創(chuàng)新思維在機械工程設計中的作用

馬瑞陽

（中鋁寧夏能源集團銀星能源股份有限公司，寧夏銀川 750000）

0 引言

創(chuàng)新力是提升競爭力的重要因素，也是機械設計取得成就的關鍵，在設計領域創(chuàng)新是重要的能力，創(chuàng)新設計所需要的不僅僅是經驗和專業(yè)知識，更需要創(chuàng)新思維，創(chuàng)新思維是潛意識及意識共同努力的結果，在思考與實驗中，不斷實現(xiàn)創(chuàng)新設計，并不是靈光一閃就可以完成。在機械設計中，創(chuàng)新思維至關重要，是提升機械設計競爭力的體現(xiàn)。

1 機械工程創(chuàng)新設計

1.1 機械工程創(chuàng)新設計的目的

（1）機械創(chuàng)新設計能促進工程領域的發(fā)展，對機械設計的創(chuàng)新展開深入研究，給工程人員發(fā)明新機械以及新產品，帶來更多的理論及方法指導。

（2）機械創(chuàng)新設計的不斷研究和實踐，會提升機械專業(yè)的智能化水品。建立真正意義上的專家系統(tǒng)，促進機械創(chuàng)新設計的自動化以及智能化[1]。

（3）機械創(chuàng)新設計出的產品，可以提升機械產品在市場上的競爭力，尤其是在機械創(chuàng)新設計后，專利技術產業(yè)化的情況下，會創(chuàng)造出較高的經濟效益及社會價值，因此機械創(chuàng)新設計是社會發(fā)展中非常重要的促進因素。

（4）機械創(chuàng)新設計的探索與實踐，不斷提升機械設計人員的創(chuàng)新思維，使設計人員具備創(chuàng)新能力，提升設計人員創(chuàng)新設計的可操作性及自覺性，讓機械創(chuàng)新設計成為有效的工具及方法[2]，對產品更新發(fā)展有促進作用，也是為社會創(chuàng)造價值及財富的關鍵。

1.2 機械工程創(chuàng)新設計形成和特點

機械創(chuàng)新設計主要源于形象思維，將邏輯推斷以及綜合分析結合起來，在頭腦中建立設計方案，將機械創(chuàng)新設計進行具體化，建立機械結構及模型，從而進行設計的細化過程。機械創(chuàng)新設計與常規(guī)設計的不同是需要設計人員具備一定的創(chuàng)造力和專業(yè)能力，運用現(xiàn)有的科學原理以及創(chuàng)新思維，設計出創(chuàng)新和實用的機械設備。機械創(chuàng)新設計有2 個主要部分：一是對生產及生活系統(tǒng)進行完善；二是設計出新產品及新機器。

機械創(chuàng)新設計的主要特點：①機械創(chuàng)新設計涉及到諸多科技的滲透交叉；②在機械創(chuàng)新設計中，一些工作是非數(shù)據(jù)性的，需要在專業(yè)知識以及經驗的基礎上進行判斷，要具備發(fā)散思維以及創(chuàng)新思維；③經過邏輯分析以及知識運用，找到合理的機械創(chuàng)新設計方案；④機械創(chuàng)新設計是不斷探索和實踐的過程，每個階段要不斷篩選，系統(tǒng)具備一定的整體性[3]。

2 機械工程設計中的創(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，有創(chuàng)新意義的思維過程，打破原有的思維模式，對已有的知識以及經驗要素進行重新組織，在腦海的反應場中進行超序激活，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。需要一定經驗以及知識的參與，迸發(fā)出一種充滿活力的思維方式[4]。在設計領域，創(chuàng)新思維至關重要，具備創(chuàng)新力的設計成果更具備競爭能力。

2.2 創(chuàng)新思維的特點

創(chuàng)新思維在時空以及方案上實現(xiàn)了對傳統(tǒng)模式的突破，突出截然不同的方法及成果，會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，一個問題要站在不同的角度探索和思考。機械產品具有一定的多樣性，需要創(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，機器人就是將電子技術與傳統(tǒng)機械結合形成的綜合體。

3 機械工程設計的改進歷程

3.1 傳統(tǒng)機械工程設計

機械設計已經發(fā)展了百余年，現(xiàn)階段機械設計領域的良好發(fā)展，是不斷進步的成果。早期機械設計受各方面條件限制，如落后的生產條件以及經濟能力，使機械設計處于無法前進的局面。一些技術人員有著不錯的技能水平以及實踐能力，可以提升機械設計的速度，但受傳統(tǒng)觀念的限制，機械設計過程中出現(xiàn)諸多問題，前期機械設計發(fā)展緩慢，在實際生產中創(chuàng)造出的經濟效益也非常有限。

傳統(tǒng)的機械設計步驟非常復雜，首先需要市場調研人員借助各類工具，了解客戶的需求，結合市場的需求對設計中容易出現(xiàn)的問題進行預測總結，將整理好的問題，以及解決方案進行審查，制作成策劃案。最后是將方案分發(fā)給有關人員，對方案進行分析以及評價，提升設計方案的認可度以及權威性。在這個過程中，市場調研、模型建立、探討分析等環(huán)節(jié)相互關聯(lián)，設計方案并不是在嚴格數(shù)據(jù)的基礎上建立起來的，還需要降低設計風險值。

3.2 現(xiàn)代機械工程設計

機械設計是創(chuàng)造性極強的活動，現(xiàn)階段國內的工業(yè)水平進步迅速，科技水平在不斷提升，社會重視人才的能動性以及創(chuàng)造性，很多專業(yè)人員不斷為企業(yè)創(chuàng)造價值，成為社會發(fā)展的重要力量。因此，在機械設計中，人才的作用不可忽視的。專業(yè)的機械設計人才，能將先進的科研方法及技術應用到機械設計中，與創(chuàng)新思維結合，創(chuàng)造出有新意的產品，為企業(yè)創(chuàng)造出更多的價值和利潤。

4 創(chuàng)新思維在機械設計中的運用

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，或是潛意識中的新想法，再者是針對一個確定的目標，組織相關的專家一同探討。專家會議通常是圍繞某個課題展開探討，會上專家可以自由發(fā)言，思維碰撞，盡可能激發(fā)思路。思路越多對創(chuàng)新設計就越有利，提出的方案就越多，相互之間可以取長補短，形成創(chuàng)新連鎖反應，進而取得創(chuàng)新成果。在智力思維法的實際應用中，短時間內探討一些專業(yè)性極強的創(chuàng)新項目，會取得非常好的效果，也是一種常用的創(chuàng)新設計方法。

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)產品在設計制造以及性能方面的一些不足，找到改進之處，從而開發(fā)出各方面表現(xiàn)更加優(yōu)秀的新產品；②反面求索法。是對現(xiàn)階段形成的解決方案進行否定，然后從常規(guī)的對立方向考慮，從產品相反方面以及組成部件的相反方面進行分析，找到創(chuàng)新設計途徑；③缺點列舉法。發(fā)現(xiàn)設計方案或者機械產品的缺陷，進行缺點列舉，可以看出原方案以及產品的諸多不足，找到改進的方案以及方法，展開創(chuàng)新設計，缺點列舉法通常在機械改良型產品的創(chuàng)新設計中經常用到；④系統(tǒng)分析法。是對設計系統(tǒng)以及方案展開分析，找到設計方案中的優(yōu)缺點，并根據(jù)系統(tǒng)存在的環(huán)境，找到合理的解決方法，在機械設計中，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。是在工程技術中，對結構、性能及工藝相似的系統(tǒng)或者部件展開分類，分類的基礎上進行分析分解，找到其中相似的單元進行優(yōu)化綜合。在相似類比分析中，要結合實際需求，對分類后形成的單元進行組合及優(yōu)化，在其中運用新科技，形成新技術以及新事物。如在設計中結合齒輪嚙合原理，發(fā)明同步齒形傳動技術，經過對人與動物進行相似類比，可以設計一些動物的運動方式，轉變?yōu)楫a品功能，如根據(jù)螃蟹鉗爪，設計出蟹爪裝載結構；②移植法。是將其他方面的技術移植到機械產品中，如物理學的激光技術可以移植到機械產品，設計出激光切割機；③仿生法。模仿人類設計出的機器人，就是仿生法的應用。在機械設計中，聯(lián)想類比法需要一定的經驗以及專業(yè)知識，同時有廣泛的應用。

4.4 組合創(chuàng)新法

①模塊組合法。是在系統(tǒng)以及設備中結合相似功能及聯(lián)系的分類，找到基本功能的單元以及獨立層次，將這些單元設計成規(guī)范及標準的模塊，用戶對其中一些模塊進行更換，不需要重新購買機器；②形態(tài)矩陣法。是將復雜問題結合影響因素的分類做出分解。用圖解法將各個影響因素配合組合，然后找到其中每個參量的所有可能狀態(tài)。將目標標記與目標的特征形成形態(tài)矩陣，這樣就會得到很多設計方案，在大型機械設計中，形態(tài)矩陣法是應用非常廣泛的方法。組合創(chuàng)新法是現(xiàn)階段提升機械設計水平的一種方法，特別是大型設備的設計中，需要運用組合創(chuàng)新法的地方很多，組合創(chuàng)新法具有便捷性及高效性，可以運用于很多方面。

5 結語

在機械設計中，創(chuàng)新思維是非常重要的因素，創(chuàng)新思維在機械設計中的應用，可以提升機械設計的整體水平，打破以往機械設計的限制，提升機械設計的科學性及創(chuàng)造力，促進工業(yè)發(fā)展的整體水平。