關于產(chǎn)品創(chuàng)新設計理論及方法

王瑞琪+劉濤+李炳辰

摘 要：人類發(fā)展歷史以及科學技術進步歷程表明，每一次重大跨越和重要發(fā)現(xiàn)都與思維創(chuàng)新、方法創(chuàng)新、工具創(chuàng)新密切相關。離開了“創(chuàng)新”，人類社會不可能向前邁進，科學技術也不可能有實質性的進步。在當代社會，科學技術是第一生產(chǎn)力，而創(chuàng)新又是科學技術的龍頭。20世紀初，全球社會生產(chǎn)力的發(fā)展中只有5%是依靠技術創(chuàng)新取得的。而到現(xiàn)在，發(fā)達國家的這個比例為70%至80%。21世紀是創(chuàng)新時代，著重點將從“重復”轉向“創(chuàng)造和創(chuàng)新”。國際上，創(chuàng)新型國家高度重視對創(chuàng)新方法的研究，推廣創(chuàng)新方法的普遍做法是將科技創(chuàng)新提升至國家戰(zhàn)略層面，超前部署創(chuàng)新方法研究和推廣工作，加大科技投入，出臺優(yōu)惠政策，設立專項資金，鼓勵自主研發(fā)，并在部分高校和科研單位成立專門的研究機構，發(fā)揮科研機構的自主作用，培育創(chuàng)新型人才。

關鍵詞：創(chuàng)新；體制鼓勵；科學方法；設計模型；創(chuàng)新資源；創(chuàng)新輔助系統(tǒng)；創(chuàng)新設計策略

1 創(chuàng)新及創(chuàng)新設計概論

創(chuàng)新的起源可以追溯到1912年美籍經(jīng)濟學家熊彼特的《經(jīng)濟發(fā)展概論》，書中指出：創(chuàng)新是把一種新的生產(chǎn)要素和生產(chǎn)條件的“新結合”引入生產(chǎn)體系。包括5種情況：引入一種新產(chǎn)品，引入一種新的生產(chǎn)方法，開辟一個新的市場，獲得原材料或半成品的一種新的供應來源，建立新的企業(yè)組織形式。熊彼特的創(chuàng)新概念包含的范圍很廣，涉及到技術性變化的創(chuàng)新以及非技術的組織性創(chuàng)新。

融合認知心理學的產(chǎn)品創(chuàng)新設計。設計是人類征服自然改造世界的基本活動之一，是人類為滿足一定需求而進行的一種創(chuàng)造性活動的實踐過程。人類文明的歷史就是不斷進行設計活動的歷史。產(chǎn)品是設計結果的物質表現(xiàn)。產(chǎn)品設計是人類創(chuàng)造有使用價值的創(chuàng)新產(chǎn)品的實踐過程，最終表現(xiàn)結果就是產(chǎn)品模型，其過程本質在于創(chuàng)造與革新。概念設計是設計過程中最具創(chuàng)新性的階層，而設計者本身的作用也非常重要，因此有必要構建更符合人類思維模式的創(chuàng)新方法，或將現(xiàn)有的各類創(chuàng)新設計方法融入概念設計過程中，充分體現(xiàn)概念設計階段的創(chuàng)造性，支持概念創(chuàng)新的實現(xiàn)。而可使用的技術有以下：

1.會聚技術：NBIC（Nano-Bio-Info-Cogno）會聚技術是國際上近幾年提出的新概念，是指幾個領域的科學的融合。而其結果所產(chǎn)生的巨大能量是不可估量的。任何技術的兩兩融合、三種會聚或者四者合成，都將產(chǎn)生難以想象的效能。美國將會聚技術認可為推動美國經(jīng)濟長期繁榮和增長的關鍵。會聚技術發(fā)起者達成了這樣一個共識：最重要的是通過納米科技、生物技術、信息技術、認知科學的融合發(fā)展，推翻學科之間的壁壘，使這四種技術能發(fā)出最大的潛力，所以這個技術有著許多的發(fā)展領域和巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.信息技術：信息是人類認識世界和改造世界的知識源泉。對人類來說，不能有效地利用信息，就不會有人類文明的演化，社會的進步和科學的發(fā)展，就不能駕馭大自然。信息技術是指在信息的產(chǎn)生、獲取、儲存、傳遞、處理、顯示、使用等方面能夠擴展人的信息器官的技術。它隨著人類對外部世界的認識能力的不斷提高和而逐漸由低至高發(fā)展。

3.認知科學：認知科學的產(chǎn)生，受到了計算機科學、語言學、神經(jīng)科學等學科的影響，是關于人類心智的多學科、跨學科的合作性研究，由心理學、計算機科學、語言學、人類學、神經(jīng)科學和哲學6個領域的學科組成。認知科學探索人類智力如何由物質產(chǎn)生，是研究人類感知和思維信息處理過程的科學，如感知、語言、學習、記憶、思維、意識，研究領域包括從感覺的輸入到復雜問題的求解。這個領域是一種全新的學科，引起了全世界科學家的關注。

（二）、產(chǎn)品創(chuàng)新設計的創(chuàng)新設計的創(chuàng)造力模型：心理學領域對于創(chuàng)造力的定義較為一致的看法是：根據(jù)一定的目的和任務，運用一切已知的信息，開展能動的思維活動，產(chǎn)生某種新穎的、獨特的、具有社會價值的或個人價值的產(chǎn)品的智力品質。這里的產(chǎn)品是指以某種形式存在的思維成果，既可以是一種新概念、新設想、新理論，也可以是指以某種形式存在的思維成果。

融合會聚技術思想，以產(chǎn)品創(chuàng)新設計的創(chuàng)造力模型為理論基礎，構建產(chǎn)品創(chuàng)新設計理論框架。產(chǎn)品創(chuàng)新設計過程是借助一定的設計規(guī)則和創(chuàng)新策略，對某種需求功能創(chuàng)造性設計方案的實現(xiàn)過程。該過程包括認知過程信息加工、創(chuàng)造思維方法、問題求解步驟、創(chuàng)新設計過程模型等內(nèi)容。根據(jù)設計問題的角度的不同，采用不同的創(chuàng)新策略，利用不同的創(chuàng)新工具和創(chuàng)新方法，結合各種知識信息，最終得出創(chuàng)新概念方案。

2 產(chǎn)品創(chuàng)新設計的認知機理

人是設計的主體，研究產(chǎn)品創(chuàng)新設計的本質規(guī)律需要從設計者的角度探索設計固有的認知規(guī)律，即認知機理。本部分主要討論了產(chǎn)品創(chuàng)新設計的認知機理，是關于創(chuàng)新設計內(nèi)在屬性的基本研究，是構建科學、系統(tǒng)的設計理論，產(chǎn)生符合設計規(guī)律的設計方法的認知基礎。本部分主要介紹產(chǎn)品創(chuàng)新設計認知的規(guī)律、模型及研究方法。

（一）、產(chǎn)品創(chuàng)新設計認知機理的科學基礎：現(xiàn)代認知心理學的主流是以信息加工觀點研究認知過程，即把人看做一個積極的知識獲得者和信息加工者?？梢哉f，認知就是信息加工。人腦是一個信息加工系統(tǒng)，可以對表征信息的物理符號進行輸入、編碼、儲存、提取、復制和傳遞，而這一過程的完成是系列性的，不同的加工任務和加工階段由不同的認知結構來完成，這些相對獨立的認知結構類似于計算機，即可以使用若干操作來處理符號。

記憶是指存儲、提取過去的經(jīng)驗，并將這些信息用于當前的情景，是一種動態(tài)的機制。問題解決過程可視為一種信息加工過程，問題解的產(chǎn)生是人腦中各種信息之間相互碰撞而產(chǎn)生的，其關鍵是信息的刺激、存儲、存儲提取等。按照信息加工的觀點，記憶是信息的輸入、編碼、儲存等的過程，能更全面地體現(xiàn)信息加工系統(tǒng)的工作流程。

（二）、產(chǎn)品創(chuàng)新設計的認知機理及過程模型：通過研究產(chǎn)品創(chuàng)新設計創(chuàng)意方案生成的認知思維過程，探索產(chǎn)品創(chuàng)意方案生成的內(nèi)在機理，構建全面、系統(tǒng)的符合認知機理規(guī)律的模型過程，進而實現(xiàn)設計者認知與產(chǎn)品設計過程的有機結合，幫助設計者有效地完成產(chǎn)品創(chuàng)新設計過程。

3 產(chǎn)品概念設計過程模型

設計是一種創(chuàng)造性的活動，其目的是為了物品、過程、服務及其在整個生命周期中構成的系統(tǒng)建立起多方面。創(chuàng)新設計過程的本質是融入了創(chuàng)新要素的概念設計過程。因此，創(chuàng)新設計過程的研究實際是對概念設計過程的研究。該研究具有創(chuàng)新性、多樣性和層次性的特點，通過實現(xiàn)用戶的某種需求與使用特性來實現(xiàn)其價值。

（一）、產(chǎn)品概念設計的定義及特征：在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能結構，尋求適當?shù)淖饔迷砑捌浣M合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，這一部分設計工作叫做概念設計，即是考慮設計問題的內(nèi)容，并以方案的形式提出眾多的解的設計階段，一般認為，概念設計是指以設計要求為輸入，以較優(yōu)方案為輸出的系統(tǒng)所包含的創(chuàng)新性思維工作流程。概念設計包括兩個基本過程：方案綜合設計過程與方案優(yōu)化評價過程。

（二）、支持產(chǎn)品多級創(chuàng)新的概念設計過程模型：概念設計的目的是實現(xiàn)產(chǎn)品的功能需求，而功能設計的核心是創(chuàng)新。因此，如何有效地支持產(chǎn)品創(chuàng)新設計就成為概念設計模型所優(yōu)先考慮的事情。功能設計模型經(jīng)歷了公理化設計、系統(tǒng)化設計、行為輔助模型、環(huán)境約束模型和拓展環(huán)境約束模型五個階段。

產(chǎn)品概念設計過程模型是根據(jù)一定的設計理念，借助某種設計策略，基于普遍的設計過程對產(chǎn)品設計的一般過程進行規(guī)范，為設計過程提供設計思路，從而使整個設計過程在有序合理的過程中展開。在以“產(chǎn)品為中心”設計思路的指導下，設計人員提出了不少產(chǎn)品概念設計過程模型。傳統(tǒng)的概念設計過程的一般步驟為：首先通過市場分析確認需求，再通過概念設計將總的需求目標轉化為功能上的層次結構關系，并得到滿足功能要求的求解方案。

4 產(chǎn)品創(chuàng)新設計策略

創(chuàng)新設計就是設定一個特定的目標，然后找到達到該目標的合適路徑。設計問題是多種多樣的，根據(jù)設計問題類型的不同，需要采用不同的求解和創(chuàng)新策略以及相應的設計方法。設計問題分類及形成創(chuàng)新求解策略決定著產(chǎn)品創(chuàng)新效率，是創(chuàng)新活動中的關鍵環(huán)節(jié)。正確的設計策略可以加速問題的解決，而不完善的設計策略則會限制創(chuàng)造性思維的發(fā)揮，阻礙問題的解決。

（一）、面向問題的產(chǎn)品創(chuàng)新設計策略：面向問題的創(chuàng)新目標是提高現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的性能，解決現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)中影響主要問題，朝著理想化的目標前進。在這類設計中，所要設計的產(chǎn)品是已經(jīng)存在的，但由于產(chǎn)品中存在問題缺陷或者存在改進的空間，因此需要將產(chǎn)品的性能進一步提升或將成本進一步降低。因為這類設計問題針對的是某種具體的技術問題，所以采用的策略是解決最小化問題，解決系統(tǒng)中的沖突，對系統(tǒng)進行改造。

（二）、面向目的的產(chǎn)品創(chuàng)新設計策略：面向目的的產(chǎn)品創(chuàng)新目標是設計一個全新產(chǎn)品或系統(tǒng)，可能現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的主要功能改進已經(jīng)達到了極限，因此不局限于現(xiàn)有產(chǎn)品或系統(tǒng)的問題，而是跳出現(xiàn)有系統(tǒng)，思考設計最終目的的是什么。是否有其他方法可以更好的達到此目的，采用的策略是解決最大化的問題和對系統(tǒng)的工作原理進行改變。

總之，為了實現(xiàn)每個人的人生目的和國家的發(fā)展目標，必須把創(chuàng)新放置在最重要的位置。長期以來，我國科技活動仍未擺脫跟蹤模仿的局面，自主創(chuàng)新結果比較少，高精尖裝備儀器嚴重依賴進口。造成這種局面的關鍵因素是：對科技創(chuàng)新工作的重視相對不夠，科學思維培育相對落后，科學技術沒有獲得創(chuàng)新方法的有效支持。所以我們必須重視科技的創(chuàng)新技法與創(chuàng)新設計。

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