技术创新概念篇1

面向设计要求和分析设计条件，概念创新设计环节着重生成框架式的广泛意义上的解。设计师的知识背景、专业素质和高质量的设计方案密切相关。它需要工程科学、专业知识、产品加工方法和商业运作等围绕着产品一人一环境的复杂结构体系贯通相融，达到做出产品完整周期过程最为重要的决策。概念创新设计通过合理解决原理部件间的空间或结构上的关系问题，从而形成产品的方案。产品设计中的重要环节是概念创新设计，如果在概念创新设计环节发生错误或缺陷，详细设环节将很难甚至无法纠正。概念创新设计是一项进行知识处理与操作的创造，目标在于从定性到定量的寻求最优解。产品概念的生成是从用户的需求开始，以良好的用户体验为目标，对产品概念进行深入设计，生成最终的一个或几个设计概念。而概念创新设计环节对设计师的约束条件最少，从而具备较大的创意空间，最能体现与发挥设计人员的经验、智慧和创造力。概念创新设计阶段中，融入绿色设计因素，则能更好地提升产品质量，使产品更加绿色。

二、产品形态层次

产品形态是传递产品信息的第一要素，它能使产品内在的质、组织、结构、内涵等本质因素上升为外在表象因素，并通过视觉而使人产生一种生理和心理过程。产品形态由物质形态、文化形态和理念形态三个层面构成。物质形态层面是指功能性和技术性的因素，具体体现为产品的结构、材质、色彩、样式等；文化形态层面包含流行趋势、审美趋势等与社会文化相关的因素；理念形态层面指受民族与传统、宗教与历史的影响而产生的产品设计理念，包括对形态的观念、联系、想法、判断、偏好和理解等主观的认识。

三、概念创新设计中的绿色策略技术

绿色策略技术是建立在产品属性的层次理论之上的。概念创新的开发环境融合涉及产品开发各环节的设计知识流。而利用产品形态的层次方法，将设计知识流合理的引入，则可以从较高的层次来规划和发展绿色策略技术。针对产品形态的三个层次，构建四个阶梯的绿色策略技术。绿色策略技术包括产品物质属性宜人化策略、产品操作宜人化策略、产品文化属性宜人化策略和产品概念意识宜人化策略。

1.产品物质量属性宜人化策略

产品的质量属性体现在产品的材质、色彩、形态、技术等因素上。产品物质属性宜人化策略主要考虑物质属性的基本元素——物理组成。产品的物理组成包括产品材料、产品制造和产品形态等内容。产品材料指产品的各种材料组成部分；产品制造涉及产品的制造工艺和制造过程；产品形态指产品的大小和形状，以及造型风格。产品物质属性宜人化策略包含运用绿色材料、绿色结构、绿色形态设计、以及造型风格绿色化。绿色材料除具有优异的物化性能和使用性能，还更过考虑资源能源与环境因素。绿色结构是指产品结构设计环节中，更多地注重能够节约能源资源的结构，避免材料的浪费。绿色形态设计是指在工业设计的形态设计环节中，在产品造型美观得到满足的前提下，合理规划产品形态，使之能够更好地与优化结构、节约材料相符合。造型风格上偏向于绿色，则能够在产品后期的市场竞争中提升产品市场营销能力。

2.产品操作宜人化策略

概念创新设计中对产品体验进行深入的设计是一个重要环节。产品使用体验更多的决定着消费者眼中的产品好坏。产品体验具体涉及操作界面、时间、使用环境、日常维护保养等因素。在绝大部分产品体验中，视觉与触觉返回的信息最多。视觉信息的反馈决定了产品的第一印象。其总体印象的来源则取决于产品物质形态。触觉给用户带来对产品的印象和主观感受。触觉，直接带给消费者产品质感体验，却可以传递产品价值体验的信息。良好的触觉体验能让用户倍感关怀与舒适，以及后续用户的理性判断——感觉这个产品很棒。用户体验是一种用户与产品的深层次的交互行为，涉及生理、心理、思想、社会等方面。在用户使用产品时，产品的属性达到了用户的需求，具体表现为可用性、易用性、可依赖性等方面。概念创新设计中的操作宜人化是在通过设计师对于视觉、触觉和听觉等感觉方面做出深入设计，来提升产品和用户交互质量。在产品体验中用户有行为和情绪两种外在表现。通过对行为和情绪调查研究，设计师就能够把握住用户需求和产品属性之间的关系，设计出更好的用户体验。

3.产品文化属性宜人化策略

产品进入市场后，由于外部影响而具备了一些与产品本身密切联系的关联属性特征，诸如深蓝色于IBM。产品文化属性就是这样一种深层的关联属性。在概念创新设计中，运用文化属性宜人化策略，可以通过产品创意背景、产品地域文化、产品文化关联、产品品质文化等来实现。产品创意背景以中华文明优秀的文化传承为依托，在当代文化环境下，对当代产品创意背景进行深层的构思谋划。概念产品开发也应该与当前流行文化相关联，汲取当前流行文化的元素，实现产品文化关联。

4.产品概念意识宜人化策略

产品形态除了本身所固有的物理属性外，还包括形态的个性、象征、用户印象、联系、想法、判断、偏好等理念形态。工业设计在产品设计之初，对产品概念会形成一系列的产品方案。再由此方案中形成值得开发的方案做出宜人化的调整与筛选，则能大幅度的提升产品开发的成功概率。产品概念意识的宜人化，需要从高度的哲学角度对产品方案进行反思与判断。分析这种概念的功能是否真正有益于人类的生存与发展。从源头上发展倡导绿色设计。

技术创新概念篇2

中图分类号：TB47 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 22-0000-01

一、引言

当今世界，工业设计水平的高低是衡量国家和地区工业创新能力和竞争能力的重要指标。工业设计中人们运用科技知识和方法，创造构思出各种各样的产品，几乎涉及到人类活动的全部领域。概念设计作为工业产品设计过程中的关键环节，越来越受到人们的重视。

二、工业设计领域中的概念设计

（一）工业设计

工业设计（Industrial Design，简称ID）又叫工业造型设计。当今世界各国已将工业设计作为本国的基本国策，成为促进经济快速发展的一项重要措施。日本依靠工业设计为研发方向，开发出轻薄短小、设计新颖、符合用户审美观念的商品，从而使其立足于竞争激烈的国际市场。一个国家或者企业的工业设计水平直接决定了其新产品能否被社会、被市场、被消费者所接受。

（二）工业产品概念设计

随着工业生产的发展，设备和产品的功能与结构日趋复杂，产品设计在整个生命周期内占有越来越重要的位置。概念设计具有十分广泛而深刻的内涵，我们不能将其简单地理解为过去的方案设计。概念设计的过程是一个发散思维和创新设计的过程，是一个满足各项指标的过程，并且当存在多种备选方案时，通过概念设计这一环节可以给出一个最优的方案。在概念设计的设计过程中，要求设计人员具备先进制造技术、现代设计方法、专业理论、商用运作等方面知识。

（三）概念设计作用和特性

概念设计的最主要作用在于产品设计的创新，如果没有新的创意，概念设计也就失去了它的意义；概念设计具有提升企业形象的作用，因为它可以代表未来产品的流行趋势，具有一定的超前性，使人很容易联想到设计它的企业所具有的产品研发实力，所以有些企业开发概念产品用于企业的广告宣传，以达到提升企业整体形象的目的；概念设计还有方便企业内部各部门在新产品上市前的协调与沟通的作用，从而降低新产品开发的风险。

概念设计具有如下特性：（1）创新性。概念设计真正灵魂是创新。提高企业以及设计人员的创新能力才有可能得到、结构新颖、性能优良的工业产品，从而提高用户支持率，为企业创造效益。（2）层次性。对于概念设计的层次性主要体现在下述两个方面：功能层以及载体结构层是概念设计的作用对象，并且在物理结构层上完成映射。例如，功能层上功能有功能定义以及功能分解，而结构层上的功能包括结构修改、结构变异，由于存在的映射关系，将两层联系在一起；功能层和结构层上存在相对独立的层次关系。结构的层次性受功能的层次性限制，不同层次的功能对应着不同层次的功能。例如，功能从某一个层次向其下一个递进就是功能分解。（3）多样性。产品多样性的设计路径以及设计结果充分体现了多样性的概念设计。根据定义功能、分解功能以及工作原理的不同，会产生完全不同的设计思路和设计方法，从而在功能载体的设计上产生完全不同的解决方案。例如变速器的设计有两种完全不同的设计结果，即手动式和自动式。

三、概念设计三要素

当完成概念设计初步工作时，还要考虑能否进行详细的制造设计以及日后能否投入市场为企业带来经济效益等方面因素。设计师设计出来的概念产品与市场也许有许多差距，如何缩短这样的差距，解决这样的难题，最关键的是要具有创新点，能被市场上的消费者接受。所以，本文提出概念设计的三要素为创新性技术、创造性思维以及计算机虚拟现实技术在设计过程中的应用。

（一）创新性技术

概念设计中技术创新是指由于现有产品不能满足用户的需求，激发设计者发现新事物、提出新思想，从而产生新颖的构思与创见。单纯的技术创新毫无意义，当技术与产品结合在一起，才会创造出其应有的经济效益。所以，产品设计初级阶段就要进行技术创新。

（二）创造性思维

创造性思维，是一种具有开创意义的思维活动，即开拓人类认识新领域、开创人类认识新成果的思维活动。要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。在工业设计中，设计人员要以感知、思维、思考、联想、理解等能力为基础，善于捕捉思维的闪光点，合理大胆的联想，这样才有可能设计出独特、新颖、有创意的产品。

（三）计算机虚拟现实技术的应用

目前，计算机辅助设计已经深入发展并得到广泛应用，如果仅仅依靠设计人员进行概念设计，将会制约它的进展和应用。为了充分发挥设计人员的创造性，将虚拟现实技术引入计算机辅助设计系统，将概念设计和虚拟现实技术有效结合，利用丰富直观地交互手段，在虚拟环境中进行概念设计。如采用“头脑风暴法”进行方案创意，可以针对不同的用户需求，在不同的虚拟环境中融入体验设计思想，让用户可以体验修改模型的感受，从而根据用户的“真实”感受和建议，对模型进行更加合理的修改及完善，达到最优化的目的。

四、小结

产品体现着用户对某些功能的需求，产品设计的目的就是实现产品的功能，而功能的载体是产品的物理结构。作为设计者要驾驭物理产品结构与功能两者之间的关系，使其能更好的表达给用户。这就是概念设计所要解决的问题。概念设计是产品设计中最重要的一环，也是提高产品质量、降低成本和提高企业竞争力的主要手段。为改善我国工业设计落后、缺乏竞争力的被动局面，必须重视产品的概念设计。

参考文献：

[1]刘艳.浅谈工业产品概念设计[M].安阳：安阳工学院学报，2006，10（5）.3-4页.

技术创新概念篇3

机电一体化产品的概念设计有着极其丰富的内容，同时也是产品在整个生产过程内最具创造性的阶段。其中，包含的原理与方法论对相关产品研发者起到关键的引导效用。因此，对机电一体化产品创新性概念设计进行探索，具有十分重要的现实意义。

1机电一体化产品概念设计的概述

1.1机电一体化产品概念设计的内容

机电一体化产品是在机电一体化基础上建立起的包含系统与构件、基本元内容的集合，而机电一体化产品概念设计的含义则是依据产品使用周期中各个环节所需要求对产品实施功能改造、分析和子功能开发，进而实现其满足功能结构要求的系统化设计活动。这种设计工作的过程包括前期规划、设计概念以及对计划进行详细化和丰富化，并加以改进补充。机电一体化产品概念设计过程中的程式化内容可以通过计算机技术代为实现，但除此之外难以被程式化的方面还需产品设计人员通过人工设计逐步完成。通过构建人机协同的概念设计理念，对其功能与组织开发的过程按照模块化思想进行划分，以此实现这一设计工作的层次性、协调性。目前，发达国家对机电一体化概念设计的深入研究大体集中于其调控系统的设计。机电一体化的理念自1971年被提出以来，经过几十年的发展，内容也在逐步丰富，尤其在科技快速发展的今天，广阔的市场空间与消费需求的升级，更加迫使机电一体化产品对自身性能、可靠程度提出更高要求。而计算机技术、互联网信息技术、传感技术、AI技术、微电子技术、新材料技术、集成技术以及其他相关技术的进步，都为机电一体化产品的革新打下了技术根基，使得机电一体化产品朝着更优质、更高效的方向迈进。

1.2机电一体化产品创新概念设计的意义

机电一体化产品的创新型概念设计本身有着重要作用，其既是产品品质的深层内容，又是其功能属性得以发挥的保障，对其本身质量的影响也约占60%～70%。因此，建成机电一体化产品创新的概念设计具有极其显著的意义。简要概括，主要包括以下三方面内容。第一，创新机电一体化产品的概念设计是保障机电一体化产品品质的必要性要求。机电一体化体系具有多种学科互相交叉、集成融合的特点，本身具有着复杂内涵。因此，现今许多的机械产品的设计并不适应机电一体化技术本身的特色，难以做到根据机电一体化技术特征随之作出应对。第二，机电一体化产品概念设计的创新促使其理论体系得到发展。要创新这一概念设计，必将建立新的方式、理论基础。只有在合理、可靠的概念设计基础上，才能使之收获具有优异性能的机电一化体产品。再加之如今概念设计的思想理念获得了社会中乃至整个世界越来越多的关注与认同，如QFD理论、公理化理论、TRIZ理论等设计理论的建立，对于推动创新机电一体化产的概念设计发展起到了不可忽略的效用，进一步促进了机电一体化技术体系的建立和机电一体化技术的完善。第三，机电一体化产品创新概念设计对于生产能力与工作质量的提高起到切实的帮助作用。许多机电一体化产品都带有自动处理、调节的功效，通过这些能力的实现，能够保证工作质量与效率的稳步提升。例如，在数控机床的使用过程中，其生产效率要高出普通基础5～6倍，并能够实现机床数量减少50%，节省50%操作人员的效能，生产周期也能缩短40%，进而使得生产成本降低50%左右。

2机电一体化产品创新概念设计理论

2.1机电一体化产品应用到的系统原理

机电一体化系统是该类产品中最为重要的基础。就其本质来说。它算是一种复杂机械，但与普通的机械相比还有着显著区分。机电一体化体系是通过在机构的动力功效、信息功效、控制功效以及主功能方面引入先进的电子技术，并使之与软件相互联合形成的一类新型机械系统。就其功能来说，机电一体化系统包含机械力、能量流、运动力等多种动力学有关的特殊机械，以及一些机电部件互相关联的系统。其中，机电一体化系统的核心又在于集成协调各种技术，通过对机械工程、控制系统、计算机技术、电子技术、电工技术等多项技术的联合利用，实现其运动行为可控的目标，而不仅简单对各项技术进行拼凑堆积。这也是利用计算机的调节和处理能力，实现驱动元件可控特征的现代化机械系统。有关机电系统化原理的研究主要包含三方面内容。第一，三环论。研究者认为，机电一体化产品可以划分为电子、机械、软件三项功能模块。第二，五块论。通常视机电一体化产品是由动力功能、控制功能、构造功能、操作功能和传感检测五个功能模块组成的。第三，两个子系统理论。研究人员认为，机电一体化系统是由控制系统和物理系统两项分支系统共同组成的。以上三种理论的提出具有重要意义，但同时也有着较大的局限性。三者立足于控制和电力两部分，但没有对机械主体加以强调，也并未对处理好机电一体化系统的概念设计中出现的复杂性、多面性和模糊性等问题提出方法。因此，这些理论对该类产品的概念设计不能起到重要作用。在概念设计实际工作中，机电一体化系统往往会被划分为传感检测、执行机构、信息控制处理三个子系统。通过这三个子系统的系统分工，各自完成信息检测、机械运动与信息控制的工作，这种分工方式才能真正实现该系统中各项功能的优化和最佳效果的发挥，并以此获得机电一体化系统的概念设计合理的相关方案。

2.2机电一体化产品创新的概念设计方法

对机电一体化产品而言，其概念设计是许多领域内知识、技术之间的交织融合，具有新颖复杂、反复迭代、目标多解、结构不良等特点。满足机电一体化产品概念设计的创新，关键在于发挥设计者的主观能动性，通过展现设计智慧，满足创新性的要求。要实现这一目标，主要在于实现人机协调配合。计算机技术的飞速进步，促使人们对人工智能提出新的期待。但创新产品设计这类任务，主要还得依靠人类的智能实现。机电一体系统也是人机协同系统，通过对设计者与计算机的分工，来达到创新概念设计的目的。机电一体化产品概念设计创新主要方法包括三方面内容。第一，落实人才战略，培养专业性人才。科技竞争最终都会落实在人才竞争上。要实现机电一体化产品概念设计的创新，人才供应是重要保障。机电一体化技术专业人才在制造行业占据就业满意度第三位的好名次，就业率更是高达100%。因此，加强专业人才培养更有着多方面的积极意义，国家以及机电行业要在培养、优化道路中贡献出更多力量，从多方面对学生展开培训工作，以此实现增强研究者、开发者、设计者以及其他相关从业人员素质的目的。第二，努力拓宽供应市场，严守质量关。市场是检验产品的试金石，将机电一体化产品投放到市场中，一方面保障其生命周期能够实现，另一方面通过买方对产品性能体验所作反馈也对产品研发起到反作用力的效果，使其优点得以保存、延续，缺点得到改良、进化，从而不断促进机电一体化产品性能的整体提升。第三，将环保技术纳入机电一体化的发展策略中。机械技术、计算机技术、电子技术、电力技术等多种技术的应用，往往会伴随着电子、机械污染的问题。在机电一体化产品的生产过程中，无可避免也会产生一些污染物。因此，设计者在设计研发过程中要考虑到环保问题，让机电一体化产品朝着节能环保的方向发展，以施行环保、可持续的发展策略为其提供方法指引。通过一些环保设施和环保科技的实行，有效遏制资源浪费、污染物增多的问题。当实际运行过程中出现技术故障时，也可以反复利用一些资源，以减少资源、材料的消耗。相关生产负责人还应主动淘汰一些产能落后的设备、产品，以此改变过去投入高、输出高的模式，最终实现发展的可持续，使人们拥有健康的生存环境。

2.3机电一体化产品创新的概念设计的发展展望

机电一体化产品创新的概念设计主要发展在于理论的进步。虽然机电一体化体系中依旧存在许多问题需要加强分析、研究，但其发展总趋势还是积极向上的。概括有五方面内容：第一，根据被测物理量，建立传感器特点和类型的知识库；第二，构建与机电一体化产品的概念设计相关的推理方法库；第三，将执行机构的实现运动与动作进行分类，构建执行机构库和驱动元件库，以促进驱动元件、执行、传动机构和两者的集成选择实行；第四，实现对该类产品概念设计在各个环节评价体系的建立，尤其在概念设计初期中构建对功能原理设计环节的评价体系；第五，构建调节和控制信息的资料库，以促进挑选硬件和编制软件中对机构子系统高效管控的实现。随着机电技术与各项科技的快速进步以及机电一体化研究的逐步深入，促使机电一体化产品概念设计的理论体系更加丰富，并具有更为强大的实用功能和操作功能，从而顺利实现对机电一体化产品的创新与研发。

3结束语

机电一体化产品的研究虽然已经取得了较为瞩目的成绩，但关于机电一体化产品设计的研究成果目前依然处于初级阶段，仍需要相关从业者不断加强探索、创新，通过大量细致的实践研究工作，促进机电一体化产品创新概念设计的完善和成熟，并最终实现其优异的实用价值。

作者:王中元 单位:内蒙古机电职业技术学院

技术创新概念篇4

2人机智能协同的内在机理研究

利用计算机技术、信息技术及智能技术实现概念设计行为机理研究结果的具体方法，从而建立人机智能协同的模式。首先，根据信息加工理论，分析从刺激的选择和注意，到对刺激意义的理解，工作记忆对信息的存储并进行加工处理，长时记忆的形成和使用，对创新设计的影响，确定人机智能协同应遵循的原则；其次，为影响创新设计的可控因素寻找利用机器智能实现的方法；最后，研究利用计算机技术实现创新认知规律的方法。

3计算机辅助机械产品创新设计原型系统研究

计算机辅助机械产品创新设计系统是认知科学、信息技术、设计理论与方法的会聚平台，也是创新设计的工作平台。该系统主要由知识库系统、信息检索系统、概念设计空间及创造性思维方法等部分构成，其关键作用是在产品的概念设计阶段、方案设计阶段为设计者提供有用的工具，并实现与设计者之间的智能交互，从而提高设计者的创新设计能力。在本研究方案中，原型系统的逻辑体系结构共分为三层：界面层、应用程序服务器层、资源层。

技术创新概念篇5

1 新及创新设计概论

创新的起源可以追溯到1912年美籍经济学家熊彼特的《经济发展概论》，书中指出：创新是把一种新的生产要素和生产条件的“新结合”引入生产体系。包括5种情况：引入一种新产品，引入一种新的生产方法，开辟一个新的市场，获得原材料或半成品的一种新的供应来源，建立新的企业组织形式。熊彼特的创新概念包含的范围很广，涉及到技术性变化的创新以及非技术的组织性创新。

融合认知心理学的产品创新设计。设计是人类征服自然改造世界的基本活动之一，是人类为满足一定需求而进行的一种创造性活动的实践过程。人类文明的历史就是不断进行设计活动的历史。产品是设计结果的物质表现。产品设计是人类创造有使用价值的创新产品的实践过程，最终表现结果就是产品模型，其过程本质在于创造与革新。概念设计是设计过程中最具创新性的阶层，而设计者本身的作用也非常重要，因此有必要构建更符合人类思维模式的创新方法，或将现有的各类创新设计方法融入概念设计过程中，充分体现概念设计阶段的创造性，支持概念创新的实现。而可使用的技术有以下：

1.会聚技术：NBIC（Nano-Bio-Info-Cogno）会聚技术是国际上近几年提出的新概念，是指几个领域的科学的融合。而其结果所产生的巨大能量是不可估量的。任何技术的两两融合、三种会聚或者四者合成，都将产生难以想象的效能。美国将会聚技术认可为推动美国经济长期繁荣和增长的关键。会聚技术发起者达成了这样一个共识：最重要的是通过纳米科技、生物技术、信息技术、认知科学的融合发展，学科之间的壁垒，使这四种技术能发出最大的潜力，所以这个技术有着许多的发展领域和巨大的发展潜力。

2.信息技术：信息是人类认识世界和改造世界的知识源泉。对人类来说，不能有效地利用信息，就不会有人类文明的演化，社会的进步和科学的发展，就不能驾驭大自然。信息技术是指在信息的产生、获取、储存、传递、处理、显示、使用等方面能够扩展人的信息器官的技术。它随着人类对外部世界的认识能力的不断提高和而逐渐由低至高发展。

3.认知科学：认知科学的产生，受到了计算机科学、语言学、神经科学等学科的影响，是关于人类心智的多学科、跨学科的合作性研究，由心理学、计算机科学、语言学、人类学、神经科学和哲学6个领域的学科组成。认知科学探索人类智力如何由物质产生，是研究人类感知和思维信息处理过程的科学，如感知、语言、学习、记忆、思维、意识，研究领域包括从感觉的输入到复杂问题的求解。这个领域是一种全新的学科，引起了全世界科学家的关注。

（二）、产品创新设计的创新设计的创造力模型：心理学领域对于创造力的定义较为一致的看法是：根据一定的目的和任务，运用一切已知的信息，开展能动的思维活动，产生某种新颖的、独特的、具有社会价值的或个人价值的产品的智力品质。这里的产品是指以某种形式存在的思维成果，既可以是一种新概念、新设想、新理论，也可以是指以某种形式存在的思维成果。

融合会聚技术思想，以产品创新设计的创造力模型为理论基础，构建产品创新设计理论框架。产品创新设计过程是借助一定的设计规则和创新策略，对某种需求功能创造性设计方案的实现过程。该过程包括认知过程信息加工、创造思维方法、问题求解步骤、创新设计过程模型等内容。根据设计问题的角度的不同，采用不同的创新策略，利用不同的创新工具和创新方法，结合各种知识信息，最终得出创新概念方案。

2 产品创新设计的认知机理

人是设计的主体，研究产品创新设计的本质规律需要从设计者的角度探索设计固有的认知规律，即认知机理。本部分主要讨论了产品创新设计的认知机理，是关于创新设计内在属性的基本研究，是构建科学、系统的设计理论，产生符合设计规律的设计方法的认知基础。本部分主要介绍产品创新设计认知的规律、模型及研究方法。

（一）、产品创新设计认知机理的科学基础：现代认知心理学的主流是以信息加工观点研究认知过程，即把人看做一个积极的知识获得者和信息加工者。可以说，认知就是信息加工。人脑是一个信息加工系统，可以对表征信息的物理符号进行输入、编码、储存、提取、复制和传递，而这一过程的完成是系列性的，不同的加工任务和加工阶段由不同的认知结构来完成，这些相对独立的认知结构类似于计算机，即可以使用若干操作来处理符号。

记忆是指存储、提取过去的经验，并将这些信息用于当前的情景，是一种动态的机制。问题解决过程可视为一种信息加工过程，问题解的产生是人脑中各种信息之间相互碰撞而产生的，其关键是信息的刺激、存储、存储提取等。按照信息加工的观点，记忆是信息的输入、编码、储存等的过程，能更全面地体现信息加工系统的工作流程。

（二）、产品创新设计的认知机理及过程模型：通过研究产品创新设计创意方案生成的认知思维过程，探索产品创意方案生成的内在机理，构建全面、系统的符合认知机理规律的模型过程，进而实现设计者认知与产品设计过程的有机结合，帮助设计者有效地完成产品创新设计过程。

3 产品概念设计过程模型

设计是一种创造性的活动，其目的是为了物品、过程、服务及其在整个生命周期中构成的系统建立起多方面。创新设计过程的本质是融入了创新要素的概念设计过程。因此，创新设计过程的研究实际是对概念设计过程的研究。该研究具有创新性、多样性和层次性的特点，通过实现用户的某种需求与使用特性来实现其价值。

（一）、产品概念设计的定义及特征：在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这一部分设计工作叫做概念设计，即是考]设计问题的内容，并以方案的形式提出众多的解的设计阶段，一般认为，概念设计是指以设计要求为输入，以较优方案为输出的系统所包含的创新性思维工作流程。概念设计包括两个基本过程：方案综合设计过程与方案优化评价过程。

（二）、支持产品多级创新的概念设计过程模型：概念设计的目的是实现产品的功能需求，而功能设计的核心是创新。因此，如何有效地支持产品创新设计就成为概念设计模型所优先考虑的事情。功能设计模型经历了公理化设计、系统化设计、行为辅助模型、环境约束模型和拓展环境约束模型五个阶段。

产品概念设计过程模型是根据一定的设计理念，借助某种设计策略，基于普遍的设计过程对产品设计的一般过程进行规范，为设计过程提供设计思路，从而使整个设计过程在有序合理的过程中展开。在以“产品为中心”设计思路的指导下，设计人员提出了不少产品概念设计过程模型。传统的概念设计过程的一般步骤为：首先通过市场分析确认需求，再通过概念设计将总的需求目标转化为功能上的层次结构关系，并得到满足功能要求的求解方案。

4 产品创新设计策略

创新设计就是设定一个特定的目标，然后找到达到该目标的合适路径。设计问题是多种多样的，根据设计问题类型的不同，需要采用不同的求解和创新策略以及相应的设计方法。设计问题分类及形成创新求解策略决定着产品创新效率，是创新活动中的关键环节。正确的设计策略可以加速问题的解决，而不完善的设计策略则会限制创造性思维的发挥，阻碍问题的解决。

（一）、面向问题的产品创新设计策略：面向问题的创新目标是提高现有产品或系统的性能，解决现有产品或系统中影响主要问题，朝着理想化的目标前进。在这类设计中，所要设计的产品是已经存在的，但由于产品中存在问题缺陷或者存在改进的空间，因此需要将产品的性能进一步提升或将成本进一步降低。因为这类设计问题针对的是某种具体的技术问题，所以采用的策略是解决最小化问题，解决系统中的冲突，对系统进行改造。

（二）、面向目的的产品创新设计策略：面向目的的产品创新目标是设计一个全新产品或系统，可能现有产品或系统的主要功能改进已经达到了极限，因此不局限于现有产品或系统的问题，而是跳出现有系统，思考设计最终目的的是什么。是否有其他方法可以更好的达到此目的，采用的策略是解决最大化的问题和对系统的工作原理进行改变。

总之，为了实现每个人的人生目的和国家的发展目标，必须把创新放置在最重要的位置。长期以来，我国科技活动仍未摆脱跟踪模仿的局面，自主创新结果比较少，高精尖装备仪器严重依赖进口。造成这种局面的关键因素是：对科技创新工作的重视相对不够，科学思维培育相对落后，科学技术没有获得创新方法的有效支持。所以我们必须重视科技的创新技法与创新设计。

参考文献

技术创新概念篇6

1工程领域中的概念设计

现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋向；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。

工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8~15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70~80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类摘要：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其功能主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查探究而占有大量的信息资料，再经过反复思索、推理和决策，才能创造出和众不同的、满足用户要求的设计方案来。

在工程设计领域中存在这样一个误区摘要：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的聪明和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。

2概念设计和创造性思维和技术创新

2.1创造性思维及其特征

要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注重扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新奇、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特征摘要：

（1）独创性摘要：创造性思维所要解决的新问题是不能用常规、传统的方式解决的新问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新奇的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”,从新的角度分析新问题、熟悉新问题。

（2）连动性摘要：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或新问题进行纵深思索，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特征和它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、新问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。

（3）多向性摘要：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个新问题进行思索、解决。

（4）善于想象摘要：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言摘要：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。

（5）突变性摘要：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，忽然闪现出一种新设想、新观念，使对新问题的思索突破原有的框架，从而使新问题得以解决。

2.2概念设计呼唤技术创新

技术创新在概念设计中发挥着至关重要的功能。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新奇构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依靠于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤摘要：

（1）多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；

（2）对已有知识的创造性总结和应用经常带来重大的科技突破；

（3）突发奇想但经过科学论证或实验证实所产生的新思路、新方法、新技术；

（4）新知识和现有知识的合理嫁接；

（5）产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；

（6）学科间的交叉、交融和借鉴；

（7）新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；

（8）科学探究中的新发现和新成果应用于工程实践……。

由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法摘要：

l智力激励法摘要：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；

l提问追溯法摘要：根据探究对象系统地列出有关新问题，逐个核对讨论，从中获得解决新问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决新问题的新途径；

l联想类推法摘要：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；

l反向探求法摘要：采用背离惯常的思索方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决新问题的新途径；

l系统搜索法摘要：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；

l组（综）合创新法摘要：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的优点使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

l知识链接法摘要：创新是一个动态的和复杂的功能过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供给链”并按照下述原则进行管理摘要：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大功能，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供给者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供给链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，熟悉到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。

3工程设计领域中的概念设计技术创新实践

基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例摘要：

（1）采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；

（2）时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；

（3）适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；

（4）反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；

（5）基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；

（6）加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；

（7）把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；

（8）虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。

这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。

时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。

当我们看到法国TGV（TraindelaGrandeVitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念摘要：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。

由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。

铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面摘要：

l具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。

l具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。

l具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。

l尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。

显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。

近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体和曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。

这里具体地介绍如何使用UG的FreeFormFeature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。

UG的FreeFormFeatureModeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UGV14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。

这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下摘要：

（1）根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。

外形模型基线向等值半径线云图

以这一组模线为基础，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve来创建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。

在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判定，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是摘要：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。

采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。

图4机车车身三维造型图5机车车身二维投影图

技术创新概念篇7

在我国,“创新”一词古已有之,“创新”亦作“剏新”。《南史·后妃传上·宋世祖殷淑仪》:“据《春秋》,仲子非鲁惠公元嫡,尚得考别宫。今贵妃盖天秩之崇班,理应创新”;《元典章·兵部三·铺马》:“有今后剏新归附的百姓有呵,有铺马里上来者,他每的拜见马匹沿路上依在先体例,与草料者”。中国作为发展中国家典型代表的创新始于70年代末改革开放,国内外学者对“关于后发国家如何通过技术引进获取自主技术”的研究概括为“技术学习(technological learning)”。技术学习是指在技术落后的情况下,发展中国家期望通过成套技术的引进或通过市场换取技术的方式,在干中学过程中学到一流的核心技术,来达到技术创新或模拟创新的目的,促进发展发展中国家的产业。技术学习的主要特征包括:(1)发展中国家的技术引进,尤其是成套技术引进。(2)深化技术引进:市场换技术和模拟创新。(3)对成熟技术的引进,投入成本低,研究力量小与学习成本高,投资风险相对较小,回报快,难于掌握核心技术。

80年代到90年代中期,我国在技术力量及R&D资金不足,资源有限条件下,在较短的期限内通过引进消化吸收,为积累技术能力、提高R&D水平,形成后发优势[1]。我国开始了技术引进和模仿（二次创新---引进、消化吸收、再创新）。一个封闭了几十年的经济体,依靠开放部分市场换来了发达国家的资金、设备和技术,尽管我们为此付出了资源过度消费和环境污染的代价,但在一定意义上,换来了税收和就业,还换来了GDP。《90年代产业政策纲要》提出“为了换取关键技术和设备,允许有条件的开放部分国内市场”,由此开始了“市场换技术”,边学习边模仿。十年间,外商确实带来了许多我们没有的设备和一些我们没有的技术。而这些设备和技术在国外来说都已经过时了。一旦设计关键技术,便无一例外地保守秘密。要用只能付出昂贵的知识产权费,或购买国外的现成半成品或制成品,致使我国技术创新发展受制于人,产业发展始终处在产业链下游。

90年代末,为了发展具有我国自主知识产权的核心技术,我国学者借用国际成熟的集成创新概念开展了集成创新的研究。我国的集成创新侧重从管理、企业角度考虑,是几个要素的整合,是一种类的集成。国内学者许庆瑞和陈劲将集成创新看作是战略创新、产品创新、工艺创新、组织创新、营销创新和文化创新六要素有机整体。然而尽管我国学者注意到了集成创新要素的协同性和复杂性,但只是强调将创新活动变成一个有机整体,而没有明确给出如何实现这种协同性的集成创新。如宋刚等指出了技术创新是各创新主体、创新要素交互复杂作用下的一种复杂涌现现象,是技术进步与应用创新的“双螺旋结构”共同演进的产物;将创新2.0总结为以用户创新、大众创新、开放创新、共同创新为特点的,强化用户参与、以人为本的创新民主化。

尽管我国的集成创新和发达国家的集成创新还有差距,但是毕竟也跟着国际先进理念在进行创新理念的学习和追赶。于是在经济社会发展面临转型挑战的特定背景下,2006年我国提出了“自主创新”理论。“自主创新”理论是以技术引进、技术学习和模仿、集成创新理论延伸和发展,是基于自主知识产权的创新过程。其内涵包括:自主是前提、创新是要害、知识产权是关键和创新能力是核心[2]。

对于自主创新的概念可以从三个层面来理解[3]。一是定位于科技方面,与自主知识产权相联系,认为自主创新是指通过提高科技原始性创新能力、集成创新能力和引进消化吸收能力,而拥有一批自主知识产权,进而提高国家竞争力的一种创新活动。二是从创新资源和能力的内生性出发,认为自主创新是指创新主体依赖自身所具有的能力和资源进行并完成的创新活动,自主创新具有3个显著的特点:一是在核心技术上的自主突破;二是关键技术的领先开发;三是新市场的率先开拓。三是从更宽泛的角度来理解自主创新,创造是科技行为,而创新是经济行为,涉及到技术发明创新、生产流程创新、内部管理创新、市场营销创新等一系列的过程,所以自主创新不等同于技术创新,它是一个科技成果转化和产业化的过程。周光召认为,“自主创新虽然主要指科技,但也不仅仅是科技,包括管理、制度、品牌等方面。”

综上所述,自主创新是我国在技术引进、市场化技术、集成创新基础上发展而来的新阶段,其特征既包含又超越以往的创新特征,尤其重要的是强调了自主知识产权的所属性。自主创新的主要特征:(1)涵盖面广,包括原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新;(2)强调自主知识产权;(3)创新的整体性,包括科技、经济、管理、制度等方面。

通过以上的表述,将我国创新历程的演变总结概括为表1。

结语

尽管“创新”一词在中国古已有之,但是从经济学意义上讲,还是诞生在改革开放年代,始于技术学习和模仿。创新的概念在不同阶段内涵逐渐演变。在发展中国家,创新内涵的发展经历了“学习-模仿-自主创新”的三个阶段。以中国为例,创新的发展路线经历了技术引进-学习-模拟阶段、集成创新阶段和自主创新阶段,这个发展过程是随着对知识产权制度认识的深入而开展的。知识产权应用领域从同行业发展到跨行业,后又随着地域的变化扩展到了国家之间,更有甚者,伴随着技术革命的推动,知识产权保护层域高层化、集约化。在技术引进-学习-模拟阶段一味认为通过开放部分市场可以换来技术尤其是关键技术,“市场换技术”策略实施十年间发现涉及到国外的核心技术或关键技术是买不来的,由于这些技术背后是其国家和民族的知识产权和经济命脉。基于此开始了以拥有自主知识产权的技术研发,先后开展了集成创新（尽管这个词仍是学习国外概念）和自主创新,后来证明我国的集成创新是自主创新的一部分。国内集成创新概念的提出,第一是出于学习的目的,第二是为了促进技术创新,第三是为了发展自主知识产权。而自主创新概念的提出则是是我国在技术引进、市场化技术、集成创新基础上的一大进步,是我国实现可持续良好发展的根本保证。

参考文献

技术创新概念篇8

工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8~15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70~80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。

在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。

2概念设计与创造性思维和技术创新

2.1创造性思维及其特点

要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特点：

（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”,从新的角度分析问题、认识问题。

（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。

（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。

（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。

（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。

2.2概念设计呼唤技术创新

技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：

（1）多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；

（2）对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；

（3）突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；

（4）新知识与现有知识的合理嫁接；

（5）产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；

（6）学科间的交叉、交融和借鉴；

（7）新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；

（8）科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。

由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：

l智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；

l提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；

l联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；

l反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；

l系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；

l组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

l知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链”并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。

3工程设计领域中的概念设计技术创新实践

基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：

（1）采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；

（2）时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；

（3）适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；

（4）反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；

（5）基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；

（6）加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；

（7）把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；

（8）虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。

这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。

时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。

当我们看到法国TGV（TraindelaGrandeVitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。

由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。

铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：

l具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。

l具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。

l具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。

l尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。

显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。

近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。

这里具体地介绍如何使用UG的FreeFormFeature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。

UG的FreeFormFeatureModeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UGV14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。

这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：

（1）根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。

外形模型基线向等值半径线云图

以这一组模线为基础，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve来创建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。

在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。

采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。

图4机车车身三维造型图5机车车身二维投影图

（5）对机车车身裙部和头部下端，可采用Feature/Curve/Mesh功能分片进行创建。这里充分体现出UG软件对角域曲面的三维造型能力。

（6）机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于UG软件的“相关”（Associative）能力,这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。

（7）三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。

摘要：本文论述了工程领域中的概念设计的主要原理和功能；阐述了概念设计与创造性思维和技术创新的内在联系；举出了各种创造性思维的形式并分析了其特点；强调技术创新在概念设计中的重要的作用；根据作者本人所在的设计群体多年来的设计经验和体会总结出一系列的创新技法，并结合工程设计领域中的概念设计创新实践，列举了若干种含有技术创新的产品概念设计范例。

关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新

参考文献

[1]齐从谦.汽车覆盖件具CAD/CAM中的曲面特征造型及特征识别.中国机械工程:15~18

技术创新概念篇9

中图分类号： F273 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）06-34-2

引言

随着科技的飞速发展，技术创新越来越成为促进经济增长与保持核心竞争力的最重要元素之一。中共中央、国务院全面落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》，旨在充分发挥科技对经济社会发展的支撑引领作用，加快推进创新型国家建设。技术创新的发展与进步离不开对其的管理，技术创新管理是一个新理念的产生，并运用技术对其进一步开发最终应用到实践中产生经济与社会效益的商业化全过程，技术创新的管理对其效益的发挥至关重要。

由于国外技术创新来源已早且发展迅速，关于技术创新管理的研究取得了阶段性的成果，国内相较而言由于起步晚、发展缓慢，虽然形成了一些研究成果，但体系尚不成熟。本文主要选取技术创新管理的概念、不同流派观点以及发展过程中的不同阶段三大角度，分别阐述国内外的研究现状，并做总结以试图推断技术创新管理领域的进一步研究方向。

1 技术创新管理定义研究现状

1.1 技术创新

①国外。国外技术创新概念出现于20世纪初，其正式提出已距今40多年。熊彼特在其出版的《经济发展理论》中首次提出“创新”的概念，认为创新本质是在生产中投入新的生产要素的过程。继熊彼特之后，索罗第一次提出思想的新来源与实现创新后的阶段发展是技术创新成立的两个条件。20世纪70年代后关于技术创新的概念出现不同角度的阐述。②国内。早在《汉书・叙传下》中对“创新”一词便有了以下解释：“创，始造之也”，即做出以往不存在的事情。具体到技术创新的概念，我国学者的相关研究是随着科学技术的不断发展及国外技术创新概念与实践的影响发展起来的。“Technology innovation”一词在国内1950年被译成“技术革新”，当时对技术创新认识较为粗浅，随后技术创新内涵随着研究不断深入。傅家骥从满足理论基础与符合中国国情实践两方面来对技术创新下定义；随后金履忠、张培刚教授将技术创新简要概括为“使新技术应用于生产”；宋刚等认为科学技术创新的出现需要各创新主与要素的共同作用。

综上可以看出，国内外学者分别从不同方面对技术创新的概念进行阐述，并未形成完全统一的意见。随着研究不断深入，关于其概念也将会不断得到丰富与发展。

1.2 技术创新管理

1.2.1 国外

随着技术创新研究领域成果不断涌现，国外学者对技术创新管理的概念进行了相应的研究。伯恩斯《新的管理》（1961）中开启了技术创新管理的研究之路。此后不断涌现从不同角度分析技术创新管理的理论，并随着理论研究的发展，技术创新的实践也得到发展与应用。Janszen提出技术创新系统的复杂性；Doudon（2002）认为创新管理系统可以分为8个不同的组成部分等，国外对技术创新管理的研究也形成了不同流派，具体观点将在第三部分阐述。研究范围的不断扩大与研究层次的不断深入使技术创新管理研究体系更加系统。

1.2.2 国内

我国的技术创新管理较国外而言起步较晚，发展也比较落后。但随着中国国际化与市场化程度的加深，国内学者与企业开启并加快了对技术创新管理的探讨与研究。吴贵生教授《技术创新管理》的出版标志着我国首本此领域的教科书开始出现，书中以技术创新的活动组织为中心，研究了技术创新管理各环节不同要素的管理；杨加陆等提出创新管理与管理创新在目的与主体方面存在的区别。

国外学者关于技术创新管理的研究包括技术创新、技术管理的概念、技术管理中的社会文化问题等不同领域，而国内的技术创新管理主要侧重于技术创新研究，近年来R&D管理（research and development）随着企业技术创新意识的不断增强与国家技术创新体系的进一步建立，相关研究不断涌现，但技术创新管理的战略研究还不充分。

2 技术创新管理流派

2.1 基于战略分析的技术创新管理

该流派以战略为切入点对技术创新管理进行研究分析，强调技术创新管理战略的制定与执行对企业提高技术创新能力、保持核心竞争力的重要性。它将战略管理融入技术创新管理中去，以战略为出发点思考企业的技术战略与其技术创新潜力与发展的匹配度，具有十分重要的理论意义与实用价值。

2.2 基于能力分析的技术创新管理

该流派强调一个国家、一个企业拥有技术创新能力的重要性，特别指出对发展中国家来讲，技术创新能力是其能否在激烈竞争中保持优势，得以持续发展的最关键要素之一。它扩展了技术创新管理的理论，并引起了发展中国家及其企业对技术创新能力的重视。

2.3 基于资源分析的技术创新管理

该流派认为一个企业所拥有的用户、供应商等与其自身利益相关者是其丰富资源，而这些重要资源关系到企业产业横向集群的效益，强调资源对企业的重要性。其中：Ericvon Hippe（1976）指出在企业创新前期领先用户所发挥的重要影响，并开创出一套方法帮助企业寻找领先用户以便创新产品与服务，使其在竞争中处于优势地位；Soh and Roberts（2003）通过大范围调查，在统计学基础上提出企业社会资源的丰富与否与该企业技术创新发展的相关关系，进一步指出企业所拥有资源的重要性。

3 技术创新管理发展阶段

综合国内外研究历程及成果，将技术创新管理的研究分为5个阶段：一是20世纪40-50年代的个体创新阶段，这一阶段对于技术创新管理的研究刚刚起步，基础概念还尚未形成科学统一的定论，研究以企业创新过程、创新动力等部分，这一阶段技术创新管理的研究成果呈现出单一性与个体性。二是20世纪60-70年代的组织推动创新阶段，对技术创新管理的研究随着创新范围的扩大，更加侧重于更为具体如创新的组织内源问题，摒弃了第一阶段研究的个体性。该阶段研究企业采取何种方式有效管理其创新实践，维持其技术创新优势，研究依然呈现出机械式。三是20世纪70年代的组织外部创新阶段，对技术创新的研究扩展了上一阶段组织内源的范围，提出用户创新即组织外源的重要性。四是20世纪80-90年代的组合创新、集成创新和体统创新阶段，学者们突破单调的创新视野，研究重点倾向于对系统各创新构件间的关系及影响作用。五是21世纪的全面创新管理阶段，生态系统成为一些学者研究的新切入点，且全民创新、全程创新、全球化创新理念等开启了对全面创新管理的新阶段。此阶段对技术创新管理研究的核心是“以人为本”，呼唤全方位多角度的创新。

4 小结及展望

本文通过从技术创新管理的概念发展、三大不同的流派及其五个逐步完善的发展阶段三个方面概述了当前国内外研究现状，可以看出国外对技术创新管理的研究起源早且发展较快，且其研究范围较广，涌现出一系列相关领域的研究成果；而国内对技术创新管理的研究工作较落后，其研究主要侧重于对技术创新角度的分析，但技术创新管理的战略研究还不充分，对技术创新管理理论与实践均未形成完善的体系。

由于我国对技术创新管理的研究和教育投入不足，对知识产权的保护力度远远不够，企业往往通过抄袭或模仿而非自主创新来获取经济利益，使我国在技术创新管理的研究和实践均处于落后地位，但是随着建立创新型国家战略的提出，技术创新管理必然会受到学者、企业乃至国家的高度关注，相应的技术创新管理理论和实践也必然走向一个新高度。

技术创新管理已成为当今学者、企业、研究机构乃至国家关注的综合性热点学科，未来的研究方向着眼点会更多地放在全面创新方式、提高战略管理、研究其复杂动态关系上，使技术创新管理的研究不仅得到理论体系的完善，也能在理论的基础上加快其的应用实践，为国家及企业营造新的经济增长点，保持经久不衰的经济活力。

参 考 文 献

[1] J.A.schumpeter.The instability of capitalism[M].Eeonomie J，1928.

[2] C. Freeman.The Economics of Industrial Innovation [J].Harmondsworth Penjuin，1974：5.

技术创新概念篇10

要：本文论述了工程领域中的概念设计的主要原理和功能；阐述了概念设计与创造性思维和技术创新的内在联系；举出了各种创造性思维的形式并分析了其特点；强调技术创新在概念设计中的重要的作用；根据作者本人所在的设计群体多年来的设计经验和体会总结出一系列的创新技法，并结合工程设计领域中的概念设计创新实践，列举了若干种含有技术创新的产品概念设计范例。关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新1工程领域中的概念设计现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8~15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70~80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。2概念设计与创造性思维和技术创新2.1创造性思维及其特点要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。创造性思维具有如下一些特点：（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框”,从新的角度分析问题、认识问题。（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。2.2概念设计呼唤技术创新技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：（1）多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；（2）对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；（3）突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；（4）新知识与现有知识的合理嫁接；（5）产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；（6）学科间的交叉、交融和借鉴；（7）新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；（8）科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：l智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；l提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；l联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；l反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；l系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；l组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；l知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链”并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。3工程设计领域中的概念设计技术创新实践基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：（1）采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；（2）时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；（3）适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；（4）反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；（5）基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；（6）加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；（7）把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；（8）虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。当我们看到法国TGV（TraindelaGrandeVitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：l具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。l具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。l具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。l尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。这里具体地介绍如何使用UG的FreeFormFeature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。UG的FreeFormFeatureModeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UGV14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：（1）根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。外形模型基线向等值半径线云图以这一组模线为基础，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve来创建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。图4机车车身三维造型图5机车车身二维投影图（5）对机车车身裙部和头部下端，可采用Feature/Curve/Mesh功能分片进行创建。这里充分体现出UG软件对角域曲面的三维造型能力。（6）机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于UG软件的“相关”（Associative）能力,这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。（7）三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。参考文献「1齐从谦.汽车覆盖件具CAD/CAM中的曲面特征造型及特征识别.中国机械工程:15~18「2熊鸣镝.三维设计将CAD应用引向深入.机电一体化.1997.(5):5~7「3贡剑鸣.汽车车身UG设计初探.EDSUG中国用户年会论文集:25~28「4施法中.计算机辅助几何设计与非均匀有理B样条.北京航空航天大学出版社.1994

技术创新概念篇11

1、工程领域中的概念设计

现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。

工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8 ~　15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70 ~ 80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。

工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。

在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。

三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动??创新。

2、概念设计与创造性思维和技术创新

2.1 创造性思维及其特点

要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。

创造性思维具有如下一些特点：

（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”, 从新的角度分析问题、认识问题。

（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。

（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。

（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。

（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。

2.2 概念设计呼唤技术创新

技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：

（1） 多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；

（2） 对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；

（3） 突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；

（4） 新知识与现有知识的合理嫁接；

（5） 产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；

（6） 学科间的交叉、交融和借鉴；

（7） 新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；

（8） 科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。

由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：

智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；

提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；

联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；

反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；

系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；

组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；

知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链” 并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。

3、工程设计领域中的概念设计技术创新实践

基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：

（1） 采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；

（2） 时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维cad建模技术和nurbs曲线面理论的应用；

（3） 适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；

（4） 反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；

（5） 基于电动机??发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；

（6） 加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；

（7） 把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统??基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；

（8） 虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。

这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。

时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。

当我们看到法国tgv（train de la grande vitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有c2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。

由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。

铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：

具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。

具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。

具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。

技术创新概念篇12

电影数字特技是对传统影像制作领域的一次革新,这并不单指新技术的应用,也是制作领域内各专业间高层次的整合,同时是对影像制作能力的更深层次的解构和重组;另一方面,电影制作的最小单位已由镜头转为屏幕上的每一个像素。数字技术完全可以凭空制造出每一个完全具有影像真实感的像素,这意味着影像制作能力的无限灵活性和完全的可控性。那么,随着这种“完全人工化影像”的技术不断进步和完善,将会为电影美学带来新的突破口,在影像的视觉表现形式上也将日益多样化。传统的影像制作手段、流程、创意和观念都必然发生重大改变。因此,只有具备了数字特技思维的创作者才能有效利用特技进行高层次的影像艺术创作。

一、电影数字特技设计思维的内涵包括:

1.主动的电影数字特技创作意识

主动的创作意识是指在掌握创作手段和应用规律后,以新技术或观念为指导,在电影创作观念、表现形式、叙事风格等诸多元素的构想中主动地运用新技术,充分运用技术在视觉审美、可实现性、成本控制等方面的优势,同时能够清楚地认识技术的局限性,最大限度地发挥技术优势,完成叙事功能。纵观电影发展历史,就是一部技术与艺术的互动史。只有充分掌握艺术和技术规律的创作者,才能发挥技术的优势,甚至能巧妙转化技术的局限性,达到艺术与技术的完美结合,与此同时,也推进了技术的完善和进步。 1)“……一个伟大演员的表演和一个优秀动画师的作品是相悖的……”,([美]朱迪·邓肯,《真实感的诱惑》,149页)这的确是一语中的,说出了数字技术在模拟真人表演时的核心问题。纵观以往影片中的数字角色,大多是通过夸张的表演来表情达意,经不起特写镜头中对内心情感的揭示,因为人的表情信息太微妙了。艾伯特·麦拉宾关于人际沟通的研究表明,人们进行语言交流时,7%的信息来自对方的语言,38%来自对方的谈话方式(语气、语调等),55%来自表情。(任悦,《视觉传播概论》,中国人民大学出版社,2008年6月第一版,第4页。)可见人的表情的在传达情感时的意义,却是最难以觉察和把握的,伟大演员的魅力正在于此,也是数字角色通过夸张表演所要掩饰的。卡梅隆为了让数字女主角——纳美人妮特丽成为一名具有“真实”情感的演员,使用了Paul Ekman开发的FAC(脸部运动编码系统),对人类面部表情进行量化并将其数字化;多角度拍摄真人演员的表演和表情,实现对真人表情的模拟。可以说,这是电影史上一个伟大“演员”的诞生,数字角色的表演达到了一个新的高度,这一高度不完全是技术上的,而是艺术创作追求所造就的。

2)工欲善其事,必先利其器,创作手段和方法会改变创作意识。卡梅隆深知这一点,为了让数字镜头达到与实拍一样的镜头感,他完善了虚拟摄影技术,实现了人机一体的操作方式。同时,使得虚拟摄影可以达到实时视觉呈现,这是将人对摄影的自然反映与虚拟视觉有机结合在一起。对于创作者而言,视觉信息的实时反馈是极为重要的,这是进行高效创作时进行信息交流、激发创造力的重要条件。从这一点可以看出,卡梅隆对技术的理解是多么的深刻,敏锐地认识到技术对艺术创作的局限所在和解决方向,并努力去突破。

3)《阿凡达》中所提供的新的视觉感知是全方位的。从3D立体感、令人心仪的妮特丽、自然的数字虚拟摄影镜头,这是最新科技在影像制作领域最高水准的组合,是影视制作的新思维的具体表现,势必会带动整个电影领域内创作者的意识更新,数字技术的应用将朝着更高层次的方向发展。

2.电影数字特技的创作理念

电影数字特技创作理念是新技术条件下,电影影像观念和手段都发生了革新,尤其是技术手段改变的同时带来了创作心理和创作体验乃至影像风格、视觉表现形式、视听语言的改变。影像的完全虚拟制作和拟真效果,带来了影像表现力和表现层次的丰富,影像可以承载更多的叙事指代,影像的语意表达更精准。影像在视觉呈现上要更容易激发观众深层心理的意象,产生更为广泛的共鸣。与之相应的是,创作者在对影像的把握上更注重对人类潜在的心理探寻,充分利用心理意象在审美中的作用,展示更丰富的人类情感世界。

3.电影数字特技的可操作性

电影数字特技是依托于高技术、大投入来实现的,并且在与影片叙事风格的结合上有一定的探索性,只有把握艺术要求、技术实现和预算周期等多方面的平衡点,才能在前期的数字特技设计时根据实际情况进行视觉效果设定和方案规划。

卡梅隆在《阿凡达》的创作中,前后耗时十余年,其中的原因之一就是技术的可操作性无法达到他的期望。为此,卡梅隆进行了长期的实验和研发,并通过拍摄实践来验证其技术的实现程度,积累经验。这说明,如果创作者对技术缺乏了解和实践,不在前期构思阶段考虑技术因素,是不可能有效利用数字特技进行艺术创作的。

4.整体数字特技设计策略

随着数字特技做为一种广泛应用的影像制作技术,在电影的制作中越来越多的镜头需要进行不同类型的数字技术处理,数字特技设计的对象已不再是单一的特技镜头画面设计,而是一整套结合电影叙事风格、摄影、美术等多角度考虑的整体设计及实施方案策略。

在1933年梅里安·C·库珀和欧内斯特·B·舍德萨克执导的《金刚》中,使用了大量传统特技手段,如背景放映、模型、逐格拍摄、绘画接景等。在电影技术不发达的时代,将多种原始复杂的影像制作技术融合在一起,需要前期细致的规划和以叙事为主导的整体技术应用策略。

整体特技设计策略是宏观把握影片中的特技运用,完全从叙事角度来考虑,没有对特技的整体性思考,很难保证技术、视觉和叙事形成有机的整体,这一点在电影特技体系更为复杂化、专业化的今天,显得尤为重要。

二、从概念意象影像

概念意象影像,就是从电影数字特技设计的创作和观影心理过程来考查创作者如何构思特技镜头的画面,在对其心理过程的探究中,找到电影数字特技设计中的思维特征。

1.概念与意象

当知觉形象作用于人的感观后,形象被进行抽象处理,形成概念和意象,这是两种不同的抽象过程。概念源于一般的、逻辑的抽象形式,并进而产生符号,其特征是逻辑的,语言的,可称为“思想的图解”。意象是更为高级的抽象形式,是人的思维中进行高级运算的“筹码”,其总体特征为“总是显得模糊、短暂、破碎和残缺不全,因而几乎不可能加以描绘”,“是包容着理解和情感倾向的复合性心理构成”,“使无数形象的浓缩、积淀”。( [美] 苏珊·朗格 着,《艺术问题》,南京出版社,2006年1月第一版,第146页)意象是人对外界信息进行主观情感性把握的高级形式,也正是视觉思维和艺术思维的运作形式,审美意象正是艺术作品的内在形式,而当这种内在形式被转化为某种外在表现形式时,就是艺术作品。优秀的艺术作品就是通过形象来传达创作者的负载着情感和信息的审美意象,并在观赏者的心中激发审美意象,调动观众的情感,因此艺术作品又被称为“有意味的形式”。( [美] 苏珊·朗格 着,《艺术问题》,第144页)

2.创作意象

德国格式塔心理学家惠特海姆在《创造性思维》一书中对与创造性思维过程有详细的论述。其中,“他提出了艺术和音乐家等创作思维的特征,在艺术创作中,人们似乎并不是首先看到问题情境中的特点和要求,反而是先模糊地感受到想要获得的结果的某些特征,并产生强烈的想要实现这一结果的冲动,……最初当目标非常模糊的时候,艺术家处于一种胶着状态,但结果的形象逐渐变得清晰,并逐步掌握各个组成部分。”(柳沙 编着,《设计艺术心理学》,清华大学出版社,2006年7月第一版,第366页)所谓的“艺术创作对于结果的那种模糊的预见”就是创作者头脑中的一种意象,上述论点说明,在艺术创作中,各种元素——情感、形式、联系、刺激、问题、经验都如同氤氲飘荡的云烟,构成一个变幻的不稳定的意象,这种意象正是艺术家对某种存在的最直接的把握,并以一种切身的情感体验和意象被获知,然后经过不断的努力和尝试,将这种意象所承载的意蕴以具体的艺术形式表现出来。

在影像制作中,创作者根据电影叙事情节的需要,运用独特的视觉思维,在头脑中运用意象进行思维,同时植入各种概念、情感和信息,以视觉形象表现出来。观众也同样是对视听刺激进行感知,并激发产生审美意象。对于数字特技设计而言,首先是通过构建虚拟影像的真实感,进而产生心理真实,充分调动观众内心中的各种视觉积淀和意象,构建虚拟影像空间概念,调动观众情绪,以此为电影叙事服务。

三 电影数字特技设计中的概念化表达

在电影数字特技设计中对视觉概念的表达是首要的,优秀的视效设计是以视觉影像来调动观众头脑中的常规概念,并将其重新整合构建起崭新的概念,在新概念的审美情景下,进一步展开叙事功能,传达情感。新概念的构建是一个逐渐积累,由一般到特殊,由现实到想象的过程。新概念不能是凭空出现的,其构建的过程也是按照一定的秩序和方式进入到人的头脑里,并形成不同的关系和形式。

另一个方面讲,数字影像制作,尤其是大投入,专业分工精细的商业影片制作,其具有鲜明的工业化和商业化特征,这就意味着大规模的数字特技制作必然是由若干工业化的制作流程来完成的,最终的视觉效果是不同制作 浅谈电影数字特技设计思维 浅谈电影数字特技设计思维 ：视觉文化研究 全球化时代中国电影的文化分析 周星驰的无厘头电影风格