機械工程設(shè)計中創(chuàng)新思維的運用探討

王子亮

摘要：在我國由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變的過程中，創(chuàng)新是必不可少的有力武器。“每一次的變革中都孕育著創(chuàng)新的火花。”機械工程設(shè)計本身是一種技術(shù)含量較高，可以直接促進工業(yè)生產(chǎn)工藝的改進和產(chǎn)量提高，創(chuàng)造巨大物質(zhì)財富，進而推動社會的發(fā)展和進步。但是工程設(shè)計并非是依從固有模式或者局限在某一范疇，機械設(shè)計理應(yīng)是最富創(chuàng)造力和能夠充分發(fā)揮人的能動性的活動。因此，就創(chuàng)新思維在機械工程設(shè)計中的運用展開論述，探討創(chuàng)新思維方法和創(chuàng)新在設(shè)計領(lǐng)域所帶來的深刻變化。

關(guān)鍵詞：機械工程設(shè)計;創(chuàng)新思維;運用探討

引言

機械工程在我國的經(jīng)濟社會發(fā)展中占據(jù)著重要的核心地位。機械工程設(shè)計利用科學方法融入創(chuàng)新思維，有助于機械工程設(shè)備的各項配置得到創(chuàng)新和優(yōu)化，從而為我國經(jīng)濟的進一步發(fā)展起到推動作用。當然，機械工程想要得到更好發(fā)展，除了需要先進的科學技術(shù)外，還需要與創(chuàng)新思維有效結(jié)合。因此，我國機械工程設(shè)計要充分利用科學方法和創(chuàng)新思維，在提高設(shè)計效率的同時為我國經(jīng)濟社會的發(fā)展注入新活力、新動能。

一、創(chuàng)新思維的含義

創(chuàng)新思維是一種打破常規(guī)的思維方式.擺脫舊的思維的禁錮去開拓新的工作方向和方法。創(chuàng)新思維與其他思維方式相比，具有多向性、綜合性和開方放的特點。針對我國機械工程行業(yè)存在成本高、使用性能不夠好和精密度不高等缺點.在機械工程設(shè)計中需要加強創(chuàng)新思維培養(yǎng).改良設(shè)計新的產(chǎn)品來改變這種情況，要做到思維創(chuàng)新就要打破常規(guī)，發(fā)揮設(shè)計者的積極性、主動性和操作性。以最終得到具有創(chuàng)新性、實用性、經(jīng)濟性的新機械設(shè)備。

二、創(chuàng)新思維的特點

（一）開放性

創(chuàng)新思維具有的開放性是指在機械設(shè)計的過程中不再采取傳統(tǒng)的思維方式進行設(shè)計，在不受任何思想約束的前提下進行多種設(shè)計創(chuàng)意和方法的設(shè)計，同時需要結(jié)合機械工程設(shè)備整體的實際情況進行設(shè)計，創(chuàng)新思維的開放性能夠使設(shè)計實現(xiàn)新的突破，取得不同的設(shè)計效果。

（二）自由性

這指的是現(xiàn)代機械以現(xiàn)代智能為依托，人工智能部分替代人類機械勞動，給思維解放和獨立創(chuàng)造了前提，科學思維在遵循真理發(fā)展的基礎(chǔ)上可以自由思考和自由探索，調(diào)動人類的主觀能動性，獲得機械工程設(shè)計創(chuàng)新成果。

（三）綜合性

創(chuàng)新思維的綜合性是指在機械工程設(shè)計的過程中不單單僅需要工程設(shè)計方面的相關(guān)知識，而是需要熟悉不同學科、不同領(lǐng)域的綜合型知識才能夠?qū)崿F(xiàn)思維的創(chuàng)新。

三、機械工程設(shè)計中的創(chuàng)新性思維

（一）推理思維法

推理思維法包括提問法、反面求索法、缺點列舉法、系統(tǒng)分析法4種類型。提問法顧名思義就是對產(chǎn)品進行綜合分析的提問，提出關(guān)于產(chǎn)品的一些針對性問題。例如：產(chǎn)品在使用中是否存在問題;產(chǎn)品在制作過程中是否存在問題：產(chǎn)品的成本是否可以再降低;產(chǎn)品的設(shè)計是否還需要改進。通過提問能使設(shè)計者考慮自己在設(shè)計上的不足，設(shè)計者可以再對設(shè)計進行改進。

（二）組合創(chuàng)新法

組合創(chuàng)新法一般有2種類型：模塊組合法和形態(tài)矩陣法。模塊組合法的結(jié)果是最后要把相似的結(jié)構(gòu)、功能的部件劃分在一起。在產(chǎn)品制造中當產(chǎn)品出現(xiàn)了問題的時候只需要把部分壞的零件進行更換。這樣就可以節(jié)省成本，提高資源的效率。形態(tài)矩陣法是指把復(fù)雜的問題進行歸類處理，化繁為簡，把復(fù)雜的問題進行簡單化，降低故障處理的困難。

（三）聯(lián)想類比法

聯(lián)想類比法又可細分為三種方法，一是相似類比法，在工程技術(shù)中要將其系統(tǒng)或部件進行合理分類，包括結(jié)構(gòu)相似、運動相似、功能相似、工藝相似等。而且還要在此基礎(chǔ)上再進行分析分解，按照其層次劃分出相似的單元，最后進行綜合完善，根據(jù)客觀需求對被分類后的單元還要進行整合優(yōu)化，并且要引進新的技術(shù)，最后形成新的事物的過程。例如，同步齒形帶傳動的設(shè)計就是根據(jù)齒輪嚙合傳動的原理進行類比。有時機械設(shè)計也會利用人或動物的行為做類比，形成新的構(gòu)想和設(shè)計。比如，蟹爪裝載機構(gòu)的設(shè)計就是運用了螃蟹鉗爪的動作原理。第二種就是移植法，例如，激光切割機、電火花加工機床的發(fā)明就是將物理學上的激光技術(shù)、電火花技術(shù)移植上去。第三種就是仿生法，例如，仿造人類制造出的機器人。

四、械工程設(shè)計中創(chuàng)新思維的有效運用

（一）在機械工程設(shè)備運行方案設(shè)計中的運用

機械工程設(shè)備能否正常運行是檢驗設(shè)備整體功能運行情況的有效方法，設(shè)備的正常運行是設(shè)計方案中重要的核心環(huán)節(jié)。機械工程的高效運行取決于設(shè)計方案是否科學、合理，而創(chuàng)新思維在機械工程設(shè)備的設(shè)計過程中不僅需要滿足使用者的需求還需要確保設(shè)備正常且高效地運行。因此，不僅需要設(shè)計者全面了解設(shè)備結(jié)構(gòu)，還需要對設(shè)備中各部件的運行及制造工藝、設(shè)備的使用效率、設(shè)備的成本等問題進行全面的了解，需要對機械產(chǎn)品經(jīng)過反復(fù)的推敲與檢測。在這種情況下為了確保機械設(shè)備高效的運行狀態(tài)，需要設(shè)計者在設(shè)計方案中有效地融入創(chuàng)新思維，從而使機械設(shè)備資源配置得到高效地利用，使機械設(shè)備達到最佳的運行狀態(tài)，全面提高機械工程的設(shè)計效果。

（二）在機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)用

機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計也是機械工程設(shè)計的重要內(nèi)容，其包括產(chǎn)品的外形、各部分的配置及其總體結(jié)構(gòu)。客戶對機械產(chǎn)品的功能需求不同決定了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的差異。機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求是保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)多樣化，運用創(chuàng)造性思維進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠更好地滿足人們對產(chǎn)品功能要求的增加趨勢。這樣的現(xiàn)實需求要求設(shè)計人員在機械產(chǎn)品有限的空間內(nèi)盡可能將產(chǎn)品功能集中于更少的產(chǎn)品。傳統(tǒng)辦公場所中打印機、復(fù)印機、掃描儀功能都是單一的，大量占用了辦公室空間，這使得以佳能公司為代表的企業(yè)運用創(chuàng)新思維盡可能將打印、復(fù)印和掃描功能集于一體，這其中該公司設(shè)計部門采用了“離散及綜合”創(chuàng)新思維方法，改善了辦公條件，提高人們的工作效率。

（三）在機械工程設(shè)備性能方案設(shè)計中的運用

在機械工程設(shè)備的設(shè)計中對性能的要求需要融入更多的創(chuàng)新思維，這是因為性能是決定設(shè)備生產(chǎn)制造的重要核心內(nèi)容，尤其是新能源技術(shù)的廣泛應(yīng)用。由于現(xiàn)階段社會不斷提倡節(jié)能、環(huán)保理念，這就要求在對機械工程設(shè)備的設(shè)計過程中，需要不斷加大對新能源技術(shù)的使用。因此，設(shè)計者在對產(chǎn)品設(shè)備進行設(shè)計的過程中，在有效保障產(chǎn)品設(shè)備性能的同時還要考慮到對新能源的利用，這就要求設(shè)計者在設(shè)計的過程中融入創(chuàng)新思維，在保障機械工程設(shè)備能夠高效、安全運行的同時還需要發(fā)揮創(chuàng)新思維考慮到生產(chǎn)成本、節(jié)能降耗等多方面的因素，從而選擇合適的設(shè)計方案。

（四）在機械產(chǎn)品動力能源設(shè)計中應(yīng)用

隨著機械工程設(shè)計的材料加工技術(shù)和能源獲取技術(shù)不斷被發(fā)現(xiàn)，機械工程設(shè)計人員在產(chǎn)品動力系統(tǒng)設(shè)計上的選擇也不斷增加，設(shè)計人員可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)造性思維、觀念和方法，將各種新的清潔能源作為機械產(chǎn)品的動力能源運用到機械產(chǎn)品設(shè)計中。現(xiàn)代的電動汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，其本身就不會排放出污染大氣的有害氣體，同時也減少了硫和其他微粒污染物，降低對環(huán)境的污染。電動汽車可以在用電低峰期充電，提高電能的利用率和經(jīng)濟效益。

結(jié)束語

總而言之，創(chuàng)新是人類文明進步的重要推動力量。機械設(shè)計是機械工程的重要組成部分，是決定機械性能的最主要因素。無論是新型即開發(fā)性設(shè)計、繼承設(shè)計，還是變型設(shè)計，都離不開創(chuàng)新思維的運用。在創(chuàng)新思維的推動下，機械工程設(shè)計的機理、模式及方法正在向著程式化、定量化、符號化和算法化發(fā)展，創(chuàng)新思維將在今后的實際運用中顯示出更大的效能。

參考文獻

[1]馮艷紅.機械工程設(shè)計中運用創(chuàng)新思維的重要性探究[J].中國機械，2020（19）：2.