淺析創(chuàng)造性思維方法在機(jī)械類工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　當(dāng)前，世界各國(guó)都已經(jīng)加強(qiáng)了對(duì)本國(guó)知識(shí)產(chǎn)品的保護(hù)力度，我國(guó)在改革開放早期所采用的引進(jìn)―消化―吸收――創(chuàng)新基本模式已經(jīng)不能滿足我國(guó)新時(shí)期機(jī)械行業(yè)的發(fā)展需要。因此，提升機(jī)械設(shè)計(jì)自主創(chuàng)新能力才能夠?yàn)槲覈?guó)機(jī)械行業(yè)的整體發(fā)展提供一個(gè)可行的途徑。而在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中，通過提高對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)新的意識(shí)及能力，將機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造成本降低，提高產(chǎn)品的操作性能以及自動(dòng)化陳谷，達(dá)到對(duì)應(yīng)的環(huán)保要求，對(duì)推動(dòng)我國(guó)整個(gè)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

　　1 創(chuàng)新思維在機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循的兩個(gè)原則

　　整個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)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(gè)過程中，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作必須把握這樣兩個(gè)基本原則。

　　1.1 設(shè)計(jì)路徑最短原則

　　設(shè)計(jì)之初必須對(duì)產(chǎn)品必須具備的功能進(jìn)行確定，之后找尋得到最優(yōu)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方式，以便在最短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，之后選擇正確合理的價(jià)值工程方法，將其中價(jià)值相對(duì)較低的少部分構(gòu)件找出，將之作為分析對(duì)象，確認(rèn)其與當(dāng)前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的矛盾，試圖通過最小改動(dòng)量來解決存在的矛盾問題。這種設(shè)計(jì)路徑所耗費(fèi)的資源以及時(shí)間都較少，這時(shí)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的路徑自然最短。

　　1.2 相似性聯(lián)想原則

　　聯(lián)想是機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要方法，通過對(duì)事物之間的相似性進(jìn)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(gè)重要判據(jù)就是所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是否具有一定的相似性，而這有產(chǎn)品的實(shí)例直接決定。若設(shè)計(jì)的多個(gè)產(chǎn)品實(shí)例同時(shí)滿足功能需要，則它們之間一定存在對(duì)應(yīng)的相似性，表面產(chǎn)品具備創(chuàng)新設(shè)計(jì)的潛力。

　　2 創(chuàng)新思維在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　2.1在機(jī)械產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)人員根據(jù)用戶提出的產(chǎn)品功能需求而提出的從機(jī)械結(jié)構(gòu)原理出發(fā)的產(chǎn)品功能原理構(gòu)思。

　　運(yùn)動(dòng)方案是探索并解決實(shí)際問題的一個(gè)有效途徑，其主要包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及執(zhí)行部件等系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)。其最終得到的結(jié)果必須滿足機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能的運(yùn)動(dòng)性能要求。設(shè)計(jì)的一種機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jì)性、環(huán)境以及所獲得社會(huì)效益的關(guān)鍵步驟，是整個(gè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程以及后續(xù)產(chǎn)品制造、使用過程的基礎(chǔ)。對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)品而言，實(shí)現(xiàn)其具體的功能可以采用不同的運(yùn)動(dòng)方案，即可以采用不同的寫原理予以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不同的功能又可以通過不同的機(jī)構(gòu)來具體實(shí)現(xiàn)。

　　因此，該階段的工作是整個(gè)設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員必須從功能分析出發(fā)，利用創(chuàng)新思維對(duì)產(chǎn)品的活動(dòng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)、優(yōu)化，最終得到理想的產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)方案。

　　以汽車的前驅(qū)、后驅(qū)運(yùn)動(dòng)方案為例，傳統(tǒng)的后驅(qū)運(yùn)動(dòng)方案具有生產(chǎn)制造成本高、驅(qū)動(dòng)部件多、安裝復(fù)雜、車內(nèi)空間較小、牽引力不足以及動(dòng)力效率較低的問題。在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)的輕量化、汽車乘坐舒適性以及機(jī)動(dòng)性要求提高的背景下，后驅(qū)汽車已經(jīng)不能滿足當(dāng)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(duì)汽車的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行創(chuàng)新，將發(fā)動(dòng)機(jī)前置，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸直接與汽車前輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，驅(qū)

　　其一，汽車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)得到了明顯簡(jiǎn)化，零部件數(shù)量明顯減少，使得汽車的造價(jià)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(dòng)機(jī)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(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作主要包括對(duì)產(chǎn)品的外形、各部分的配置以及總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方面。根據(jù)客戶對(duì)機(jī)械產(chǎn)品功能要求的不同，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案也存在明顯差異。機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一個(gè)根本任務(wù)就是要找到不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出新型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式。

　　隨著人們對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能需求的提高，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提出了更嚴(yán)苛的要求，設(shè)計(jì)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(jī)、復(fù)印機(jī)以及掃描設(shè)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(shè)備。辦公用品廠家在了解到人們的需求之后，開始著手對(duì)辦公機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)和設(shè)計(jì)。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(fù)印以及掃描等文檔處理功能集成于一體，設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)多功能一體機(jī)，顯著改善了辦公室的工作環(huán)境。

　　2.3 在機(jī)械產(chǎn)品動(dòng)力能源創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　在制造技術(shù)、材料加工技術(shù)以及能源應(yīng)用技術(shù)得到迅速發(fā)展的背景下，機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在動(dòng)力能源的選擇過程中能夠選擇不同的能源作為產(chǎn)品動(dòng)力來源，包括石油、天然氣、電能和太陽能等。設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員可以充分發(fā)揮其自身的創(chuàng)造性思維、方法，對(duì)產(chǎn)品的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)甚至是重新設(shè)計(jì)，將更多的清潔能源應(yīng)用與機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力能源當(dāng)中。

　　還是以汽車為例，當(dāng)前在公共交通工具中日益廣泛應(yīng)用的電動(dòng)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(huì)排放對(duì)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(jìn)行比較，電動(dòng)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(dòng)汽車還能夠在晚間用電低谷時(shí)出現(xiàn)的富余電力充電，提高了發(fā)電設(shè)備的利用效率，使得其經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提升。另外，應(yīng)用達(dá)到了國(guó)家提倡的節(jié)能減排目的，是創(chuàng)新思維在機(jī)械產(chǎn)品能源設(shè)計(jì)中應(yīng)用的典型案例。

　　3.結(jié)束語

　　中國(guó)的機(jī)械產(chǎn)品比較落后、缺乏技術(shù)創(chuàng)新力量、市場(chǎng)比較低迷，主要是因?yàn)槠髽I(yè)缺乏適應(yīng)市場(chǎng)需要的新產(chǎn)品開發(fā)以及技術(shù)創(chuàng)新的能力和機(jī)制。尤其是國(guó)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(dòng)技術(shù)創(chuàng)新在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。