逆向建模與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì) 第7章　產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì).ppt

1、逆向工程建模與產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì),7.1 概述 7.2 創(chuàng)新思維 7.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì) 7.4 支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的逆向工程模型組織、結(jié)構(gòu)及建模方法 7.5 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì),第七章產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì),7.、概述,德國在1998年提出：“德國不能采用產(chǎn)品降價(jià)的辦法來提高競爭力，而是要通過持續(xù)地創(chuàng)新出其他國家沒有的產(chǎn)品來提高競爭力”。,任何產(chǎn)品問世，不管是創(chuàng)新、改進(jìn)還是仿制，都蘊(yùn)涵著對已有科學(xué)、技術(shù)的繼承和應(yīng)用借鑒，逆向工程通過重構(gòu)產(chǎn)品零件的CAD模型，可對原型進(jìn)行修改和再設(shè)計(jì)，這為產(chǎn)品的再設(shè)計(jì)以及創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了數(shù)字原型，各種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)手段也為此提供了強(qiáng)有力的支持。,技術(shù)引進(jìn)、自主研發(fā),7.2、創(chuàng)

2、新思維,思維是人類認(rèn)知世界的一種復(fù)雜精神活動(dòng)。這種認(rèn)知過程和感覺、知覺相比，具有很強(qiáng)的主動(dòng)性和主觀性，是基于客觀事物和主觀經(jīng)驗(yàn)對事物進(jìn)行認(rèn)識的過程。,人們總是在通過分析和綜合、比較和概括、抽象和具體、遷移、判斷和推理、想象等過程后，方能獲得對客觀事物更全面、更本質(zhì)的認(rèn)識。,創(chuàng)新思維具有以下9個(gè)基本特性：突破性、新穎性、多向性、側(cè)向性、深刻性、獨(dú)立性、意外性、敏捷性、風(fēng)險(xiǎn)性、非邏輯性。,1972年12月，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)晶體管放大裝置，清晰地將聲頻信號放大百倍以上，科學(xué)家肖克利對這種早期晶體管的工作做了分析，提出了一種PN結(jié)的晶體管理論。1950年，世界上第一個(gè)PN結(jié)型晶體管誕生了。當(dāng)時(shí)，美

3、國西方電子公司僅僅把這種晶體管用于助聽器的生產(chǎn)。具有豐富基礎(chǔ)和專業(yè)知識的日本人井深大和盛田昭夫得知這個(gè)消息后，立即飛赴美國考察，他們敏捷地發(fā)現(xiàn)，晶體管像電子管一樣能夠放大信號，而且反應(yīng)快、體積小、耗能低、可靠性強(qiáng)，完全有可能取代電子管。于是1953年，井深大和盛田昭夫僅以25萬美元的價(jià)格向美國西方電子公司買下了生產(chǎn)晶體管的專利，并于1957年開發(fā)和制造出命名為“SONY”的世界上第一臺能裝在衣袋中的袖珍式晶體管收音機(jī)。與此同時(shí)，SONY也就名揚(yáng)天下，一舉成為家電業(yè)的大公司?；厥淄簦绻皇蔷畲蠛褪⑻镎逊虻母叨让艚菪?，恐怕難有SONY的今天。,案例 日本諾貝爾獎(jiǎng)獲得者江崎玲于奈，在進(jìn)行鍺元素

4、的性能研究時(shí)，讓其助手宮原百合子小姐在一旁協(xié)助做鍺元素的提純試驗(yàn)，但因?yàn)殡y以去除其雜質(zhì)而一籌莫展。在數(shù)十次對提高鍺元素純度的努力毫無進(jìn)展的情況下，一天，助手宮原百合子忍不住說：“再這樣下去，純度可能永遠(yuǎn)達(dá)不到理想的高度，既然雜質(zhì)不易除去，不妨再增加一些雜質(zhì)試試看?！甭犃藢m原的話，江崎茅塞頓開，于是，他們轉(zhuǎn)而進(jìn)行摻人雜質(zhì)后晶體的性能研究，不久，他們就發(fā)現(xiàn)了摻雜質(zhì)晶體的“隧道效應(yīng)”，并因此發(fā)明了“隧道效應(yīng)二極管”。逆向思維使他們得到重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，并因此獲得科學(xué)界的最高榮譽(yù)諾貝爾獎(jiǎng)。,創(chuàng)新思維的階段： 1、準(zhǔn)備階段 2、醞釀階段 3、頓悟階段 4、驗(yàn)證階段 創(chuàng)新思維的核心特征： 求異,冬季，雪花漫天

5、飛舞，大地一片銀白，我們常常帶領(lǐng)小孩到雪地中堆雪人，大人往往走在已打掃過的馬路上，而小孩則非要走在雪地上。當(dāng)我們都來到堆雪人的地點(diǎn)時(shí)，孩子身后留下了一串彎彎曲曲的腳印，一條自己走出的小路，而我身后什么也沒有留下，依然是那條許許多多人走過的大路。是鼓勵(lì)孩子在雪地上走出自己的小路，還是強(qiáng)拉住孩子走掃凈的大路；是鼓勵(lì)孩子摔倒也要勇敢直前，還是為了孩子不摔倒就不越雷池小心呵護(hù)。這些都直接影響了孩子的思維習(xí)慣。,一、設(shè)問法,設(shè)問法是圍繞創(chuàng)新對象或需要解決的問題發(fā)問，然后針對提出的具體問題予以研究解決的創(chuàng)新方法。其特點(diǎn)是：強(qiáng)制性思考，有利于突破不善于思考提問的思維障礙；目標(biāo)明確、主題集中，在清晰的思路下引

6、導(dǎo)發(fā)散思維。 創(chuàng)新、創(chuàng)造、發(fā)明的關(guān)鍵是能夠發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，設(shè)問法就是對任何事物都多問幾個(gè)為什么。設(shè)問法特別適用于創(chuàng)新過程的早期階段。,創(chuàng)新技法,1、奧斯本設(shè)問法-步法 2、核檢表法 3、3W1H（6W2H）法 4、動(dòng)詞提示檢核表法,創(chuàng)新技法,1、奧斯本設(shè)問法-步法,這是奧斯本提出的一套設(shè)問方法： 確定革新的方針。 收集有關(guān)資料作準(zhǔn)備。 對收集的資料進(jìn)行分析。 進(jìn)行自由思考，一一記錄并構(gòu)思革新方案。 提出實(shí)現(xiàn)方案的各種設(shè)想。 綜合有用的數(shù)據(jù)資料。 評價(jià)各種方案，篩選出切實(shí)可行的設(shè)想。,2、核檢表法,這也是奧斯本提出來的一種創(chuàng)新方法。即根據(jù)需要解決的問題或創(chuàng)新的對象列出有關(guān)問題，一個(gè)一個(gè)地核對

7、、討論，從中找到解決問題的方法或創(chuàng)新的設(shè)想。下面我們介紹奧斯本核檢表法九個(gè)方面的提問。,1）能否他用（轉(zhuǎn)化） 現(xiàn)有的事物有無他用保持不變能否擴(kuò)大用途 稍加改變有無其他用途 2）能否借用（引申） 現(xiàn)有的事物能否借用別的經(jīng)驗(yàn)?zāi)芊衲７聞e的東西過去有無類似的發(fā)明創(chuàng)造 現(xiàn)有成果能否引入其他創(chuàng)造性設(shè)想 3）能否改變（變動(dòng)） 現(xiàn)有事物能否做些改變？如：意義、顏色、聲音、味道、式樣、花色品種改變后效果如何,4）能否擴(kuò)大（擴(kuò)展） 現(xiàn)有事物可否擴(kuò)大應(yīng)用范圍能否增加使用功能 能否添加零部件能否擴(kuò)大或增加高度、強(qiáng)度、壽命、價(jià)值 5）能否縮?。s減） 現(xiàn)有事物能否減少、縮小或省略某些部分能否濃縮化能否微型化能否短點(diǎn)、輕

8、點(diǎn)或壓縮、分割、簡略 6）能否代用（替代） 現(xiàn)有事物能否用其他材料、其他元件能否用其他原理、其他方法、其他工藝能否用其他結(jié)構(gòu)、其他動(dòng)力、其他設(shè)備,7）能否調(diào)整（重組） 能否調(diào)整已知布局能否調(diào)整既定程序能否調(diào)整日程計(jì)劃能否調(diào)整規(guī)格能否調(diào)整因果關(guān)系 8）能否顛倒（反向） 作用能否顛倒能否從相反方向考慮 位置（上下、正反）能否顛倒 9）能否組合（綜合） 現(xiàn)有事物能否組合能否原理組合、方案組合、功能組合能否形狀組合、材料組合、部件組合,2、（）法,美國陸軍部提出52法。 我國著名教育家陶行知先生提出62法，他把這種提問模式叫做教人聰明的“八大賢人”。為此他寫了一首小詩：“我有幾位好朋友，曾把萬事指導(dǎo)我

9、，你若想問真姓名，名字不同都姓何：何事、何故、何人、何如、何時(shí)、何地、何去，還有一個(gè)西洋名，姓名顛倒叫幾何。若向八賢常請教，雖是笨人不會錯(cuò)?！?2、52（62）法,Why 為什么需要?jiǎng)?chuàng)新？ What 創(chuàng)新的對象是什么？ Where 從什么地方著手？ Who 誰來承擔(dān)創(chuàng)新任務(wù)？ When 什么時(shí)候完成？ How 怎樣實(shí)施？ How much 達(dá)到怎樣的水平？ Which 幾何,3、動(dòng)詞提示檢核表法-和田十二法,它是我國的創(chuàng)造學(xué)者，根據(jù)上海市和田路小學(xué)開展創(chuàng)造發(fā)明活動(dòng)中所采用的技法，總結(jié)提煉而成的，共 12 種。即 1） 加一加；2）減一減；3）擴(kuò)一擴(kuò)；4）縮一縮；5）變一變；6）改一改；7）聯(lián)一

10、聯(lián)；8）代一代；9）搬一搬；10）反一反；11）定一定；12）學(xué)一學(xué)。,在進(jìn)行某種創(chuàng)造活動(dòng)過程中，可以考慮在這件事物上還可以添加什么？把這件事物加長、加高、加厚、加寬一點(diǎn)行不行？或者將原物品在形狀上、尺寸上、功能上有所 “異樣”、 “更新”，以求實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的可能。 例如，伽利略發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡就是“加一加”的典型例子。歐洲有一個(gè)磨鏡片的工人，有一次，他偶然把一塊凸透鏡片與一塊凹透鏡片加在一起，他透過這兩片鏡片向遠(yuǎn)處一看，驚訝地發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的景物可以移到眼前來。這個(gè)發(fā)現(xiàn)，后來給科學(xué)家伽利略知道了，他對這個(gè)無意之中 “加一加”而形成的事物進(jìn)行了研究，終于發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡。,7.3、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與創(chuàng)新設(shè)計(jì),(1) 節(jié)

11、省產(chǎn)品開發(fā)的資源。如節(jié)省開發(fā)時(shí)間、降低開發(fā)費(fèi)用等。 (2) 改進(jìn)產(chǎn)品的功能。如增加新的分功能，使產(chǎn)品對用戶產(chǎn)生新的興趣質(zhì)量。 (3) 提高產(chǎn)品的可靠性。如在規(guī)定的期限內(nèi)，盡可能降低產(chǎn)品失效的可能性。 (4) 減少產(chǎn)品全生命周期的成本。通過合理的設(shè)計(jì)降低產(chǎn)品從用戶需分析、設(shè)計(jì)、制造、銷售到產(chǎn)品維護(hù)、產(chǎn)品淘汰的成本。 (5) 縮短制造時(shí)間。通過合理的設(shè)計(jì)使制造更加方便。,對于機(jī)械設(shè)計(jì)而言，技術(shù)設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是用工程圖學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械原理、理論力學(xué)、材料力學(xué)等基礎(chǔ)知識完成產(chǎn)品的有關(guān)設(shè)計(jì)與計(jì)算。這些可認(rèn)為是常規(guī)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。概念設(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段的要求，進(jìn)行產(chǎn)品的功能創(chuàng)造、功能分解和子功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，進(jìn)行滿足功能和結(jié)構(gòu)要求的工作原理求解和進(jìn)行實(shí)現(xiàn)功能結(jié)構(gòu)的工作原理載體方案的構(gòu)思和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)的階段。因此，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的核心就是概念設(shè)計(jì)。,產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì),7.4 支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的逆向工程模型組織、結(jié)構(gòu)及建模方法,參數(shù)化設(shè)計(jì)與變量化設(shè)計(jì)的區(qū)別？,7.5 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì),串聯(lián)式機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新,并聯(lián)式機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新,疊加式機(jī)構(gòu)組合創(chuàng)新,機(jī)構(gòu)的變異創(chuàng)新,廣義機(jī)構(gòu)創(chuàng)新,小結(jié),創(chuàng)新是一個(gè)國家技術(shù)進(jìn)步及發(fā)展的靈魂，如果產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制