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導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計概念,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
機電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計有著極其豐富的內(nèi)容,同時也是產(chǎn)品在整個生產(chǎn)過程內(nèi)最具創(chuàng)造性的階段。其中,包含的原理與方法論對相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)者起到關(guān)鍵的引導(dǎo)效用。因此,對機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新性概念設(shè)計進行探索,具有十分重要的現(xiàn)實意義。
1機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的概述
1.1機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的內(nèi)容
機電一體化產(chǎn)品是在機電一體化基礎(chǔ)上建立起的包含系統(tǒng)與構(gòu)件、基本元內(nèi)容的集合,而機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的含義則是依據(jù)產(chǎn)品使用周期中各個環(huán)節(jié)所需要求對產(chǎn)品實施功能改造、分析和子功能開發(fā),進而實現(xiàn)其滿足功能結(jié)構(gòu)要求的系統(tǒng)化設(shè)計活動。這種設(shè)計工作的過程包括前期規(guī)劃、設(shè)計概念以及對計劃進行詳細(xì)化和豐富化,并加以改進補充。機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計過程中的程式化內(nèi)容可以通過計算機技術(shù)代為實現(xiàn),但除此之外難以被程式化的方面還需產(chǎn)品設(shè)計人員通過人工設(shè)計逐步完成。通過構(gòu)建人機協(xié)同的概念設(shè)計理念,對其功能與組織開發(fā)的過程按照模塊化思想進行劃分,以此實現(xiàn)這一設(shè)計工作的層次性、協(xié)調(diào)性。目前,發(fā)達國家對機電一體化概念設(shè)計的深入研究大體集中于其調(diào)控系統(tǒng)的設(shè)計。機電一體化的理念自1971年被提出以來,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,內(nèi)容也在逐步豐富,尤其在科技快速發(fā)展的今天,廣闊的市場空間與消費需求的升級,更加迫使機電一體化產(chǎn)品對自身性能、可靠程度提出更高要求。而計算機技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、傳感技術(shù)、AI技術(shù)、微電子技術(shù)、新材料技術(shù)、集成技術(shù)以及其他相關(guān)技術(shù)的進步,都為機電一體化產(chǎn)品的革新打下了技術(shù)根基,使得機電一體化產(chǎn)品朝著更優(yōu)質(zhì)、更高效的方向邁進。
1.2機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計的意義
機電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新型概念設(shè)計本身有著重要作用,其既是產(chǎn)品品質(zhì)的深層內(nèi)容,又是其功能屬性得以發(fā)揮的保障,對其本身質(zhì)量的影響也約占60%~70%。因此,建成機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計具有極其顯著的意義。簡要概括,主要包括以下三方面內(nèi)容。第一,創(chuàng)新機電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計是保障機電一體化產(chǎn)品品質(zhì)的必要性要求。機電一體化體系具有多種學(xué)科互相交叉、集成融合的特點,本身具有著復(fù)雜內(nèi)涵。因此,現(xiàn)今許多的機械產(chǎn)品的設(shè)計并不適應(yīng)機電一體化技術(shù)本身的特色,難以做到根據(jù)機電一體化技術(shù)特征隨之作出應(yīng)對。第二,機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的創(chuàng)新促使其理論體系得到發(fā)展。要創(chuàng)新這一概念設(shè)計,必將建立新的方式、理論基礎(chǔ)。只有在合理、可靠的概念設(shè)計基礎(chǔ)上,才能使之收獲具有優(yōu)異性能的機電一化體產(chǎn)品。再加之如今概念設(shè)計的思想理念獲得了社會中乃至整個世界越來越多的關(guān)注與認(rèn)同,如QFD理論、公理化理論、TRIZ理論等設(shè)計理論的建立,對于推動創(chuàng)新機電一體化產(chǎn)的概念設(shè)計發(fā)展起到了不可忽略的效用,進一步促進了機電一體化技術(shù)體系的建立和機電一體化技術(shù)的完善。第三,機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計對于生產(chǎn)能力與工作質(zhì)量的提高起到切實的幫助作用。許多機電一體化產(chǎn)品都帶有自動處理、調(diào)節(jié)的功效,通過這些能力的實現(xiàn),能夠保證工作質(zhì)量與效率的穩(wěn)步提升。例如,在數(shù)控機床的使用過程中,其生產(chǎn)效率要高出普通基礎(chǔ)5~6倍,并能夠?qū)崿F(xiàn)機床數(shù)量減少50%,節(jié)省50%操作人員的效能,生產(chǎn)周期也能縮短40%,進而使得生產(chǎn)成本降低50%左右。
2機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計理論
2.1機電一體化產(chǎn)品應(yīng)用到的系統(tǒng)原理
機電一體化系統(tǒng)是該類產(chǎn)品中最為重要的基礎(chǔ)。就其本質(zhì)來說。它算是一種復(fù)雜機械,但與普通的機械相比還有著顯著區(qū)分。機電一體化體系是通過在機構(gòu)的動力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先進的電子技術(shù),并使之與軟件相互聯(lián)合形成的一類新型機械系統(tǒng)。就其功能來說,機電一體化系統(tǒng)包含機械力、能量流、運動力等多種動力學(xué)有關(guān)的特殊機械,以及一些機電部件互相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。其中,機電一體化系統(tǒng)的核心又在于集成協(xié)調(diào)各種技術(shù),通過對機械工程、控制系統(tǒng)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)、電工技術(shù)等多項技術(shù)的聯(lián)合利用,實現(xiàn)其運動行為可控的目標(biāo),而不僅簡單對各項技術(shù)進行拼湊堆積。這也是利用計算機的調(diào)節(jié)和處理能力,實現(xiàn)驅(qū)動元件可控特征的現(xiàn)代化機械系統(tǒng)。有關(guān)機電系統(tǒng)化原理的研究主要包含三方面內(nèi)容。第一,三環(huán)論。研究者認(rèn)為,機電一體化產(chǎn)品可以劃分為電子、機械、軟件三項功能模塊。第二,五塊論。通常視機電一體化產(chǎn)品是由動力功能、控制功能、構(gòu)造功能、操作功能和傳感檢測五個功能模塊組成的。第三,兩個子系統(tǒng)理論。研究人員認(rèn)為,機電一體化系統(tǒng)是由控制系統(tǒng)和物理系統(tǒng)兩項分支系統(tǒng)共同組成的。以上三種理論的提出具有重要意義,但同時也有著較大的局限性。三者立足于控制和電力兩部分,但沒有對機械主體加以強調(diào),也并未對處理好機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計中出現(xiàn)的復(fù)雜性、多面性和模糊性等問題提出方法。因此,這些理論對該類產(chǎn)品的概念設(shè)計不能起到重要作用。在概念設(shè)計實際工作中,機電一體化系統(tǒng)往往會被劃分為傳感檢測、執(zhí)行機構(gòu)、信息控制處理三個子系統(tǒng)。通過這三個子系統(tǒng)的系統(tǒng)分工,各自完成信息檢測、機械運動與信息控制的工作,這種分工方式才能真正實現(xiàn)該系統(tǒng)中各項功能的優(yōu)化和最佳效果的發(fā)揮,并以此獲得機電一體化系統(tǒng)的概念設(shè)計合理的相關(guān)方案。
2.2機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計方法
對機電一體化產(chǎn)品而言,其概念設(shè)計是許多領(lǐng)域內(nèi)知識、技術(shù)之間的交織融合,具有新穎復(fù)雜、反復(fù)迭代、目標(biāo)多解、結(jié)構(gòu)不良等特點。滿足機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的創(chuàng)新,關(guān)鍵在于發(fā)揮設(shè)計者的主觀能動性,通過展現(xiàn)設(shè)計智慧,滿足創(chuàng)新性的要求。要實現(xiàn)這一目標(biāo),主要在于實現(xiàn)人機協(xié)調(diào)配合。計算機技術(shù)的飛速進步,促使人們對人工智能提出新的期待。但創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計這類任務(wù),主要還得依靠人類的智能實現(xiàn)。機電一體系統(tǒng)也是人機協(xié)同系統(tǒng),通過對設(shè)計者與計算機的分工,來達到創(chuàng)新概念設(shè)計的目的。機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計創(chuàng)新主要方法包括三方面內(nèi)容。第一,落實人才戰(zhàn)略,培養(yǎng)專業(yè)性人才??萍几偁幾罱K都會落實在人才競爭上。要實現(xiàn)機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的創(chuàng)新,人才供應(yīng)是重要保障。機電一體化技術(shù)專業(yè)人才在制造行業(yè)占據(jù)就業(yè)滿意度第三位的好名次,就業(yè)率更是高達100%。因此,加強專業(yè)人才培養(yǎng)更有著多方面的積極意義,國家以及機電行業(yè)要在培養(yǎng)、優(yōu)化道路中貢獻出更多力量,從多方面對學(xué)生展開培訓(xùn)工作,以此實現(xiàn)增強研究者、開發(fā)者、設(shè)計者以及其他相關(guān)從業(yè)人員素質(zhì)的目的。第二,努力拓寬供應(yīng)市場,嚴(yán)守質(zhì)量關(guān)。市場是檢驗產(chǎn)品的試金石,將機電一體化產(chǎn)品投放到市場中,一方面保障其生命周期能夠?qū)崿F(xiàn),另一方面通過買方對產(chǎn)品性能體驗所作反饋也對產(chǎn)品研發(fā)起到反作用力的效果,使其優(yōu)點得以保存、延續(xù),缺點得到改良、進化,從而不斷促進機電一體化產(chǎn)品性能的整體提升。第三,將環(huán)保技術(shù)納入機電一體化的發(fā)展策略中。機械技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)、電力技術(shù)等多種技術(shù)的應(yīng)用,往往會伴隨著電子、機械污染的問題。在機電一體化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,無可避免也會產(chǎn)生一些污染物。因此,設(shè)計者在設(shè)計研發(fā)過程中要考慮到環(huán)保問題,讓機電一體化產(chǎn)品朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展,以施行環(huán)保、可持續(xù)的發(fā)展策略為其提供方法指引。通過一些環(huán)保設(shè)施和環(huán)??萍嫉膶嵭?,有效遏制資源浪費、污染物增多的問題。當(dāng)實際運行過程中出現(xiàn)技術(shù)故障時,也可以反復(fù)利用一些資源,以減少資源、材料的消耗。相關(guān)生產(chǎn)負(fù)責(zé)人還應(yīng)主動淘汰一些產(chǎn)能落后的設(shè)備、產(chǎn)品,以此改變過去投入高、輸出高的模式,最終實現(xiàn)發(fā)展的可持續(xù),使人們擁有健康的生存環(huán)境。
2.3機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計的發(fā)展展望
機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新的概念設(shè)計主要發(fā)展在于理論的進步。雖然機電一體化體系中依舊存在許多問題需要加強分析、研究,但其發(fā)展總趨勢還是積極向上的。概括有五方面內(nèi)容:第一,根據(jù)被測物理量,建立傳感器特點和類型的知識庫;第二,構(gòu)建與機電一體化產(chǎn)品的概念設(shè)計相關(guān)的推理方法庫;第三,將執(zhí)行機構(gòu)的實現(xiàn)運動與動作進行分類,構(gòu)建執(zhí)行機構(gòu)庫和驅(qū)動元件庫,以促進驅(qū)動元件、執(zhí)行、傳動機構(gòu)和兩者的集成選擇實行;第四,實現(xiàn)對該類產(chǎn)品概念設(shè)計在各個環(huán)節(jié)評價體系的建立,尤其在概念設(shè)計初期中構(gòu)建對功能原理設(shè)計環(huán)節(jié)的評價體系;第五,構(gòu)建調(diào)節(jié)和控制信息的資料庫,以促進挑選硬件和編制軟件中對機構(gòu)子系統(tǒng)高效管控的實現(xiàn)。隨著機電技術(shù)與各項科技的快速進步以及機電一體化研究的逐步深入,促使機電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計的理論體系更加豐富,并具有更為強大的實用功能和操作功能,從而順利實現(xiàn)對機電一體化產(chǎn)品的創(chuàng)新與研發(fā)。
3結(jié)束語
機電一體化產(chǎn)品的研究雖然已經(jīng)取得了較為矚目的成績,但關(guān)于機電一體化產(chǎn)品設(shè)計的研究成果目前依然處于初級階段,仍需要相關(guān)從業(yè)者不斷加強探索、創(chuàng)新,通過大量細(xì)致的實踐研究工作,促進機電一體化產(chǎn)品創(chuàng)新概念設(shè)計的完善和成熟,并最終實現(xiàn)其優(yōu)異的實用價值。
作者:王中元 單位:內(nèi)蒙古機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院
關(guān)鍵詞:創(chuàng)新設(shè)計;設(shè)計方法;產(chǎn)品設(shè)計
創(chuàng)新設(shè)計是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計理論的重要內(nèi)容之一。隨著知識經(jīng)濟時代的到來,社會的進步與經(jīng)濟的發(fā)展更加依賴于人類的創(chuàng)新實踐活動。開展創(chuàng)新設(shè)計的研究對于建設(shè)創(chuàng)新型國家有重要意義。
1創(chuàng)新的內(nèi)涵
20世紀(jì)初,全球社會生產(chǎn)力的發(fā)展中只有5%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的,而現(xiàn)在發(fā)達國家中的40%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的。
美籍奧裔經(jīng)濟學(xué)家熊彼特(JosephA.Schumpeter)于1912年在其著作《經(jīng)濟發(fā)展理論》中將“創(chuàng)新”作為一個經(jīng)濟學(xué)概念首次提出。
熊彼特認(rèn)為創(chuàng)新是發(fā)明的第一次商品化,也就是說,把發(fā)明引入生產(chǎn)體系并為商業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)的過程就是創(chuàng)新,它意味著建立新的生產(chǎn)函數(shù)或供應(yīng)函數(shù),是在生產(chǎn)體系中引進一種生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的新的組合。
而發(fā)明實際上就是一個產(chǎn)品創(chuàng)新的過程,其關(guān)鍵是設(shè)計的創(chuàng)新,設(shè)計創(chuàng)新是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的根本基礎(chǔ)。因此,創(chuàng)新設(shè)計的重要性就顯而易見了。
創(chuàng)新設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動,是設(shè)計者充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,利用人類已有的科學(xué)技術(shù)成果,進行創(chuàng)新構(gòu)思,應(yīng)用新技術(shù)、新原理、新方法進行產(chǎn)品分析和設(shè)計的過程。
2創(chuàng)新方法的發(fā)展
創(chuàng)新是一個及其復(fù)雜的過程,人類對創(chuàng)新本質(zhì)的認(rèn)識與研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到科學(xué)的層次。但是眾多創(chuàng)新學(xué)者,經(jīng)數(shù)十年的研究發(fā)現(xiàn),科學(xué)技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造有一定的規(guī)律可循,他們大多是以原則、訣竅、思路形式指導(dǎo)人們克服心理和思維的障礙,改善思維的靈活性的過程。
自20世紀(jì)30年代至80年代,世界上出現(xiàn)了300多種創(chuàng)新技法,10多種創(chuàng)造原理。這些創(chuàng)新技法,各自從不同的角度、在一定程度上突破了制約創(chuàng)新的相關(guān)因素的限制。
所謂創(chuàng)新技法就是在創(chuàng)造心理、創(chuàng)造性思維方法和認(rèn)識規(guī)律基礎(chǔ)上的技巧。這些創(chuàng)新技法不存在科學(xué)的邏輯關(guān)系,大多數(shù)目前在理論上處于“初生期”,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達到純粹的科學(xué)水平。
從思維的角度,創(chuàng)新是人類駕馭形象思維與邏輯思維、發(fā)散思維與收斂思維的過程。
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,在掌握已有創(chuàng)新技法的基礎(chǔ)上,結(jié)合認(rèn)知科學(xué)、人工智能、設(shè)計方法學(xué)、科學(xué)技術(shù)哲學(xué)等前沿學(xué)科,創(chuàng)新設(shè)計方法已成為一門獨立且有待于開發(fā)的新的設(shè)計技術(shù)和方法。
創(chuàng)新設(shè)計方法的發(fā)展歷程如圖1所示。
最初的創(chuàng)新研究側(cè)重于人的創(chuàng)造性思維,總結(jié)出一些具有指導(dǎo)意義的規(guī)律,形成各種創(chuàng)新技法,如:頭腦風(fēng)暴法、聯(lián)想法、類比法、側(cè)向思考、仿生法等。
后來,創(chuàng)新方法的研究開始注重以知識(專利)為基礎(chǔ),通過對專利的分析與研究,總結(jié)創(chuàng)造活動所遵循的創(chuàng)新原理,該階段的典型創(chuàng)新方法是TRIZ理論。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)新方法的研究也出現(xiàn)新的趨勢,在現(xiàn)階段,各種成熟的創(chuàng)新設(shè)計方法開始集成化研究與應(yīng)用,并與計算機(包括網(wǎng)絡(luò))技術(shù)相結(jié)合,形成計算機輔助創(chuàng)新(CAI:ComputerAidedInnovation)技術(shù),如:QFD、可靠性設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)、有限元分析等各種成熟的技術(shù)和方法開始融入到創(chuàng)新設(shè)計過程中。
3機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究
機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究對于提高機械產(chǎn)品的設(shè)計水平、提高產(chǎn)品的競爭力有著重大的意義,受到世界各個國家的普遍重視。
機械創(chuàng)新設(shè)計是指充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力,利用人類己有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果(含理論、方法、技術(shù)原理等),進行創(chuàng)新構(gòu)思,應(yīng)用新技術(shù)、新原理、新方法進行產(chǎn)品的分析和設(shè)計,設(shè)計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或機械產(chǎn)品(裝置)的一種實踐活動。
一般來說,創(chuàng)新設(shè)計包括全新設(shè)計和適應(yīng)型創(chuàng)新設(shè)計兩類。
需要指出的是,創(chuàng)新設(shè)計和概念設(shè)計并不是同一個概念,概念設(shè)計的核心是進行設(shè)計創(chuàng)新,而創(chuàng)新設(shè)計并不盡限于概念設(shè)計階段。在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段均有創(chuàng)新設(shè)計的問題,但是最主要的是在概念設(shè)計階段進行創(chuàng)新。
國內(nèi)外學(xué)者針對機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,分別從設(shè)計的本質(zhì)、設(shè)計的過程以及設(shè)計的方法等不同方面,做了大量的研究工作。
創(chuàng)新設(shè)計理論和方法的研究現(xiàn)狀見表1。
4機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計存在的問題及展望
通過上述文獻的研究可以看出,盡管人們從不同角度對創(chuàng)新設(shè)計進行了數(shù)十年的研究,取得了一些成果,但是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中還有一些問題仍沒有解決,成為今后研究的重點。
(1)創(chuàng)新設(shè)計本質(zhì)過程的研究這實際上也是對設(shè)計的創(chuàng)新本質(zhì)的認(rèn)識。盡管人們從思維方法、設(shè)計手段等多方面對創(chuàng)新問題進行探索,現(xiàn)在對創(chuàng)新的實質(zhì)過程仍沒有一個統(tǒng)一的、深層次的認(rèn)識,無法形成一個完整的理論去指導(dǎo)創(chuàng)新實踐。在這方面我們?nèi)孕枰龃罅康墓ぷ?#65377;
(2)創(chuàng)新設(shè)計中知識的表達與應(yīng)用首先,產(chǎn)品創(chuàng)新過程涉及多學(xué)科、多種技術(shù),如何將設(shè)計知識組織管理,滿足設(shè)計主體對知識的需求是今后的研究重點。其次,為創(chuàng)新設(shè)計過程建立科學(xué)的產(chǎn)品模型,結(jié)合現(xiàn)代CAD技術(shù),支持創(chuàng)新方案的快速表達,對于提高設(shè)計效率有重要意義。
(3)設(shè)計理論研究與設(shè)計工具開發(fā)存在嚴(yán)重脫節(jié)人們對于設(shè)計理論及創(chuàng)新問題進行了大量研究,但是理論研究與設(shè)計工具,特別是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計工具存在嚴(yán)重的脫節(jié)。一方面某些機械結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法的研究較少考慮計算機實現(xiàn)的問題;另一方面設(shè)計工具開發(fā)時,又沒有適合計算機進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計自動化和智能化理論。需要深入研究機械產(chǎn)品設(shè)計中功——構(gòu)映射的本質(zhì)規(guī)律。
(4)創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)研究創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)的重點在于概念設(shè)計的集成化實現(xiàn),主要是指產(chǎn)品的原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成。現(xiàn)有的設(shè)計理論或設(shè)計工具多是從不同的角度,考慮某階段的創(chuàng)新實現(xiàn)問題,如:TechOptimizer可以輔助實現(xiàn)產(chǎn)品原理方案的創(chuàng)新,但需要其他CAD系統(tǒng)完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化軟件,如:UG、Pro/E等均開發(fā)出了支持概念設(shè)計的工業(yè)設(shè)計模塊或草圖設(shè)計模塊,但是這些模塊基本上仍是計算機輔助繪圖的工具,幾乎不支持原理方案的創(chuàng)新。缺乏統(tǒng)一的創(chuàng)新設(shè)計理論指導(dǎo)創(chuàng)新設(shè)計過程,是造成原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成度低的主要原因。
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創(chuàng)新設(shè)計是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計理論的重要內(nèi)容之一。隨著知識經(jīng)濟時代的到來,社會的進步與經(jīng)濟的發(fā)展更加依賴于人類的創(chuàng)新實踐活動。開展創(chuàng)新設(shè)計的研究對于建設(shè)創(chuàng)新型國家有重要意義。
1 創(chuàng)新的內(nèi)涵
20世紀(jì)初,全球社會生產(chǎn)力的發(fā)展中只有5%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的,而現(xiàn)在發(fā)達國家中的40%是依靠技術(shù)創(chuàng)新取得的。
美籍奧裔經(jīng)濟學(xué)家熊彼特(Joseph A. Schumpeter)于1912年在其著作《經(jīng)濟發(fā)展理論》中將“創(chuàng)新”作為一個經(jīng)濟學(xué)概念首次提出。
熊彼特認(rèn)為創(chuàng)新是發(fā)明的第一次商品化,也就是說,把發(fā)明引入生產(chǎn)體系并為商業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)的過程就是創(chuàng)新,它意味著建立新的生產(chǎn)函數(shù)或供應(yīng)函數(shù),是在生產(chǎn)體系中引進一種生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的新的組合。
而發(fā)明實際上就是一個產(chǎn)品創(chuàng)新的過程,其關(guān)鍵是設(shè)計的創(chuàng)新,設(shè)計創(chuàng)新是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的根本基礎(chǔ)。因此,創(chuàng)新設(shè)計的重要性就顯而易見了。
創(chuàng)新設(shè)計是一種創(chuàng)造性的智力活動,是設(shè)計者充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造力,利用人類已有的科學(xué)技術(shù)成果,進行創(chuàng)新構(gòu)思,應(yīng)用新技術(shù)、新原理、新方法進行產(chǎn)品分析和設(shè)計的過程。
2 創(chuàng)新方法的發(fā)展
創(chuàng)新是一個及其復(fù)雜的過程,人類對創(chuàng)新本質(zhì)的認(rèn)識與研究還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達不到科學(xué)的層次。但是眾多創(chuàng)新學(xué)者,經(jīng)數(shù)十年的研究發(fā)現(xiàn),科學(xué)技術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造有一定的規(guī)律可循,他們大多是以原則、訣竅、思路形式指導(dǎo)人們克服心理和思維的障礙,改善思維的靈活性的過程。
自20世紀(jì)30年代至80年代,世界上出現(xiàn)了300多種創(chuàng)新技法,10多種創(chuàng)造原理。這些創(chuàng)新技法,各自從不同的角度、在一定程度上突破了制約創(chuàng)新的相關(guān)因素的限制。
所謂創(chuàng)新技法就是在創(chuàng)造心理、創(chuàng)造性思維方法和認(rèn)識規(guī)律基礎(chǔ)上的技巧。這些創(chuàng)新技法不存在科學(xué)的邏輯關(guān)系,大多數(shù)目前在理論上處于“初生期”,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達到純粹的科學(xué)水平。
從思維的角度,創(chuàng)新是人類駕馭形象思維與邏輯思維、發(fā)散思維與收斂思維的過程。
經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,在掌握已有創(chuàng)新技法的基礎(chǔ)上,結(jié)合認(rèn)知科學(xué)、人工智能、設(shè)計方法學(xué)、科學(xué)技術(shù)哲學(xué)等前沿學(xué)科,創(chuàng)新設(shè)計方法已成為一門獨立且有待于開發(fā)的新的設(shè)計技術(shù)和方法。
創(chuàng)新設(shè)計方法的發(fā)展歷程如圖1所示。
最初的創(chuàng)新研究側(cè)重于人的創(chuàng)造性思維,總結(jié)出一些具有指導(dǎo)意義的規(guī)律,形成各種創(chuàng)新技法,如:頭腦風(fēng)暴法、聯(lián)想法、類比法、側(cè)向思考、仿生法等。
后來,創(chuàng)新方法的研究開始注重以知識(專利)為基礎(chǔ),通過對專利的分析與研究,總結(jié)創(chuàng)造活動所遵循的創(chuàng)新原理,該階段的典型創(chuàng)新方法是TRIZ理論。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,創(chuàng)新方法的研究也出現(xiàn)新的趨勢,在現(xiàn)階段,各種成熟的創(chuàng)新設(shè)計方法開始集成化研究與應(yīng)用,并與計算機(包括網(wǎng)絡(luò))技術(shù)相結(jié)合,形成計算機輔助創(chuàng)新(CAI: Computer Aided Innovation)技術(shù),如:QFD、可靠性設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同創(chuàng)新技術(shù)、有限元分析等各種成熟的技術(shù)和方法開始融入到創(chuàng)新設(shè)計過程中。
3 機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究
機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的研究對于提高機械產(chǎn)品的設(shè)計水平、提高產(chǎn)品的競爭力有著重大的意義,受到世界各個國家的普遍重視。
機械創(chuàng)新設(shè)計是指充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力,利用人類己有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果(含理論、方法、技術(shù)原理等),進行創(chuàng)新構(gòu)思,應(yīng)用新技術(shù)、新原理、新方法進行產(chǎn)品的分析和設(shè)計,設(shè)計出具有新穎性、創(chuàng)造性及實用性的機構(gòu)或機械產(chǎn)品(裝置)的一種實踐活動。
一般來說,創(chuàng)新設(shè)計包括全新設(shè)計和適應(yīng)型創(chuàng)新設(shè)計兩類。
需要指出的是,創(chuàng)新設(shè)計和概念設(shè)計并不是同一個概念,概念設(shè)計的核心是進行設(shè)計創(chuàng)新,而創(chuàng)新設(shè)計并不盡限于概念設(shè)計階段。在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段均有創(chuàng)新設(shè)計的問題,但是最主要的是在概念設(shè)計階段進行創(chuàng)新。
國內(nèi)外學(xué)者針對機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,分別從設(shè)計的本質(zhì)、設(shè)計的過程以及設(shè)計的方法等不同方面,做了大量的研究工作。
創(chuàng)新設(shè)計理論和方法的研究現(xiàn)狀見表1。
4 機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計存在的問題及展望
通過上述文獻的研究可以看出,盡管人們從不同角度對創(chuàng)新設(shè)計進行了數(shù)十年的研究,取得了一些成果,但是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中還有一些問題仍沒有解決,成為今后研究的重點。
(1)創(chuàng)新設(shè)計本質(zhì)過程的研究這實際上也是對設(shè)計的創(chuàng)新本質(zhì)的認(rèn)識。盡管人們從思維方法、設(shè)計手段等多方面對創(chuàng)新問題進行探索,現(xiàn)在對創(chuàng)新的實質(zhì)過程仍沒有一個統(tǒng)一的、深層次的認(rèn)識,無法形成一個完整的理論去指導(dǎo)創(chuàng)新實踐。在這方面我們?nèi)孕枰龃罅康墓ぷ?#65377;
(2)創(chuàng)新設(shè)計中知識的表達與應(yīng)用首先,產(chǎn)品創(chuàng)新過程涉及多學(xué)科、多種技術(shù),如何將設(shè)計知識組織管理,滿足設(shè)計主體對知識的需求是今后的研究重點。其次,為創(chuàng)新設(shè)計過程建立科學(xué)的產(chǎn)品模型,結(jié)合現(xiàn)代CAD技術(shù),支持創(chuàng)新方案的快速表達,對于提高設(shè)計效率有重要意義。
(3)設(shè)計理論研究與設(shè)計工具開發(fā)存在嚴(yán)重脫節(jié)人們對于設(shè)計理論及創(chuàng)新問題進行了大量研究,但是理論研究與設(shè)計工具,特別是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計工具存在嚴(yán)重的脫節(jié)。一方面某些機械結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和方法的研究較少考慮計算機實現(xiàn)的問題;另一方面設(shè)計工具開發(fā)時,又沒有適合計算機進行的結(jié)構(gòu)設(shè)計自動化和智能化理論。需要深入研究機械產(chǎn)品設(shè)計中功――構(gòu)映射的本質(zhì)規(guī)律。
(4)創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)研究創(chuàng)新設(shè)計過程的集成化技術(shù)的重點在于概念設(shè)計的集成化實現(xiàn),主要是指產(chǎn)品的原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成。現(xiàn)有的設(shè)計理論或設(shè)計工具多是從不同的角度,考慮某階段的創(chuàng)新實現(xiàn)問題,如:TechOptimizer可以輔助實現(xiàn)產(chǎn)品原理方案的創(chuàng)新,但需要其他CAD系統(tǒng)完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作;一些大型的CAD/CAE/CAM商品化軟件,如:UG、Pro/E等均開發(fā)出了支持概念設(shè)計的工業(yè)設(shè)計模塊或草圖設(shè)計模塊,但是這些模塊基本上仍是計算機輔助繪圖的工具,幾乎不支持原理方案的創(chuàng)新。缺乏統(tǒng)一的創(chuàng)新設(shè)計理論指導(dǎo)創(chuàng)新設(shè)計過程,是造成原理方案創(chuàng)新與結(jié)構(gòu)方案創(chuàng)新的集成度低的主要原因。
參考文獻
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旅游產(chǎn)品是對某一特定旅游景區(qū)有紀(jì)念意義的產(chǎn)品。旅游產(chǎn)品是一種特殊的商品,它是旅游景區(qū)歷史和文化的承載,具有地域性,文化性、紀(jì)念性、藝術(shù)性、收藏性、實用性等特點。近年來,隨著物質(zhì)水平和審美水平的提升,游客對旅游產(chǎn)品提出了更多元化的綜合需求,旅游產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計因此成為旅游業(yè)發(fā)展的緊迫任務(wù)。而旅游產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計主要體現(xiàn)在概念設(shè)計階段,其主要任務(wù)就是完成對產(chǎn)品概念的創(chuàng)新設(shè)想和構(gòu)建,并通過有效的概念設(shè)計方法協(xié)助設(shè)計師表達和完善設(shè)計構(gòu)想,改良旅游產(chǎn)品原型,創(chuàng)造新的外觀設(shè)計形式,增加旅游產(chǎn)品的實用功能,具有更好的藝術(shù)性和工藝結(jié)構(gòu),吸引游客購買。
2旅游產(chǎn)品概念設(shè)計中的頭腦風(fēng)暴法
2.1頭腦風(fēng)暴法概述
1939年,美國創(chuàng)造學(xué)家A.F.奧斯本提出了頭腦風(fēng)暴法(Brainstorming),又稱腦力激勵法,是一種激勵群體智慧的創(chuàng)造技法,它利用群體的力量生成大量創(chuàng)造思維和創(chuàng)新想法,其核心在于激發(fā)全體成員的智慧。在旅游產(chǎn)品的概念設(shè)計中使用頭腦風(fēng)暴法時,通常是專門舉辦一場小型會議,使參會的設(shè)計人員圍繞產(chǎn)品的造型設(shè)計、色彩設(shè)計、功能設(shè)計等問題展開討論。與會人員互相啟迪、激勵、完善、取長補短,激蕩思維,產(chǎn)生關(guān)于旅游產(chǎn)品的創(chuàng)造性構(gòu)想方面的連鎖反應(yīng),從而生成大量設(shè)計想法和創(chuàng)意。在頭腦風(fēng)暴的討論過程中,不必過分強調(diào)加工技術(shù)和工藝標(biāo)準(zhǔn)等問題,關(guān)注點主要凝集于旅游產(chǎn)品的外觀設(shè)計創(chuàng)意,利用頭腦風(fēng)暴法可以獲取數(shù)量眾多的產(chǎn)品創(chuàng)意想法,進而得到理想的設(shè)計方案。頭腦風(fēng)暴法充分地調(diào)動了群體的思維力量,其結(jié)果與個人思維相比,更加豐富和深入。
2.2旅游產(chǎn)品概念設(shè)計中的頭腦風(fēng)暴法
在旅游產(chǎn)品的概念設(shè)計中,頭腦風(fēng)暴法的常用方法分兩種:(1)遞進法,先提出一個大致概略的想法,小組成員在這個想法的基礎(chǔ)上延伸、換位、調(diào)整、反向、同類等思考,并逐漸深入;(2)跳躍法,不受約束和限制,天馬行空思考和構(gòu)想,展開新想法和新思維,創(chuàng)意跨度大。在設(shè)計創(chuàng)意和方案產(chǎn)生過程中,研發(fā)組的每個組員都要積極調(diào)動思維,充分表達出設(shè)計專業(yè)知識和個性化的獨立思維能力,繼而在較短的時間內(nèi)制造大量的、廣泛的、創(chuàng)新的設(shè)計創(chuàng)意。
3頭腦風(fēng)暴法在旅游產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用
3.1頭腦風(fēng)暴法在旅游產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用原則
(1)延遲方案評判原則。對旅游產(chǎn)品的各種創(chuàng)意概念和方案評判要放到最后階段,在這之前不能展開批評和評價,不管某種想法是否能執(zhí)行,都要認(rèn)真看待。(2)自由暢想產(chǎn)品構(gòu)想原則。這是頭腦風(fēng)暴法成功的關(guān)鍵,所有組員一律平等,每位組員都各抒己見,在自由、寬松、活躍的氛圍中展開頭腦激蕩,激勵組員提出各種各樣的設(shè)計概念,使與會者自由放松地提出自己的構(gòu)想。(3)以創(chuàng)意數(shù)量追求質(zhì)量原則。頭腦風(fēng)暴法產(chǎn)生的創(chuàng)意和想法數(shù)量越多,好的創(chuàng)意產(chǎn)生的可能性越大,而優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)意和設(shè)想就會從中產(chǎn)生。(4)綜合改良設(shè)計創(chuàng)意原則。這是頭腦風(fēng)暴法是否成功的標(biāo)準(zhǔn),對成員提出的概念創(chuàng)意和想法進行自由討論,在友好融洽的氛圍中鼓勵組員對別人提出的創(chuàng)意和設(shè)想進行補充、優(yōu)化和綜合,互相啟發(fā)和完善。(5)突出概念設(shè)計的求異創(chuàng)新。頭腦風(fēng)暴法的宗旨就是鼓勵成員自由思考和創(chuàng)造。(6)概念創(chuàng)意限人限時原則。限定參與會議的人數(shù),并規(guī)定討論時間,讓圍繞產(chǎn)品創(chuàng)意的腦力激蕩有序進行。
3.2頭腦風(fēng)暴法在旅游產(chǎn)品概念設(shè)計中的應(yīng)用流程
(1)明確頭腦風(fēng)暴會議的討論主題,開展分工協(xié)作。整個會議有一位主持和一位記錄員。主持人要求對旅游產(chǎn)品的情況充分了解,明確會議的主要議題,使小組成員清楚這次頭腦風(fēng)暴會議要解決的目標(biāo)和核心問題。旅游產(chǎn)品概念設(shè)計的頭腦風(fēng)暴主題是圍繞旅游產(chǎn)品的外觀設(shè)計開展的。主持人的主要任務(wù)是掌握整個會議的節(jié)奏和進程,及時匯報會議的開展情況,整理各種觀點的核心內(nèi)容,并善于啟發(fā)和引導(dǎo),激發(fā)組員的靈感,制造自由活躍的討論氛圍;有時也可讓大家冷靜沉思,回歸理性,然后繼續(xù)開展討論,激發(fā)新的發(fā)言等。記錄員的主要任務(wù)是記錄全體成員的創(chuàng)意和想法,保留最大的創(chuàng)意信息量,同時也要親身積極參與討論,并提出自己的創(chuàng)意設(shè)想。(2)旅游產(chǎn)品概念設(shè)計的頭腦風(fēng)暴會前準(zhǔn)備。為了使頭腦風(fēng)暴會議達到理想的效果,會前的準(zhǔn)備非常重要。第一,要提前確定好參會人員名單、會議時間地點和需要解決的問題,并提前通知參會人員。由于旅游產(chǎn)品的復(fù)雜性,會議人數(shù)可設(shè)定在15人以內(nèi),采用自由發(fā)言方式,會議時間可安排45分鐘左右,具體操作由主持人掌握。第二,與會者要事先對旅游產(chǎn)品進行一定的研究,找出現(xiàn)存問題和研發(fā)前景。第三,收集整理旅游產(chǎn)品相關(guān)的資料、圖片供大家參考。(3)旅游產(chǎn)品概念創(chuàng)意的熱身放松階段。這個階段旨在營造一種寬松自由的氛圍,讓參會人員進入放松自如的狀態(tài),宣布開會以后,主持人先說明會議規(guī)則,再用愉快活潑的話題令與會者的思維活躍起來,然后自然導(dǎo)入會議主題。(4)旅游產(chǎn)品概念創(chuàng)意的議題宣布階段。由主持人宣布頭腦風(fēng)暴會議主題-旅游產(chǎn)品外觀設(shè)計,并利用投影儀介紹旅游產(chǎn)品的特點、發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題,介紹時語言簡潔準(zhǔn)確,信息量切忌過多,以避免干預(yù)組員的創(chuàng)造力和想象力發(fā)揮。(5)旅游產(chǎn)品概念創(chuàng)意的自由暢談階段。本階段是頭腦風(fēng)暴法的創(chuàng)意產(chǎn)生階段,為了使組員能暢所欲言,需要制訂規(guī)則:不私下討論,不評論他人發(fā)言,發(fā)表自己的想法簡潔明白,一次只表明一種想法。主持人公布規(guī)則以后,引導(dǎo)大家針對旅游產(chǎn)品外觀設(shè)計自由想象,自由發(fā)表見解和想法,讓每位組員知無不言,言無不盡。(6)旅游產(chǎn)品概念創(chuàng)意篩選階段。會后一至兩天內(nèi),主持人要持續(xù)向參會者詢問了解大家會后的新想法和新創(chuàng)意,完善補充會議記錄,并將大家的創(chuàng)意和構(gòu)想?yún)R總整理成方案,由專家評審小組根據(jù)旅游產(chǎn)品設(shè)計的一般標(biāo)準(zhǔn),諸如地域性、藝術(shù)性、紀(jì)念性、實用性等標(biāo)準(zhǔn)進行篩選,反復(fù)比較、評價和選擇,投票選出6~10個最佳方案。這些方案是群體創(chuàng)意的優(yōu)勢組合和結(jié)晶成果。
二、設(shè)計管理之于創(chuàng)新設(shè)計
創(chuàng)新設(shè)計的最終目的就是使企業(yè)獲得可觀的利潤,也就是說,產(chǎn)品要賣的出去,這些都必須建立在對消費者和目標(biāo)客戶有明確的調(diào)研分析、定位的基礎(chǔ)之上,輕視消費者研究所獲得的產(chǎn)品將是沒有競爭力的。因此,對人類行為的研究,是創(chuàng)新設(shè)計的根本出發(fā)點;同時,這種以人為本的設(shè)計思想,也是設(shè)計管理的新理念。管理人的設(shè)計管理與研究人的創(chuàng)新設(shè)計就具備的共通點,設(shè)計管理可以應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計活動中。簡單地說就是產(chǎn)品創(chuàng)新過程本身具有很多的感性因素在里面,會有很多不確定和不成熟的部分,這些都需要設(shè)計管理來加以疏導(dǎo)。
創(chuàng)新設(shè)計中的創(chuàng)造性思維與活動往往是多樣化的,像那些藝術(shù)家、狂熱的科學(xué)家那樣,有時甚至難以理解。然而,經(jīng)過初期的靈感創(chuàng)作之后,在實際的開發(fā)流程中會遇到數(shù)以百計的問題,這些就需要規(guī)范化的組織、協(xié)調(diào)與控制。在創(chuàng)新設(shè)計過程中,設(shè)計者可以創(chuàng)造出創(chuàng)新性的產(chǎn)品或者服務(wù),同時把創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)移到市場中去,通過把設(shè)計者的作用從產(chǎn)品設(shè)計過程拓展到其他方面,設(shè)計的敏感性能夠與其他功能相結(jié)合,從而擴大影響。設(shè)計管理的技巧和知識能夠在經(jīng)營的很多方面發(fā)揮作用,包括研究、營銷、促銷、創(chuàng)建品牌、發(fā)現(xiàn)新機會、趨勢預(yù)測以及產(chǎn)品改進等。其中,最重要的就是設(shè)計管理之于創(chuàng)新設(shè)計,設(shè)計管理能夠使創(chuàng)新設(shè)計最大限度地適應(yīng)企業(yè)理念、響應(yīng)市場變化,根據(jù)新的挑戰(zhàn)及時產(chǎn)生新的應(yīng)對策略。在企業(yè)設(shè)計和經(jīng)營活動的競爭中引入設(shè)計管理的系統(tǒng)理念,無疑可以起到更好的效果,創(chuàng)新設(shè)計也會更有優(yōu)勢。
新經(jīng)濟時代的來臨,我們迫切地需要創(chuàng)立一個“新的創(chuàng)新模式”來面對急速變化的市場。創(chuàng)新設(shè)計正是企業(yè)應(yīng)對新經(jīng)濟時代的重要策略,企業(yè)設(shè)計策略順利的展開則需要對創(chuàng)新設(shè)計實施有效的策略管理,通過管理,提出一個適當(dāng)?shù)脑O(shè)計策略程序。這種方式,有助于理解企業(yè)設(shè)計策略管理的全面性和指導(dǎo)性特征,并有益于策略的制定和實施。具體來說有以下三個方面:(1)創(chuàng)新設(shè)計策略分析;(2)創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計策略的制定和選擇;(3)創(chuàng)新設(shè)計策略的實施。制定完善的創(chuàng)新設(shè)計策略框架,面向以“消費者”的創(chuàng)新設(shè)計策略,才是一套行之有效的管理方法,這樣做會給企業(yè)帶來很多好處和效益,避免不必要的損失和失誤,對創(chuàng)新設(shè)計實施管理還可以大大減少不符合期望的設(shè)計策略,同時還能有效控制成本。
中圖分類號:F407.4 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
機械自動化技術(shù)在機械制造業(yè)快速發(fā)展的今天也有了長足的發(fā)展。機械自動化主要指的就是在機械的設(shè)計、制造中使用自動化技術(shù),實現(xiàn)機械生產(chǎn)、加工的全自動化,加快加工形成速度和生產(chǎn)材料的流動速度,使得生產(chǎn)過程實現(xiàn)全自動化。機械制造水平的高低,不僅關(guān)系到機械制造業(yè)自身的發(fā)展,同時還對我國的國民經(jīng)濟有著相當(dāng)重要的影響。作為機械制造重中之重的機械設(shè)計就更加重要了。
從創(chuàng)新角度研究自動化技術(shù)與機械設(shè)計
創(chuàng)新是當(dāng)今時代的主流,不斷提高產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計能力,不僅關(guān)系到企業(yè)在經(jīng)濟競爭大環(huán)境下的生存發(fā)展,還關(guān)系到國家的生存與發(fā)展。美國工程設(shè)計委員會就將創(chuàng)新設(shè)計作為優(yōu)先資助領(lǐng)域,認(rèn)為創(chuàng)新是企業(yè)乃至國家發(fā)展進步的關(guān)鍵因素。創(chuàng)新設(shè)計是增加就業(yè)機會、關(guān)系到我國未來企業(yè)發(fā)展的核心競爭力??焖俣嘧兊慕?jīng)濟競爭市場和個性化發(fā)展趨勢也對當(dāng)今企業(yè)的發(fā)展提出了挑戰(zhàn)。企業(yè)必須在經(jīng)濟市場激烈競爭中準(zhǔn)確掌握市場動態(tài),具備良好的市場嗅覺能力,以市場需求為導(dǎo)向,能夠在第一時間開發(fā)出滿足市場需求的產(chǎn)品,贏得市場的青睞,進而獲得豐厚的利潤回報。而在產(chǎn)品開發(fā)的過程中,快速創(chuàng)新能力則非常重要,是決定企業(yè)生存發(fā)展的關(guān)鍵因素,同時快速性和創(chuàng)新性也是二十一世紀(jì)工程設(shè)計學(xué)科的主要發(fā)展方向。將創(chuàng)新理念引入機械產(chǎn)品的設(shè)計階段,首先從產(chǎn)品的概念設(shè)計階段著手。產(chǎn)品的概念設(shè)計階段,也被叫做產(chǎn)品的原理方案設(shè)計階段,是運用創(chuàng)新手段的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從不同的思維角度看待同一問題,得到針對同一問題的不同解,并組成解空間,然后經(jīng)過比較分析后,選擇解空間中那些相對具有創(chuàng)新性和新穎力的產(chǎn)品設(shè)計方案,這就是一個較為完整的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程。也只有這樣的設(shè)計,才是特定生產(chǎn)條件和特定市場需求環(huán)境下的最具有創(chuàng)新性和設(shè)計感的可行性產(chǎn)品設(shè)計方案,才更加適應(yīng)市場的需求,在經(jīng)濟市場中更加具有競爭價值。因此,機械產(chǎn)品的設(shè)計不是僅僅局限于追尋問題的一個最佳解,而在于在特有的物質(zhì)條件下獲得最具有競爭力、創(chuàng)新價值的產(chǎn)品。
機械產(chǎn)品的概念設(shè)計是人腦抽象思維和形象思維的綜合結(jié)果,與人腦的思維能力有關(guān)。由于人的創(chuàng)新思維和知識有一定的局限性,創(chuàng)新也不是隨時隨地都會有的,具有一定的隨機性,不能做出非??隙ǖ谋WC,在任何給定的時間和給定的條件下都能創(chuàng)造出具有創(chuàng)新性的機械產(chǎn)品設(shè)計方案。這就與快速發(fā)展的經(jīng)濟市場相脫軌,使得機械產(chǎn)品往往跟不上市場發(fā)展、進步的節(jié)奏,容易引發(fā)企業(yè)危機。這使得如何快速地拿出滿足市場需求的產(chǎn)品設(shè)計成為了現(xiàn)實性的問題,在研究解決這個問題的基礎(chǔ)上,人們開始將目光集中于計算機信息技術(shù),經(jīng)過不斷實踐后發(fā)現(xiàn),將計算機信息技術(shù)引入到機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計中能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的快速創(chuàng)新設(shè)計,是唯一可行的一種方法。
二、自動化技術(shù)在機械設(shè)計中的應(yīng)用
從機構(gòu)學(xué)的廣義角度來說,任何包含控制、機、電等的機電一體化系統(tǒng)都可以看成由控制、機、電組成的廣義傳動結(jié)構(gòu)和廣義傳動結(jié)構(gòu)載體。機電一體化系統(tǒng)的創(chuàng)新實質(zhì)上指的是廣義機構(gòu)的創(chuàng)新。本文在此基礎(chǔ)上提出了一種基于三維平臺的較為復(fù)雜的機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計和自動化設(shè)計方法。主要圍繞機械概念設(shè)計方案以及機械概念設(shè)計方案的虛擬樣機自動表達進行了詳細(xì)地論述。
復(fù)雜機械系統(tǒng)的創(chuàng)新性設(shè)計和機械的相對應(yīng)的自動化系統(tǒng)主要包括能夠在產(chǎn)品設(shè)計方案中的三維虛擬樣機的裝配和仿真的自動化建模中加以直接支持,能對形成的較為復(fù)雜的機械系統(tǒng)符號進行自動化仿真、裝配以及建模。并能夠提供2種計算機化方法,且確保這2種計算機化方法能夠適應(yīng)復(fù)雜機械創(chuàng)新設(shè)計且具有較強的創(chuàng)新設(shè)計能力。在此設(shè)計中,創(chuàng)新和快速是最關(guān)鍵的因素。
在機械產(chǎn)品概念設(shè)計階段,此基于三維平臺的系統(tǒng)提供了2種由計算機進行輔助的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計方法,第一種就是在設(shè)計規(guī)則之下的機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計;第二種就是在改良機械產(chǎn)品的基礎(chǔ)上的功能重組與分解的機械創(chuàng)新設(shè)計方法。不管是在設(shè)計規(guī)則之下的機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,還是在設(shè)計規(guī)則之下的機械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計,最終都會采取符號方案的方式加以表示。針對機械產(chǎn)品設(shè)計概念階段的這種采用符號進行表達的產(chǎn)品設(shè)計方案,最后都會被自動分解為基本機構(gòu)以及與其連接關(guān)系。針對其中的已經(jīng)被識別出來的基本機構(gòu),采取基本機構(gòu)運動分析方法對基本機構(gòu)的內(nèi)部各個構(gòu)件加以分析,最終得出基本機構(gòu)各構(gòu)件的平面運動數(shù)據(jù)的相關(guān)分析。在這個過程中,為了加快機械產(chǎn)品的研發(fā)速度,可以采取面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計基本機構(gòu)的機構(gòu)設(shè)計?;緳C構(gòu)的快速虛擬的建模問題的解決可以通過對三維平臺采取數(shù)據(jù)庫驅(qū)動、特征控制參數(shù)等措施進行2次開發(fā),能夠?qū)崿F(xiàn)選用少量特征來進行控制參數(shù)驅(qū)動整個基本機構(gòu)的三維造型設(shè)計過程。
按照基本機構(gòu)之間的相互連接關(guān)系以及基本機構(gòu)的空間占據(jù)大小,采取最優(yōu)布局算法,對每一個基本機構(gòu)在空間的具置加以確定,盡量使得復(fù)雜機械系統(tǒng)實現(xiàn)占據(jù)空間位置最小,這不僅是工藝美學(xué)設(shè)計的要求,同時也提高了機械產(chǎn)品的運動剛度,可謂一舉兩得。運用“后臺預(yù)置”的裝配方式,按照基本機構(gòu)的運動分析數(shù)據(jù)以及最終布局結(jié)果,在特定的布局空間放置基本機構(gòu)的三維虛擬模型。與機械概念設(shè)計符號方案相對應(yīng)的復(fù)雜機械系統(tǒng)的虛擬樣機可以通過驅(qū)動構(gòu)件位置的連續(xù)變換來獲得。
在機械概念設(shè)計階段獲得的符號設(shè)計方案能夠在一定條件下自動轉(zhuǎn)化為和其相對應(yīng)的二維虛擬樣機,然后再接著進行虛擬仿真。這一過程的設(shè)計,就可以實現(xiàn)由機械產(chǎn)品的概念設(shè)計階段的評價直接轉(zhuǎn)化為對虛擬樣機階段的定量的行為評價,進而綜合評價機械產(chǎn)品的設(shè)計方案,能夠在三維虛擬樣機的層面上,實現(xiàn)從眾多機械產(chǎn)品設(shè)計方案中快速選出最具有創(chuàng)新性的性能優(yōu)秀的產(chǎn)品設(shè)計方案。從以上論述中我們可以看到,自動化技術(shù)在復(fù)雜機械系統(tǒng)設(shè)計中的運用,不僅有利于機械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計,同時還有效提高了機械產(chǎn)品的研發(fā)速度。
結(jié)語:
我國機械制造業(yè)的發(fā)展進程隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也得到了相應(yīng)程度的發(fā)展,尤其是自動化技術(shù)在機械設(shè)計中的運用,以國際先進水平為基準(zhǔn),起點較高,包括了各種見效快、較為靈活且成本相對較低的自動化技術(shù)。本文從創(chuàng)新角度研究了自動化技術(shù)與機械設(shè)計,并在此基礎(chǔ)上對基于三維平臺的較為復(fù)雜的機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計以及自動化方法進行了詳細(xì)地論述,希望能給予相關(guān)人士一些建設(shè)性的意見以及建議。
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【中圖分類號】G【文獻標(biāo)識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)04C-0078-03
隨著人們的消費觀念日趨成熟,旅游消費群體不斷壯大,從而帶動了我國旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展與旅游市場規(guī)模的空前龐大。與此同時,旅游產(chǎn)業(yè)項目開發(fā)與衍生的旅游產(chǎn)品也隨之火爆起來。人們常常因為喜歡一個旅游景點而樂此不疲,但往往因為難求一件特色工藝品而大失所望。近些年,我國的旅游商品收入所占比重在旅游總收入中徘徊在20%左右。經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn):我國旅游區(qū)工藝品的銷售額低于整體旅游經(jīng)濟收入的5%,這個銷售水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后著我國旅游經(jīng)濟的發(fā)展。
一、我國旅游工藝品的發(fā)展趨勢
我國旅游工藝品的銷售總額遠(yuǎn)落后于發(fā)達國家,在很大一部分程度上取決于產(chǎn)品本身的創(chuàng)新設(shè)計與品牌塑造。有學(xué)者認(rèn)為,旅游工藝品可以成為傳承和發(fā)揚地方文化的有力工具,它的開發(fā)應(yīng)該把傳統(tǒng)文化和現(xiàn)代技術(shù)緊密結(jié)合,走品牌化、特色化、多元化的設(shè)計之路。旅游工藝品是旅游市場(消費者)需要而在原生工藝品基礎(chǔ)上進行加工處理形成的新型旅游商品,凝聚了地域文化特色、藝術(shù)性與工藝性一體的傳統(tǒng)工藝品和民間工藝品。因此,旅游工藝品設(shè)計理念表達的是特色鮮明的地方性與民族性,產(chǎn)品本身具備的是紀(jì)念性與藝術(shù)性,整體景點景區(qū)的特色旅游工藝品應(yīng)當(dāng)是反映本土特色文化的獨一無二的形象標(biāo)識。為改變我國旅游工藝品的銷售水平滯后旅游市場全面發(fā)展的局面,筆者認(rèn)為,旅游工藝品走上品牌化、特色化和多元化的創(chuàng)新之路,與現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計思潮不謀而合。
二、工業(yè)產(chǎn)品的概念設(shè)計有助于旅游工藝品的創(chuàng)新設(shè)計
(一)工業(yè)產(chǎn)品的概念設(shè)計
眾所周知,工業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)與使用標(biāo)志著一個時代的經(jīng)濟、文化和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。工業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新來自于設(shè)計師對人類某種需求大膽地進行概念設(shè)計(Conceptual Design),即工業(yè)設(shè)計師針對某種群體所反映出的某種需求先提出一種概念(假想、假設(shè)),在此基礎(chǔ)上進行一系列材料、形態(tài)、功能等大膽地設(shè)計,而從展示在人們面前的是前所未有的新事物新創(chuàng)意。被公認(rèn)為改變世界的天才美國蘋果公司聯(lián)合創(chuàng)辦人、前行政總裁――史蒂夫?喬布斯,他憑借敏銳的觸覺和過人的智慧,設(shè)想把電腦和電子產(chǎn)品不斷變得簡約化、平民化,成為人們生活的一部分。這一看似天方夜譚的想法最初通過概念設(shè)計最終變成了現(xiàn)實。他所領(lǐng)導(dǎo)和推出的iPhone等系列產(chǎn)品深刻改變了現(xiàn)代通信、娛樂乃至生活的方式。這樣的概念設(shè)計往往可以引領(lǐng)一個時代的消費觀念,工業(yè)發(fā)展走向,并且讓人嘆為觀止。只有敢想,不斷地激發(fā)設(shè)計思維的潛能,提出一個新穎的概念而現(xiàn)實暫時無法實現(xiàn)產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化的設(shè)計,才能推動工業(yè)社會不斷發(fā)展與創(chuàng)新。
(二)工業(yè)產(chǎn)品與工藝品的關(guān)系
可以說,工業(yè)產(chǎn)品在沒有呈現(xiàn)批量化、產(chǎn)業(yè)化之前,可以看做一件工藝品。工藝品是工藝美術(shù)的范疇,工業(yè)設(shè)計是從最早的工藝美術(shù)領(lǐng)域分離出來獨立成體系。因此,從某種意義上來說,兩者都是孕育在工藝美術(shù)這片肥沃的土壤中發(fā)展起來的,彼此有著密切的聯(lián)系。
(三)概念設(shè)計有助于旅游工藝品的創(chuàng)新設(shè)計
產(chǎn)品設(shè)計的核心理念是“以人為本”,這同樣適合于旅游工藝品設(shè)計領(lǐng)域。在旅游工藝品開發(fā)初期,對地方特色景點的文化內(nèi)涵、風(fēng)土人情、民族建筑進行暢想,提出設(shè)想形成一種概念,在此基礎(chǔ)上做大膽地創(chuàng)新與研發(fā)設(shè)計,這不僅有利于塑造旅游工藝品的品牌意識,還有利于實現(xiàn)地方旅游經(jīng)濟發(fā)展和民族文化保護與傳承的雙贏效果。
當(dāng)旅游工藝品已成為當(dāng)代人們個性消費的新寵,消費者就要求從事旅游工藝品開發(fā)的設(shè)計師必須盡快實現(xiàn)產(chǎn)品的品牌化、特色化、多元化,以達到獲得更好的經(jīng)濟效益和社會效應(yīng)為目的。由于目前在中國旅游市場上所看到的旅游工藝品,一方面,同質(zhì)化現(xiàn)象普遍存在,成為制約旅游業(yè)發(fā)展的瓶頸;另一方面,產(chǎn)品設(shè)計不走可持續(xù)發(fā)展策略,已經(jīng)造成大量資源浪費現(xiàn)象,尤其是銅、錫等不可再生資源遭到嚴(yán)重破壞,影響著旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展的良好態(tài)勢。因此,如何為企業(yè)輸送適合市場需求的創(chuàng)新旅游工藝品設(shè)計人才是擺在裝飾藝術(shù)設(shè)計專業(yè)(旅游工藝品設(shè)計方向)教學(xué)面前的首要課題。
三、引入快速概念設(shè)計,提高旅游工藝品課程的思維訓(xùn)練效果
以實現(xiàn)旅游工藝品創(chuàng)新設(shè)計為宗旨,在教學(xué)中應(yīng)用工業(yè)產(chǎn)品的概念設(shè)計,尤其是引入產(chǎn)品設(shè)計中的快速概念設(shè)計(FCD)思維訓(xùn)練,不僅可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、應(yīng)變能力,而且還能為社會培養(yǎng)特色旅游工藝品設(shè)計群體。
(一)產(chǎn)品設(shè)計的教學(xué)模塊
產(chǎn)品設(shè)計課程在國內(nèi)藝術(shù)院校一般設(shè)置64學(xué)時,時間為4周。產(chǎn)品設(shè)計共有4個教學(xué)模塊,分別是:設(shè)計選題、設(shè)計調(diào)研、設(shè)計方案和設(shè)計實踐?!霸O(shè)計選題”模塊,一般為自由命題和專題命題兩種。這兩種選題在設(shè)計之初,都需要學(xué)生進行創(chuàng)意暢想,也就是概念設(shè)計?,F(xiàn)在的教學(xué)課程里教師往往是把實際項目引入課堂,讓學(xué)生自己面對客戶,真實體驗設(shè)計的趣味。“設(shè)計調(diào)研”模塊,包括調(diào)研的內(nèi)容和范圍、調(diào)研的計劃安排、產(chǎn)品設(shè)計定位以及調(diào)研的總結(jié)報告等。第三模塊――設(shè)計方案,即解決問題階段。把前期的市場調(diào)研情況匯總,從而發(fā)現(xiàn)問題、提出問題,之后進入此模塊。同時,與之緊密聯(lián)系的環(huán)節(jié)就是提出創(chuàng)意,構(gòu)思草圖,進行初步創(chuàng)意設(shè)計的過程。此模塊是整個教學(xué)課程中的重中之重,它是在前期理論依據(jù)基礎(chǔ)上建立起來的初步構(gòu)想,也是后期“設(shè)計實踐”成敗與否的命脈。因此,創(chuàng)意思維訓(xùn)練在這一環(huán)節(jié)顯得更加重要。
(二)創(chuàng)意思維訓(xùn)練對旅游工藝品設(shè)計的重要性
設(shè)計領(lǐng)域中所指的創(chuàng)意思維并不是一般意義上的思維,而是極富創(chuàng)造性的思維形式。產(chǎn)品設(shè)計中的創(chuàng)意思維必須打破成規(guī),是異思妙想極具創(chuàng)新的過程,常常表現(xiàn)出思維的活躍、周密、靈敏,思維常態(tài)呈現(xiàn)出立體、多元化趨勢。創(chuàng)意思維能力是支撐整個思維能力的重要組成部分,也是構(gòu)架良好思維品質(zhì)的重要支柱。對于學(xué)習(xí)旅游工藝品設(shè)計的學(xué)生來說,更是不可或缺的教學(xué)內(nèi)容。如果沒有系統(tǒng)的設(shè)計訓(xùn)練意識,沒有合理的設(shè)計方法,很難深入挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛質(zhì),更不用說突出他們的個性發(fā)展,從而也無法談及培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型旅游工藝品設(shè)計人才。
(三)引入快速概念設(shè)計(FCD)提高創(chuàng)意思維訓(xùn)練
把工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中的快速概念設(shè)計引入旅游工藝品設(shè)計課堂,進一步提高學(xué)生創(chuàng)造性、爆炸性思維的培養(yǎng)。旅游工藝品設(shè)計課程,由最初的64學(xué)時改革為80學(xué)時,為期4周。應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計的教學(xué)模塊,在課程的第一周進行知識概述、創(chuàng)意思維訓(xùn)練,在此基礎(chǔ)上學(xué)生們對課程有了初步印象后確定設(shè)計選題。
旅游工藝品設(shè)計課程改革前的創(chuàng)意訓(xùn)練是第二、第三周進行,以平面幾何形、立體幾何體、植物、建筑風(fēng)景、動物和人物為主題元素,要求學(xué)生對每個主題完成草圖和正稿共計480張。通常在此環(huán)節(jié)中,學(xué)生往往因耗費精力多、壓力大、學(xué)時長,而對后續(xù)的設(shè)計實踐產(chǎn)生學(xué)習(xí)逆反和信息存儲衰退跡象。針對這些問題,筆者大膽地進行了教學(xué)模式的改革。改革一:首先把內(nèi)容提至第一周與理論知識相結(jié)合。改革二:在學(xué)時緊、內(nèi)容多的情況下,引入快速概念設(shè)計(Fast Conceptual Design,簡稱FCD)。改革三:思維訓(xùn)練以分鐘為單位重新進行教學(xué)安排(見表1)。在長期的教學(xué)中發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的設(shè)計流程已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)階段課程教學(xué)。所以筆者對旅游工藝品設(shè)計流程進行了調(diào)整,實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的教學(xué)模塊,尤其是將FCD方法提到用戶研究之前。這種方法能高效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力與設(shè)計能力,并在一定程度上輔助他們將市場調(diào)研等研究成果轉(zhuǎn)化成為旅游工藝品概念設(shè)計。表1中所示,思維訓(xùn)練內(nèi)容分為幾何形狀和立體形態(tài)兩部分。通過限時即興創(chuàng)意專題訓(xùn)練,由二維到三維的循序漸進,進行快速設(shè)計表現(xiàn)。學(xué)生訓(xùn)練與作業(yè)點評環(huán)環(huán)相扣,教師能通過學(xué)生的專題訓(xùn)練第一時間掌握其學(xué)習(xí)效果。同時,設(shè)計者自評、學(xué)生互評、教師點評與作業(yè)評定及時反饋給學(xué)生,讓他們很快找到問題的所在,揚其長查其短。由此提高學(xué)生的觀察力和創(chuàng)意思維的流暢性、系統(tǒng)性,以及創(chuàng)意表達的快速表現(xiàn)力。并且結(jié)合構(gòu)成中的形式美法則,培養(yǎng)旅游工藝品設(shè)計專業(yè)學(xué)生的造型設(shè)計能力。
實踐證明,在旅游工藝品設(shè)計領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)旅游工藝品創(chuàng)新設(shè)計并非是一個簡單的創(chuàng)作過程,而是一個循序漸進、全面規(guī)劃的設(shè)計創(chuàng)造過程。在旅游工藝品開發(fā)設(shè)計之前,需要對學(xué)生的設(shè)計思維進行系統(tǒng)地訓(xùn)練,豐富其設(shè)計的造型語言,提高其設(shè)計的形式美感,積累其設(shè)計的實戰(zhàn)經(jīng)驗,從而使學(xué)生創(chuàng)意思維能力實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。
綜上所述,旅游工藝品設(shè)計可以也應(yīng)當(dāng)應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計的教學(xué)模式。學(xué)生通過教師的引導(dǎo),根據(jù)虛擬的客戶群體需求,完成概念設(shè)計,不僅可以源源不斷地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性設(shè)計思維,而且對他們培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計,提倡個性發(fā)展具有非常好的積極效應(yīng)。筆者認(rèn)為,一款好的旅游工藝品具有跟產(chǎn)品一樣的價值取向,即體驗文化傳播和情感交流的功能。精美的造型和精湛的工藝,以及豐富的地域文化往往樹立了旅游勝地的坐標(biāo),也是宣揚當(dāng)?shù)靥厣拿篮么?。旅游工藝品設(shè)計課程實現(xiàn)概念設(shè)計,尤其是植入快速概念設(shè)計(FCD)思維訓(xùn)練,有助于更好地培養(yǎng)旅游工藝品設(shè)計人才,造福于當(dāng)?shù)匾环剿痢?/p>
【參考文獻】
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1 創(chuàng)新與創(chuàng)新設(shè)計
1.創(chuàng)新不同于創(chuàng)造和發(fā)明。創(chuàng)新主要側(cè)重經(jīng)濟領(lǐng)域的技術(shù)改進和制度更新,如使用起來更方便、性能更多、功能更強、應(yīng)用范圍更廣泛等;創(chuàng)造是指從無到有的過程,而發(fā)明則側(cè)重于技術(shù)的應(yīng)用。創(chuàng)新的起源可追溯到1912年美籍經(jīng)濟學(xué)家熊彼特的《經(jīng)濟發(fā)展概論》:創(chuàng)新是指把一種新的生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的“新結(jié)合”引入生產(chǎn)體系。目前,對于“創(chuàng)新”比較權(quán)威的定義主要有兩個。一是2000年聯(lián)合國經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)提出的,“創(chuàng)新的含義比發(fā)明、創(chuàng)造更為深刻,它必須考慮在經(jīng)濟上的運用,實現(xiàn)其潛在的經(jīng)濟價值。只有當(dāng)發(fā)明創(chuàng)造引入經(jīng)濟領(lǐng)域,他才成為創(chuàng)新”。二是204年美國國家競爭力委員會在《創(chuàng)新美國》計劃中提出的,“創(chuàng)新是把技術(shù)和感悟轉(zhuǎn)化為能夠創(chuàng)造新的市值、驅(qū)動經(jīng)濟增長和提高生活標(biāo)準(zhǔn)的新的產(chǎn)品新的過程與方法和新的服務(wù)”。
2.傳新設(shè)計是指充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造力,利用人類已有的相關(guān)科學(xué)技術(shù)成果、理論、方法和技術(shù)原理等,構(gòu)造創(chuàng)新產(chǎn)品概念,并進一步應(yīng)用新技術(shù)、新源里和新方法進行產(chǎn)品的設(shè)計和分析,開發(fā)具有新穎性和實用性產(chǎn)品的實踐活動。
產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是以用戶需求為目標(biāo)的整體工程,在需求獲取和創(chuàng)新機會識別的基礎(chǔ)上,對已有知識或資源的組合、疊加、綜合、遷移、推理、聯(lián)想,從而產(chǎn)生新的產(chǎn)品、服務(wù)、工藝、市場、組織等。創(chuàng)新的過程是創(chuàng)新主體、創(chuàng)新機會和知識資源三者之間有機協(xié)調(diào)的動態(tài)過程,其本質(zhì)是設(shè)計。
2 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模式
產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計模式大致可分為三類:技術(shù)推動模式、市場推動模式和復(fù)合推動模式。
1.技術(shù)推動模式
在創(chuàng)新的技術(shù)推動模式中,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展并將其應(yīng)用到工業(yè)中,必定推動產(chǎn)品的創(chuàng)新??茖W(xué)技術(shù)上的重大突破是創(chuàng)新的原動力,它是驅(qū)使技術(shù)創(chuàng)新活動得以產(chǎn)生和發(fā)展的根本原因。
2.市場推動模式
市場推動模式認(rèn)為,技術(shù)創(chuàng)新源于市場需求,源于市場對企業(yè)的技術(shù)需要。也就是說,技術(shù)創(chuàng)新以市場需求為出發(fā)點,明確產(chǎn)品技術(shù)的研究方向,通過技術(shù)創(chuàng)新活動,創(chuàng)造出適合這一需求的產(chǎn)品,使市場需求得以滿足。美國麻省理工學(xué)院的馬奎斯等曾研究了當(dāng)時最新的567項不同的技術(shù)創(chuàng)新項目,其中只有1/5的情況是由技術(shù)本身的發(fā)展引起,而創(chuàng)新活動中3/4的情r都以市場需求作為出發(fā)點。由此可見,與技術(shù)推進相比,市場需求是當(dāng)今激勵企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動更為重要的動力源泉。
3.復(fù)合推動模式
雖然市場推動模式下的產(chǎn)品創(chuàng)新目前暫居于創(chuàng)新的主導(dǎo)地位,但長期以來許多關(guān)鍵、重大的進步都來自于技術(shù)推動。在現(xiàn)代企業(yè)中,產(chǎn)品創(chuàng)新是一個復(fù)雜的過程,不能明確某一個因素是創(chuàng)新活動唯一的或最基本的決定因素。產(chǎn)品創(chuàng)新以潛在的市場需求為出發(fā)點,以技術(shù)應(yīng)用為支撐,其創(chuàng)新成果往往是開發(fā)全新的產(chǎn)品,從而將潛在的市場激活為一個現(xiàn)實的市場。
3 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計類型
創(chuàng)新設(shè)計問題是多種多樣的,總的來說,可分為四類:面向問題的創(chuàng)新、面向目的的創(chuàng)新、面向產(chǎn)品的創(chuàng)新和面向載體的創(chuàng)新。根據(jù)類型的不同,可以采用TRIZ、FBS、創(chuàng)造性模板和非邏輯思維等不同的方法實現(xiàn)創(chuàng)新。
1.面向問題的創(chuàng)新:目標(biāo)是提高現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能,解決現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)中影響主要功能的問題,朝著理想化的目標(biāo)前進。這類創(chuàng)新設(shè)計中,所要設(shè)計的產(chǎn)品是已經(jīng)存在的,但由于產(chǎn)品存在問題缺陷或者存在改進的空間,需要將產(chǎn)品的性能進一步提升或?qū)⒊杀具M一步降低。由于這類設(shè)計問題往往針對的是某種具體的技術(shù)問題,所以采用的策略是解決最小化問題,解決系統(tǒng)中的沖突,對系統(tǒng)僅做漸進式改進。TRIZ方法是實施策略比較好的方法。例如,采用矩陣沖突、發(fā)明原理,解決系統(tǒng)中的技術(shù)沖突,提高現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能。
2.面向目的的創(chuàng)新:目標(biāo)是設(shè)計一個全新產(chǎn)品或系統(tǒng),可能待設(shè)計的產(chǎn)品或系統(tǒng)在市場上并不存在;或者雖然存在,但是現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的主要功能改進已達到極限,需要利用新技術(shù)、新方法設(shè)計出新一代的產(chǎn)品來代替現(xiàn)有產(chǎn)品。因此,設(shè)計時不能局限于現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)中的某一具體問題,而是應(yīng)當(dāng)跳出現(xiàn)有系統(tǒng),思考設(shè)計的最終目的是什么,是否有其他方法和技術(shù)可以更好地達到此目的。采用的策略是解決最大化問題和改變系統(tǒng)的工作原理,解決此類問題時,利用FBS映射法結(jié)合科學(xué)效應(yīng)、類比等方法,可以有效輔助設(shè)計人員對科學(xué)原理和效應(yīng)進行快速搜索,迅速產(chǎn)生多種解決方案,并從這些方案中選出針對該問題的最優(yōu)解。
3.面向產(chǎn)品的創(chuàng)新:目標(biāo)實現(xiàn)有產(chǎn)品的主要功能不做改變,著重于產(chǎn)品次要功能的開發(fā)和改進。這種類型的創(chuàng)新設(shè)計往往應(yīng)用于現(xiàn)有產(chǎn)品在市場有很好的信譽,而不需要將產(chǎn)品更新?lián)Q代,但希望通過對產(chǎn)品次要功能的改進繼續(xù)保持產(chǎn)品在市場上的競爭優(yōu)勢的情況。采用的策略是著眼產(chǎn)品本身和功能跟隨形式的方法。創(chuàng)造性模板是實施此策略比較好的方法。
4.面向載體的創(chuàng)新:產(chǎn)品的主要功能和實現(xiàn)功能的原理是確定的,通過改變產(chǎn)品的外觀形式,創(chuàng)造新的產(chǎn)品,主要用于滿足用戶文化和精神上的需求。采用的策略是非邏輯思維法,通過聯(lián)想法、隨機對象激勵法產(chǎn)生新穎的設(shè)計概念。
4 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程
1.基于認(rèn)知創(chuàng)新思維展開過程
由于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是一個創(chuàng)造性問題求解過程,其主要特征是初始狀態(tài)定義不良,即在設(shè)計初期,設(shè)計者對即將進行的設(shè)計僅有一個不完整的、較為模糊的心理表征。因此,必須弄清在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中涉及這到底是如何進行任職操作的。
2.創(chuàng)新思維展開過程中的思維回路
在創(chuàng)新設(shè)計過程中存在許多循環(huán)回路,許多學(xué)者對此做了大量研究,如問題空間和方案空間的迭代循環(huán)、問題定義的循環(huán)、評價和生成階段的循環(huán)等?;谏鲜龇N種研究,總結(jié)出三個回路,即問題重定義回路、概念激勵回路、方案重用回路。
總之,創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發(fā)達的不竭動力。產(chǎn)品創(chuàng)新是推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會進步的強大動力,是提升企業(yè)綜合機柜整理的關(guān)鍵,企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新是企業(yè)得以生存和發(fā)展的內(nèi)在動力。
不斷的將機械產(chǎn)品的創(chuàng)新能力優(yōu)化與提高,與國家、機械領(lǐng)域的企業(yè)單位發(fā)展與生存有著密切的聯(lián)系。在美國,相關(guān)的機械工程的設(shè)計委員會制定了2005年到2030年的有限資助計劃領(lǐng)域中,將機械創(chuàng)新設(shè)計作為重要的資助之一;另外,機械個性化的發(fā)展趨勢以及機械市場的復(fù)雜多變也要求了企業(yè)需要在機械設(shè)計當(dāng)中不斷的更新、設(shè)計,迎合市場的需要,而自動化技術(shù)創(chuàng)新的運用是確保企業(yè)能夠在第一時間內(nèi)研發(fā)出迎合市場需求的產(chǎn)品的有利武器。因此,對于21世紀(jì)的機械工程設(shè)計學(xué)科來說,創(chuàng)新性與快速性就成為企業(yè)是否能夠適應(yīng)市場需要、社會發(fā)展的關(guān)鍵所在。在機械產(chǎn)品概念設(shè)計的初期階段,也就是原理方案的設(shè)計當(dāng)中決定了產(chǎn)品是否具備創(chuàng)新性。
對于機械產(chǎn)品的設(shè)計概念來說,主要是設(shè)計到了人們的創(chuàng)新思維,也可以看成為人腦抽象與形象思維綜合運用的一種結(jié)果。當(dāng)然也受到了人們創(chuàng)新思維以及知識積累的局限。人們進行機械創(chuàng)新設(shè)計時,具有很大的隨機性,并不能夠確保想要的設(shè)計,同時兼具創(chuàng)新性的方案能夠在一定的時間段之內(nèi)得出。因此,想要在第一時間內(nèi)設(shè)計出滿足市場需求、能夠占據(jù)市場的產(chǎn)品,存在一定的困難局限性,也是不太現(xiàn)實的問題,因此,在機械產(chǎn)品的創(chuàng)新迅速實現(xiàn)過程中,基于計算機化的創(chuàng)新就是非常有效的方法之一。
從廣義的機構(gòu)學(xué)的教學(xué)來看,對于機電一體化系統(tǒng)(包含了機、電、液與控制等等),都可以將其看成為兩個組成部分——廣義的傳動機構(gòu)與傳動載體。而對于創(chuàng)新機電一體化系統(tǒng)的方案,就在于創(chuàng)新廣義機構(gòu)。因此,筆者在本文當(dāng)中針對機械設(shè)計當(dāng)中自動化技術(shù)創(chuàng)新的運用提出了一套機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計以及自動化的方案(基于三維平臺,以下所述都是基于三維平臺)。
二、機械設(shè)計與自動化體系
對于上述中的復(fù)雜機械系統(tǒng)進行創(chuàng)新設(shè)計以及對于機械相應(yīng)的自動化系統(tǒng)的組成方面,主要是以下:兩種具有較強的獲得創(chuàng)新性設(shè)計方案的能力的、在計算機化方法當(dāng)中適合于機械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計當(dāng)中較為復(fù)雜的方案;直接支持產(chǎn)品設(shè)計方案的三維虛擬樣機裝配與仿真的自動化建模過程,能自動化地對創(chuàng)成的復(fù)雜機械系統(tǒng)符號方案進行仿真、建模以及裝配。而快速與創(chuàng)新則是其最大優(yōu)點。
對于初期機械設(shè)計概念的這一階段放縱,主要通過自動化系統(tǒng)為創(chuàng)新設(shè)計提供兩套方案:其一,基于機械設(shè)計的基本規(guī)則而采用的創(chuàng)新設(shè)計方案;其二,創(chuàng)新方案的功能改良分解以及重組。考慮到這兩種系統(tǒng)設(shè)計在方案的產(chǎn)生原理上都是采用的符號形式將最終的方案列出。而對于機械概念設(shè)計的初期階段的使用符號的方案,機械自動化則會將方案進一步的分解成為機構(gòu)的基本形式以及相互的連接這兩個方面。在進行識別基本的機構(gòu)方法選取上可以考慮到進行運動分析,從而將內(nèi)部各個構(gòu)件運動時所產(chǎn)生的分析數(shù)據(jù)展示出來。為了將開發(fā)機械產(chǎn)品的速度進一步提高,就能夠使用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)來進行基本機構(gòu)的設(shè)計。然后,三維平臺進行的二次開發(fā),在采用的措施當(dāng)中選擇特征控制參數(shù)、數(shù)據(jù)庫驅(qū)動等等,對于整體的基本機構(gòu)三維造型設(shè)計,能夠使用少量特征控制參數(shù)對其進行驅(qū)動。能夠良好的解決基本機構(gòu)虛擬建模的問題。
設(shè)計巨蛋概念展中的“蛋”――意味著“蛻變”,只有“蛻變”才能產(chǎn)生效益,借此平臺,《繽紛SPACE》在深圳國際家具展上正式推出了設(shè)計經(jīng)紀(jì)服務(wù)。
在尋找與中國日益提高的生活品質(zhì)的對接過程中,在尋找與國際品牌對接的過程中,中國企業(yè)也強烈地意識到,中國原創(chuàng)設(shè)計對品質(zhì)的提升,對品牌的提升的重要性。如何尋找到優(yōu)秀的設(shè)計師,如何同優(yōu)秀的設(shè)計師合作,將成為很多企業(yè)的重要課題。