機械工程設計思維的創新優化

王 斌

(焦作神華重型機械制造有限公司，河南 焦作 454000）

創造力是競爭的關鍵，包括機械工程設計在內的一切設計成功的關鍵無不在于設計中的創新，創新設計在需要知識經驗的同時更需要強烈的創新意識和創新思維動力。奧地利經濟學家熊彼特說過：“創新應當是企業家的主要特征，企業家不是投機商，也不是只知道賺錢、存錢的守財奴，而應該是一個大膽創新，敢于冒險，善于開拓的創造型人才?！倍F在的社會所需要的也就是這樣的人才，21 世紀就是人才競爭的社會。以下就是對機械工程設計思維中的優化設計進行粗略的探討。

1 機械工程創新設計的目的及意義

（1）機械工程設計的創新能加速機械專家智能化，用以實現真正的“專家”系統，達到有利于加速機械工程設計水平向自動化、智能化、最優化、集成化實現。

（2）機械工程設計創新的探索實踐能夠培養機械工程設計人員的創造性思維，提高其創新能力，讓其在設計的自覺性及技術上的可操作性上有較大的突破，從而有利于促進新產品的更新，實現創造財富的目的。

（3）創新設計的機械產品在同行中的競爭力會得以提高，尤其是在專利產品技術形成的時候，就可以創造出較高的經濟效益及社會效益。

2 機械工程創造設計的特點

創新設計大體上都來自于形象思維，經過邏輯推理、判斷以及相應的綜合分析與決策，在頭腦中產生設計方案，然后將這種方案具體表現出來。與其他常規的機械設計不同，機械創新設計要求設計人員充分發揮自己的聰明才智和創造力，利用創造性思維，設計出新穎、有創造性、有實用價值的機械裝置。機械工程創新設計往往包含了多種科學技術的滲透、綜合與交叉，是通過邏輯思維的分析和知識的運用找到創新設計方案，其中存在的部分表現為非數據性、非計算性的，一定要在理論知識的時間基礎上思考判斷推理的。

3 機械創新設計的思維原則

思維的過程被稱作是“思路”，在機械設計思維的過程中往往會有兩個思維原則：（1）最短路徑原則——設計者得到產品的功能要求后，往往會首先檢索出最佳設計實例，這樣一來便可以迅速接近目標，再運用價值工程方法，找出價值較低的極少數組件作為研究對象，再分析所得對象存在的矛盾，嘗試用最小變動以解決矛盾，如果矛盾還是沒有得到解決，那就將其擬作更大變動或擴大研究對象范圍，最終得到最優結果。這樣消耗最少能量的途徑便體現了最短路徑的原則；（2）相似性聯想——根據湯川秀樹的定同理論，聯想能力就是找出事物彼此相似性的創造力，相似性就是事物間的內在聯系。

4 機械設計中設計人員應該樹立創新的理念

要想突破傳統的模式，在設計上有所創新，對機械人員首先就要要求其具有大膽的創新理念并會將其運用到時間中去。創新就是突破傳統的思維模式，運用現代超前的理念進行問題的思考。對于一個設計者而言，缺少創新意味著他在工作上無法得到肯定。優秀的機械設計者要時刻謹記創新理念，要用創新的思維對問題進行深入的思考，再結合自己的專業知識將自己的設想轉化成現實。

5 機械的優化中應該具備的創新方式

（1）智力思維法——這是一種發揮集體智慧的方法，它通常是通過抓住瞬間的靈感或潛意識的新想法或通過相關專家人士針對某一目標進行討論，通過相互啟發、激勵，在越來越多的思路中，在越來越好的方案中取長補短，最終引起創新設計的連鎖反應，為機械設計提供更好的創新成果。

（2）仿生類比法——這是通過仿生學對自然系統生物分析和類比的啟發創造新方法。自然界的動植物以其精妙絕倫的結構和性能為人類孕育出來新事物和新方法提供了學校的樣板。機械設計者通過對自然界的生物技能分析類比，再對比相似之處得到創新，設計新機械。

（3）列舉創新法——這是指依據一定規則，列舉研究對象的各種性質，通過對這些性質的逐項分析，尋求改變來又發創新設想的方法。它適合于現有事物的改進及應用型的開發，一般經過的過程如下：列舉特征——改變特征——改變事物。

（4）移植技術法——這是指將一個技術領域內的先進原理、方法或成果移植到另一個領域中，或把一種產品內的先進技術應用到另一個產品中，從而設計出新產品。在進行移植技術法的過程中要首先解決移植什么，為什么要移植，要想有效應用移植法就必須注意以下幾個必要條件：1）用傳統方法難以找到理想的設計方案或階梯設想，或者利用相關專業領域的技術和知識根本無法找到出路；2）其他技術領域存在解決相似或相近問題的方式方法；3）對移植結果能否保證系統整體的新穎性、先進性和實用性沒有定性判斷。技術移植法可以分為技術原理式移植、技術手段式移植和技術功能式移植。技術移植法是對科學技術的發展，對促進發明創造具有重要意義，貝弗里奇說過：“使用移植法有可能促進科學發展，這也許是為什么科研人員要對自己狹窄的研究范圍之外的發展，至少是重大的發展有所了解的原因。

（5）反求設計——這是指設計人員以先進的設備軟件為研究對象，應用專業知識對其進行系統的研究和深入的分析，掌握關鍵技術，在消化、吸收的基礎上，仿型或開發出同類型創新產品的設計。反求設計中一要在剖析原產品或技術中的“求”，二要在“再設計”中的“改”或“創”下功夫。通過反求，進行工程設計，這樣它的起點比較高，更容易得到創新的產品。

綜上所述，現代機械設計離不開創新，設計人員應當樹立創新理念，充分發揮主觀能動性，運用先進思維理念，設計出高質量，高實用性的機械，這是貫穿于機械設計的發展始終的必然要求。

[1]郭仁生《機械設計基礎》北京清華大學出版社2001

[2]趙冬梅《機械設計基礎》北京機械設計出版社2002