機械設計中的創新思維

□文/張作鵬

2004年馮小剛賀歲大片《天下無賊》中，黎叔有句名言:“21世紀什么最貴？人才！”。現在，連小偷都知道人才最寶貴了，而我們國家正是需要人才的時候，尤其缺乏創新型人才。世界各國也都如此。競爭優勢的秘密是創新，這在現在比歷史上的任何時候都更是如此。創造力對于創新是必要的，公司文化應該提倡創造力，然后將其轉變成創新，而這種創新將導致競爭的成功。

一、機械創新設計和制造

奧地利經濟學家熊彼特說:創新應當是企業家的主要特征，企業家不是投機商，也不是只知道賺錢、存錢的守財奴，而應該是一個大膽創新敢于冒險，善于開拓的創造型人才。對于現在的很多國際大公司也都渴求這樣的人才，日本索尼公司創始人之一井深的“日日創新”秘訣，更體現了這一點。以上都說明了創新的重要性。創新并非某人的突發奇想，在創新活動中，只有知識廣博、信息靈敏、理論功底深厚、實踐經驗豐富的人，才易于在多學科、多專業的結合創新中和跳躍性的創造性思維中求得較大的突破。一般來說，創新設計的過程大都是從形象思維開始，然后經過邏輯推理和判斷及相應的綜合、分析與決策，而產生設計方案；然后，進一步將設計具體化，即建立新的機構、結構和機械系統籌模型，繼之進行計算和技術細節的設計。其特點是:（1）多門科學技術交叉、滲透、融合；（2）部分工作為非數據性、非計算性的，必須在知識和經驗積累的基礎上思考、推理及判斷，并運用創造性及發散思維的方法；（3）在知識、經驗、靈感與想像力的系統中搜索并優化設計方案；（4）機械創新設計是多次反復、多級篩選的過程，每一設計階段都有其特定內容及方法。但各階段之間又密切相關，形成一個整體的設計系統。

機械創新設計和制造不同于常規的機械設計，是設計人員針對新的或預測的需求，充分發揮設計者的創造力和智慧，利用已有的相關科學理論、方法和原理，進行新的構思、設計和制造出新穎、有創造性及實用性的機構或裝置的實踐活動。它包含兩個部分內容:一是改進完善生產或生活中現有的機械產品技術性能、可靠性、經濟性、適用性；二是創造設計出新機器、新產品，以滿足新的生產和生活的需要。

二、機械創新設計思維

1、機械創新設計思維的概念。創造性思維是指突破原有的思維模式，重新組織已有的知識、經驗、信息和素材等要素，在大腦思維反應場中超序激活后，提出新的方案或程序，并創造出新的思維成果的思維方式。要創造，就要打破常規思維，具有獨創性。思想是行動的先導，在思想上破舊立新，勇于開拓。有的時候我們可以改變思維方式，對某種事物多思維的考慮就會有不同的結果，“想到別人沒有想到的觀念”，創造性思維是新穎獨到的信息加工藝術，是人腦的各種思維活動形式和思維活動的各個要素之間相互協同進行的有機結合的高級整體過程。它更加強調直觀、聯想、幻想和靈感，所有創新設計不是靠邏輯推理出來的，而是靠創造性思維的激發產生的。

2、機械創造性思維的四大特征。機械創造性思維的基本形式有定向思維、反向思維、聯想思維、對比思維、發散思維、靈感思維、逆向思維等。其特點是:

（1）開放性。開放性是相對封閉性而言的，傳統思維方式的封閉性只關心自己生活的狹小區域，畫地為牢，坐井觀天，并且更樂于駕輕就熟，接受過去所謂成功的辦法，封閉性思維容易造成信息堵塞，思維呆滯，使思路缺乏多樣性和創造性，這正是機械創新設計中的大忌，不去看或很少看他以外的廣闊天地，開放性思維的特點是把認識對象作為一個開放的系統來考慮，注重研究系統與外部環境的關系，以便更好地認識該對象及其發展規律。

（2）獨創性。所謂獨創性就是要獨立思考，敢于直抒己見，勇于突破舊思想、舊觀念對心靈的束縛，構筑開放、發散、鮮活的新世紀思維形態，從新的角度分析問題，這是機械創新設計的前提條件。例如:某鞋廠派兩名推銷員一同飛往一個海島去開拓市場。一下飛機，他們就了解到:所有的島民從來沒有穿鞋的習慣。推銷員甲心里涼了，立即向廠長發電報:“沒有市場，他們的需求量等于零?！倍其N員乙卻十分驚喜，也立即向廠長發電報:“前途無量，他們的需求量將從零起步?！边@時，我們的觀點有兩類:一類是批評推銷員甲保守，無所作為；另一類是稱贊推銷員乙樂觀向上，銳意進取。那么，究竟是哪個推銷員的做法對呢？我們可以通過對比去討論，這樣就開闊了思維。

（3）多向性。多向性是指對同一問題要從不同的角度探索盡可能多的解法和思路。多向性體現了思維方法的多樣性和豐富的想像力。愛因斯坦說過，“想像力比知識更重要，現實世界只有一個，而想像力卻可以創造千百個世界”。因而，多向性思維是與創造力關系最密切的一種思維方式，機械產品的多樣性與創造性思維的多向性是分不開的。

（4）自由性。思維自由是現代科學技術發展的客觀需要。思維方式的自由性，是遵循真理發展規律的自由思考和自由探索?？茖W思維的自由，也就是不限定科學活動范圍，不用權力裁決科學成果，允許科學工作者在真理的探索中自由地展開思維的翅膀。當然，思維的自由性，也要受到自然科學、社會和法律的制約。在機械設計工作中，要想不斷地取得創新的成果，就必須根據創造性思維的特征，自覺地培養自己的創造性思維能力。只要消除自身思想上的束縛，自我突破，并掌握正確的方法，就能調動創造性而獲得出乎意料的創造性成果。

三、機械創新設計方法

1、智力合成法。這是一種發揮集體智慧的方法。通過集體討論的形式，發散和激勵創新思維。討論時應相互啟發激勵，取長補短，引起創新設想的連鎖反應，使思維自由奔放，新的設想才能涌現。討論的目標要明確，事先有準備。其原則有:鼓勵自由思考，隨心所欲，設想新異；不許批評別人的設想；推遲評價，不過早定論；有的放矢，不泛泛空談；討論者一律平等，不提倡少數服從多數；及時歸納，總結、記錄各種設想，留作下次再議；最后挑選最合適、最有前途的見解，并審查其可行性。

2、仿生類比法。通過對自然界生物機能的分析類比，從事物的千差萬別、不同程度的對應和相似之處的類比中得到創新，設計出新機械，這也是最常用的創新設計方法。

3、列舉創新法。把問題展開列舉，幫助思維進行構思的方法。按機構的特性、設計者的意愿、毛病的改進等進行列舉，找出改進創新的方案。

4、移植技術法。把一個領域內的先進技術移植到另一個領域中，或把一種產品內的先進技術應用到另一種產品中，從而設計出新產品的方法。

四、結束語

愛迪生可稱得上是創新者的鼻祖了，他素以高效創新而著稱。事實上，若論名言警句，創新者或許大多會引用他說過的這樣一段話:“我做的任何一件有價值的事情都非偶然，我所有的發明創造也并非出于巧合，而是來源于辛勤的工作?！睈鄣仙睦锖芮宄l現碳絲作為白熾燈的發光材料絕非偶然。這一切浸透了他和助手整整一年的心血，對各種材料進行了幾百次的試驗。創新意味著艱苦而扎實的工作，而非異想天開所能解決的事。然而，這并不等于說企業對待員工的創造力要采取消極的態度。有創造力是一件好事，但要記住，創造力并非憑空妄想，而是一種行為的綜合，即以新穎、新奇的方法把幾種東西結合起來。創造力是為創新服務的，而無法代替創新本身。

［1］張春林主編.機械創新設計.北京:機械工業出版社，2007.9.

［2］趙松年，佟杰新主編.現代設計方法.北京:機械工業出版社，2003.11.

［3］孫靖民主編.機械優化設計.北京:機械工業出版社，2007.3.