機(jī)械工程設(shè)計(jì)思維的創(chuàng)新優(yōu)化

王 斌

(焦作神華重型機(jī)械制造有限公司，河南 焦作 454000）

創(chuàng)造力是競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，包括機(jī)械工程設(shè)計(jì)在內(nèi)的一切設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵無(wú)不在于設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新，創(chuàng)新設(shè)計(jì)在需要知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)更需要強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維動(dòng)力。奧地利經(jīng)濟(jì)學(xué)家熊彼特說(shuō)過(guò)：“創(chuàng)新應(yīng)當(dāng)是企業(yè)家的主要特征，企業(yè)家不是投機(jī)商，也不是只知道賺錢(qián)、存錢(qián)的守財(cái)奴，而應(yīng)該是一個(gè)大膽創(chuàng)新，敢于冒險(xiǎn)，善于開(kāi)拓的創(chuàng)造型人才?！倍F(xiàn)在的社會(huì)所需要的也就是這樣的人才，21 世紀(jì)就是人才競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)。以下就是對(duì)機(jī)械工程設(shè)計(jì)思維中的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行粗略的探討。

1 機(jī)械工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的及意義

（1）機(jī)械工程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能加速機(jī)械專(zhuān)家智能化，用以實(shí)現(xiàn)真正的“專(zhuān)家”系統(tǒng)，達(dá)到有利于加速機(jī)械工程設(shè)計(jì)水平向自動(dòng)化、智能化、最優(yōu)化、集成化實(shí)現(xiàn)。

（2）機(jī)械工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新的探索實(shí)踐能夠培養(yǎng)機(jī)械工程設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性思維，提高其創(chuàng)新能力，讓其在設(shè)計(jì)的自覺(jué)性及技術(shù)上的可操作性上有較大的突破，從而有利于促進(jìn)新產(chǎn)品的更新，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造財(cái)富的目的。

（3）創(chuàng)新設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品在同行中的競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)得以提高，尤其是在專(zhuān)利產(chǎn)品技術(shù)形成的時(shí)候，就可以創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

2 機(jī)械工程創(chuàng)造設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)大體上都來(lái)自于形象思維，經(jīng)過(guò)邏輯推理、判斷以及相應(yīng)的綜合分析與決策，在頭腦中產(chǎn)生設(shè)計(jì)方案，然后將這種方案具體表現(xiàn)出來(lái)。與其他常規(guī)的機(jī)械設(shè)計(jì)不同，機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員充分發(fā)揮自己的聰明才智和創(chuàng)造力，利用創(chuàng)造性思維，設(shè)計(jì)出新穎、有創(chuàng)造性、有實(shí)用價(jià)值的機(jī)械裝置。機(jī)械工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)往往包含了多種科學(xué)技術(shù)的滲透、綜合與交叉，是通過(guò)邏輯思維的分析和知識(shí)的運(yùn)用找到創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，其中存在的部分表現(xiàn)為非數(shù)據(jù)性、非計(jì)算性的，一定要在理論知識(shí)的時(shí)間基礎(chǔ)上思考判斷推理的。

3 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思維原則

思維的過(guò)程被稱(chēng)作是“思路”，在機(jī)械設(shè)計(jì)思維的過(guò)程中往往會(huì)有兩個(gè)思維原則：（1）最短路徑原則——設(shè)計(jì)者得到產(chǎn)品的功能要求后，往往會(huì)首先檢索出最佳設(shè)計(jì)實(shí)例，這樣一來(lái)便可以迅速接近目標(biāo)，再運(yùn)用價(jià)值工程方法，找出價(jià)值較低的極少數(shù)組件作為研究對(duì)象，再分析所得對(duì)象存在的矛盾，嘗試用最小變動(dòng)以解決矛盾，如果矛盾還是沒(méi)有得到解決，那就將其擬作更大變動(dòng)或擴(kuò)大研究對(duì)象范圍，最終得到最優(yōu)結(jié)果。這樣消耗最少能量的途徑便體現(xiàn)了最短路徑的原則；（2）相似性聯(lián)想——根據(jù)湯川秀樹(shù)的定同理論，聯(lián)想能力就是找出事物彼此相似性的創(chuàng)造力，相似性就是事物間的內(nèi)在聯(lián)系。

4 機(jī)械設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)該樹(shù)立創(chuàng)新的理念

要想突破傳統(tǒng)的模式，在設(shè)計(jì)上有所創(chuàng)新，對(duì)機(jī)械人員首先就要要求其具有大膽的創(chuàng)新理念并會(huì)將其運(yùn)用到時(shí)間中去。創(chuàng)新就是突破傳統(tǒng)的思維模式，運(yùn)用現(xiàn)代超前的理念進(jìn)行問(wèn)題的思考。對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)者而言，缺少創(chuàng)新意味著他在工作上無(wú)法得到肯定。優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)者要時(shí)刻謹(jǐn)記創(chuàng)新理念，要用創(chuàng)新的思維對(duì)問(wèn)題進(jìn)行深入的思考，再結(jié)合自己的專(zhuān)業(yè)知識(shí)將自己的設(shè)想轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)。

5 機(jī)械的優(yōu)化中應(yīng)該具備的創(chuàng)新方式

（1）智力思維法——這是一種發(fā)揮集體智慧的方法，它通常是通過(guò)抓住瞬間的靈感或潛意識(shí)的新想法或通過(guò)相關(guān)專(zhuān)家人士針對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行討論，通過(guò)相互啟發(fā)、激勵(lì)，在越來(lái)越多的思路中，在越來(lái)越好的方案中取長(zhǎng)補(bǔ)短，最終引起創(chuàng)新設(shè)計(jì)的連鎖反應(yīng)，為機(jī)械設(shè)計(jì)提供更好的創(chuàng)新成果。

（2）仿生類(lèi)比法——這是通過(guò)仿生學(xué)對(duì)自然系統(tǒng)生物分析和類(lèi)比的啟發(fā)創(chuàng)造新方法。自然界的動(dòng)植物以其精妙絕倫的結(jié)構(gòu)和性能為人類(lèi)孕育出來(lái)新事物和新方法提供了學(xué)校的樣板。機(jī)械設(shè)計(jì)者通過(guò)對(duì)自然界的生物技能分析類(lèi)比，再對(duì)比相似之處得到創(chuàng)新，設(shè)計(jì)新機(jī)械。

（3）列舉創(chuàng)新法——這是指依據(jù)一定規(guī)則，列舉研究對(duì)象的各種性質(zhì)，通過(guò)對(duì)這些性質(zhì)的逐項(xiàng)分析，尋求改變來(lái)又發(fā)創(chuàng)新設(shè)想的方法。它適合于現(xiàn)有事物的改進(jìn)及應(yīng)用型的開(kāi)發(fā)，一般經(jīng)過(guò)的過(guò)程如下：列舉特征——改變特征——改變事物。

（4）移植技術(shù)法——這是指將一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的先進(jìn)原理、方法或成果移植到另一個(gè)領(lǐng)域中，或把一種產(chǎn)品內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到另一個(gè)產(chǎn)品中，從而設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品。在進(jìn)行移植技術(shù)法的過(guò)程中要首先解決移植什么，為什么要移植，要想有效應(yīng)用移植法就必須注意以下幾個(gè)必要條件：1）用傳統(tǒng)方法難以找到理想的設(shè)計(jì)方案或階梯設(shè)想，或者利用相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)和知識(shí)根本無(wú)法找到出路；2）其他技術(shù)領(lǐng)域存在解決相似或相近問(wèn)題的方式方法；3）對(duì)移植結(jié)果能否保證系統(tǒng)整體的新穎性、先進(jìn)性和實(shí)用性沒(méi)有定性判斷。技術(shù)移植法可以分為技術(shù)原理式移植、技術(shù)手段式移植和技術(shù)功能式移植。技術(shù)移植法是對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)促進(jìn)發(fā)明創(chuàng)造具有重要意義，貝弗里奇說(shuō)過(guò)：“使用移植法有可能促進(jìn)科學(xué)發(fā)展，這也許是為什么科研人員要對(duì)自己狹窄的研究范圍之外的發(fā)展，至少是重大的發(fā)展有所了解的原因。

（5）反求設(shè)計(jì)——這是指設(shè)計(jì)人員以先進(jìn)的設(shè)備軟件為研究對(duì)象，應(yīng)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的研究和深入的分析，掌握關(guān)鍵技術(shù)，在消化、吸收的基礎(chǔ)上，仿型或開(kāi)發(fā)出同類(lèi)型創(chuàng)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。反求設(shè)計(jì)中一要在剖析原產(chǎn)品或技術(shù)中的“求”，二要在“再設(shè)計(jì)”中的“改”或“創(chuàng)”下功夫。通過(guò)反求，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，這樣它的起點(diǎn)比較高，更容易得到創(chuàng)新的產(chǎn)品。

綜上所述，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)離不開(kāi)創(chuàng)新，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)樹(shù)立創(chuàng)新理念，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，運(yùn)用先進(jìn)思維理念，設(shè)計(jì)出高質(zhì)量，高實(shí)用性的機(jī)械，這是貫穿于機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展始終的必然要求。

[1]郭仁生《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》北京清華大學(xué)出版社2001

[2]趙冬梅《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》北京機(jī)械設(shè)計(jì)出版社2002