馬瑞陽

（中鋁寧夏能源集團(tuán)銀星能源股份有限公司，寧夏銀川 750000）

0 引言

創(chuàng)新力是提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，也是機(jī)械設(shè)計(jì)取得成就的關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)領(lǐng)域創(chuàng)新是重要的能力，創(chuàng)新設(shè)計(jì)所需要的不僅僅是經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，更需要?jiǎng)?chuàng)新思維，創(chuàng)新思維是潛意識(shí)及意識(shí)共同努力的結(jié)果，在思考與實(shí)驗(yàn)中，不斷實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并不是靈光一閃就可以完成。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，創(chuàng)新思維至關(guān)重要，是提升機(jī)械設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)力的體現(xiàn)。

1 機(jī)械工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)械工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)的目的

（1）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)能促進(jìn)工程領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的創(chuàng)新展開深入研究，給工程人員發(fā)明新機(jī)械以及新產(chǎn)品，帶來更多的理論及方法指導(dǎo)。

（2）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的不斷研究和實(shí)踐，會(huì)提升機(jī)械專業(yè)的智能化水品。建立真正意義上的專家系統(tǒng)，促進(jìn)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的自動(dòng)化以及智能化[1]。

（3）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品，可以提升機(jī)械產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，尤其是在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)后，專利技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的情況下，會(huì)創(chuàng)造出較高的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)價(jià)值，因此機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是社會(huì)發(fā)展中非常重要的促進(jìn)因素。

（4）機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的探索與實(shí)踐，不斷提升機(jī)械設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新思維，使設(shè)計(jì)人員具備創(chuàng)新能力，提升設(shè)計(jì)人員創(chuàng)新設(shè)計(jì)的可操作性及自覺性，讓機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為有效的工具及方法[2]，對(duì)產(chǎn)品更新發(fā)展有促進(jìn)作用，也是為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值及財(cái)富的關(guān)鍵。

1.2 機(jī)械工程創(chuàng)新設(shè)計(jì)形成和特點(diǎn)

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要源于形象思維，將邏輯推斷以及綜合分析結(jié)合起來，在頭腦中建立設(shè)計(jì)方案，將機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行具體化，建立機(jī)械結(jié)構(gòu)及模型，從而進(jìn)行設(shè)計(jì)的細(xì)化過程。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)與常規(guī)設(shè)計(jì)的不同是需要設(shè)計(jì)人員具備一定的創(chuàng)造力和專業(yè)能力，運(yùn)用現(xiàn)有的科學(xué)原理以及創(chuàng)新思維，設(shè)計(jì)出創(chuàng)新和實(shí)用的機(jī)械設(shè)備。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)有2 個(gè)主要部分：一是對(duì)生產(chǎn)及生活系統(tǒng)進(jìn)行完善；二是設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品及新機(jī)器。

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)：①機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)涉及到諸多科技的滲透交叉；②在機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，一些工作是非數(shù)據(jù)性的，需要在專業(yè)知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行判斷，要具備發(fā)散思維以及創(chuàng)新思維；③經(jīng)過邏輯分析以及知識(shí)運(yùn)用，找到合理的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案；④機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是不斷探索和實(shí)踐的過程，每個(gè)階段要不斷篩選，系統(tǒng)具備一定的整體性[3]。

2 機(jī)械工程設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新思維

2.1 創(chuàng)新思維的基本概念

創(chuàng)新思維是一種廣義的、可物化并且十分新穎的思維活動(dòng)，有創(chuàng)新意義的思維過程，打破原有的思維模式，對(duì)已有的知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)要素進(jìn)行重新組織，在腦海的反應(yīng)場(chǎng)中進(jìn)行超序激活，形成新的程序及方案，創(chuàng)造出全新的思維成果，因此創(chuàng)新思維并不是純粹的推理過程。需要一定經(jīng)驗(yàn)以及知識(shí)的參與，迸發(fā)出一種充滿活力的思維方式[4]。在設(shè)計(jì)領(lǐng)域，創(chuàng)新思維至關(guān)重要，具備創(chuàng)新力的設(shè)計(jì)成果更具備競(jìng)爭(zhēng)能力。

2.2 創(chuàng)新思維的特點(diǎn)

創(chuàng)新思維在時(shí)空以及方案上實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)模式的突破，突出截然不同的方法及成果，會(huì)引出新的方法以及理論。創(chuàng)新思維有一定的開放性，與傳統(tǒng)模式截然不同，重視系統(tǒng)開放，不被傳統(tǒng)約束[5]。

創(chuàng)新思維有一定的多向性，一個(gè)問題要站在不同的角度探索和思考。機(jī)械產(chǎn)品具有一定的多樣性，需要?jiǎng)?chuàng)新思維具備足夠的多向性。

創(chuàng)新思維有一定的綜合性。綜合各類現(xiàn)有信息及概念，形成新的方案和思路，機(jī)器人就是將電子技術(shù)與傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)合形成的綜合體。

3 機(jī)械工程設(shè)計(jì)的改進(jìn)歷程

3.1 傳統(tǒng)機(jī)械工程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)展了百余年，現(xiàn)階段機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的良好發(fā)展，是不斷進(jìn)步的成果。早期機(jī)械設(shè)計(jì)受各方面條件限制，如落后的生產(chǎn)條件以及經(jīng)濟(jì)能力，使機(jī)械設(shè)計(jì)處于無法前進(jìn)的局面。一些技術(shù)人員有著不錯(cuò)的技能水平以及實(shí)踐能力，可以提升機(jī)械設(shè)計(jì)的速度，但受傳統(tǒng)觀念的限制，機(jī)械設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)諸多問題，前期機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展緩慢，在實(shí)際生產(chǎn)中創(chuàng)造出的經(jīng)濟(jì)效益也非常有限。

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)步驟非常復(fù)雜，首先需要市場(chǎng)調(diào)研人員借助各類工具，了解客戶的需求，結(jié)合市場(chǎng)的需求對(duì)設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)總結(jié)，將整理好的問題，以及解決方案進(jìn)行審查，制作成策劃案。最后是將方案分發(fā)給有關(guān)人員，對(duì)方案進(jìn)行分析以及評(píng)價(jià)，提升設(shè)計(jì)方案的認(rèn)可度以及權(quán)威性。在這個(gè)過程中，市場(chǎng)調(diào)研、模型建立、探討分析等環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)方案并不是在嚴(yán)格數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立起來的，還需要降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)值。

3.2 現(xiàn)代機(jī)械工程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性極強(qiáng)的活動(dòng)，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的工業(yè)水平進(jìn)步迅速，科技水平在不斷提升，社會(huì)重視人才的能動(dòng)性以及創(chuàng)造性，很多專業(yè)人員不斷為企業(yè)創(chuàng)造價(jià)值，成為社會(huì)發(fā)展的重要力量。因此，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，人才的作用不可忽視的。專業(yè)的機(jī)械設(shè)計(jì)人才，能將先進(jìn)的科研方法及技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)計(jì)中，與創(chuàng)新思維結(jié)合，創(chuàng)造出有新意的產(chǎn)品，為企業(yè)創(chuàng)造出更多的價(jià)值和利潤(rùn)。

4 創(chuàng)新思維在機(jī)械設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

4.1 智力思維法

一般情況下，智力思維法是抓住瞬間的靈光一閃，或是潛意識(shí)中的新想法，再者是針對(duì)一個(gè)確定的目標(biāo)，組織相關(guān)的專家一同探討。專家會(huì)議通常是圍繞某個(gè)課題展開探討，會(huì)上專家可以自由發(fā)言，思維碰撞，盡可能激發(fā)思路。思路越多對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)就越有利，提出的方案就越多，相互之間可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成創(chuàng)新連鎖反應(yīng)，進(jìn)而取得創(chuàng)新成果。在智力思維法的實(shí)際應(yīng)用中，短時(shí)間內(nèi)探討一些專業(yè)性極強(qiáng)的創(chuàng)新項(xiàng)目，會(huì)取得非常好的效果，也是一種常用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。

4.2 推理思維法

推理思維法通常有4 種形式。①提問法。提問法就是用提問的方式，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)制造以及性能方面的一些不足，找到改進(jìn)之處，從而開發(fā)出各方面表現(xiàn)更加優(yōu)秀的新產(chǎn)品；②反面求索法。是對(duì)現(xiàn)階段形成的解決方案進(jìn)行否定，然后從常規(guī)的對(duì)立方向考慮，從產(chǎn)品相反方面以及組成部件的相反方面進(jìn)行分析，找到創(chuàng)新設(shè)計(jì)途徑；③缺點(diǎn)列舉法。發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案或者機(jī)械產(chǎn)品的缺陷，進(jìn)行缺點(diǎn)列舉，可以看出原方案以及產(chǎn)品的諸多不足，找到改進(jìn)的方案以及方法，展開創(chuàng)新設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)列舉法通常在機(jī)械改良型產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到；④系統(tǒng)分析法。是對(duì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及方案展開分析，找到設(shè)計(jì)方案中的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)系統(tǒng)存在的環(huán)境，找到合理的解決方法，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)分析法是常用的方法。

4.3 聯(lián)想類比法

①相似類比法。是在工程技術(shù)中，對(duì)結(jié)構(gòu)、性能及工藝相似的系統(tǒng)或者部件展開分類，分類的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析分解，找到其中相似的單元進(jìn)行優(yōu)化綜合。在相似類比分析中，要結(jié)合實(shí)際需求，對(duì)分類后形成的單元進(jìn)行組合及優(yōu)化，在其中運(yùn)用新科技，形成新技術(shù)以及新事物。如在設(shè)計(jì)中結(jié)合齒輪嚙合原理，發(fā)明同步齒形傳動(dòng)技術(shù)，經(jīng)過對(duì)人與動(dòng)物進(jìn)行相似類比，可以設(shè)計(jì)一些動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品功能，如根據(jù)螃蟹鉗爪，設(shè)計(jì)出蟹爪裝載結(jié)構(gòu)；②移植法。是將其他方面的技術(shù)移植到機(jī)械產(chǎn)品中，如物理學(xué)的激光技術(shù)可以移植到機(jī)械產(chǎn)品，設(shè)計(jì)出激光切割機(jī)；③仿生法。模仿人類設(shè)計(jì)出的機(jī)器人，就是仿生法的應(yīng)用。在機(jī)械設(shè)計(jì)中，聯(lián)想類比法需要一定的經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)知識(shí)，同時(shí)有廣泛的應(yīng)用。

4.4 組合創(chuàng)新法

①模塊組合法。是在系統(tǒng)以及設(shè)備中結(jié)合相似功能及聯(lián)系的分類，找到基本功能的單元以及獨(dú)立層次，將這些單元設(shè)計(jì)成規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的模塊，用戶對(duì)其中一些模塊進(jìn)行更換，不需要重新購(gòu)買機(jī)器；②形態(tài)矩陣法。是將復(fù)雜問題結(jié)合影響因素的分類做出分解。用圖解法將各個(gè)影響因素配合組合，然后找到其中每個(gè)參量的所有可能狀態(tài)。將目標(biāo)標(biāo)記與目標(biāo)的特征形成形態(tài)矩陣，這樣就會(huì)得到很多設(shè)計(jì)方案，在大型機(jī)械設(shè)計(jì)中，形態(tài)矩陣法是應(yīng)用非常廣泛的方法。組合創(chuàng)新法是現(xiàn)階段提升機(jī)械設(shè)計(jì)水平的一種方法，特別是大型設(shè)備的設(shè)計(jì)中，需要運(yùn)用組合創(chuàng)新法的地方很多，組合創(chuàng)新法具有便捷性及高效性，可以運(yùn)用于很多方面。

5 結(jié)語

在機(jī)械設(shè)計(jì)中，創(chuàng)新思維是非常重要的因素，創(chuàng)新思維在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以提升機(jī)械設(shè)計(jì)的整體水平，打破以往機(jī)械設(shè)計(jì)的限制，提升機(jī)械設(shè)計(jì)的科學(xué)性及創(chuàng)造力，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展的整體水平。