大学生创新意识类型及航天飞机剖析

2023-08-24 理论教育版权反馈

【摘要】：创新意识通常包括以下几种类型。而集火箭技术、宇航技术和飞机技术于一体的“航天飞机”的问世，则是切割式综合创新的一个典范。

创新意识通常包括以下几种类型。

1.综合创新意识

综合是指将研究对象的各个方面、各个部分和各种因素联系起来考虑，从整体上把握事物的本质和规律。综合创新是运用综合法则和创新功能去寻求新的创造，其基本模式如图1-1 所示。

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图1-1　综合创新基本模式

综合不是将对象的各个构成要素进行简单的叠加，而是按其内在联系合理组合起来，使综合后的整体作用产生创造性的新发现。例如，牛顿综合开普勒的天体运行定理和伽利略运动定律，创建了经典力学体系；门捷列夫综合已知元素的原子属性与原子量、原子价之间关系的事实和特点，发现了元素周期律。信息科学、生物科学、材料科学和能源科学等都属于综合性学科。

综合创新一般有两个主要途径：非切割式综合与切割式综合。非切割式综合即将两种或两种以上的事物保持各自完整直接组合的综合创新模式；切割式综合即截取两种或两种以上事物的某些要素，再将其有机组合成新事物的综合创新模式。双万向联轴器就是将两个单万向联轴器进行非切割式综合，使其传动性能大大改善。而集火箭技术、宇航技术和飞机技术于一体的“航天飞机”的问世，则是切割式综合创新的一个典范。

2.逆向创新意识

所谓“逆”，可以是空间上的“逆”、时间上的“逆”，也可以是形状、特征、功能上的“逆”，还可以是思路、方法上的“逆”。逆向创新是将思路反转过来，从构成要素中对立的另一面来思考，以寻找解决问题的新途径、新方法。逆向创新法亦称为反向探求法。反向探求法一般有三个主要途径：功能性反求、结构性反求和因果关系反求。

18 世纪初，人们发现了通电导体可使磁针转动的磁效应。法拉第运用思维反向探求，思考：“能不能用磁产生电呢？”在经过9 年的探索之后，法拉第终于在1831 年成功发现了电磁感应现象，制造出了世界上第一台电磁感应发电机。再比如，一般认为“精确”是数学的特点，对客观规律的数学描述不能模棱两可，需要严格的精确性。但美国数学家查德（Lotfi Asker Zadeh）却专门研究与精确性相反的模糊性，创立了一门新的学科——模糊数学，在精确方法无能为力的领域，模糊数学大显神通。

3.还原创新意识

还原法即回到根本、回到事物起点的方法。简单地说，就是暂时放下所研究的问题，回到驱使人们创新的基本出发点。

比如，打火机的发明应用了还原创新原理，它突破火柴摩擦发火原理的束缚，把最本质的功能——发火功能抽提出来，变为以气体或液体作燃料。再比如，无扇叶电风扇的设计是基于使空气快速流动的原理创造出来的，从而设计出用压电陶瓷夹持金属板，通电后金属板震荡，导致空气加速流动的新型电扇。与传统的旋转叶片式电风扇相比，无扇叶电风扇具有体积小、重量轻、耗电少、噪声小等优点。

4.移植创新意识

移植创新指吸收、借用其他学科领域的技术成果来开发新产品，其基本模式如图1-2所示。

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图1-2　移植创新基本模式

在机械创新设计方面，应用移植创新原理取得成功的例子很多。如人们在设计汽车发动机的化油器时，移植了香水喷雾器的原理；组合机床移植了积木玩具的结构方式。又如，将磁学原理移植到带传动中，人们发明了磁性带传动，大大增加了带传动的传动能力。再如，对陶瓷发动机进行材料移植，以高温陶瓷材料代替金属材料制成燃气涡轮的叶片、燃烧室等部件，或以陶瓷部件取代传统发动机中的汽缸内衬、活塞帽、预燃室、增压器等。陶瓷发动机具有耐腐蚀、耐高温的性能，这样就可以使用廉价燃料，省去传统的水冷系统，减轻了发动机的重量，大幅度地节省能耗、降低成本、增大功效，是动力机械和汽车工业的重大突破。

5.分离创新意识

分离创新是指把某个创造对象分解或离散成多个要素，然后抓住关键要素进行设计创新。分离创新的基本途径一般有两条：一是结构分离，结构分离是指对已有产品结构进行分解，并寻找创新的模式；二是市场细分，市场细分是按消费者的需求、动机及购买行为的多元性和差异性，将整体市场划分为若干子市场，即将消费者分为若干类型的消费群。机械创新设计的目的，是为市场提供某种机械类商品，因此，也可以根据市场细分理论进行创新思考。通常，以职业、年龄、性别、地域、环境、经济条件等市场变量作为细分标准，然后按照形成差异的原则进行创新设计。

例如，在机械传动中的普通V 带传动，只能用于中心距不能调整的场合。为了扩大V带传动的适应性，人们对其进行结构分离创新，发明了接头V 带传动。再如，保险柜本是单位收藏现金、机密文件等贵重物品的办公设备，家用保险柜的设计，体现了发明者对保险柜市场进行细分的思路。

6.价值优化创新意识

第二次世界大战以后，美国开始进行关于价值分析（Value Analysis，VA）和价值工程（Value Engineering，VE）的研究。在设计、研制产品（或采用某种技术方案）时，设计研制所需成本为C，取得的功能（即使用价值）为F，则产品的价值V 为：

显然，产品的价值与其功能成正比，而与其成本成反比。

价值工程用来揭示产品（或技术方案）的价值、成本、功能之间的内在联系。它以提高产品的价值为目的，提高技术经济效果。它研究的不是产品（或技术方案），而是产品（或技术方案）的功能，研究功能与成本的内在联系。

设计创造具有高价值的产品，是人们追求的重要目标。价值优化或提高价值的指导思想，是创新活动应遵循的理念。研究功能与成本的内在联系的指导思想，也是创新活动应遵循的理念。

优化设计的途径为：保持产品功能不变，同时降低成本，达到提高价值的目的；在不增加成本的前提下，提高产品的功能质量，以实现价值的提高；虽成本有所增加，却使功能大幅度增加，使价值提高；虽功能有所减少，但成本却能大幅度下降，使价值提高；不但使功能增加，同时也使成本下降，从而使价值大幅度提高，这是最理想的途径，也是价值优化的最高目标。

例如，英国的设计人员曾开发出一种新型百叶窗，要求产品既能防止漏水，又可使室内空气流通。设计者通过价值分析，改变了用料多、造价高的传统设计，而采用了让水透过百叶窗，再在窗叶后用凹槽收集，然后通过细管将雨水排出室外的新设计。新设计的百叶窗，不仅成本降低了，而且便于操作，寿命更长，新产品在市场上很有竞争力。

大学生创新意识类型及航天飞机剖析

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