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工程領(lǐng)域中的概念設(shè)計(jì)及創(chuàng)新
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1工程領(lǐng)域中的概念設(shè)計(jì)
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(shù)的進(jìn)展，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了革命性的變化，機(jī)電一體化、模塊化已成為工程產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)；計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，深刻的影響著設(shè)計(jì)開發(fā)過程、制造過程、營銷和售后服務(wù)過程，并改變著產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能；先進(jìn)工藝技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)提供了前所未有的工藝技術(shù)手段和社會(huì)化制造體系。這些變化都深刻地影響著工程設(shè)計(jì)的發(fā)展。
工程設(shè)計(jì)是人們運(yùn)用科技知識(shí)和方法，有目標(biāo)地創(chuàng)造工程產(chǎn)品構(gòu)思和計(jì)劃的過程，幾乎涉及到人類活動(dòng)的全部領(lǐng)域。工程設(shè)計(jì)的費(fèi)用往往只占最終產(chǎn)品成本的一小部分（8~15%），然而它對(duì)產(chǎn)品的先進(jìn)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(wù)成本。所以說工程設(shè)計(jì)是現(xiàn)代社會(huì)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(huì)生產(chǎn)力的龍頭。工程設(shè)計(jì)的水平和能力是一個(gè)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(shè)計(jì)的全過程就是不斷建立各種模型，并不斷進(jìn)行綜合和分析的過程，即反復(fù)地創(chuàng)造模型和評(píng)價(jià)模型的過程。工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容大致可分為兩類：一類是數(shù)值計(jì)算型的工作，包括大量的計(jì)算、分析、繪圖、編寫說明書和填寫各種表格；另一類是符號(hào)推理性的工作，主要是方案設(shè)計(jì)工作。在設(shè)計(jì)方法學(xué)中，前者稱之為細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，后者稱之為概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)主要包括功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩大部分。其作用主要體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的早期階段，把主設(shè)計(jì)師根據(jù)產(chǎn)品功能的需求而萌發(fā)出來的原始構(gòu)思和沖動(dòng)形成產(chǎn)品的主體框架，及它應(yīng)包括的各主要模塊和組件，以完成整體布局和外型初步設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行評(píng)估和優(yōu)化，確定整體設(shè)計(jì)方案。再由各責(zé)任設(shè)計(jì)師把總設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想落實(shí)到具體設(shè)計(jì)中去，實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。可見概念設(shè)計(jì)是個(gè)創(chuàng)造性過程，它要求設(shè)計(jì)者能綜合運(yùn)用許多學(xué)科的專門知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(fù)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(shè)計(jì)方案來。
在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中存在這樣一個(gè)誤區(qū)：設(shè)計(jì)、構(gòu)思的原始沖動(dòng)是三維概念，最終設(shè)計(jì)實(shí)施之結(jié)果即產(chǎn)品也是三維形體?？墒嵌嗄陙硪远S繪圖為基礎(chǔ)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造模式嚴(yán)重地束縛了工程技術(shù)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(shù)的崛起以及虛擬制造技術(shù)的出現(xiàn)為概念設(shè)計(jì)和創(chuàng)新提供了一種極好的工作平臺(tái)，設(shè)計(jì)師們可以直接從三維概念和構(gòu)思入手，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，形成產(chǎn)品的初步框架，然后進(jìn)一步通過工程分析、數(shù)字仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等高新技術(shù)手段來分析和評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案的可行性及未來產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性。這種設(shè)計(jì)方法尤其能充分發(fā)揮自頂向下的設(shè)計(jì)過程中,設(shè)計(jì)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(dòng)――創(chuàng)新。
2概念設(shè)計(jì)與創(chuàng)造性思維和技術(shù)創(chuàng)新
2.1創(chuàng)造性思維及其特點(diǎn)
要設(shè)計(jì)就要有創(chuàng)新，而創(chuàng)新正是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行創(chuàng)造性思維的結(jié)果。設(shè)計(jì)人員要打破習(xí)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(chǔ)上提供新的、具有社會(huì)價(jià)值的產(chǎn)物。創(chuàng)造性思維有擴(kuò)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(shè)計(jì)的概念設(shè)計(jì)中，要努力發(fā)掘創(chuàng)造性思維的能力，充分注意擴(kuò)散思維和集中思維的辨證統(tǒng)一，準(zhǔn)確把握邏輯思維和形象思維的巧妙結(jié)合，善于捕捉直覺思維和靈感思維的“閃光和亮點(diǎn)”，這樣才有可能設(shè)計(jì)出新穎、獨(dú)特、有創(chuàng)意的產(chǎn)品。創(chuàng)造性思維具有如下一些特點(diǎn)：
?。?）獨(dú)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(dú)特的思維。這就是它的獨(dú)創(chuàng)性。獨(dú)創(chuàng)性要求人們敢于對(duì)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(xí)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(rèn)識(shí)問題。
?。?）連動(dòng)性：創(chuàng)造性思維又是一種連動(dòng)思維，它引導(dǎo)人們由已知探索未知，開拓思路。連動(dòng)思維表現(xiàn)為縱向、橫向和逆向連動(dòng)?？v向連動(dòng)針對(duì)某現(xiàn)象或問題進(jìn)行縱深思考，探詢其本質(zhì)而得到新的啟發(fā)。橫向連動(dòng)則通過某一現(xiàn)象聯(lián)想到特點(diǎn)與它相似或相關(guān)的事物，從而得到該現(xiàn)象的新應(yīng)用。逆向連動(dòng)則是針對(duì)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(gè)方向發(fā)展，尋求新的思路。可以從一點(diǎn)向多個(gè)方向擴(kuò)散；也可以從不同角度對(duì)同一個(gè)問題進(jìn)行思考、解決。
（4）善于想象：創(chuàng)造性思維要求思維者善于想象，善于結(jié)合以往的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)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(shí)更重要，因?yàn)橹R(shí)是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動(dòng)著進(jìn)步，并且是知識(shí)進(jìn)化的源泉?！敝挥猩朴谙胂?，才有可能跳出現(xiàn)有事實(shí)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(lǐng)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(shè)想、新觀念，使對(duì)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(shè)計(jì)呼喚技術(shù)創(chuàng)新
技術(shù)創(chuàng)新在概念設(shè)計(jì)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。概念設(shè)計(jì)中技術(shù)創(chuàng)新的本質(zhì)就是要在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)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?yàn)楝F(xiàn)有的產(chǎn)品不能滿足社會(huì)（用戶）的需求而激發(fā)出的新穎構(gòu)思和創(chuàng)見。技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)是知識(shí)的積累和靈感的迸發(fā)，是設(shè)計(jì)人員進(jìn)行創(chuàng)造性思維的結(jié)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。
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