类比法形态分析法课件

机械创新设计常用方法类比法形态分析法机械创新设计常用方法类比法形态分析法二、类比法基本原理：移植原理适合类形：新方案的提出、新产品的开发注意点：模仿但不抄袭原理 方法 结构 材料 用途二、类比法基本原理：移植原理二、类比法1.直接类比2.拟人类比3.象征类比4.幻想类比、5.仿生类比6.因果类比7.对称类比8.综合类比二、类比法直接类比仿生类比1、直接类比 从自然界或者人为成果中直接寻找出与创意对象相类似的东西或事物，进行类比创意。例：锯子 同带齿的草叶把人手划破和长有齿的蝗虫板牙能咬断青草获得直接类比实现的。1、直接类比 从自然界或者人为成果中直2、拟人类比 使创意对象“拟人化”，也称亲身类比、自身类比或人格类比 例：薄壳建筑罗马体育馆的设计：设计师将体育馆的屋顶与人脑头盖骨的结构。性能进行了类比：头盖骨由数块骨片组成，形薄、体轻，但却极坚固 机械手2、拟人类比 使创意对象“拟人化”，也3、象征类比 一种借助事物形象或象征符号，表示某种抽象概念或情感的类比。这种类比，可使抽象问题形象化、立体化，为创意问题的解决开辟途径。例：王羲之从“白毛浮绿水”的白鹅戏水中，找到了“红掌拨清波”的美姿与自己的运笔姿势有关，经过象征类比，创造出新的书法技巧。数控车刀3、象征类比 一种借助事物形象或象征符4、幻想类比 在创意思维中用超现实的理想、梦幻或完美的事物类比创意对象的创意思维法 例：爱因斯坦年轻时构思相对论问题时曾想：如果以光速追随一条光线运动，会发生什么情况呢？这条光线就会像一个在空间中振荡着而停滞不前的电磁场。这正是一类幻想类比，打开了“相对论”的大门。机器人4、幻想类比 在创意思维中用超现实的理5、因果类比 两个事物的各个事物之间可能存在着同一种因果关系。因此，可根据一个事物的因果关系，推测出另一事物的因果关系。例：在合成树脂中加入发泡剂，得到质轻。隔热和隔音性能良好的泡沫塑料，于是有人就用这种因果关系，在水泥中加入一种发泡剂，如果发明了既质轻又隔热、隔音的气泡混凝土。复合材料 5、因果类比 两个事物的各个事物之间可6、对称类比 自然界和人造物中有许多事物或东西都有对称的特点。可以通过对称类比的关系进行创意，获得人工造物。例：物理学家狄拉克从描述自由电子运动的方程中，得出正负对称的两个能量解。一个能量解对应着电子，那么另一个能量解对应着的是什么呢？人都知道电荷正负的对称性，狄拉克从对称类比中，提出了存在正电子的对称解。6、对称类比 自然界和人造物中有许多事物7、仿生类比 人在创意、创造活动中，常将生物的某些特性运用到创意、创造上。例：当发现蜻蜒的翅膀能承受超过其自重好多倍的重量时，就采用仿生类比，试制出超轻的高强度材料，用于航空、航海、车辆，以及房屋建筑。传感器7、仿生类比 人在创意、创造活动中，常将8、综合类比 事物属性之间的关系虽然很复杂，但可以综合它们相似的特征进行类比。例：设计一架飞机，先做一个模型放在风洞中进行模拟飞行试验，就是综合了飞机飞行中的许多特征进行类比。8、综合类比 事物属性之间的关系虽然很复三、形态分析法三、形态分析法形态分析法形态分析法 1 1、定义：每一个事物（技术装置）都、定义：每一个事物（技术装置）都可以分解成若干的子系统，直至分解成不可以分解成若干的子系统，直至分解成不能再分的要素。这些要素重新排列组合，能再分的要素。这些要素重新排列组合，就会产生很多新的功能、方法或装置。就会产生很多新的功能、方法或装置。2 2、步骤、步骤三、形态分析法形态分析法三、形态分析法1 1）确定发明对象：准确表述所要解决的课）确定发明对象：准确表述所要解决的课题，包括该课题所要达到的目的及属于何类题，包括该课题所要达到的目的及属于何类原理、技术系统等。原理、技术系统等。2 2）基本因素分析：即确定创新、发明对象）基本因素分析：即确定创新、发明对象的主要组成部分（基本因素），编制形态特的主要组成部分（基本因素），编制形态特征表。确定的基本因素在功能上应是相对独征表。确定的基本因素在功能上应是相对独立的，在数量上应以立的，在数量上应以3 3个为宜，数量大，会个为宜，数量大，会使系统过大，使下步工作难度增加，数量太使系统过大，使下步工作难度增加，数量太多，组合时过于繁杂很不方便。多，组合时过于繁杂很不方便。三、形态分析法1）确定发明对象：准确表述所要解决的课三、形态分析法 3 3）形态分析：要揭示每一形态特征的可能变）形态分析：要揭示每一形态特征的可能变量（技术手段），应充分发挥横向思维能力，尽量（技术手段），应充分发挥横向思维能力，尽可能列出无论是本专业领域的还是其他专业领域可能列出无论是本专业领域的还是其他专业领域的所有具有这种功能特征的各种技术手段（方的所有具有这种功能特征的各种技术手段（方法）。在形式上，为便于分析和进行下一步的组法）。在形式上，为便于分析和进行下一步的组合，往往采取列矩阵表的形式，一般表格为二维合，往往采取列矩阵表的形式，一般表格为二维的，每个因素的每个具体形态用符号的，每个因素的每个具体形态用符号PjPj表示，其表示，其中中j j代表因素，代表因素，j j代表具体形态。对较复杂的课题，代表具体形态。对较复杂的课题，也可用多维空间模式的形态矩阵。也可用多维空间模式的形态矩阵。三、形态分析法 3）形态分析：要揭示每一形态特征的可能变三、形态分析法 4 4）方案组合：根据对发明对象的总体）方案组合：根据对发明对象的总体功能要求，分别把各因素的各形态一一功能要求，分别把各因素的各形态一一加以排列组合，以获得所有可能的组合加以排列组合，以获得所有可能的组合设想。设想。5 5）评价选择最合理的具体方案：选出）评价选择最合理的具体方案：选出少少数数较较好好的的设设想想后后，通通过过进进一一步步具具体体化化，最后选出最佳方案。最后选出最佳方案。三、形态分析法 4）方案组合：根据对发明对象的总体形态学图表法n形态学图表法包括各种的参数和组件；这些参数说明了某一产品或过程中应实现的机能特点。它们指出某一事物的外观和內涵；零组件则是参数中所描述特点可能被实现的手段或方法；参数是抽象和广泛的,它不具有参考体，也很少有实质特征,但组件部分则是具体而特殊的，每一个参数说明一系列相类似的物件或程序，而组件部分则确立适合该属性的各种元素。nZwicky 提出形态学图表法的五大步骤1.尽可能的把问题的解答真实地规划出来2.所有参数必须互相独立并具有其特征3.建构一个形态学图表与多向矩阵,可包含所有可能解4.仔细的分析与评估5.选择最佳解形态学图表法形态学图表法包括各种的参数和组件；这些参数说明了形态学图表法n翻翻盖式手机设计盖式手机设计产品折装后产品折装后之功能特之功能特征征n手手机盖机盖n手手机机身机机身n手手机机机机身身与手机盖结与手机盖结合方式合方式n手手机机按按键键配置配置n天天线线位置位置n屏幕屏幕形态学图表法翻盖式手机设计三、形态分析法3 3、形态分析法的特点：、形态分析法的特点：1 1）具有全解系性质。）具有全解系性质。2 2）具有形式化性质，它需要的主要不是发）具有形式化性质，它需要的主要不是发明者的直觉和想象，而是依靠发明者认真、明者的直觉和想象，而是依靠发明者认真、细致、严谨的工作及精通与发明课题有关细致、严谨的工作及精通与发明课题有关的专门知识。的专门知识。3 3）该法有较高的实用价值，它不仅运用于）该法有较高的实用价值，它不仅运用于发明创造，而且也适用于管理决策，科学发明创造，而且也适用于管理决策，科学研究等方面，从而引起人们的普遍重视。研究等方面，从而引起人们的普遍重视。三、形态分析法3、形态分析法的特点：三、形态分析法4、案例：美国西部一个城市的紧急警报系统、案例：美国西部一个城市的紧急警报系统人的位置人的位置 引起注意引起注意 信息传递信息传递 反反应应家家 铃声铃声 电话电话 到安全地方到安全地方学校学校 警报警报 公告公告 寻求帮助寻求帮助汽车汽车 哨声哨声 售票员提醒售票员提醒 要要求保护求保护办公室办公室 大众传媒大众传媒 图片、广播图片、广播 通知别通知别人人路上路上 系统系统 系统系统 以上全部以上全部 公园里公园里 耀眼的灯光耀眼的灯光 电视电视 以以上全部上全部可以有很多的组合。可以有很多的组合。三、形态分析法4、案例：美国西部一个城市的紧急警报系统5、挖掘机设计方案形态学矩阵、挖掘机设计方案形态学矩阵功能因素技术措施（形态）123456A动力电动机汽油机柴油机蒸汽透平液压机气马达B移动动力传递齿轮蜗轮带传动链传动液力耦合器C移动轨道及车轮轮胎履带气垫D挖掘动力传递拉杆绳传动气缸传动液压缸传动E挖掘挖斗抓斗钳式斗5、挖掘机设计方案形态学矩阵功能因素技术措施（形态）12346、洗衣机方案设计的形态学矩阵功能因素功能解（形态）1234A盛装衣服铝桶塑料桶玻璃钢桶陶瓷桶B分离污物机械摩擦电磁振荡热胀超声波C控制洗涤人工控制机械定时电脑控制6、洗衣机方案设计的形态学矩阵功能因素功能解（形态）1234我们的共同目标!追求人生的美好!我们的共同目标!追求人生的美好!