突破性创新及其实现方法研究综述

目的 梳理并总结突破性创新的实现方法与路径,为后续突破性创新的实现提供理论指导。方法 在查阅突破性创新相关文献的基础上,对突破性创新的概念及其界定进行了梳理,并以创新对超系统的影响程度为标准提出定义。基于不同视角探讨了突破性创新的驱动因素及驱动机制。最后研究了突破性创新机遇的识别方法以及不同影响层面下以不同目标为导向的突破性创新设想的具体产生方法。结果 在宏观层面可通过调节驱动因素促进突破性创新的实现;在微观层面可以通过识别创新机遇并建立系统化的创新方法指导突破性创新的实现。结论 突破性创新的本质在于解决超系统发展过程中由当前技术系统发展滞后引起的冲突,以该理论为核心将宏观与微观层面的研究结果进行融合与拓展,为突破性创新的实现提供了一条新路径。     

产品突破性创新概念设计过程模型研究

目的 产品突破性创新设计是提升产品价值、增强产业竞争力、实现中国创造的有效途径。为了实现产品突破性创新,构建符合突破性创新特点的模型至关重要。方法 聚焦产品概念设计阶段,根据突破性创新内涵与特征,通过对文献的分析与综合,将约束与创新围绕创造力建立联系,并借鉴创造力的“生成-探索”模型,探索产品突破性创新概念设计新路径。结论 提出了一种新的产品突破性创新概念设计过程模型。该模型以约束类型与来源为框架,通过提高创新资源约束水平来强化创造力,以跨领域知识和技术的运用为手段,形成了创意优先的产品突破性创新概念设计路径。模块化自重构机器人概念设计实践表明:该模型能够有效支持产品突破性创新概念设计的开展,具备一定的理论价值和实践意义。     

面向成熟期产品突破性创新设计模糊前端阶段过程研究

 为解决机械产品突破性创新设计概念产生的问题,将发明问题解决理论（TRIZ）应用于新产品开发的模糊前端阶段．基于耗散结构理论分析了产品突破性创新的时机;在建立产品技术系统主功能物质场模型的基础上,提出了机械产品突破性创新的方法;基于技术进化理论对实现产品主功能的技术子系统进行技术预测,分析突破性创新的技术机会,并应用计算机辅助创新软件工具产生突破性创新设想;综合上述分析建立了面向成熟期产品突破性创新设计模糊前端阶段过程模型．应用该过程模型对快速切断阀进行创新设计,验证了所提方法的有效性．     

装备制造企业突破性创新与技术创新绩效的关系研究

市场需求快速变化和技术变革动荡的双重诱因,使得突破性创新成为我国装备制造企业实现技术跨越的战略工具。装备制造企业开展突破性创新可以获得技术优势、产品优势、市场优势及竞争优势,提升企业的创新管理能力和隐性知识吸收能力,进而影响装备制造企业技术创新的产出绩效与过程绩效。完善突破性创新政府政策机制、完善突破性创新支撑体系和强化企业突破性创新主体地位等能有效提升我国装备制造企业技术创新绩效。     

基于突变理论的机械产品突破性创新耗散结构模型及其评价

为揭示机械产品突破性创新内在的动态演化机制,提出了一种基于突变理论的机械产品突破性创新耗散结构模型及其评价方法.首先叙述了耗散结构理论与熵变;然后应用发明问题解决理论(TRIZ)中的冲突解决原理分析了机械产品突破性创新尖点突变过程,建立了机械产品突破性创新耗散结构模型,指出了机械产品是在一个非平衡的开放系统中,系统内各技术子系统之间非线性相互作用下,以尖点突变的形式产生的宏观的“巨涨落”,从而形成的一种新的有序的耗散结构;最后基于信息熵理论提出了机械产品突破性创新的评价方法.以中药滴丸机为例,对2种不同状态下的滴丸机进行定量分析,结果较好地验证了该方法的合理性.     

仿生设计中的功能创新研究

目的 为提升生物知识在产品创新中的应用,扩展基于生物知识的产品创新策略,提升和优化仿生设计成果,研究仿生设计中功能创新的基本原理和实现途径。方法 分析功能创新的基本要素、实现原理及其特征分类,将其与仿生设计的应用特征进行结合,归纳仿生设计中功能创新的主要类型,提出面向功能创新的仿生设计原理,最后进一步总结仿生设计中功能创新实现的关键技术,并结合具体的设计案例分别从以设计问题和生物原型为起点来论述仿生设计中功能创新的实现途径。结论 以功能创新为目标,为仿生设计提供了更加明确的方向,同时明确了不同类型产品所适用的仿生设计手法,实现了功能创新与仿生设计过程的结合,提高了生物特征在产品创新设计中的利用效率,可在进一步提升仿生设计成果质量的同时有效缩短设计周期。     

基于创新链要素的制造企业技术创新障碍与创新失败

将创新链从研发到市场的过程分为3个阶段,以结构创新、工艺创新、市场结构及其影响变量作为技术创新障碍关系因素,分析了创新过程障碍要素对创新失败的影响。研究表明,中国企业的技术创新障碍主要发生在技术化的创新中前期。在影响程度上,结构创新障碍的影响处于大效果范围,市场结构障碍和工艺创新障碍的影响分别处于中小效果范围,主导设计、工程化能力和产品市场差异性是当前影响中国企业技术创新失败的关键要素。     

工业设计视角下的高端装备创新设计原理与方法探析

目的以国内外高端装备为研究对象,从工业设计的视角出发,探索符合高端装备特征的创新设计原理与方法。让我国在高端装备领域从"制造"走向"创造",以此促进我国高端装备行业的战略发展。方法综合运用文献检索、交叉研究、案例分析、经验总结等方法。通过对国内外前沿高端装备设计进行分析,了解高端装备特征和价值导向,并分析提炼装备设计创新方向。结果从整合创新、移植创新、还源创新三个方向阐述高端装备创新设计原理,并提出了以用户体验为核心,通过进行系统的要素层次划分,实现与目标需求点匹配对应的设计方法。结论高端装备作为"国之重器",由于其属性特殊,缺乏相应的创新设计模式,为实现工业设计视角下高端装备的创新突破提供了一种富有参考性的创新设计原理和方法。     

工业设计视阈下的设计驱动型品牌创新范式研究

目的 探究几种典型的设计驱动型品牌的创新范式,为国内不同类型的企业转向设计驱动型品牌提供创新范式参考。方法 借助设计驱动式创新理论确定设计驱动型品牌的特征,并以此为根据判断研究对象设计驱动型品牌,再从创意来源、创意实现过程和创新成果3个方面分析不同的设计创新驱动式创新范式。结论 以鸿翼科技为代表的设计探索式创新,其创意来源于内部团队挖掘痛点,以优化产品和解决市场痛点为创新逻辑,其创意效果根据企业的创新策略而实现,其成果以硬件产品为主。以小米公司为代表的设计开放式创新,其创意来源于线上用户社群和生态链创新团队,且创意过程由研发工程师在线获取反馈信息而实现,最终创新成果主要表现为硬件产品、系统和服务。以苹果公司为代表的设计整合式创新,其创意来源于虚拟社群和技术整合,且创意过程由内部团队根据企业目标而实现,最终创新结果主要有硬件产品、软件、系统、技术和服务。     

复杂系统的设计认知和创新

目的研究复杂系统设计过程中设计师的设计认知和设计创新行为。方法通过国内外相关文献的研究和分析,总结归纳复杂系统设计问题界定和解决方案构思的认知过程、复杂系统创新设计构思的生成机制、复杂系统的创新设计策略,分析复杂系统设计认知和创新研究领域将发生的变革和未来发展的趋势。结论系统探讨了复杂系统设计认知与创新过程中的设计问题界定和解决方案构思的联合演化机制、给定和自发性解决方案示例,给设计师带来的认知固化和类比推理创新启发作用、结构化和机会主义的创新设计策略,发现当下的复杂系统创新设计理论和实践研究,还需要进一步开展跨学科知识融合激励的复杂系统创新设计研究,与此同时,加强关于设计师主观认知不确定性的定量建模研究,从而更好、更有针对性地探究复杂系统创新设计中认知过程的自然本质。     

论渐进性与激进性创新理念在品牌标志中的应用

目的 探讨渐进性创新和激进性创新两种创新理念在品牌标志中的运用,为标志设计的发展提供新的研究思路和视角。方法 运用案例研究法以及文献研究法,将国内外的成功品牌标志案例进行剖析,分别阐述了渐进性创新和激进性创新理论在其品牌标志中的体现以及应用方法;结果 具有时代意义和成功的品牌标志都在渐进性创新和激进性创新两种创新理念中得以体现。结论 渐进性创新理论在品牌标志中体现的是一个迭代的过程,标志在原有的基础上不断改善,最终产生一个经典标志;而激进性创新理论在品牌标志中体现的是一种变革和进取的不保守状态,通过改变技术或者意义,让标志设计的模式焕然一新,体现出新颖性和唯一性。     

基于AHP/QFD/FBS模型的果园管理机创新设计研究

目的 改善本土农机装备现行设计流程在方案创新中的不足,实现果园管理机要素的优化和设计的创新。方法 面向农业4.0场景应用,引入工业设计创新思维到农机装备设计,构建层次分析法(AHP)、质量功能展开(QFD)和FBS(Function-Behavior-Structure)模型相结合的创新设计流程。首先,通过AHP和QFD的分析过程,将用户需求转化为关键产品特性。然后,结合相关特性指标,优化、更新、重组产品功能的内在属性,逐步建立概念性功能系统。最后,通过FBS模型的“功能-行为-结构”映射,求解功能实现的结构载体,以满足产品功能创新和结构要素为设计条件。最终完成果园管理机创新设计。结果 集成AHP/QFD/FBS的创新设计流程包含完整的需求分析、特性发掘、功能创新和结构求解过程。通过设计实践,果园管理机在用户体验、功能配置、适应性和智能化方面得到了提升。结论 该流程在农机装备方案创新中呈现出的有效性,能够为农业4.0中相关产品设计提供新思路和参考。     

设计思维视角下的设计问题复杂性探究

目的 提出一种视角来梳理设计问题的复杂性的理论来源和设计思维的内涵与外延,以此为基础来诠释复杂设计问题与设计思维之间的关系.方法 运用文献研究、案例研究、类比分析作为主要的研究方法.首先通过文献研究从历史语境梳理了复杂设计问题和设计思维的理论发展脉络;然后通过案例研究来解释了面对超出任何单一学科认知和资源限制的复杂问题时,设计思维的整合特性和创新特性可以提供更多可能性的解决方案,而这种系统性的解决方案不是某些局部的技术突破所能取代的;最后,通过类比分析,在现实语境中辨析作为人类创造性思维的主要构成形式的科学思维、艺术思维、工程思维和设计思维之间的差异性和关联性,以多维的视角阐述设计思维的跨学科整合和创新特性.结论 综合多视角的观点证明:设计问题的复杂性体现在多学科交叉性和人的行为和感性因素的不确定性两个方面;面对设计问题的复杂性,设计创新实践是一个运用设计思维解决复杂问题的系统过程;设计思维的整合特性为消除学科之间的鸿沟、促进跨学科融合以及定义人的因素的不确定性提供了一种新的路径和方法.     

1949—2021年中国设计发展回顾与展望

对1949—2021年期间中国设计伴随着经济发展与产业政策的引导进行总体回顾,通过文献考证与数据分析的方式,对3个主要阶段的设计成就和变化进行梳理。主要通过文献考证的方法,对中国设计在70余年里的学习借鉴、自主探索、产业融合、社会贡献和设计人才培养等方面内容进行发掘整理,尤其关注不同经济模式下设计的特点。意义在于立足中国本土设计问题和情境,加强理论研究与探讨,不断提升交叉学科的资源整合能力和创新活力,并为其提供更为优质的创新服务。     

基于3M特征的设计知识表达模型

针对目前支持创新设计的知识多是分类表达和管理,缺乏统一的知识表达和管理模型的问题,提出了一种基于3M（multi-attribute multi-dimensional multi-hierarchy,多属性多维度多层次）特征的知识统一表达与管理方法。根据支持创新设计的知识需求,将知识属性分为创新属性和基本属性两大类：创新属性是对知识内容的抽象化提取并实现知识间的多属性关联,包括知识的功能、输入输出流、TRIZ原理、领域属性;基本属性是对多学科知识物理属性的具体表述,包含背景、功能、原理、结构属性。通过建立基于知识创新属性和基本属性统一架构的知识表达模板,实现对不同类型知识的综合表达与交叉迁移,并根据该方法构建了相应知识库原型系统。以核反应堆堆下结构改进设计为例,说明了知识库的应用流程。结果表明此知识模型能够实现对设计知识的统一表达和管理,有利于知识的查找和应用,能有效地辅助设计者进行创新设计。     

第32届东京奥运会竞技项目动态图标设计创新探析

第32届东京奥运会及残奥会视觉设计,传承1964年东京奥运会及残奥会设计创新精神,在静态图标设计的基础上,首次采用动态图标识别竞技项目信息,在图标动态变化的不同阶段,动画效果以大小变化、遮罩变化、扩展变化、透视变化等方式呈现。动态图标遵循动画运动规律,演绎真实可信的竞技动作,同时不失静态造型的形式特征及韵律美感。第32届东京奥运会竞技项目动态图标设计,将平面设计语言与动画设计理念进行交叉创新,在新媒体时代背景下率先探索视觉传达新范式,颇具研究意义与学习价值。     

面向品牌风格的机械装备造型创新设计研究

目的 探究机械装备造型设计过程中品牌风格有效延续的路径和方法,旨在为产品的创新设计与品牌风格的演进提供新思路。方法 首先,解析品牌风格与流行趋势,以定性和定量相结合的方式,提炼感性意象与造型特征;然后,采用形态分析解构目标产品,明确主要造型要素,通过眼动实验客观分析其视觉关注度,进而在品牌风格与流行趋势的意象约束下,运用形状文法推演产品造型要素,生成设计方案;最后,利用语意差分法对方案进行评价。结果 以红山恒应力试验机为例,验证得到的设计方案满足品牌风格与意象定位的要求。结论 以品牌发展的视角,构建了面向品牌风格的机械装备造型设计方法,该方法能够有效延续品牌风格,并获得符合现代工业装备审美标准的产品创新设计方案,为相关行业的产品造型创新设计提供参考。     

“智慧公园”中的景观设施创新设计

在调查、分析与概括智慧技术在城市建设、公园建设以及公共设施的创新应用现状的基础上,对百度AI公园设计进行个案研究,进而归纳与概括出智慧景观设施系统,并在此基础上总结景观创新设计的基本方法。运用文献研究法分析“智慧公园”中的景观设施发展现状;运用案例分析法分析百度AI公园中的智慧技术创新应用的方法;运用理论归纳和演绎法分析景观设施系统以及景观设施创新方法。智慧技术是“智慧公园”发展的驱动力,是当前景观设施的创新途径和发展趋势。智慧技术在景观设施创新中具备如下系统:景观设施创新技术应用系统、智慧景观设施系统构成、智慧景观设施运行管理系统、智慧公园环境的智慧修复系统,最终呈现出“智慧技术应用-智慧景观设施创新-城市公园智慧管理的创新设计”的应用模式。