工程领域中概念设计创新
摘：文述工程领域中概念设计原理功阐述概念设计创造性思维技术创新联系举出种创造性思维形式分析特点强调技术创新概念设计中重作根作者设计群体年设计验体会总结出系列创新技法结合工程设计领域中概念设计创新实践列举干种含技术创新产品概念设计范例 1 工程领域中概念设计 现代科技迅猛发展尤微电子信息新材料集成技术进展产品结构发生革命性变化机电体化模块化已成工程产品发展趋势计算机技术飞速发展广泛应深刻影响着设计开发程制造程营销售服务程改变着产品结构功先进工艺技术先进制造技术现代工程设计提供前未工艺技术手段社会化制造体系变化深刻影响着工程设计发展 工程设计运科技知识方法目标创造工程产品构思计划程涉类活动全部领域工程设计费占终产品成部分（8 ~ 15）然产品先进性竞争力起着决定性影响决定70 ~ 80制造成营销服务成说工程设计现代社会工业文明重支柱工业创新核心环节现代社会生产力龙头工程设计水力国家区工业创新力竞争力决定性素 工程设计全程断建立种模型断进行综合分析程反复创造模型评价模型程工程设计容致分两类：类数值计算型工作包括量计算分析绘图编写说明书填写种表格类符号推理性工作方案设计工作设计方法学中前者称细节设计者称概念设计概念设计包括功设计结构设计两部分作体现产品设计早期阶段设计师根产品功需求萌发出原始构思动形成产品体框架应包括模块组件完成整体布局外型初步设计然进行评估优化确定整体设计方案责设计师总设计师设计思想落实具体设计中实现细节设计见概念设计创造性程求设计者综合运许学科专门知识丰富实践验通广泛调查研究占量信息资料反复思考推理决策创造出众满足户求设计方案工程设计领域中存样误区：设计构思原始动三维概念终设计实施结果产品三维形体年二维绘图基础产品设计制造模式严重束缚工程技术员创造力想象力成创新桎枯 三维建模技术崛起虚拟制造技术出现概念设计创新提供种极工作台设计师直接三维概念构思入手进行概念设计形成产品初步框架然进步通工程分析数字仿真虚拟现实等高新技术手段分析评价设计方案行性未产品质量性种设计方法尤充分发挥顶设计程中设计者智慧创新力必拘泥面图纸限制束缚精力聚焦创造性劳动――创新 2 概念设计创造性思维技术创新 21 创造性思维特点 设计创新创新正设计员进行创造性思维结果设计员破惯性思维变换角度开阔视野创造力更充分发挥创造性思维指创建思维通思维仅揭示事物质基础提供新具社会价值产物创造性思维扩散思维集中思维逻辑思维形象思维直觉思维灵感思维等种形式工程设计概念设计中努力发掘创造性思维力充分注意扩散思维集中思维辨证统准确握逻辑思维形象思维巧妙结合善捕捉直觉思维灵感思维闪光亮点样设计出新颖独特创意产品 创造性思维具特点： （1）独创性：创造性思维解决问题常规传统方式解决问题求重新组织观念便产生某种少前思维者头脑中存新颖独特思维独创性独创性求敢司空见惯完美缺事物提出怀疑敢传统陈规旧挑战敢否定思想框框 新角度分析问题认识问题 （2）连动性：创造性思维种连动思维引导已知探索未知开拓思路连动思维表现横逆连动连动针某现象问题进行深思考探询质新启发横连动通某现象联想特点相似相关事物该现象新应逆连动针现象问题解法分析相反方面推逆推角度探索新途径 （3）性：创造性思维求方发展寻求新思路点方扩散角度问题进行思考解决 （4）善想象：创造性思维求思维者善想象善结合知识验头脑里形成新形象善观念东西形象化爱斯坦句名言：想象力知识更重知识限想象力概括着世界切推动着进步知识进化源泉善想象跳出现事实圈子创新（5）突变性：直觉思维灵感思维创造性思维中出现种突领悟理解表现思维逻辑中断出现思想飞跃突然闪现出种新设想新观念问题思考突破原框架问题解决 22 概念设计呼唤技术创新 技术创新概念设计中发挥着关重作概念设计中技术创新质工程设计领域中发现某种新事物提出某种新思想情况现产品满足社会（户）需求激发出新颖构思创见技术创新基础知识积累灵感迸发设计员进行创造性思维结果创新身意味着拘格局限赖某种特定模式诸方面孕育技术创新土壤： （1） 项现技术机结合综合运会产生意想效果 （2） 已知识创造性总结应常常带重科技突破 （3） 突发奇想科学证实验证明产生新思路新方法新技术 （4） 新知识现知识合理嫁接 （5） 产品功兼收蓄粗取精 （6） 学科间交叉交融鉴 （7） 新技术新材料新工艺机结合应 （8） 科学研究中新发现新成果应工程实践…… 进总结出种行效创新技法： l 智力激励法：称集智法智暴法通集会设计员口头书面交流方法畅欲言互相启发进行集智激智引起创造性思维连锁反应 l 提问追溯法：根研究象系统列出关问题逐核讨中获解决问题办法创造性发明设想针新开发产品希点（缺点）逐点深入分析寻找解决问题新途径 l 联想类推法：通相似相种联想交叉较中找出中异异中产生创造性思维创新方案l 反探求法：采背离惯常思考方法通逆思维转换构思功反转结构反转果反转等方面寻求解决问题新途径 l 系统搜索法：初始状态开始分析影响系统参量逐步前搜索采孤立素更换参数等方法获取系统种解法求优解 l 组（综）合创新法：现技术产品通功原理构造方法组合变化者通已知东西作媒介毫关联知识素结合起摄取种产品长处综合起形成具创新性设计技术思想新产品 l 知识链接法：创新动态复杂作程知识流包括知识产生开发转移应四阶段构成条知识供应链 述原进行理：技术创新程作集成化系统涉该程伙伴捆绑起发挥作伙伴应明确什知识容满足户需求知识转移特征形式什终户谁时需知识？涉创新信息流通信流全体伙伴开放知识供应者知识者间建立信息反馈信息交换更效知识供应链中伙伴够感受整系统中获巨利益认识链中缺少重环节该方法适更范围更高层面技术创新 3工程设计领域中概念设计技术创新实践 基述分析提出干种含技术创新产品概念设计范例： （1） 采先进控制驱动定位系统局部画面组成整体画面变画面巨型灯箱广告机设计 （2） 时速超运七飞机高速铁路机车车身外型设计满足空气动力学性美观外型三维CAD建模技术NURBS曲线面理应 （3） 适应弯道半径城市轨道交通环境摆式列车车身减振转架设计 （4） 反求工程已广泛应具复杂曲面实物模型（模具）三维数重构妨鉴生物医学图象进行数字图象处理医务员床诊断治疗提供更逼真三维模型实体模型 （5） 基电动机――发电机逆原理新型电动行车设计（坡时）车轮转动动转化成电回充蓄电池增加电动行车蓄电池次充电续行距离 （6） 加工中心动换刀功扩展东风4（11）型燃机车发动机端面轴孔加工动换箱轴箱设计 （7） 列车检修工丰富验升华专家系统――基加速度传感器单片机控制智式检振锤设计 （8） 虚拟轴机床（联机床）概念设计 里铁路机车车身设计例概念设计创新程加说明时速300公里高速列车欧美日等发达国家广泛应国已通证计划世纪初建设第条（京沪）高速铁路 法国TGV（Train de la Grande Vitesse）实验车速达51525公里／时时知道已超国运八飞机时速设计师头脑中然应该产生样概念：时速300公里铁路机车车头外型应该飞机样具流线型光性会较动力学特性光词意义构造曲线曲面应具C2连续奇点通俗概念理解光滑眼意 概念构思出发整体构思概念设计逐步进入流线型机车车身细节设计环节 铁路工业汽车工业车身外型设计先进性创新性着致迫切求纳起应方面： ◎具良空气动力学特性减少高速运行时摩擦阻力 ◎具良结构布局足够强度刚度◎ 具美学曲面质感动感美化生活环境 ◎短设计制造周期快占领市场 显然满足述诸求车身外型曲面相复杂非般常规曲面（柱面球面锥面环面等）表达者常规设计制造方法程完成高求设计外型述第四项求更高攀积极谋求技术进步力推广应CADCAM技术解决车身外型改型频繁断创新满足述种求关键 十年CAD业界涌现出批象EDSUGPTCProEngineerMATRAEUCLIDIBMCATIA等等系列优秀CADCAM软件提供极开发工具环境三维实体建模参数建模复合（Hybrid）建模技术实体曲面相结合造型方法形式特征建模（Free Form Feature Modeling）技术设计工作提供强力工具
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摘：文述工程领域中概念设计原理功阐述概念设计创造性思维技术创新联系举出种创造性思维形式分析特点强调技术创新概念设计中重作根作者设计群体年设计验体会总结出系列创新技法结合工程设计领域中概念设计创新实践列举干种含技术创新产品概念设计范例 1 工程领域中概念设计 现代科技迅猛发展尤微电子信息新材料集成技术进展产品结构发生革命性变化机电体化模块化已成工程产品发展趋势计算机技术飞速发展广泛应深刻影响着设计开发程制造程营销售服务程改变着产品结构功先进工艺技术先进制造技术现代工程设计提供前未工艺技术手段社会化制造体系变化深刻影响着工程设计发展 工程设计运科技知识方法目标创造工程产品构思计划程涉类活动全部领域工程设计费占终产品成部分（8 ~ 15）然产品先进性竞争力起着决定性影响决定70 ~ 80制造成营销服务成说工程设计现代社会工业文明重支柱工业创新核心环节现代社会生产力龙头工程设计水力国家区工业创新力竞争力决定性素 工程设计全程断建立种模型断进行综合分析程反复创造模型评价模型程工程设计容致分两类：类数值计算型工作包括量计算分析绘图编写说明书填写种表格类符号推理性工作方案设计工作设计方法学中前者称细节设计者称概念设计概念设计包括功设计结构设计两部分作体现产品设计早期阶段设计师根产品功需求萌发出原始构思动形成产品体框架应包括模块组件完成整体布局外型初步设计然进行评估优化确定整体设计方案责设计师总设计师设计思想落实具体设计中实现细节设计见概念设计创造性程求设计者综合运许学科专门知识丰富实践验通广泛调查研究占量信息资料反复思考推理决策创造出众满足户求设计方案工程设计领域中存样误区：设计构思原始动三维概念终设计实施结果产品三维形体年二维绘图基础产品设计制造模式严重束缚工程技术员创造力想象力成创新桎枯 三维建模技术崛起虚拟制造技术出现概念设计创新提供种极工作台设计师直接三维概念构思入手进行概念设计形成产品初步框架然进步通工程分析数字仿真虚拟现实等高新技术手段分析评价设计方案行性未产品质量性种设计方法尤充分发挥顶设计程中设计者智慧创新力必拘泥面图纸限制束缚精力聚焦创造性劳动――创新 2 概念设计创造性思维技术创新 21 创造性思维特点 设计创新创新正设计员进行创造性思维结果设计员破惯性思维变换角度开阔视野创造力更充分发挥创造性思维指创建思维通思维仅揭示事物质基础提供新具社会价值产物创造性思维扩散思维集中思维逻辑思维形象思维直觉思维灵感思维等种形式工程设计概念设计中努力发掘创造性思维力充分注意扩散思维集中思维辨证统准确握逻辑思维形象思维巧妙结合善捕捉直觉思维灵感思维闪光亮点样设计出新颖独特创意产品 创造性思维具特点： （1）独创性：创造性思维解决问题常规传统方式解决问题求重新组织观念便产生某种少前思维者头脑中存新颖独特思维独创性独创性求敢司空见惯完美缺事物提出怀疑敢传统陈规旧挑战敢否定思想框框 新角度分析问题认识问题 （2）连动性：创造性思维种连动思维引导已知探索未知开拓思路连动思维表现横逆连动连动针某现象问题进行深思考探询质新启发横连动通某现象联想特点相似相关事物该现象新应逆连动针现象问题解法分析相反方面推逆推角度探索新途径 （3）性：创造性思维求方发展寻求新思路点方扩散角度问题进行思考解决 （4）善想象：创造性思维求思维者善想象善结合知识验头脑里形成新形象善观念东西形象化爱斯坦句名言：想象力知识更重知识限想象力概括着世界切推动着进步知识进化源泉善想象跳出现事实圈子创新（5）突变性：直觉思维灵感思维创造性思维中出现种突领悟理解表现思维逻辑中断出现思想飞跃突然闪现出种新设想新观念问题思考突破原框架问题解决 22 概念设计呼唤技术创新 技术创新概念设计中发挥着关重作概念设计中技术创新质工程设计领域中发现某种新事物提出某种新思想情况现产品满足社会（户）需求激发出新颖构思创见技术创新基础知识积累灵感迸发设计员进行创造性思维结果创新身意味着拘格局限赖某种特定模式诸方面孕育技术创新土壤： （1） 项现技术机结合综合运会产生意想效果 （2） 已知识创造性总结应常常带重科技突破 （3） 突发奇想科学证实验证明产生新思路新方法新技术 （4） 新知识现知识合理嫁接 （5） 产品功兼收蓄粗取精 （6） 学科间交叉交融鉴 （7） 新技术新材料新工艺机结合应 （8） 科学研究中新发现新成果应工程实践…… 进总结出种行效创新技法： l 智力激励法：称集智法智暴法通集会设计员口头书面交流方法畅欲言互相启发进行集智激智引起创造性思维连锁反应 l 提问追溯法：根研究象系统列出关问题逐核讨中获解决问题办法创造性发明设想针新开发产品希点（缺点）逐点深入分析寻找解决问题新途径 l 联想类推法：通相似相种联想交叉较中找出中异异中产生创造性思维创新方案l 反探求法：采背离惯常思考方法通逆思维转换构思功反转结构反转果反转等方面寻求解决问题新途径 l 系统搜索法：初始状态开始分析影响系统参量逐步前搜索采孤立素更换参数等方法获取系统种解法求优解 l 组（综）合创新法：现技术产品通功原理构造方法组合变化者通已知东西作媒介毫关联知识素结合起摄取种产品长处综合起形成具创新性设计技术思想新产品 l 知识链接法：创新动态复杂作程知识流包括知识产生开发转移应四阶段构成条知识供应链 述原进行理：技术创新程作集成化系统涉该程伙伴捆绑起发挥作伙伴应明确什知识容满足户需求知识转移特征形式什终户谁时需知识？涉创新信息流通信流全体伙伴开放知识供应者知识者间建立信息反馈信息交换更效知识供应链中伙伴够感受整系统中获巨利益认识链中缺少重环节该方法适更范围更高层面技术创新 3工程设计领域中概念设计技术创新实践 基述分析提出干种含技术创新产品概念设计范例： （1） 采先进控制驱动定位系统局部画面组成整体画面变画面巨型灯箱广告机设计 （2） 时速超运七飞机高速铁路机车车身外型设计满足空气动力学性美观外型三维CAD建模技术NURBS曲线面理应 （3） 适应弯道半径城市轨道交通环境摆式列车车身减振转架设计 （4） 反求工程已广泛应具复杂曲面实物模型（模具）三维数重构妨鉴生物医学图象进行数字图象处理医务员床诊断治疗提供更逼真三维模型实体模型 （5） 基电动机――发电机逆原理新型电动行车设计（坡时）车轮转动动转化成电回充蓄电池增加电动行车蓄电池次充电续行距离 （6） 加工中心动换刀功扩展东风4（11）型燃机车发动机端面轴孔加工动换箱轴箱设计 （7） 列车检修工丰富验升华专家系统――基加速度传感器单片机控制智式检振锤设计 （8） 虚拟轴机床（联机床）概念设计 里铁路机车车身设计例概念设计创新程加说明时速300公里高速列车欧美日等发达国家广泛应国已通证计划世纪初建设第条（京沪）高速铁路 法国TGV（Train de la Grande Vitesse）实验车速达51525公里／时时知道已超国运八飞机时速设计师头脑中然应该产生样概念：时速300公里铁路机车车头外型应该飞机样具流线型光性会较动力学特性光词意义构造曲线曲面应具C2连续奇点通俗概念理解光滑眼意 概念构思出发整体构思概念设计逐步进入流线型机车车身细节设计环节 铁路工业汽车工业车身外型设计先进性创新性着致迫切求纳起应方面： ◎具良空气动力学特性减少高速运行时摩擦阻力 ◎具良结构布局足够强度刚度◎ 具美学曲面质感动感美化生活环境 ◎短设计制造周期快占领市场 显然满足述诸求车身外型曲面相复杂非般常规曲面（柱面球面锥面环面等）表达者常规设计制造方法程完成高求设计外型述第四项求更高攀积极谋求技术进步力推广应CADCAM技术解决车身外型改型频繁断创新满足述种求关键 十年CAD业界涌现出批象EDSUGPTCProEngineerMATRAEUCLIDIBMCATIA等等系列优秀CADCAM软件提供极开发工具环境三维实体建模参数建模复合（Hybrid）建模技术实体曲面相结合造型方法形式特征建模（Free Form Feature Modeling）技术设计工作提供强力工具
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