设计方法学_原理方案设计说明

直达思维与旁通思维
逻辑思维与非逻辑思维
(a)发散思维
信息 问题 答案
(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。
3. 创造力
构成：由智力因素与非智力因素 构成，智力因素是创造力的基础，非智
观察力
记忆力
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 因素。智力因素主要有思考力、观察力、自控力
思考力
想像力
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、
表达力
意志、性格等。 创造力的开发
智力结构图
(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。
4. 创造性思维部分思维类型
形象思维与抽象思维
各种 可能
例如行星轧压法的提出
答案
和 伽利略设想的提出
信息
发散思维与集中思维
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。
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 用系统的提问方式打破思维定势，寻找同常被忽
Leabharlann Baidu
(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
(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
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。
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。
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。
例：台钳的功能表述对解法的影响如下表
适
功能表述
度 抽
螺旋加压
象 化
机械加压
形成加压
解法
螺旋丝杆 偏心机构 气动机构，液压机构
由表可以看出，功能表述愈具体思路愈窄，如描述为螺 旋加压，必然暗示出采用螺旋机构。若描述为机械加压思路 就在机械范围内扩开，若抽象为形成加压，即只要能形成压 力均可，必然使思路更为开阔。因此在构思技术系统方案时， 从功能观点来研究有利于抓住问题的本质。
§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…
对外界影响
2)能量：如机械能、电能、热能、
(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。
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。
衣物 介质
能量 黑箱
控制信号
衣物 含污物介质
液体
能量 黑箱
压力液体
（a）
(b)
黑箱
★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。
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。
小麦 电能
控制信号
技术 系统
面粉
输
麸皮
出
例2:汽车内燃机的技术系统图可表示为
振动、噪声和热量
输入
输出
空气 燃油 控制信号
技术 系统
机械能 废气
冷却液、润滑油
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。
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？
光能、化学能、核能、生物能等…
物料
3)信号：体现为数据和控制信号， 能量
技术 系统
物料 能量
如数字量、模拟量、测量值、指示值、 讯号
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
环境条件
等。
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