｝ ： 嘲 交 漂＿ 旗 鬻露蔗辩 蠹嚣 女 誊掌 瓣 ¨；。 浅谈ｉｌｉ几电产品创新设计 口内蒙古乌兰察布职业学院刘月琴 【摘要】机电产品的创新设计是一 种经济性、时效性的创新性的活动，其核 心是创新思维，通过多种创新设计的方 法集多领域知识和经验于一体，完成低 成本、高效率的机电产品创新设计过程， 最终达到应用的目的。 【关键词】机电产品创新设计 【文献编码】ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０４５０— ９８８９（Ｃ）．２０１１．０３．０５７ 制造业是我国经济发展的支柱，随 着制造业信息化和经济全球化使机电产 品的全球性竞争加剧，市场对产品质量、 性能、效率、功能、结构和外形、性价比等 要求迅速提高，呼唤更多环保、节能、节 材产品的出现。随着计算机技术的发展， 机械设计逐步向虚拟环境下的数字化发 展，这不仅可以进行结构的最优化设计， 而且还可以在虚拟环境下完成各项模拟 仿真和工况试验，以代替甚至包括实物 试验都难以完成的各项实验，并在数据 库技术支持下基于Ｗｅｂ集成机械设计 ＣＡＤ／ＣＡＥ以及其他技术文档的全部信 息，逐步形成基于专家系统和信息集成 系统的机器快速开发平台系统快速（Ｔ） 优质（Ｑ）低成本（Ｃ）优质服务（Ｓ）的所谓 ＴＱＣＳ开发新的机械设备，以快速响应市 场的需要。 一、我国创新设计简述 我国机电产品的创新设计是从反求 开始的，反求设计在对已有产品反求的 基础上进行设计，起点高，更容易得到有 所创新的产品。研究表明，在新产品开发 中，约４０％是重用过去的部件设计，约 ４０％是对已有部件的微小修改，而只有约 ２０％是完全新的设计。可重用设计从可重 用产品信息建模和可重用信息获取技 术，以及可重用信息和知识的存储与检 索还有可重用技术知识处理与集成。这 样可以最大限度地实现已有产品设计资 源的重片Ｊ。变形设计（包括曲线、曲面变 形设计和结构变形设计）是基于工程要 求精度下实现美学要求和知识系统处理 的相容性准则。创新设计突出人的创造 力，强凋发挥集体智慧，探索更多的突破 性方案，开发能满足不断提高的多个方 面、各个层次需求的创新产品。 二、创新设计的核心 创新设计的核心在于创新思维，创 新思维是指在思考过程中，采用能直接 或间接起到某种开拓、突破作用的一种 思维。它既是一种能动的思维发展过程， 又是一种积极的自我激励过程；它需要 逻辑思维作基础，也需要非逻辑思维在 一定环节和阶段上发挥作用。创新思维 是逻辑与非逻辑思维有机结合的产物。 逻辑思维是一种线性思维模式。它具有 严谨的推理，一环紧扣一环，是有序的。 逻辑思维常采用的方式一般有分析与综 合、抽象与慨括、归纳与演绎、判断与推 理等。非逻辑思维是人们对事物进行分 析和综合的思维过程中，主要以图像、音 调、动作等形象的符号再现某类事物形 象的一般特征的存在性，以形象思维、直 觉思维、创新性思维直接感知存在的符 号信息。这种思维是发散思维，它是开放 式思维。在解决问题时，思维不拘一格地 从仅有的信息中尽可能扩展开去，朝着 各种方向去探索各种不同的解决途径和 答案。在创新设计中，既需要逻辑与非逻 辑思维的互补、协调与配合，也需要非逻 辑思维开阔思路，产生新设想、新点子， 还需要逻辑思维对各种设想进行加工整 理、审查和验证，这样才能使创新成果更 加完美。 三、创新设计的方法 创新过程也需要运用一定的方法和 技巧。常用的创新技法有观察法、类比 法、移植法、组合法、换元法、还原法、穷 举法、集智法等。观察法是指人们通过感 官或科学仪器，有目的、有计划地对研究 对象进行反复细致的观察，再通过思维 器官的综合分析，以解释研究对象本质 及其规律的一种方法。类比法是将所研 究和思考的事物与人们熟悉的、与之有 共同点的某一事物进行对照和比较，从 比较中找出其相似点或不同点，并进行 逻辑推理，在同中求异或在异中求同来 实现创新。移植法是指借用某一领域的 成果，引用、渗透到其他领域，用以变革 和创新。组合法是指将两种或两种以上 的技术、事物、产品、材料等进行有机地 组合，以产生新事物或成果的创新技法。 蓦 蠢 囊 ■ 糍 嘏 ￥糍麓裁 薯≤囊 黪 壤 誊 ＝ 麟 ｇ 秘ｋ 豳氍蠹越 ■ｌ三 莲 ■— －－ｋ窭ｉ＿ 换元法是指人们在创新过程中，采用替 换或代换的方法，是研究不断深入思维 得到更新。还原法是指返回到创新原点。 穷举法是一种辅助的创新技法，它并不 提供发明思路与创新技巧，但它可帮助 人们明确创新的方向和目标。集智法是 指集中大家智慧，并激励智慧，进行创 新。例如，异地协同设计运用集智法，以 计算机网络及分布式人工智能技术的发 展为前提，促使并行设计向异地协同设 计的方向发展。它们使快速设计理论、方 法和技术的发展空间进一步扩宽。虚拟 制造技术和基于网络的并行与协同设计 技术缩短了产品开发的周期。另外，怀疑 是科技创新的起点。创新设计利用这些 方法从功能、原理、结构布局等方面人手 找到突破口进行创新。 四、创新设计的目的 产品设计，是从需求出发寻求设计 解（产品）的过程，是根据市场的客户需 求得出满足此需求的系统的一系列创造 性活动，其目的是实现产品功能，以满足 人们不断提高的要求。而设计的结果确 定了产品的基本质量和成本，也就决定 了产品的市场竞争力。机电产品的设计 主要进行创新设计、快速设计与经济性 设计、智能设计、异地协同及虚拟设计、 动态设计五方面。创新设计是现代设计 理论与方法和传统设计理论与方法相比 较的特点之一，现代设计理论与方法强 调自功能、效应、原理，直至布局、结构、 材料的创新。主要体现在功能创新设计、 原理创新设计、结构布局创新设计等。快 速设计与经济性设计是矛盾的统一体， 快速设计与经济性设计也是制造业全球 化和竞争激烈化对产品设计和开发提出 的必然要求和产物。智能设计是基于 ＣＡＤ和算法等计算机软件建模和求解过 程的设计。异地协同设计的目标是在 Ｗｅｂ环境下对知识的处理和操作，进行 异地协同虚拟设计，其目标不仅对物质 形态和制造过程进行模拟和可视化，而 且对产品的性能、行为和功能以及产品 实现的各个阶段的实施方案进行仿真、 预测、评价和优化，从而避免设计缺陷， 缩短产品开发周期，同时降低产品开发 和制造成本。异地协同虚拟设计也为产 品创新设计中所依赖的设计资源的建 设、整合和网上运行构造一个理论和方 法的框架，推动产品创新设计快速发展。 结构动态设计是根据结构工作所处的环 境，按照功能、力、热、声、磁、强度等方面 的要求，对设计对象进行动力学建模和 动态特性分析、修正和设计结构，从而得 到具有良好静、动态特性的设计方案。 创新设计不仅是一种创新性的活 动，还是一个具有经济性、时效性的活 动，它受到意识、制度、管理及市场的影 响与制约。创新设计是涉及多重学科，包 括设计学、创造学、经济学、社会学、心理 学等的复合性工作，其结果的评价也是 多指标、多角度的。创新设计中相当一部 分工作是非数据性、非计算性的，而是要 依靠对各学科知识的综合理解与交融， 对已有经验的归纳与分析，运用创新性 的思维方法与创造学的基本原理开展 工作。创新设计不只是因为问题而设 计，更重要的是提出问题，解决问题。同 时，它也是多种层次的，既不在乎规模 的大小，也不在乎理论的深浅，它所注 重的是新颖、独创、及时，其最终目的在 于应用。 总之，随着科学技术的迅速发展，新 产品不断涌现，产品的创新已经成为增 强现代产品竞争力焦点。机电产品的设 计已不再仅仅满足于适应性设计和变形 设计，进行产品的创新设计已成为机电 产品设计的重点和难点。对机电产品来 说，一方面，由于所涉及的电子、机械甚 至物理、数学等领域的知识比较多，产品 结构复杂，涉及技术和科学领域越来越 多，其对新创意、新技术的要求越来越 高；另一方面，它又要求产品的开发周期 短。这样在产品设计的过程就会出现紧 迫性、创造性、复杂性和不确定性等。为 了提高产品的市场竞争力，必须提高设 计质量，就要求从设计阶段开始创新。一 般而言，创新对设计者的经验、专业知识 和其他领域知识有着较高的要求，具有 多领域知识和丰富经验的设计人员在实 际过程中很容易产生新的想法和创意； 一般技术人员由于经验和知识所限，创 新设计就会有难度。例如，可以采用异地 协同进行创新设计，集中多领域知识与 经验共同完成机电产品的创新与设计的 “短、精、快”。 【参考文献】 ［１］谭建荣．机电产品现代设计［Ｍ］． 北京：高等教育出版社，２００９ ［２］黄志坚．工程技术思维与创新［Ｍ］． 北京：机械工业出版社，２００７ ［３］国家自然科学基金委员会工程与 材料科学部．机械与制造科学［Ｍ１．北京： 科学出版社，２００６ ［４］Ｓｕｈ．Ｎ．Ｐ，Ａｘｉｏｍａｔｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ ａｓ ａ Ｂａｓｉｃ ｆｏｒ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｅｓｉｇｎ Ｔｈｅｏｒｙ，Ｕｎｉ— ｖｅｒｓａ］Ｄｅｓｉｎｇ Ｔｈｅｏｒｙ，Ａａｃｈｅｎ：Ｓｈａｋｅｒ Ｖｅｒ— ｌａｇ，１９９８ ［５］高志．机械创新设计［Ｍ］．北京： 清华大学出版社，２００９ 【作者简介】刘月琴（１９７７－），女， 内蒙古察右前旗人，乌兰察布职业学院 机电技术系教师，研究方向：数控加工。 （责编何田田）