玻璃之木
时代在发展，如果一个产品或者服务永远没有改进，没有创新，那么必将会被淘汰 
机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。1 机械创新设计思维规律我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。 这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。2 计算机辅助创新设计系统 两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术： 1 实例检索 利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。2可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。3基于WEB的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。4相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1，2，…，n}; F={Fj|j=1，2，…，m}; G={Gk|k=1，2，…，q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：rkj = 又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：rkm = 隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。3 结论 本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。
为你奉上解答，请参考！ 现代社会极具竞争性、挑战性和开拓性，只有富有创造能力的人才能适应现代社会的发展需要而创造能力的核心是创造性思维能力培养自己的创造性思维能力，可以采取以下方法： 一是积极参加各种创造性活动 思维一般是在问题情境中发生的，是在解决问题的过程中发展的创造性思维亦如是积极参加创造性活动，或者在活动中进行积极的创造，自然会遇到种种常规思维所不能解决的问题，这些问题将迫使你动脑筋，想办法，进行创造性思维活动因此，积极参加各种实践活动，特别是那些富有创新性的实践活动，是培养自己创造性思维能力的前提 二是积极进行发散性思维训练 创造性思维虽然是聚合思维和发散思维的统一，但发散思维更集中体现了创造性的特点因此，在生活、学习和工作中，有意识地进行发散思维训练，有助于提高自己的创造性思维能力做一件事，可以设计两个甚至三个、四个方案；遇到一个问题，不要局限于一个维度的思考，不能满足一个答案，而应进行二维甚至多维思考，敢于走出常规，广思多虑，标新立异长期有意识地进行发散思维训练，久而成习，其创造性思维能力的提高自在其中 三是学会捕捉灵感 灵感是人脑以最优势功能加工处理信息的最佳心理状态，它常给人一种豁然开朗，妙思突发的体验，使百思不得其解的问题顿释对许多科学家和艺术家的调查表明，在他们的发明创造和创作过程中，大多出现过灵感灵感具有突发性、瞬间性，来也匆匆，去也匆匆，不易捕捉，使人感到非常神秘，可欲而不可求其实，灵感的出现，也是有规律可循的： 第一，灵感是深思熟虑的产物灵感出现的基本条件是，个体必须对所要研究的问题有了一个长时间的思考，达到了深思熟虑甚至思维饱和的程度这时从表面上看，已经走到了“山穷水复疑无路”的困境但由于穷思竭虑，已谙熟了问题的方方面面，所有产生问题的原因及其导致的结果都烂熟于心此时，一旦外界某种刺激忽然与所要研究的问题契合，灵感就一触即发 第二、灵感往往出现在个体紧张思维后精神松弛的状态中当问题百思不得其解，走投无路的时候，人们往往暂时把问题放下，从事别的活动或思考别的问题，使自己从该问题的紧张状态中解脱出来这从表面上看，似乎是一种无为的松弛、消遣，如下棋、看电视、闲聊、散步、听音乐或舒适地躺在草地上，望着白云从蔚蓝色的天空中飘过，等等其实，这种放松不知不觉地敞开了人的思维的大门，使人的思维更加开阔，思维因无任何限制而自由奔放，灵感不期而至阿基米德在沐浴时，从池水外溢想到了物体的浮力原理发现了金冠搀假的秘密；牛顿从苹果落地这一司空见惯的现象，发现万有引力定律；华莱士因发疟疾卧床时想到进化论中的自然选择观点；凯库勒在瞌睡小憩时解开苯的化学结构之谜等科学家发明创造的事例，都充分印证了一张一弛是灵感产生的道理 我们知道灵感是怎么产生的，也就懂得了怎样去捕捉灵感这就是：一要对问题深思熟虑，对问题本身以及有关资料要进行长时间的、反复深入地研究探索，直至把问题的方方面面都搞清楚，为灵感的捕捉铺平道路二是对问题达到一种专注沉迷的程度，要全身的投入问题的思考，不达目的绝不罢手三要适时放松精神，在走投无路的时候，可以转移注意力，做点别的事情或休闲一下，给思维留足发散的空间 四是培养想象力，敢于大胆猜想 想象是人脑对记忆表象进行加工改造而产生新形象的过程，它是一种创造性思维在想象过程中产生的新形象，叫做想象表象想象表象可以是人自己未曾亲身感受过的事物，也可以是现时生活中尚不存在的，闻所未闻，见所未见的事物形象丰富的想象力和联想力，不囿于成见的标新立异的大胆猜想，是创造性思维能力的重要标志鲁班发明了锯，是他被丝茅草划破手指联想的结果；莱特兄弟发明了飞机，是他们观察飞鸟和看到一架有螺旋桨的玩具而联想的结果 培养自己的想象力、联想能力和猜想能力，一要博览群书，丰富记忆表象；二要重视自己生活、学习、工作的所有经历，处处留心，深入观察，细心体会，增强感悟能力；三要有胆量，不畏摄权威与定律，敢于提出超常的想法人生不能没有梦想，没有梦想的人生是黑暗的
