(9窗口)产品设计的关键创造性思维

!!""! ! "" 月号!科技进步与对策
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创新创业与企业科技进步
换为普通的工程术语 $
虫 #% 必须要测量它的体温 $ 由于象鼻虫的体 积 非 常 小 %仅 有 短 短 的 几 个 毫 米 %普 通 体 温
未来子系统 未来系统 未来
!"#$%& 如 果 第 一 步 中 普 通 工 程 术 语 没 有
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系统化思维方 法 是 用 关 于 技 术 系 统 ) 技 术过程功能的概念 ( 技术 从 过 去 到 现 在 和 将 来 进 化 的 概 念 以 及 从 要 素 (子 系 统 (系 统 到 超系统层次结构的组合来探索问题的解 $ 设计师通常思考问题具体但不系统 $ 在 描述一个问题之后 % 设计 师 通 常 将 注 意 力 全 部集中在需要改进的那部分上 $ 当人们试图解决一 个 问 题 时 % 通 常 在 人 们脑海中闪现的是要改进 的 技 术 子 系 统 % 或 者仅仅是当前子系统的状 况 $ 然 而 % 在 多 数 情况下 % 脑海中闪现的是 子 系 统 许 多 有 用 的 表达 $ 为了处理这些瞬间闪现的有用的动态 图像 % 需要一种方法记录 下 将 技 术 随 意 分 解 成各个子系统的片断 % 进 而 将 这 些 片 断 有 机 地联系起来并且能够实现不同的子系统和 技 术 状 态 间 有 规 律 的 转 换 $ *+,- 理 论 的 创 立 立 者 ./"012//#3 发 明 的 多 屏 图 方 法 能 够 实 现这一要求 % 操作模板如 图 # 所 示 $ 像 钻 石 样表达系统化思维的结构 % 允 许 构 造 与 图 中 屏 幕 一 样 多 的 概 念 %当 然 %也 可 对 其 进 行 扩 展$ 基于系统化思维的 观 点 % 一 项 技 术 是 由 许多子系统及其本身构成 % 且 该 项 技 术 又 是 超系统中的一个系统 $ 另 一 方 面 % 任 何 一 项 技术都有其独立的进化历 史 % 应 该 从 历 史 观 出发描述技术的过去和现 在 % 预 测 未 来 % 这
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设计问题 ( 功能 $ 泛化描述 应该用各个领域的人们都能理解的普
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解决工程问题的普遍方 法 - 试 错
通术语替代与设计问题 直 接 相 关 的 工 具 . 产 品 . 原始对象 ( 目标 $ 和环 境 等 等 有 关 的 专 业 术语) 目的在于撇开受专业限制的思维惯 性) 对 于 产 品 的 主 功 能 /0 和 有 益 功 能 10 层上尽可能泛化描述 % 以 减 少 因 专 业 术 语 限 制设计师的思维定势 ) 同一技术的功能可以 用不同程度泛化功能程式化表达 ) 功能泛化描述的过程就是用泛化术语 替代专门术语的过程 ) 用泛化术语替代专门 术语的方法步骤如下 "
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前言
产品的现代设计 是 制 造 业 的 + 灵 魂 ,% 只
性 . 先入之见会导致人 们 远 离 问 题 的 解 % 阻 碍人们对问题的认知和 阐 明 % 在 搜 索 解 的 过 程中制造障碍 % 使决策复杂化 ) 研究表明 % 目前 解 决 问 题 的 绝 大 部 分 方 法统归为试错修正法 % 该 方 法 通 常 是 无 规 律 地搜索问题的空间 % 在 检 验 各 种 试 探 方 法 后 才得到解 ) 工程领域中 的 许 多 设 计 方 法 ( 过 程 $ 属于此范畴 ) 试错修正法适合于简单常规性的封闭 问题) 对于试探方法数目少的问题非常有 效 ) 如果一个问题太复 杂 或 定 义 不 好 % 试 错 修正法是不适合的) 该法主要存在以下缺 点 "! 解决参数未知或 高 难 度 问 题 太 费 时 费 力 *" 单 位 时 间 内 成 功 试 探 的 数 目 少 % 所 以 在解决问题初期花费时 间 多 % 即 概 念 生 产 率 低 * # 惯性思维将人们 限 制 在 所 知 范 围 内 ) 例 如 % 总 是 沿 着 人 为 假 定 的 搜 索 方 向 *$ 在 试错修正法以外的解无法找到 ) 原因是受专 业知识和思维惯性的限 制 % 没 有 覆 盖 所 有 解 的空间 *% 对各种试探 方 法 的 正 误 判 断 准 则 是主观的 % 故有可能错 过 一 个 合 适 的 解 ) 原 因是设计师恰好不具备这个解所需要的知 识 *& 没有一种使设计 师 的 思 维 直 接 指 向 解 的机制 ) 设计师无法找 到 必 要 的 方 向 % 带 有 盲目性 ) 这是该方法最大的缺点 ) 由以上分析可知 % 解 决 工 程 问 题 时 % 普
强调出行为 % 用功能性的 面 向 行 为 的 术 语 代 替普通工程术语 $
计是无法测量的 $ 为了测量这么小象鼻虫的 温 度 %得 设 计 出 复 杂 的 电 子 设 备 "思 维 仅 局 限于测量单一象 鼻 虫 的 温 度 #$ 有 没 有 其 它 更好的办法呢 ) 从系 统 的 观 点 出 发 % 用 多 屏 图方法考虑这一问题 % 如 图 # 所 示 $ 认 为 一 个象鼻虫是需要测量温度的一个物理系统 " 当前系统 #% 常规温 度 计 不 能 用 于 这 个 系 统 " 害虫个体 #$ 可是 % 如果有许多这样的系统 % 即许多害虫组成一个 当 前 超 系 统 % 问 题 就 可 解 $ 于是 % 建议将许 多 害 虫 放 入 装 有 常 规 温 度计的容器内 % 实现了温度的测量 % 如图 $ 所示 $ 站在超系统的 观 点 解 决 了 该 问 题 % 不 用花费昂贵的代价 % 研 制 专 用 设 备 $ 该 例 说 明 & 要摆脱仅仅在系 统 内 考 虑 问 题 的 思 维 惯 性$
创新创业与企业科技进步
产品设计的关键创造性思维
任 工 昌
( 陕西科技大学 机电工程学院 % 陕西 咸阳 $%!"&%$
摘 要 "欲设计出创新度高的产品 % 设计师必须具备创造性的思维能力 % 而创造性思维能力主要取决于如何克服设
计中的思维惯性 ) 提出了有效克服思维惯性的几种方法 % 并认为设计师需要用这些方法系统地进行训练 ) 设计师在从事 产品概念设计时 % 有效地使用克服思维惯性方法能得出新颖的创新度高的设计方案 % 并附以实例说明 ) 关键词 " 产品创新 * 概念设计 * 创造性思维 * 克服思维惯性 中图分类号 "’()$! 文献标识码 "文章编号 "%""%#$*)& (!"") $%%#"%%+#"*
图!
测量象鼻虫温度方案
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科学幻想训练法 科学幻想是有 希 望 技 术 新 概 念 的 源 泉 %
科学幻想能迸发出人的创造性和减少思维 惯性 $ ./"012//#3 积极鼓励问题解决者阅读和 评价科幻故事 % 但是 为 了 收 到 一 定 的 成 效 % 必须从技术实现的角 度 来 分 析 科 幻 文 献 " 不 仅仅欣赏科幻的 内 容 #$ 科 学 幻 想 本 身 就 在 一定程度上摆脱传统 的 思 维 惯 性 % 但 是 要 通 过一定的方法训练才能强化科幻的点子 $ "4# 好 坏 游 戏 法 "566789:7 5:;’ #$ 按 照 这个游戏 % 设法让训 练 者 找 到 一 件 事 情 好 的 一面和坏的一面 $ 这个游戏训练问题解决者 具有强烈的对立分类能力和强化任一分类 间关系的能力 $ "% # 滚雪球 方 法 $ 该 法 的 目 的 在 于 开 发 奇妙的概念 $ 奇妙的概念总是与一个变化着 的系统 " 人工的或自然的 对 象 # 有 关 % 而 变 化
!"’$(& 如 果 功 能 的 简 单 术 语 可 继 续 集 中
在某预定的方面 % 可以为 每 一 个 术 语 制 作 一 个同义词表格或直接从专门术语跳到简单 普通的术语 $ 泛化术语必须遵守 一 个 原 则 & 术 语 泛 化 后 % 当设计问题获得解后 必 须 要 能 够 回 到 设 计问题的最初专业术语上 $ 以下两点对于许多问题的泛化是非常 有用的 &! 用尽可能反映 理 想 解 的 短 语 来 程 式化表达解的操作模型 ’ " 在 定 义 功 能 时 % 要尽量采用符号化语言并反映对象间的连 接形式 $ 对设计问题用泛化的术语常常可以给 问题的解带来宽广的联想类比以及对特性 的目的给以深刻的推测 $ 系 统 化 思 维 方 法 " 多 屏 图 方 法 #$%&’(
修正法 ("#$%&’$() "##$# %"&’$($
解决一项工程技术问题所花费的时间 反映出待解决问题的复杂性和解决过程的 复杂性 ) 对于高难度工 程 问 题 % 解 决 者 几 乎 不知道所有可能的试探方法且不能完成所 有可能的试探方法 ) 思维惯性在很大程度上 影响解决问题所需的时间 ) 在解决常规性问 题时 % 思维惯性是有益的 % 对此大家熟知 ) 但 是 % 在解决非常规性问 题 及 产 品 创 新 时 % 思 维惯性通常都是起负作 用 % 因 为 这 一 思 维 惯
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克服思维惯性的方法
阻碍创造性思维 的 思 维 惯 性 % 包 括 心 理
学 术 语 上 的 惯 性 .想 象 力 的 惯 性 .专 门 功 能 倾向性的惯性和分类惯性这 ! 大方面 ) 克服 这些思维惯性需要一定的方法并要经过必 要的训练 ) 一般克服思 维 惯 性 的 方 法 有 " ! 激发创造性方法源自文库*" 扩 展 搜 索 空 间 法 ) 经 研 究 % 克服思维惯性还有以下几种方法 "
图" 过去 当前子 系统
当前系 统 "单个象 鼻虫 #
当前超系 统 !群 体 象鼻虫 "
过去系统
过去超系统
多屏图法操作模板
样可清楚表明 % 做出的 设 计 是 不 与 任 何 过 去 和现有技术重复的 % 是 真 正 的 创 造 性 设 计 $ 因 此 %在 系 统 化 思 维 的 模 板 中 %处 于 水 平 中 轴线上反映的是当前子 系 统 ( 系 统 和 超 系 统 的状况 ’ 在水平中轴线 以 上 反 映 的 是 未 来 子 系 统 (系 统 和 超 系 统 的 状 况 ’在 水 平 中 轴 线 以下反映的是过去子系 统 ( 系 统 和 超 系 统 的 状况 $ 有时 % 系统化思 维 还 应 该 具 有 以 下 几 种 概念 & 反 " 对立 # 系统 & 与 技 术 系 统 主 功 能 或 主 特性相反的一个系统 $ 无系统 & 能完成 某 技 术 系 统 的 主 功 能 或 特性% 但与该技术系统作用不同的一个系 统 $ 它的功能完全由另 一 个 系 统 完 成 % 它 的 存在已经没有价值 % 故 称 为 无 系 统 $ 这 一 概 念对功能裁剪是非常有用的 $ 多屏图方法为创新问题提供了可视化 可 理 解 的 方 式 %并 且 以 完 整 的 (组 合 不 同 的 但又相互补充的方式表达了复杂的技术系 统或技术过程 $ 包含技术组成的结构方式有 主 功 能 (益 功 能 (二 级 功 能 (子 功 能 (超 功 能 和各功能间的关系 $ 总 之 % 多 屏 图 方 法 是 以 层次式时序的结构使技 术 系 统 可 视 化 % 并 且 使用整个系统家族的概 念 % 既 能 看 到 个 体 % 又能看到全局 $ 由于多屏图方法 具 有 以 上 特 点 % 问 题 的 解决者不但能看到技术 本 身 % 而 且 也 能 设 法 理解技术从过去到未来是怎样成长和变化 的 $ 可以消除创新的盲 目 性 % 不 会 出 现 自 己 搞了半天认为是创新 % 而 实 际 上 该 产 品 早 已 存在的现象 $ 应用实例 & 测量象鼻虫的温度 $ 为了歼灭象鼻虫 " 一 种 危 害 农 作 物 的 害
遍采用的试错修正法的主要不足是设计师 受思维惯性的限制 % 很 难 设 计 出 创 新 性 强 的 产品 )
有设计出高性能的产品在激烈的国际市场 竞争中才能立于不败之地 ) 人们认识到好的 产品是设计出来的 ) 产品设计的目的是要创 新产品 % 设计的本质是 创 新 ) 创 新 度 高 的 产 品都是设计师首先在概念设计阶段利用创 造性思维提出新颖的方 案 % 然 后 再 进 行 生 产 由此可见 % 设计师拥有 创 造 思 维 头 脑 和 方 法 是至关重要的 ) 要创新首先必须克服思维惯 性 % 而克服思维惯性需 要 系 统 性 地 训 练 ) 这 样 %在 解 决 实 际 问 题 时 %设 计 师 才 能 避 免 思 维惯性 % 从而得出高层次的创新解 )
2345%6 将 具 体 针 对 某 对 象 的 专 门 术 语 替
收稿日期 "!""!#"##$% 基金项目 " 国家自然科学基金委员会资助项目 #&"’%&$$&$ 作者简介 " 任工昌 #$()*+ $% 男 % 陕西户县人 % 陕西科技大学教授 % 西安交通大学博士 % 研究方向为概念设计 & 产品创新 &,-. & 机械学 ’