淺析創(chuàng)造性思維方法在機械類工業(yè)設計中的應用

　　當前，世界各國都已經(jīng)加強了對本國知識產(chǎn)品的保護力度，我國在改革開放早期所采用的引進―消化―吸收――創(chuàng)新基本模式已經(jīng)不能滿足我國新時期機械行業(yè)的發(fā)展需要。因此，提升機械設計自主創(chuàng)新能力才能夠為我國機械行業(yè)的整體發(fā)展提供一個可行的途徑。而在機械創(chuàng)新設計過程中，通過提高對產(chǎn)品創(chuàng)新的意識及能力，將機械產(chǎn)品的設計制造成本降低，提高產(chǎn)品的操作性能以及自動化陳谷，達到對應的環(huán)保要求，對推動我國整個機械行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

　　1 創(chuàng)新思維在機械設計中應該遵循的兩個原則

　　整個機械設計過程源自于功能要求與開發(fā)，通過作用原理分析，直到最終無力結(jié)構(gòu)構(gòu)思及形成。在整個過程中，機械創(chuàng)新設計工作必須把握這樣兩個基本原則。

　　1.1 設計路徑最短原則

　　設計之初必須對產(chǎn)品必須具備的功能進行確定，之后找尋得到最優(yōu)的設計結(jié)構(gòu)方式，以便在最短的時間內(nèi)達到設計目標，之后選擇正確合理的價值工程方法，將其中價值相對較低的少部分構(gòu)件找出，將之作為分析對象，確認其與當前結(jié)構(gòu)設計存在的矛盾，試圖通過最小改動量來解決存在的矛盾問題。這種設計路徑所耗費的資源以及時間都較少，這時實現(xiàn)目標的路徑自然最短。

　　1.2 相似性聯(lián)想原則

　　聯(lián)想是機械創(chuàng)新設計過程中的一個重要方法，通過對事物之間的相似性進行分析和總結(jié)，而聯(lián)想得到的結(jié)構(gòu)是否合理的一個重要判據(jù)就是所設計的結(jié)構(gòu)是否具有一定的相似性，而這有產(chǎn)品的實例直接決定。若設計的多個產(chǎn)品實例同時滿足功能需要，則它們之間一定存在對應的相似性，表面產(chǎn)品具備創(chuàng)新設計的潛力。

　　2 創(chuàng)新思維在現(xiàn)代機械設計中的應用

　　2.1在機械產(chǎn)品運動方案創(chuàng)新設計中的應用

　　機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運動方案的設計就是設計人員根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品功能需求而提出的從機械結(jié)構(gòu)原理出發(fā)的產(chǎn)品功能原理構(gòu)思。

　　運動方案是探索并解決實際問題的一個有效途徑，其主要包括原動機、傳動機構(gòu)以及執(zhí)行部件等系統(tǒng)運動方案的設計。其最終得到的結(jié)果必須滿足機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的運動性能要求。設計的一種機構(gòu)運動方案的好壞直接影響到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、工藝、成本以及使用性能等方面的能力，是確定產(chǎn)品的整體質(zhì)量、性能、經(jīng)濟性、環(huán)境以及所獲得社會效益的關(guān)鍵步驟，是整個機械產(chǎn)品設計過程以及后續(xù)產(chǎn)品制造、使用過程的基礎(chǔ)。對于機械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品而言，實現(xiàn)其具體的功能可以采用不同的運動方案，即可以采用不同的寫原理予以實現(xiàn)，同時不同的功能又可以通過不同的機構(gòu)來具體實現(xiàn)。

　　因此，該階段的工作是整個設計工作的重點，設計人員必須從功能分析出發(fā)，利用創(chuàng)新思維對產(chǎn)品的活動架構(gòu)進行設計、優(yōu)化，最終得到理想的產(chǎn)品運動方案。

　　以汽車的前驅(qū)、后驅(qū)運動方案為例，傳統(tǒng)的后驅(qū)運動方案具有生產(chǎn)制造成本高、驅(qū)動部件多、安裝復雜、車內(nèi)空間較小、牽引力不足以及動力效率較低的問題。在現(xiàn)代機械設計的輕量化、汽車乘坐舒適性以及機動性要求提高的背景下，后驅(qū)汽車已經(jīng)不能滿足當前人們生活的需要?；诖?，汽車生產(chǎn)廠商通過移植、逆反思維等方式對汽車的運動方案進行創(chuàng)新，將發(fā)動機前置，使得發(fā)動機的輸出軸直接與汽車前輪的傳動機構(gòu)相連，驅(qū)

　　其一，汽車的驅(qū)動機構(gòu)得到了明顯簡化，零部件數(shù)量明顯減少，使得汽車的造價降低;

　　其二，汽車整車重量下降，使得汽車的加速性能得到改善，剎車距離縮短，油耗降低;

　　其三，采用前置發(fā)動機的方式釋放了大量的車內(nèi)空間，使得車輛的乘坐舒適性得到提高。

　　2.2 在機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計中的應用

　　機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設計工作主要包括對產(chǎn)品的外形、各部分的配置以及總體結(jié)構(gòu)的設計方面。根據(jù)客戶對機械產(chǎn)品功能要求的不同，所設計的結(jié)構(gòu)方案也存在明顯差異。機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計的一個根本任務就是要找到不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的產(chǎn)品設計方案，設計出新型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式。

　　隨著人們對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能需求的提高，人們對機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設計提出了更嚴苛的要求，設計人員必須在有限的空間中盡量多的將產(chǎn)品功能集成至一處，使得客戶的安裝和使用功能得到滿足。

　　例如，在傳統(tǒng)的辦公室中，各式各樣的打印機、復印機以及掃描設備充斥在空間中，使得辦公室的環(huán)境不能得到改善，人們需要一種多功能的一體化文檔處理設備。辦公用品廠家在了解到人們的需求之后，開始著手對辦公機械設備進行改進和設計。后經(jīng)分析調(diào)查，最終通過離散與綜合的創(chuàng)新思維方式，在盡量保證產(chǎn)品的基本構(gòu)形要求下，將打印、復印以及掃描等文檔處理功能集成于一體，設計制造了一臺多功能一體機，顯著改善了辦公室的工作環(huán)境。

　　2.3 在機械產(chǎn)品動力能源創(chuàng)新設計中的應用

　　在制造技術(shù)、材料加工技術(shù)以及能源應用技術(shù)得到迅速發(fā)展的背景下，機械產(chǎn)品設計師在動力能源的選擇過程中能夠選擇不同的能源作為產(chǎn)品動力來源，包括石油、天然氣、電能和太陽能等。設計工作中，設計人員可以充分發(fā)揮其自身的創(chuàng)造性思維、方法，對產(chǎn)品的各個系統(tǒng)進行改進甚至是重新設計，將更多的清潔能源應用與機械產(chǎn)品的動力能源當中。

　　還是以汽車為例，當前在公共交通工具中日益廣泛應用的電動汽車，其主要使用的是電能，與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，其自身不會排放對大氣造成污染的有害氣體，即使按單位電能生產(chǎn)過程中所排放的污染物(硫、微粒)進行比較，電動車造成的其他污染物得到了明顯控制。

　　這有利于降低人口密集的城市區(qū)域大氣污染的程度，而且電動汽車還能夠在晚間用電低谷時出現(xiàn)的富余電力充電，提高了發(fā)電設備的利用效率，使得其經(jīng)濟效益得到明顯提升。另外，應用達到了國家提倡的節(jié)能減排目的，是創(chuàng)新思維在機械產(chǎn)品能源設計中應用的典型案例。

　　3.結(jié)束語

　　中國的機械產(chǎn)品比較落后、缺乏技術(shù)創(chuàng)新力量、市場比較低迷，主要是因為企業(yè)缺乏適應市場需要的新產(chǎn)品開發(fā)以及技術(shù)創(chuàng)新的能力和機制。尤其是國內(nèi)很多中小型企業(yè)資金匱乏、開發(fā)新產(chǎn)品的能力比較差，亟需相關(guān)新產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的支持。而TRIZ理論可以推動技術(shù)創(chuàng)新在機械產(chǎn)品設計中的應用。