工程領域中的概念設計及創(chuàng)新

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　　1 工程領域中的概念設計
　　現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，尤其是微電子、信息、新材料及集成技術的進展，使產(chǎn)品結構發(fā)生了革命性的變化，機電一體化、模塊化已成為工程產(chǎn)品的發(fā)展趨勢；計算機技術的飛速發(fā)展和廣泛應用，深刻的影響著設計開發(fā)過程、制造過程、營銷和售后服務過程，并改變著產(chǎn)品的結構和功能；先進工藝技術和先進制造技術為現(xiàn)代工程設計提供了前所未有的工藝技術手段和社會化制造體系。這些變化都深刻地影響著工程設計的發(fā)展。
　　工程設計是人們運用科技知識和方法，有目標地創(chuàng)造工程產(chǎn)品構思和計劃的過程，幾乎涉及到人類活動的全部領域。工程設計的費用往往只占最終產(chǎn)品成本的一小部分（8~15%），然而它對產(chǎn)品的先進性和競爭能力卻起著決定性的影響,并往往決定70 ~ 80%的制造成本和營銷服務成本。所以說工程設計是現(xiàn)代社會工業(yè)文明的最重要的支柱，是工業(yè)創(chuàng)新的核心環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)代社會生產(chǎn)力的龍頭。工程設計的水平和能力是一個國家和地區(qū)工業(yè)創(chuàng)新能力和競爭能力的決定性因素之一。
　　工程設計的全過程就是不斷建立各種模型，并不斷進行綜合和分析的過程，即反復地創(chuàng)造模型和評價模型的過程。工程設計的內(nèi)容大致可分為兩類：一類是數(shù)值計算型的工作，包括大量的計算、分析、繪圖、編寫說明書和填寫各種表格；另一類是符號推理性的工作，主要是方案設計工作。在設計方法學中，前者稱之為細節(jié)設計，后者稱之為概念設計。概念設計主要包括功能設計和結構設計兩大部分。其作用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設計的早期階段，把主設計師根據(jù)產(chǎn)品功能的需求而萌發(fā)出來的原始構思和沖動形成產(chǎn)品的主體框架，及它應包括的各主要模塊和組件，以完成整體布局和外型初步設計。然后進行評估和優(yōu)化，確定整體設計方案。再由各責任設計師把總設計師的設計思想落實到具體設計中去，實現(xiàn)細節(jié)設計?？梢姼拍钤O計是個創(chuàng)造性過程，它要求設計者能綜合運用許多學科的專門知識和豐富的實踐經(jīng)驗，并通過廣泛的調(diào)查研究而占有大量的信息資料，再經(jīng)過反復思考、推理和決策，才能創(chuàng)造出與眾不同的、滿足用戶要求的設計方案來。
　　在工程設計領域中存在這樣一個誤區(qū)：設計、構思的原始沖動是三維概念，最終設計實施之結果即產(chǎn)品也是三維形體?？墒嵌嗄陙硪远S繪圖為基礎的產(chǎn)品設計、制造模式嚴重地束縛了工程技術人員的創(chuàng)造力和想象力，成為創(chuàng)新的桎枯。
　　三維建模技術的崛起以及虛擬制造技術的出現(xiàn)為概念設計和創(chuàng)新提供了一種極好的工作平臺，設計師們可以直接從三維概念和構思入手，進行概念設計，形成產(chǎn)品的初步框架，然后進一步通過工程分析、數(shù)字仿真、虛擬現(xiàn)實等高新技術手段來分析和評價設計方案的可行性及未來產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性。這種設計方法尤其能充分發(fā)揮自頂向下的設計過程中,設計者的智慧和創(chuàng)新能力，不必拘泥于平面圖紙的限制和束縛，而把主要精力聚焦于創(chuàng)造性的勞動――創(chuàng)新。
　　2 概念設計與創(chuàng)造性思維和技術創(chuàng)新
　　2.1 創(chuàng)造性思維及其特點
　　要設計就要有創(chuàng)新，而創(chuàng)新正是設計人員進行創(chuàng)造性思維的結果。設計人員要打破習慣性思維，變換角度，開闊視野，才能使自己的創(chuàng)造力得到更充分的發(fā)揮。創(chuàng)造性思維是指有創(chuàng)建的思維，即通過思維，不僅能揭示事物的本質(zhì)，而且能在此基礎上提供新的、具有社會價值的產(chǎn)物。創(chuàng)造性思維有擴散思維和集中思維、邏輯思維和形象思維、直覺思維和靈感思維等多種形式。在工程設計的概念設計中，要努力發(fā)掘創(chuàng)造性思維的能力，充分注意擴散思維和集中思維的辨證統(tǒng)一，準確把握邏輯思維和形象思維的巧妙結合，善于捕捉直覺思維和靈感思維的“閃光和亮點”，這樣才有可能設計出新穎、獨特、有創(chuàng)意的產(chǎn)品。創(chuàng)造性思維具有如下一些特點：
　　（1）獨創(chuàng)性：創(chuàng)造性思維所要解決的問題是不能用常規(guī)、傳統(tǒng)的方式解決的問題。它要求重新組織觀念，以便產(chǎn)生某種至少以前在思維者頭腦中不存在的、新穎的、獨特的思維。這就是它的獨創(chuàng)性。獨創(chuàng)性要求人們敢于對司空見慣或“完美無缺”的事物提出懷疑，敢于向傳統(tǒng)的陳規(guī)舊習挑戰(zhàn)，敢于否定自己思想上的“框框”, 從新的角度分析問題、認識問題。
　　（2）連動性：創(chuàng)造性思維又是一種連動思維，它引導人們由已知探索未知，開拓思路。連動思維表現(xiàn)為縱向、橫向和逆向連動。縱向連動針對某現(xiàn)象或問題進行縱深思考，探詢其本質(zhì)而得到新的啟發(fā)。橫向連動則通過某一現(xiàn)象聯(lián)想到特點與它相似或相關的事物，從而得到該現(xiàn)象的新應用。逆向連動則是針對現(xiàn)象、問題或解法，分析其相反的方面，從順推到逆推，從另一角度探索新的途徑。
　?。?）多向性：創(chuàng)造性思維要求向多個方向發(fā)展，尋求新的思路。可以從一點向多個方向擴散；也可以從不同角度對同一個問題進行思考、解決。
　?。?）善于想象：創(chuàng)造性思維要求思維者善于想象，善于結合以往的知識和經(jīng)驗在頭腦里形成新的形象，善于把觀念的東西形象化。愛因斯坦有一句名言：“想象力比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出現(xiàn)有事實的圈子，才有可能創(chuàng)新。
　?。?）突變性：直覺思維、靈感思維是在創(chuàng)造性思維中出現(xiàn)的一種突如其來的領悟或理解。它往往表現(xiàn)為思維邏輯的中斷，出現(xiàn)思想的飛躍，突然閃現(xiàn)出一種新設想、新觀念，使對問題的思考突破原有的框架，從而使問題得以解決。
　　2.2 概念設計呼喚技術創(chuàng)新
　　技術創(chuàng)新在概念設計中發(fā)揮著至關重要的作用。概念設計中技術創(chuàng)新的本質(zhì)就是要在工程設計領域中發(fā)現(xiàn)某種新事物、提出某種新思想，在很多情況下是因為現(xiàn)有的產(chǎn)品不能滿足社會（用戶）的需求而激發(fā)出的新穎構思和創(chuàng)見。技術創(chuàng)新的基礎是知識的積累和靈感的迸發(fā)，是設計人員進行創(chuàng)造性思維的結果。創(chuàng)新本身就意味著不拘一格，不局限也不依賴于某種特定的模式。