第二章设计方法学-原理方案设计.
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衣物 介质 能量 控制信号 （a） (b) 黑箱 衣物 液体 能量
黑箱
含污物介质
黑箱
压力液体
★特点：要求设计者不从产品结构着手，而是从产品功能出发，这是设计 方法的转变，它有利于抓住设计本质，扩大思路，摆脱传统思想，而取得 更有突破性的设计方案。
4)功能定义的关键：问题的抽象化。 抽象目的：使问题求解有更多的思路，得到更多的求解方法。
德尔菲法（函询法）：（a）选择专家（b）整理征询内容（c） 设计调查表，发函征询（d）整理回函，得到新的意见和问题 （e）再次函询（共三到四轮）（f）整理结果
(2)创造性技法
系统探求法 用系Βιβλιοθήκη Baidu的提问方式打破思维定势，寻找同常被忽 视的思路
设问探求法(5W－2H)：why, what, who, when, where, how to do, how much; 奥斯本设问法（检核表法，分项检查法）：能否它用，能否借 用，能否改变，能否增扩，能否缩减，能否代用，能否调整， 能否颠倒，能否组合； 缺点探求法：现有哪些缺点？这些缺点有哪些影响？这些缺点 是如何产生的？如何消除或回避这些缺点？消除或回避缺点会 带来哪些新的问题？
(2)创造性技法
组合创新法: 组合法，综摄法
组合法：性能组合，功能组合，结构组合，原理组合（组合机 床、瑞士军刀） 综摄法（类比法）：外部事物或已有的发明成果为媒介，并将 它们分成若干要素，对其中的元素进行讨论研究，综合利用激 发出来的灵感，来发明新事物或解决问题的方法。 1）拟人类比（挖掘机） 2）直接类比（扑翼飞行器） 3）象征类比
表达力
创造力的开发 (1)破除对发明创造的神秘感，增强自信心，认识到创造是 一种人人可为的活动。积极去创造。 (2)要树立创新意识，经常保持创造冲动。 (3)加强创造性思维的训练，掌握必要的创造技法。
智力结构图
4. 创造性思维部分思维类型
形象思维与抽象思维 例如行星轧压法的提出 和 伽利略设想的提出 发散思维与集中思维 直达思维与旁通思维 逻辑思维与非逻辑思维
3. 创造力
构成：由智力因素与非智力因素 观察力 构成，智力因素是创造力的基础，非智 力因素是创造力的导向、催化与动力因 素，同时也促进创造力由潜变显的制约 自控力 因素。智力因素主要有思考力、观察力、 记忆力、想象力、表达力及自控能力。 非智力因素有理想信念、兴趣和爱好、 意志、性格等。
记忆力
思考力 想像力
(2)创造性技法
智力激励法: 基于:1.人人都有创造力，集体的智慧高于个人；2.创造性思维 需要引发，互相激励能够活化思维；3.摆脱定势和框架有助于 新想法的出现，过早的判断会扼杀新想法。 智暴法(群体集智法，头脑风暴) :（a）准备问题（b）确定人 选（c）明确会议规则（d）启发思维，充分发散，畅所欲言 （e）整理和评价 635法:6个人，3种方案，5分钟为一轮。书面方式的头脑风暴， 避免争论和遗漏。
第二章
原理方案设计
• §2-1 创造性思维与方法 • §2-2 系统功能分析法
§2-1 创造性思维与方法
1.创新性设计
创造性设计就是要在设计中采用新的技术手段， 技术原理及非常规方法，目的是提供具有社会价 值的，新颖而独特成果的设计。原因： 市场竞争：要求降低生产材料及能源消耗，改进 加工工艺等。 产品平均寿命：国际市场平均寿命只3年，要求加 快设计更新速度。 消费需求：新产品的大量问世，使人们对产品需 求层次越来越高。 生产特点：小批量、多品种、多规格、生产工艺 及工作环境显著变化。
例：台钳的功能表述对解法的影响如下表
适 度 抽 象 化
§2-2 系统功能分析法
一、技术系统
其实质是产品，即以一定的技术手段来实现社会特定需求的人造系 统。技术系统的任务是将输入量(包括能量、物料、信号)经过转换和变 化后输出(包括能量、物料、信号)。 ①系统的输入与输出 1)物料：如材料、毛坯、半成品、 液体、气体等… 2)能量：如机械能、电能、热能、 物料 光能、化学能、核能、生物能等… 能量 3)信号：体现为数据和控制信号， 如数字量、模拟量、测量值、指示值、 讯号 控制信号等… 4)此外还存在伴生输入与伴生输出, 如振动、温度、噪声、灰尘、边角料 等。
二、功能分析法 ①功能
1)定义:由输入到输出变换的抽象化描述，一般用一个动词表示。 2)总功能：技术系统输入到输出变换的抽象化描述，或技术系统的用途 及所具有特定能力。 3)总功能分析方法：黑箱法 将待求的系统看作未知内容的“黑箱”，分析比较系统的输入及输 出能量、物料和信号，其关系和差别就反映了系统的总功能。
2. 工程设计的基本特征
(1) 约束性 即设计是由一定的环境限制，如科学技术水平、经济发展 状况、社会心理、地域文化以及生产厂家提出的要求等， 这要求一个优秀的设计师能充分发挥创造力，在该“设计 空间”内协调这些关系，来完成设计。 (2)多解性 达到同一设计要求的方法和方案都是很多的，同一种方案 下，技术系统的参数，尺寸及结构也有很多种选择。 (3)相对性 设计结果总是相对优秀的，如:降低成本和安全性可靠性， 功能全与体积小等问题都是矛盾的统一体，这些矛盾的出 现给设计带来了困难，因此，设计者对设计结果的评价， 只能达到一定条件下的相对满意和最优。
各种 可能 答案 问题 答案
信息
信息
(a)发散思维
(b)集中思维
5. 创造性方法与技法
(1)创造性原理 主动原理，保持有问题意识，勇于探索，打破传统束缚。 刺激原理(触发原理)，建立大脑知识库，对外来刺激有积极反映。 希望原理(发散原理)，不要安于现状，追求产品的完美化与理想化。 环境原理，有自由良发好的心境，有允许失败的社会环境。 多多益善原理，即创造性设想越多，成功率越大。
对外界影响
技术 系统
物料 能量 讯号
环境条件
例1:电动磨粉机,将小麦磨成面粉,则用上述技术系统图可表示为
振动、噪声和热量 输入 小麦 电能 控制信号
技术 系统
面粉 麸皮
输 出
例2:汽车内燃机的技术系统图可表示为
输入 空气 燃油 控制信号 冷却液、润滑油 振动、噪声和热量 输出
技术 系统
机械能 废气
黑箱
含污物介质
黑箱
压力液体
★特点：要求设计者不从产品结构着手，而是从产品功能出发，这是设计 方法的转变，它有利于抓住设计本质，扩大思路，摆脱传统思想，而取得 更有突破性的设计方案。
4)功能定义的关键：问题的抽象化。 抽象目的：使问题求解有更多的思路，得到更多的求解方法。
德尔菲法（函询法）：（a）选择专家（b）整理征询内容（c） 设计调查表，发函征询（d）整理回函，得到新的意见和问题 （e）再次函询（共三到四轮）（f）整理结果
(2)创造性技法
系统探求法 用系Βιβλιοθήκη Baidu的提问方式打破思维定势，寻找同常被忽 视的思路
设问探求法(5W－2H)：why, what, who, when, where, how to do, how much; 奥斯本设问法（检核表法，分项检查法）：能否它用，能否借 用，能否改变，能否增扩，能否缩减，能否代用，能否调整， 能否颠倒，能否组合； 缺点探求法：现有哪些缺点？这些缺点有哪些影响？这些缺点 是如何产生的？如何消除或回避这些缺点？消除或回避缺点会 带来哪些新的问题？
(2)创造性技法
组合创新法: 组合法，综摄法
组合法：性能组合，功能组合，结构组合，原理组合（组合机 床、瑞士军刀） 综摄法（类比法）：外部事物或已有的发明成果为媒介，并将 它们分成若干要素，对其中的元素进行讨论研究，综合利用激 发出来的灵感，来发明新事物或解决问题的方法。 1）拟人类比（挖掘机） 2）直接类比（扑翼飞行器） 3）象征类比
表达力
创造力的开发 (1)破除对发明创造的神秘感，增强自信心，认识到创造是 一种人人可为的活动。积极去创造。 (2)要树立创新意识，经常保持创造冲动。 (3)加强创造性思维的训练，掌握必要的创造技法。
智力结构图
4. 创造性思维部分思维类型
形象思维与抽象思维 例如行星轧压法的提出 和 伽利略设想的提出 发散思维与集中思维 直达思维与旁通思维 逻辑思维与非逻辑思维
3. 创造力
构成：由智力因素与非智力因素 观察力 构成，智力因素是创造力的基础，非智 力因素是创造力的导向、催化与动力因 素，同时也促进创造力由潜变显的制约 自控力 因素。智力因素主要有思考力、观察力、 记忆力、想象力、表达力及自控能力。 非智力因素有理想信念、兴趣和爱好、 意志、性格等。
记忆力
思考力 想像力
(2)创造性技法
智力激励法: 基于:1.人人都有创造力，集体的智慧高于个人；2.创造性思维 需要引发，互相激励能够活化思维；3.摆脱定势和框架有助于 新想法的出现，过早的判断会扼杀新想法。 智暴法(群体集智法，头脑风暴) :（a）准备问题（b）确定人 选（c）明确会议规则（d）启发思维，充分发散，畅所欲言 （e）整理和评价 635法:6个人，3种方案，5分钟为一轮。书面方式的头脑风暴， 避免争论和遗漏。
第二章
原理方案设计
• §2-1 创造性思维与方法 • §2-2 系统功能分析法
§2-1 创造性思维与方法
1.创新性设计
创造性设计就是要在设计中采用新的技术手段， 技术原理及非常规方法，目的是提供具有社会价 值的，新颖而独特成果的设计。原因： 市场竞争：要求降低生产材料及能源消耗，改进 加工工艺等。 产品平均寿命：国际市场平均寿命只3年，要求加 快设计更新速度。 消费需求：新产品的大量问世，使人们对产品需 求层次越来越高。 生产特点：小批量、多品种、多规格、生产工艺 及工作环境显著变化。
例：台钳的功能表述对解法的影响如下表
适 度 抽 象 化
§2-2 系统功能分析法
一、技术系统
其实质是产品，即以一定的技术手段来实现社会特定需求的人造系 统。技术系统的任务是将输入量(包括能量、物料、信号)经过转换和变 化后输出(包括能量、物料、信号)。 ①系统的输入与输出 1)物料：如材料、毛坯、半成品、 液体、气体等… 2)能量：如机械能、电能、热能、 物料 光能、化学能、核能、生物能等… 能量 3)信号：体现为数据和控制信号， 如数字量、模拟量、测量值、指示值、 讯号 控制信号等… 4)此外还存在伴生输入与伴生输出, 如振动、温度、噪声、灰尘、边角料 等。
二、功能分析法 ①功能
1)定义:由输入到输出变换的抽象化描述，一般用一个动词表示。 2)总功能：技术系统输入到输出变换的抽象化描述，或技术系统的用途 及所具有特定能力。 3)总功能分析方法：黑箱法 将待求的系统看作未知内容的“黑箱”，分析比较系统的输入及输 出能量、物料和信号，其关系和差别就反映了系统的总功能。
2. 工程设计的基本特征
(1) 约束性 即设计是由一定的环境限制，如科学技术水平、经济发展 状况、社会心理、地域文化以及生产厂家提出的要求等， 这要求一个优秀的设计师能充分发挥创造力，在该“设计 空间”内协调这些关系，来完成设计。 (2)多解性 达到同一设计要求的方法和方案都是很多的，同一种方案 下，技术系统的参数，尺寸及结构也有很多种选择。 (3)相对性 设计结果总是相对优秀的，如:降低成本和安全性可靠性， 功能全与体积小等问题都是矛盾的统一体，这些矛盾的出 现给设计带来了困难，因此，设计者对设计结果的评价， 只能达到一定条件下的相对满意和最优。
各种 可能 答案 问题 答案
信息
信息
(a)发散思维
(b)集中思维
5. 创造性方法与技法
(1)创造性原理 主动原理，保持有问题意识，勇于探索，打破传统束缚。 刺激原理(触发原理)，建立大脑知识库，对外来刺激有积极反映。 希望原理(发散原理)，不要安于现状，追求产品的完美化与理想化。 环境原理，有自由良发好的心境，有允许失败的社会环境。 多多益善原理，即创造性设想越多，成功率越大。
对外界影响
技术 系统
物料 能量 讯号
环境条件
例1:电动磨粉机,将小麦磨成面粉,则用上述技术系统图可表示为
振动、噪声和热量 输入 小麦 电能 控制信号
技术 系统
面粉 麸皮
输 出
例2:汽车内燃机的技术系统图可表示为
输入 空气 燃油 控制信号 冷却液、润滑油 振动、噪声和热量 输出
技术 系统
机械能 废气