题已经有了较深程度的理解。这时,为了使大家对问题的表述能够具有新角度、新思维,主持人或书记员要纪录大家的发言,并对发言纪录进行整理。通过纪录的整理和归纳,找出富有创意的见解,以及具有启发性的表述,供下一步畅谈时参考。
(5)畅谈阶段。畅谈是头脑风暴法的创意阶段。为了使大家能够畅所欲言,需要制订的规则是:第一,不要私下交谈,以免分散注意力。第二,不妨碍他人发言,不去评论他人发言,每人只谈自己的想法。第三,发表见解时要简单明了,一次发言只谈一种见解。主持人首先要向大家宣布这些规则,随后导引大家自由发言,自由想象,自由发挥,使彼此相互启发,相互补充,真正做到知无不言,言无不尽,畅所欲言,然后将会议发言纪录进行整理。
(6)筛选阶段。会议结束后的一二天内,主持人应向与会者了解大家会后的新想法和新思路,以此补充会议纪录。然后将大家的想法整理成若干方案,再根据CI设计的一般标准,诸如可识别性、创新性、可实施性等标准进行筛选。经过多次反复比较和优中择优,最后确定1~3个最佳方案。这些最佳方案往往是多种创意的优势组合,是大家的集体智慧综合作用的结果。
下面我们就来看看运用“头脑风暴法”的一个有趣的案例。
有一年,美国北方格外严寒,大雪纷飞,电线上积满冰雪,大跨度的电线常被积雪压断,严重影响通信。过去,许多人试图解决这一问题,但都未能如愿以偿。后来,电信公司经理应用奥斯本发明的头脑风暴法,尝试解决这
一难题。他召开了一种能让头脑卷起风暴的座谈会,参加会议的是不同专业的技术人员,要求他们必须遵守上面的原则。
按照这种会议规则,大家七嘴八舌地议论开来。有人提出设计一种专用的电线清雪机;有人想到用电热来化解冰雪;也有人建议用振荡技术来清除积雪;还有人提出能否带上几把大扫帚,乘坐直升机去扫电线上的积雪。对于这种“坐飞机扫雪”的设想,大家心里尽管觉得滑稽可笑,但在会上也无人提出批评。相反,有一工程师在百思不得其解时,听到用飞机扫雪的想法后,大脑突然受到冲击,一种简单可行且高效率的清雪方法冒了出来。他想,每当大雪过后,出动直升机沿积雪严重的电线飞行,依靠高速旋转的螺旋桨即可将电线上的积雪迅速扇落。他马上提出“用直升机扇雪”的新设想,顿时又引起其他与会者的联想,有关用飞机除雪的主意一下子又多了七八条。不到一小时,与会的10名技术人员共提出90多条新设想。
会后,公司组织专家对设想进行分类论证。专家们认为设计专用清雪机,采用电热或电磁振荡等方法清除电线上的积雪,在技术上虽然可行,但研制费用大,周期长,一时难以见效。那种因“坐飞机扫雪”激发出来的几种设想,倒是一种大胆的新方案,如果可行,将是一种既简单又高效的好办法。经过现场试验,发现用直升机扇雪真能奏效,一个久悬未决的难题,终于在头脑风暴会中得到了巧妙的解决。
2.综摄法
1952年,美国麻省理工学院的康顿教授发明了旨在开发人的潜在创造力的技法,叫做综摄法。综摄法通过已知的东西做媒介,将毫无关连的、不相同的知识要素结合起来,来打开“未知世界的门扉”,勾起人们的创造欲望,使潜在的创造力发挥出来,产生众多的创造性设想。综摄法有两项基本原则:1)、异质同化。新的发明大都是现在没有的东西,人们对它是不熟悉的;然而,人们非常熟悉现有的东西。在创造发明不熟悉的新东西的时候,可以借用现有的知识来进行分析研究,启发出新的设想来,这就叫做异质同化。例如,在脱粒机发明以前,谁也没有见过这种机械,要发明这样一种机械,就要通过当时现有的知识或熟悉的事物来进行创造。脱粒机实际上是一种使物体分离(将稻谷和稻草分开)的机械,可以使稻谷分离的方法很多,根据用雨伞尖顶冲撞稻穗,把稻谷从稻禾上脱落下来的创造性设想,终于发明出一种带尖刺的滚桶状的脱粒
机。
2)、同质异化。对现有的各种发明,运用新的知识或从新的角度来加以观察、分析和处理,启迪出新的创造性设想来,这就叫做同质异化。例如,热水瓶大家都很熟悉,将它改小成茶杯大小,就成了保暖杯。将电子表装在笔中,就发明出一种电子计时笔。
在具体实施上述两项原则时,采用三种类比的方法:
1)、拟人类比。进行创造活动时,人们常常将创造的对象加以“拟人化”。挖土机可以模拟人体手臂的动作来进行设计。它的主臂如同人的上下臂,可以左右上下弯曲,挖土斗似人的手掌,可以插入土中,将土挖起。在机械设计中,采用这种“拟人化”的设计,可以从人体某一部分的动作中得到启发,常常会使人收到意想不到的效果。现在,这种拟人类比方法,还被大量应用在科学管理中。
2)、直接类比。从自然界或者已有的成果中找寻与创造对象相类似的东西。例如,设计一种水上汽艇的控制系统,人们可以将它同汽车相类比。汽车上的操纵机构和车灯、喇叭、制动机构等都可经过适当改革,运用到汽艇上去,这样比凭空想象设计一种东西容易获得成功。再如运用仿生学设计飞机、潜艇等,也都是一种直接类比的方法。
3)、象征类比。所谓象征是一种用具体事物来表示某种抽象概念或思想感情的表现手法。在创造性活动中,人们有时也可以赋予创造对象具有一定的象征性,使他们具有独特的风格,这叫象征类比。
象征类比应用较多的是在建筑设计中。例如:设计纪念碑、纪念馆,需要赋予它们有“宏伟”、“庄严”、“典雅”的象征格调。相反,设计咖啡馆、茶楼、音乐厅就需要赋予它们有“艺术”、“优雅”的象征格调。历史上许多垂千秋的建筑,就在于他们的格调迥异,具有各自的象征。
3. 形态分析法
形态分析法是美国加利福尼亚洲理工学院教授兹维基首创的一种方法。
兹维基是位天体物理家,对形态学方面有着精湛的研究。在第二次世界大战中,他参加了美国火箭研制小组。令人惊奇的是他在一周之内,交出了576种不同的火箭设计方案。这些方案几乎包括了当时所有可能制出的火箭的设计方案。
后来才知道,就连美国情报局挖空心思都没能弄到手的德国巡航导弹
F-1和F-2的设计方案,也包括在其中了。他的天才受到人们的关注,后来他发表了他的构思技巧----形态分析法。形态分析法是从系统的观点看待事物,把事物看成是几个功能部分的组合,然后把系统拆成几个功能部分,分别找出能够实现每一个功能的所有方法,最后再将这些方法进行组合。
运用形态分析法以求在对方案“一网打尽”中获得可行的新方案。下面结合新型单缸洗衣机的开发,介绍这种技法的操作方式。
首先,对洗衣机进行因素分析,即确定完成洗净衣物所必备的基本因素。先确定洗衣机的总体功能,再进行功能分解,就可得到若干分功能,这些分功能就是洗衣机的基本因素。如果我们定义洗衣机的总功能有“洗净衣物”,那么以此为目的去寻找其手段,便可得到“盛装衣物”,“洗涤去污”和“控制洗涤”等三项分功能。
接着,对各分功能进行形态分析,即确定实现这些功能要求的各种技术手段或功能载体。为此,发明创造者要进行信息检索,广思各种技术手段或方法。对一些新方法还可能进行实验或试验,以了解其应用的适用性和可靠性。在上述三种分功能中,“洗涤去污”,是最核心的一项,确定其功能载体时,要针对“分离”二字广思、深思和精思,从机、电、热等技术领域去寻找具有此功能的技术手段。
经过因素与形态分析,即可建立如下的洗衣机形态分析表
洗衣机形态分析表
功能技术手段
1 2 3 4
A 盛装衣服铝桶塑料桶玻璃钢桶
B 洗涤去污机械摩擦电磁振荡超声波热胀分离
C 控制时间人工手控机械控制电脑自控
利用表,可以进行各功能之间的形态要素的排列组合,从理论上说,能够得到3x4x3=36种方案。
在对36种组合的分析中,我们可以发现组合方案A1-B1一C2属于普通的波轮式洗衣机。这种洗衣机的工作原理是靠电动机驱动V带传动装置,使波轮旋转,产生水与衣物的机械式摩擦,配合洗涤剂的作用而使衣物与脏物分离。洗涤
的时间由机械定时器控制。它的缺点是衣物磨损严重,耗电量大,洗涤效率低,易发生故障,有没有不用波轮的新型洗衣机呢?经过分析,便可发现组合方案A1-B2-C3、A1-B3-C2和A2-B4-C1等都属于非机械磨擦式的洗衣机方案。下面对这三种方案作简要的分析。
由A1-B2-C3构成的洗衣机可以说是一种电磁振荡式自动洗衣机。它没有波轮,也不用电动机,而是利用电磁振荡可以分离物料的原理来洗涤去污。据国外科研人员试验,按此开发的洗衣机具有洗净度高,不易损害衣物的优点。此外,如果把桶内水排干,还可直接甩干衣物,具有一机两用的特点。
由A1-B3-C2构成的洗衣机,应该叫做超声波洗衣机。它也没有拨轮和电动机。设计这种洗衣机的技术关键是要产生20000赫兹以上的超声波。这种超声波能产生很强的水压,使衣物纤维振动,使洗涤剂乳化,从而使脏物与衣物分离,达到洗涤去污的作用。在结构上,这种洗衣机离不开气泵、风量调节、送风管道、空气分散器等基本部件。由技术分析和试验可知,超声波洗衣机也具有磨损轻、洗净度高、无噪音、节水、节电等优点。
由A2-B4-C1构成的洗衣机,利用热水使纤维膨胀,在桶内水流作用下造成脏物脱离的原理设计,是一种简易的小型手摇洗衣机。它主要由旋转桶、支架所组成,工作时要往桶内灌装热水和洗涤剂,用手旋转洗衣桶。市面上曾出现过这种热压式洗衣机,虽然结构简单且价格低廉,但因技术相对落后,很快就被市场淘汰。
应用形态分析进行新品策划,具有系统求解的特点。只要能把现有科技成果提供的技术手段全部罗列,就可以把现存的可能方案“一网打尽”,这是形态分析方法的突出优点。但同时也为此法的应用带来了操作上的困难,突出的表现在如何在数目庞大的组合中筛选出可行的新品方案。如果选择不当,就可能使组合过程的辛苦付之东流。
因此,在运用形态分析过程中要注意把好技术要素分析和技术手段的确定这两道关。比如在对洗衣机的技术要素进行分析时,应着重从其应具备的基本功能入手,对次要的辅助功能暂可忽视。在寻找实现功能要求的技术手段时,要按照先进、可行的原则进行考虑,不必将那些根本不可能采用的技术手段填入形态分析表中,以避免组合表过于庞大。当然,一旦形态分析法能结合电子计算机的应用,从庞大的组合表中进行最佳方案的探索也是办得到的。
4. KJ法(日本人川田喜)
KJ法的操作程序为:
(1)确定会议主持人和与会人员4人~7人,确定会址,准备黑板、卡片、笔、橡皮擦、回形针、钉书机、胶带等用品。
(2)召开会议,宣布议题,展开讨论,让大家畅所欲言,将各种创意依次简要的写在黑板上。
(3)再将每个创意简化为二三句关键语,记在卡片上。
(4)将写好的卡片排列在桌子上,所有与会人员需认真考察,按内容分类,每类做一提要性导卡,内容无法归类的可另放一旁。
(5)根据分类导卡上的提要,将内容相近的卡片组再归入一大组中,然后从中提炼出创意的核心思想,再填写到大组导卡上去。
(6)按照分类学原则,依次从大组到小组的顺序,将分类卡片用钉书钉或胶带固定排列在一张大纸上。然后用铅笔标示出各卡片内容之间的意义上的关系。这种图解形式有助于人们启发思考,举一反三。如果人们对所形成的图解不甚理想,可以重新分组,重新编排,重新进行图解标示。
(7)对卡片分组图解形成文字说明与规律性总结。此类文字总结材料可以弥补以往的疏漏,从中获得新的启示,发现新的创意。因此,从卡片分组到图解再到文字说明的过程可以经过多次反复,以求从中获得新的发现,直到形成令人满意的创意为止。
5. 希望列举法
达芬奇是十五世纪意大利著名美术家、自然科学家、工程师和哲学家,他曾设计过一种人力飞机——扑翼架,人爬在上面用手拨动前边的横杆,用脚蹬后边的一对顶板,手脚一起用力,扑翼架连同爬在上面的人就会一起飞了起来。尽管达?芬奇的这个设计,用现代科学技术来衡量,显然是不可能实现的:但是他希望用人力来实现飞行的这一设想,经过人们几百年的努力,终于在二十世纪的今天实现了。现在的人力飞机不仅能飞起来,而且还能飞越英吉利海峡。达。芬奇这种从自己的“希望”出发,进行创造发明的方法叫做希望点列举发明法。
希望点列举发明法不同于缺点列举发明法。后者是围绕现有物品的缺点提出各种改进设想,这种设想不会离开物品的原型,因此,它是一种被动型的创造发
明方法。而希望点列举发明法是从发明者的意愿提出各种新的设想,它可以不受原有物品的束缚,因此,它是一种积极、主动型的创造发明方法。
现在,市场上有许多新产品都是根据人们的“希望”研制出来的。例如,人们希望茶杯在冬天能保暖,在夏天能隔热,就发明了一种保暖杯;人们希望有一种能在暗处书写的笔,就发明了内装一节五号电池既可照明,又可书写的“光笔”;人们希望有一种不用纽扣的穿着方便的衣服,就发明了一种不用纽扣的尼龙搭扣衣服等等。
用希望点列举法进行创造发明的具体做法是:召开希望点列举会议,每次可有5-10人参加。会前由会议主持人选择一件需要革新的事情或者事物作为主题,随后发动会者围绕这一主题列举出各种改革的希望点;为了激发与会者产生更多的改革希望,可将各人提出的希望用小片写出,公布在小黑板上,并在与会者之间传阅,这样可以在与会者中产生连锁反应。会议一般举行1-2小时。产生50-100个希望点,即可结束。会后在将提出的各种希望进行整理,从中选出目前可能实现的若干项进行研究,制定出具体的革新方案。例如,有一家制笔公司用希望点列举发明法产生出了一批改革钢笔的希望;希望钢笔出水顺利;希望绝对不漏水;希望一支笔可以写出两种以上的颜色;希望不沾污纸面;希望书写流利;希望能粗能细;希望小型化;希望笔尖不开裂;希望不用打墨水;希望省去笔套;希望落地时不损坏笔尖等等。这家制笔公司从中选出“希望省去笔套”这一条,研制出一种像圆珠笔一样可以伸缩的钢笔,从而省去了笔套。
希望点列举发明法应用非常广泛。如果我们能熟练地掌握这种方法,一定能大大地提高自己的发明能力,造就成为一个有成效的发明家。
6. 缺点列举法
缺点列举法是一种针对事物的缺点来确定创新目标的方法。其依据是世界上任何事物,即便是很完美的事物,经过仔细分析后,也能发现它的不足和缺陷。
手表常常容易忘记上弦——发明了全自动机械表和电子表;
老花眼镜看远处东西不方便——发明了双层眼镜,上面是平光,下面是老花眼镜;
自行车胎容易漏气——发明了实心胎(英国退休工程师莫雷发明)
普通药瓶不能提醒病人服药——在瓶盖上装了定时发光发声装置(日本)缺点列举法的原则是:“有什么缺点需要改善?