創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，在設計領域創新是重要的能力，創新設計所需要的不僅僅是經驗和專業知識，更需要創新思維，創新思維是潛意識及意識共同努力的結果，在思考與實驗中，不斷實現創新設計，并不是靈光一閃就可以完成。在機械設計中，創新思維至關重要，是提升機械設計競爭力的體現。

1 機械工程創新設計

1.1 機械工程創新設計的目的

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

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

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

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

1.2 機械工程創新設計形成和特點

機械創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。機械創新設計與常規設計的不同是需要設計人員具備一定的創造力和專業能力，運用現有的科學原理以及創新思維，設計出創新和實用的機械設備。機械創新設計有2 個主要部分：一是對生產及生活系統進行完善；二是設計出新產品及新機器。

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

2 機械工程設計中的創新思維

2.1 創新思維的基本概念

創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，創造出全新的思維成果，因此創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，迸發出一種充滿活力的思維方式[4]。在設計領域，創新思維至關重要，具備創新力的設計成果更具備競爭能力。

2.2 創新思維的特點

創新思維在時空以及方案上實現了對傳統模式的突破，突出截然不同的方法及成果，會引出新的方法以及理論。創新思維有一定的開放性，與傳統模式截然不同，重視系統開放，不被傳統約束[5]。

創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，需要創新思維具備足夠的多向性。

創新思維有一定的綜合性。綜合各類現有信息及概念，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 傳統機械工程設計

機械設計已經發展了百余年，現階段機械設計領域的良好發展，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，但受傳統觀念的限制，機械設計過程中出現諸多問題，前期機械設計發展緩慢，在實際生產中創造出的經濟效益也非常有限。

傳統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、探討分析等環節相互關聯，設計方案并不是在嚴格數據的基礎上建立起來的，還需要降低設計風險值。

3.2 現代機械工程設計

機械設計是創造性極強的活動，現階段國內的工業水平進步迅速，科技水平在不斷提升，社會重視人才的能動性以及創造性，很多專業人員不斷為企業創造價值，成為社會發展的重要力量。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，與創新思維結合，創造出有新意的產品，為企業創造出更多的價值和利潤。

4 創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言，思維碰撞，盡可能激發思路。思路越多對創新設計就越有利，提出的方案就越多，相互之間可以取長補短，形成創新連鎖反應，進而取得創新成果。在智力思維法的實際應用中，短時間內探討一些專業性極強的創新項目，會取得非常好的效果，也是一種常用的創新設計方法。

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，發現產品在設計制造以及性能方面的一些不足，找到改進之處，從而開發出各方面表現更加優秀的新產品；②反面求索法。是對現階段形成的解決方案進行否定，然后從常規的對立方向考慮，從產品相反方面以及組成部件的相反方面進行分析，找到創新設計途徑；③缺點列舉法。發現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，展開創新設計，缺點列舉法通常在機械改良型產品的創新設計中經常用到；④系統分析法。是對設計系統以及方案展開分析，找到設計方案中的優缺點，并根據系統存在的環境，找到合理的解決方法，在機械設計中，系統分析法是常用的方法。

4.3 聯想類比法

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，轉變為產品功能，如根據螃蟹鉗爪，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，聯想類比法需要一定的經驗以及專業知識，同時有廣泛的應用。

4.4 組合創新法

①模塊組合法。是在系統以及設備中結合相似功能及聯系的分類，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。將目標標記與目標的特征形成形態矩陣，這樣就會得到很多設計方案，在大型機械設計中，形態矩陣法是應用非常廣泛的方法。組合創新法是現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，需要運用組合創新法的地方很多，組合創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，創新思維是非常重要的因素，創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造力，促進工業發展的整體水平。