第六章创新设计
6.1 概述
6.2 创新设计的基本概念
6.3创新设计中的冲突及其解决原理6.4 创新及其设计思维
6.5工程设计人员的创造力开发
6.1 概述
爱因斯坦说过：“想象力远比知识更重要，现实世界只有一个，而想象力却可以创造千百个世界”。
掌握创造性方法，调动和训练工程技术人员的创造性思维是提高文明素质，进行企业技术创新，提高竞争机制的需要。
创造性的障碍首先是心理上的，其次是思维习惯上的，人们往往害怕进入一个陌生的领域，担心在哪些看起来可笑的想法上进行研究，常常会产生一种习惯心理：“会不会失败？”，承受不起很小的一次失败，总希望一次成功，这都属于有害的“心理惯性”。
一、创新设计的重要性
创新是设计的本质,也是设计活动的最终指标。创新设计是产品适应新的市场形势的最好途径，
创新产品能满足甚至创造出新的需求，因而必然
有较强的市场竞争力。
二、产品创新的类型
1、技术上创新
2、管理上的创新
3、销售上的创新
4、售后服务上的创新等
三、在制造业中，产品技术上的创新分为以下两种
1、无重要新技术，但在形式上翻新。
比如：生产不同色的自行车，其虽然在生产管理上有所创新，但是自行车的性能并无重要变化，其中也没有融入多少新技术。
2、含有（开发）重要新技术，使产品竞争力有重要提高，或形成新竞争力的制高点。
比如：电动汽车，如果谁在设计和制造出远远超过现在的长寿命电池，就是一种新的竞争力制高点。
6-2 创新设计的基本概念
1、创新设计
1)设计的三个层面：
A）设计哲学：从心理学及认知的层面研究设计的本质。
B）设计理论与方法：设计过程模型、工具
C）设计的应用：常规问题、发明问题
2）创新设计：
解决发明问题的设计，核心是概念设计。特征是在概念设计阶段解决冲突和矛盾，提出新的或有竞争力的原理解。
2、TRIZ的基本概念
1）TRIZ的产生和主要内容
俄文缩写，英译为：Theory of Inventive Problem Solving (TIPS).前苏联海军专利部Altshuller等对专利文献整理、归纳后发现技术系统的开发创新是有规律可循的，并建立了一整套体系化、实用的解决发明创造的方法。其核心是：技术系统进化原理。
2）TRIZ的重要发现
A）在以往不同领域的发明中所用到的原理（方法）并不多，不同
时代的发明，不同领域的发明，其应用的原理（方法）被反复利用。
B）每条发明原理（方法）并不限定应用于某一特殊领域，而是融合了物理的、化学的和各工程领域的原理，这些原理适用于不同领域的发明创造和创新。
C）类似的冲突或问题与该问题解决原理在不同的工业及秋海棠领域交替出现。
D）技术系统进货的模式（规律）在不同的工程及科学领域交替出现。
E）创新设计依据的科学原理往往属于其他领域。
例：
6.3 设计中的冲突及其解决原理
一、概述
1）冲突的概念：当改变某个零部件的设计时，可能会影响到与这些被改进零部件的相关零部件，结果可能使产品或系统的另一些方面的性能受到影响，若影响是负面的，则设计出现了冲突。
TRIZ理论认为：产品的标志是解决或移走设计中的冲突，而产生新的有竞争力有解。发明问题的核心是发现冲突并解决冲突，未克服冲突的设计并不创新设计。
2）冲突的分类：
二、物理冲突及其解决原理
1）物理冲突的概念及其类型
概念：为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有一种特性，但现
时出现了与该特性相反的特性。
种类：
A）一个子系统中有害功能降低的同时导致该子系统中有用功能的降低。
B）一个子系统中有用功能的加强的同时，导致该子系统中有害功能的加强。
2）物理冲突的解决原理
Altshuller提出了11种解决方法，Savransky又提出了14种解决方法。
分离原理包括以下四种方法：
A）空间分离原理
将冲突双方在不同的空间上分离，以降低解决问题的难度。
I）是否冲突一方在整个空间中“正向”或“负向”变化？
II）在空间中的某一处，冲突的一方是否可以不按一个方向变化？
例：自行车链传动。
B）时间分离原理
概念：将冲突双方在不同的时间段上分离，以降低解决问题的难度。
I）是否冲突一方在整个时间段中“正向”或”负向“变化？
II）在时间段中冲突的一方是否可不按一个方向变化？
例：折叠式自行车、飞机起落架等
C）基于条件的分离
概念：将冲突双方在不同的条件下分离，以降低解决问题的难度。
I）是否冲突一方在所有的条件下都要求”正向“或”负向“变化？
II）在某些条件下，冲突的一方是否可不按一个方向变化？
例：水与跳水运动员的关系、输水管路适应温度变化
D）总体与部分的分离
概念：将冲突双方在不同的层次上分离，以降低解决问题的难度。E）实例分析
超音速飞机、煎锅
三、技术冲突及其解决原理
1、技术冲突的概念
一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变坏。
1）一个子系统中引入一种有用功能后，导致另一个子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能；2）一有害功能导致另一个子系统有用功能的变化；
3）有用功能的加强或有害功能的减少使另一个子系统或系统变得更加复杂。
例：波音737的改进设计中发动机问题。
2、技术冲突的一般化处理
1）通用工程参数
2）应用实例
铸件或管状结构中的的法兰联接中螺栓数目与密封性设计。
技术冲突为：
如果密封性良好，则操作时间且结构的质量增加；
如果质量轻，则密封性变差；
如果操作时间短，则密封性变差；
希望改进的特性：
静止物体的质量；可操作性；装置的复杂性。
上述特性的改善将导致：
结构的稳定性、可靠性降低。
3）技术冲突与物理冲突
技术冲突总是涉及到两个基本参数A与B，当A得到改善时，B变的更差。物理冲突涉及系统中一个子系统或部件，
而对该子系统或部件提出了相反的要求。
例：化学电镀中材料浪费与生产效率提高之间的冲突问题。
3、技术冲突的解决原理
1）概述：为了指导技术创新，一此研究人员总结前人的发明创造经验，并总结分为以下两类：
A）经验主要由本领域的专家、研究人员本身总结，或是与这些人员讨论并整理总结出来的；
B）经验由专门研究人员对不同领域的已有创新成果进行分析、总结，得到具有普遍意义的规律，这些规律对指导不同领域的产品创新都有重要的参考价值。
2）40条发明创造原理
1)分割原理2)分离原理3)局部质量原理4)不对称原理
5)合并原理6)多用性原理7)嵌套原理8)质量补偿原理
9)预加反作用原理10)预操作原理11)预补偿原理
12)等势性原理13)反向原理14)曲面化原理15)动态化原理16)未到达或超过的作用原理17)维数变化原理18)振动原理19)周期性作用原理
20)有效作用的连续性原理21)紧急行动原理22)变有害为
有益原理23)反馈原理24)中介物原理25)自服务原理
26)复制原理27)低成本不耐用的物体代替贵重耐用物体原理28)机械系统的替代原理29)气动与液压结构原理
30)柔性壳体或薄膜原理31)多孔材料原理32）改变颜色原理33）同质性原理34）抛弃与修复原理35）参数变化原理36）状态变化原理37）热膨胀原理38）加速强氧化原理39）惰性环境原理40）复合材料原理