关于产品创新设计理论及方法

王瑞琪+刘涛+李炳辰

摘 要：人类发展历史以及科学技术进步历程表明，每一次重大跨越和重要发现都与思维创新、方法创新、工具创新密切相关。离开了“创新”，人类社会不可能向前迈进，科学技术也不可能有实质性的进步。在当代社会，科学技术是第一生产力，而创新又是科学技术的龙头。20世纪初，全球社会生产力的发展中只有5%是依靠技术创新取得的。而到现在，发达国家的这个比例为70%至80%。21世纪是创新时代，着重点将从“重复”转向“创造和创新”。国际上，创新型国家高度重视对创新方法的研究，推广创新方法的普遍做法是将科技创新提升至国家战略层面，超前部署创新方法研究和推广工作，加大科技投入，出台优惠政策，设立专项资金，鼓励自主研发，并在部分高校和科研单位成立专门的研究机构，发挥科研机构的自主作用，培育创新型人才。

关键词：创新；体制鼓励；科学方法；设计模型；创新资源；创新辅助系统；创新设计策略

1 创新及创新设计概论

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，推翻学科之间的壁垒，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，研究領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，即是考虑设计问题的内容，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，再通過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

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