现代设计理论与方法 优化设计法和创造性设计法

系统化设计
物理功能元、逻辑功能元、数学功能元
10.2
10.２.1 创造力
创造性设计
创造力是多种能力、个性和心理特征的综合
表现，包括观察能力、记忆能力、想象能力、思
维能力、表达能力、自我控制能力、文化素质、 理想信念、意志性格、兴趣爱好等因素。
10.2.2
1.思维
创造性思维
人脑对客观事物间接的和概括的反映，它 既能动的反映客观世界，又能动的反作用于 客观世界。 人脑对客观事物进行分析、综合、判断、 推理的活动过程。
与环境相协调，以获得整体最优化设计。
10.1
系统化设计
2、系统化设计的技术系统
设计的实施需要借助一些实体（实体系 统），工程设计人员的设计对象往往是这一系 统，这个实体系统称为技术系统。 利用技术系统，可以对作业对象（能量、
物料、信息）进行改变或者转换，这样的过程
叫做技术过程。
10.1
3、功能分析法
试 件
黑箱
试件拉断 力 变形
10.1
系统化设计
2）可以将总功能分解为功能单元如下图。
试件夹持松开 试件拉伸 夹头移动 信号采集 试件拉 伸 ，力 和 变形的 测量 变形测量 力测量 放大 显示 信号采集 放大 显示 开机 动作控制 停机 自动停机 运动形式转换 速度、转矩转换
10.1
3）功能元求解
3）类比法
4）组合创新法
创造性思维训练
一、下图中，交叉放着10枚硬币，纵横皆等 距。现在请你移动其中的两枚硬币，使10枚 硬币恰好组成一个正“＋”字型。
创造性思维训练
二、只能画一根直线把一个等腰梯形分成二 个完全相等的三角形。
创造性思维训练
三、一家大公司正准备要招收新的职员，其中 一个测试的问题是……
2）推理性 纵向推理、逆向推理、横向推理。
10.2.2
4.创造性思维的特点
创造性思维
3）多向性
4）Fra Baidu bibliotek越性
5）综合性
10.2.3
1.创造技法
创造技法
以创造学理论，尤其是创造性思维规律为
基础，通过广泛的创造活动的实践经验进行概
括、总结、提炼而得出的创造发明的一些原理、 技巧和方法。 1）智暴法 2）提问法 5W2H法
10.2.2
1.思维
创造性思维
思维图解
逻辑思维
创造性思维
10.2.2
2.创造性思维
创造性思维
反映事物本质属性和内在、外在有机联系 的具有新颖的广义模式的一种可物化的思维活 动。 思维结果具有明显的新颖性和独特性。
10.2.2
3.创造性思维的实质 选择
创造性思维
找资料、调研、充分的思索，特 别强调有意识的选择。
第10章
系统化设计法和创造性设计
主要内容： 了解系统化设计； 了解黑箱法； 了解创造性思维； 了解创造性思维技法。
10.1
系统化设计
所谓系统就是具有特定功能的、相互间有联
系的许多要素构成的一个整体。根据需要，系统
可以进一步划分为子系统和系统单元。
1、定义 系统化设计法是把设计对象看作一个完整的 技术系统，然后用系统工程方法对系统各要素进 行分析和综合，使系统内部协调一致，并使系统
你开着一辆车/在一个暴风雨的晚上/你经过一个车站 有三个人正在等车，恶劣的天气随时可能对它们的生 命构成威胁。
一个是快要死的老人。 有一个医生，他曾救过你的命。 还有一个女人/男人，她/他是那种你做梦都 想嫁/娶的人。
但你的车总共只能坐两个人，你会如何选择？请解 释一下你的理由。
3、功能分析法的设计步骤 1）总功能分析 黑箱法（Black Box） 黑箱法是一种寻求系统总功能的创造性思 维方法。“黑箱”就是一个未知其内部机理和 结构的箱子，“黑箱法”就是将所研究的复杂 系统看作一个黑箱，在不打开它的前提下，暂 时忽略次要因素，首先集中考虑系统的输入输 出关系，通过观测与分析黑箱和外部环境的相 互关系，求解待设计系统的功能，从而进一步 了解其内部结构的机理。
系统化设计
技术系统的用途或所具有特定工作能力是 其功能，即功能就是技术系统所具有的转化作 业对象的特性。
功能分析法是系统化设计中探求功能原理
方案的主要方法。
10.1
3、功能分析法
系统化设计
功能分析是从功能的角度寻找设计问题的 解决办法。首先根据设计任务确定系统的总功
能，体现在将输入条件转换为系统的输出条件
10.1
系统化设计
3、功能分析法的设计步骤 1）总功能分析 黑箱法（Black Box）
系统对环境的影响
输 入
黑箱
（待设计的技术系统）
输 入
环境对系统的影响
10.1
系统化设计
3、功能分析法的设计步骤 1）总功能分析 黑箱法（Black Box）
例如：拉伸材料试验机的总功能是：试件拉伸、 测量力和相应的变形值。
实 质
突破
从“逻辑的中断”到“思想上的 飞跃”，孕育出新观点、新理论、 新方案。
有效而及时地抓住新的本质，筑 起新的思维支架。
重新 建构
10.2.2
4.创造性思维的特点
创造性思维
1）独创性
不受外界因素干扰,不受已有知识、经验 限制，不依附和屈从于任何一种旧有或权威 的思路和方法。 怀疑性、抗压性、自变性
上。总功能确定后，在进行功能分解，将总功
能分解为分功能、子功能直到功能元。功能元
是最小的功能单位，是可以直接从物理效应、 逻辑关系方面找到解法的基本功能单元。
10.1
系统化设计
4、功能分析法的设计步骤 1）总功能分析 2）功能分解 3）功能元求解
4）求系统原理解
5）求最佳系统原理方案
10.1
系统化设计