自然辩证法08工程硕士班\第9章 技术发明与技术创新方法

nullnull第七章 技术发明与 技术创新 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 第七章 技术发明与 技术创新方法本章 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 本章目录第一节 技术问题和技术创造过程第一节 技术问题和技术创造过程1、技术和技术方法 2、技术的发展过程 3、科学方法与技术方法的差别 4、技术研究程序 5、技术发明及其本质 1、技术和技术方法 1、技术和技术方法 技术：标示着人对自然的能动改造关系，它是人类为了进行社会的物质生产和精神生产，以科学知识和经验为依据而创造的劳动手段，与科学重在“有所发现”不同，技术重在“有所发明”和“有所创新”。2、技术的发展过程2、技术的发展过程 技术是在内、外矛盾推动下不断发展的。发展的过程是：当前阶段的技术A有了矛盾，为了克服这种矛盾，就开始新技术B的研究，通过技术B的研究完成，便进行技术革新，技术A就迅速衰退或淘汰，全部技术的功能得到突变性的提高。新技术在发展中又有新的矛盾，于是技术B又为更新的技术C所取代。这样技术便通过矛盾和革新的不断反复推向前进。 3、科学方法与技术方法的差别 3、科学方法与技术方法的差别 第一是工程技术研究方法的社会性。由于技术具有自然和社会双重属性，技术方法是实现技术目标、规范技术创造活动的手段，就必须符合技术本身的属性，既要应用自然规律又要应用社会规律，对技术方法的选择，不可避免要考虑各种社会因素的制约。null 第二是工程技术研究方法的实用性。与科学知识力求反映客观真理并且越精确越好的要求不同，技术知识主要是解决实际问题，往往越实用越好。因此技术方法更多地体现为实践操作规则或模式。有时为了实用性会降低精确性要求而取近似解。null 第三是工程技术研究方法的经验性。科学研究虽然也离不开经验，但由于其目的是要揭示客观事物发展变化的普遍规律，因而理论方法的地位更为特殊，其成果形式无—例外具有抽象特征。而技术研究中经验的特征更为显著，不仅古代工匠要运用经验和技能，现代工程技术专家也必须具有丰富的经验才能切实解决具体复杂的实践问题。null 例如技术设计中安全系数的确定，尽管可靠性理论提供了计算方法和数值，但仍难以囊括全部的不确定因素，需要求助经验和试验。null 第四是工程技术研究方法的综合性。自然科学研究中为了获得对自然规律的认识，常常要舍弃一些偶然的、次要的因素，在理想化的条件下进行探索。而工程技术研究中那些被舍弃的因素又必须在现实条件中被恢复起来。null 如钢结构强度问题，力学研究可以撇开；大气和电化学腐蚀问题，工程技术研究中就必须考虑腐蚀。每一项技术往往都不是仅与一门学科有关，而要运用多学科综合知识，涉及经济、社会、法律、环境、心理、生理各面因素。像研制电气控制柜，科学家着眼于电路原理及其效率，工程师则要综合考虑经济成本、配件供应、操作性能、可靠性、可维护性乃至外观美感和与人机界面友好，等等。4、从奥运奖牌设计实例看技术研究程序4、从奥运奖牌设计实例看技术研究程序null观念设计 技术研发技术发明的一般思路技术发明的一般思路提出创意或创新 寻求科学原理或技术路线 反复试验或试制 投放市场获取反馈技术发明实例1：2008年奥运奖牌设计技术发明实例1：2008年奥运奖牌设计技术发明实例1：2008年奥运奖牌设计技术发明实例1：2008年奥运奖牌设计 2005年底，奥运奖牌的设计规划工作启动，奥组委确定了奖牌设计理念、设计要求和创作方式。2006年1月11日，中央美术学院接到来自北京奥组委的邀请，和清华大学美术学院、中国印钞造币总公司等11家专业机构作为定向邀请单位，开始进行奥运奖牌的设计。投标创意投标创意　　2006年春节刚过，中央美术学院奥运奖牌创意小组15个成员就聚到了学校一个筒子楼里12平米的小铁皮屋中，这是学校专门为他们安排的工作室。小屋的窗户都用报纸糊了个严严实实，以防洩密。 　　不仅如此，当时设计的文件还不能随便拷贝和传阅；为了防止病毒感染，设计用的电脑也不允许上网；同学也不能来串门，其他老师也只能限时来访，大家对外界也守口如瓶。为此，还闹了个笑话。2008北京奥运奖牌设计团队2008北京奥运奖牌设计团队最初的100多个 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 最初的100多个方案 中央美院设计团队是一个由15名成员组成的创作团队，他们中大多数还是在校学生。当时创作团队被分成了4个小组，在不到一个月的时间里，这个小组便拿出了100多个设计方案。 　　“那时，同学们经常干到半夜2、3点才回宿舍，就为这，我们还被管理宿舍的阿姨训了好几回。” 那时大家的工作状态近乎疯狂。从100个到34个方案从100个到34个方案 “如何在体现奥运精神的前提下，能够把中国文化的理念融入进去。这是我们最想做的事情。”他们找来了各种中国传统图案，希望从中找到思路。在一个多月的时间里，最初提出的一百多个设计方案被一再删减、合并，设计团队也从最初的四个组变成两个组，最终变成了一个组，一百多个方案也最终变成了34个。金属的玉壁创意金属的玉壁创意　　 最初，中央美院设计团队也并未想到在奖牌设计上加入玉的材质。“但我们始终认为，玉最能够表达中国人的人格理想，礼仪德行。”最初，这个设计团队便认定要在奖牌中融入中国的玉文化，只不过在最初的设计中，他们取的只是玉之型——一个金属材质的玉璧。然而无论如何精雕细琢，金属毕竟是金属，不可能完全展现玉的质感。“金镶玉”的设计“金镶玉”的设计　　 一个大胆的设想出现在设计团队的头脑中，为何不直接用玉和金属结合来制作奖牌呢？于是，一块背面中心部分镶嵌着美玉的奖牌诞生了，按照北京奥组委提出的设计要求，这块美玉的中心镌刻着北京奥运会会徽“中国印”。 2006年4月13日，179件奖牌设计摆在了奖牌评审委员会评委们面前——这是北京奥组委在近3个月内征集到的有效作品。“金镶玉”受到好评“金镶玉”受到好评　　　 在初评入选的10个设计当中，“金镶玉”的设计得到了最大关注。“这并不是说其他的设计就不好。” 曹春生认为，除了“金镶玉”的设计外，以国家体育场“鸟巢”作为背面图案的设计也很招眼球——“这个场馆是历届奥运体育场馆中最有特点的之一，体现了当代人与自然和谐，体现建筑发展的高科技水平，以它作为奖牌背面图案，令人印象深刻。”“金镶玉”方案获得通过“金镶玉”方案获得通过　　　 尽管其他作品各具特色，但最终还是敌不过“金镶玉”带给评委们的震撼——2006年6月7日，奖牌评委会对初评入选的10件作品展开了复评，并于2006年6月30日，向北京奥组委执委会会议提交了最终入选的三个方案。7月3日，刘洋毕业的那一天，他收到了最好的毕业礼物——北京奥运会奖牌修改方向最终确定“玉佩”方案。 　奥运奖牌诞生记1 尝试投标 5’07’’ 再次修改再次修改　　　在最初的设计中，玉被放在奖牌的正中，用以镌刻北京奥运会会徽。但由于玉的特殊材质和色泽使得会徽图案被弱化，甚至无法看清。针对这一问题，评委会组织设计团队对进行了修改。最终，设计团队从龙纹玉璧的造型中找到了灵感。他们采用了玉佩的造型将玉环镶嵌在奖牌之上，中间圆心部分改为金属，这样奖牌便成为一个由金属包裹的“玉佩”造型，中间圆心上镌刻的“中国印”也因此而显得熠熠生辉。 奥运奖牌诞生记2 修改创意 9’56’’忐忑不安忐忑不安　 中央美院的王沂蓬教授至今还记得这项设计被初次提交国际奥委会审议时的忐忑不安。玉文化在中国源远流长，国际奥委会能否认同这一理念？最重要的是，国际奥委会能否接受奖牌材质的历史性突破？国际奥委会欣然接受国际奥委会欣然接受　　　当时的北京奥组委文化活动部部长王宁回忆说，当北京奥组委的陈述人员把玉的文化理念进行深入阐述后，国际奥委会竟然接受了这一大胆的突破！他们认为“这是一项非常好的艺术品。”同时，他们相信全世界的运动员在得知玉的象征意义时，也会非常高兴地接受这一理念，毕竟，玉在中国人的心目中，只有品德高尚的君子才配得上。这一设计将是对奥林匹克精神最具东方色彩的诠释，是对运动员最高的褒奖！意外难题意外难题　　　但是，国际奥委会给北京奥组委设定了一个条件——“在最终确认这块奖牌的玉石损毁率很低之后，我们才能批准你们的设计！” 因为运动员在赛场上获得优胜之后往往异常亢奋，在这种情绪的支配下，他们有可能会将手中的奖牌拋向空中，甚至扔向观众席，从而造成奖牌的损毁，因此北京奥运会的奖牌必须保証在意外情况下摔落时的抗冲击性。 奥运奖牌诞生记3 意外难题 2’48’’山穷水尽山穷水尽 由于时间非常紧张，王沂蓬几乎在实验期间没有睡过一个好觉。为了寻找一个合适的材料填充在金属与玉之间形成缓冲，他查遍了国内外有关方面的资料、文献，访遍了材料学专家、玉方面的专家以及雕塑方面的专家。在那段时间里，他的眼前几乎都是玉，睡梦中梦到的也是玉。“我们一共做了18个方案，那时我几乎两星期没睡觉。” 奥运奖牌诞生记4 请教专家 2’01’’ 奥运奖牌诞生记5 山穷水尽 4’29’’柳暗花明柳暗花明 　　前三次的实验虽然失败，但王沂蓬已找到了问题的症结所在。第四次实验前，虽然依然紧张，但王沂蓬心中却有了底。在奖牌下落的几秒内，王沂蓬的眼睛一眨也没眨。在那几秒后，等候在工作室的学生们接到了王老师的电话——“给奥组委打电话吧，通过了。”在同学们的欢呼声中，王沂蓬落泪了——“奖牌就算是石头，也该对我们有感情了。” 奥运奖牌诞生记6 峰回路转 2’22’’ 奥运奖牌诞生记7 成功喜悦 7’55’’柳暗花明柳暗花明 今年1月份，国际奥委会的总部收到了北京奥组委寄来的北京奥运会奖牌实物，这其中还包括了一盘录像带。在这盘录像带中，镶嵌着玉石的奖牌从两米的高空中自由降落——镜头定格在掉落在地上的奖牌上，玉石毫发无损。这项完美设计的最后一道难关被攻克，中国的设计师们成功了！丝带设计丝带设计　　尽管奖牌的设计问题解决了，但设计人员不敢有丝毫放松，因为以往奥运会上出现过因丝带与奥运奖牌搭配不当而给运动员留下遗憾的教训。于是肖勇老师带领部分设计人员，选择了40多条不同样式、材质的丝带挂到了设计室的墙上，一遍遍揣摩、挑选。数十次修改数十次修改　　 之后，创意小组从高校选拔了几十位身材、体形、肤色不同的中外学生进行丝带佩戴试验，并对选定的丝带进行有针对性的修改和完善。其中一位英国留学生十多次参加了丝带佩戴试验，他表示：“一个丝带的选配就要经过几十次甚至上百次修改试验，这样的团队不可能创作不出好的作品。”国际奥委会的确认函国际奥委会的确认函　 2007年2月8日，北京奥运会奖牌实物被送到了国际奥委会主席罗格主持的执委会上，国际奥委会执委会批准了北京奥运会的奖牌设计。在他们发来的确认函中称赞道：“北京奥运会奖牌将被证明是一件艺术品。它们高贵，是中国传统文化和奥林匹克精神的结合。我们对北京奥运会奖牌设计方案表示祝贺！”null证书设计证书设计 　　奖牌的完美设计甚至也延展到了证书上。北京奥运会的获奖证书以宣纸制作，绢、绫等中国传统材质的托裱使用，配以长城和祥云的图案。使得这项设计也将成为参与北京奥运会的运动员们永久收藏的艺术品。团队智慧的集合团队智慧的集合　 15个月的艰辛将中华文明与奥林匹克运动的“金玉良缘”凝聚在一块奖牌上，然而到最后竟然谁也说不清楚这项设计到底是谁想出来的了。 　　 时隔一年，在回忆起奖牌设计过程时，已经毕业的刘洋和他的几个同事竟不约而同地表示，根本就说不清楚这是谁，在什么时候想出来的创意，也许是在“我们团队中4个小组最终合并成一个的过程中产生的，这是我们整个设计团队智慧的集合。”null-------------------- I课题规划阶段 --------------------- II技术发明阶段 --------------------- III技术设计阶段 --------------------- IV设计实施阶段 ----------------------5、技术发明及其本质5、技术发明及其本质 技术发明：是指依据对自然规律的认识能动地将自然客体变革为满足人的一定需求的有用属性的人工客体。 技术发明的实质：把存在的自然物变革为人工物。 null 如果把技术看作对象，那么技术发明就是指关于各种器皿、器械、设施、工具和机器从无到有的创制； 如果把技术看作过程，那么技术发明就等同于技术研究和研制； 如果把技术看作知识，那么技术发明就可以视为对技术理论的获取。 如果把技术看作意志，那么技术发明就可以描述为对人的各种愿望的满足。null 例如，贝尔发明电话和牛顿发现万有引力不同，电话在贝尔的工作之前是不存在的，因而称为发明；而在牛顿把引力概念化并变成科学定律的形式之前，引力就客观地存在着，不是自然界遵守引力定律，而是牛顿发现了自然界的引力规律。null 科学发现是从观察中产生思想，又使思想符合客观存在；技术发明是使事物从自然状态变为改变了的现实，使世界与人的意图相符合，从而实现了思想和物质的统一，这种转化的统一首先出现在概念或思想的层次上，再用实际的制作和操作加以具体证实，这就是技术发明的本质。第二节 技术思维和技术方法 第二节 技术思维和技术方法 1、技术思维及其特点 2、技术方法及其特点6、技术思维及其特点6、技术思维及其特点 科学思维的方向是从实践到理论，技术思维的方向是从理论到实践。从总体看，技术思维“反其道而用之”null 我国著名学者钱学森指出：“技术科学是把基础科学应用到具体的问题当中去，这里不完全是逻辑推导、演算……这里面根本的是形象思维，或者叫直感思维。这个形象思维好像跟那个抽象逻辑思维的路子不一样，抽象逻辑思维是一步步推下去的，是线型的，或者又分叉，是枝叉型的。而形象思维常常连一点来龙去脉都搞不清楚。所以我似乎觉得它是不是面型的、二维的，而不是一维的”。null 例如，技术研究的方案设计制作过程，大致分为如下几个步骤： 构思——是在抽象关系中思维； 想象——是在具体的或空间的关系中思维、幻想； 制作——是借助于手的思维，即建造； 试验——操作并观察，旨在发现。 在这个序列里，第二个步骤想象是设计的灵魂。 技术思维的“三强性质”技术思维的“三强性质”1、技术思维的强形象性：以具体形象或模型出现在思维中，概念符号的运演往往以模型或形象的建立和修正为前提。 2、技术思维的强收敛性：技术目标的规定性和现有理论与手段的限定性，是以收敛为前提的发散思考。 3、技术思维的强系统性：技术工作是综合性很强的系统工程，要考虑到创造出来的人工课题对环境的方方面面影响。 7、技术方法及其特点 7、技术方法及其特点 技术思维的强形象性、强收敛性、强系统性给技术研究的常规方法带来如下几个特点： 第一，综合性特点。系统工程方法就是代表。 第二，实践性特点。科学的目的在于求真，技术的目的在于求善，在于效用和效益。 第三，近似性特点。不过分追求量的高度准确性。 第四，尝试性特点。即围绕技术目标所采取的各种方法、手段甚至技术路线都可以是灵活多变的。第三节 技术预测和技术评估第三节 技术预测和技术评估1、技术预测方法 2、技术评估方法 8、技术预测方法 8、技术预测方法 技术预测是20世纪50年代首先在美国发展起来的。这里存在两个原因：一是新技术的研制需要昂贵的研究费用，成功率和经济效益是人们必须考虑的；二是美国当时正在实行以空间计划为代表的庞大的技术计划，并在这些计划中大规模地推行所谓发展工作平行化作业。只有对各种相关技术的突破前景作出比较可靠的预测，平行化作业才有可能实现。 null 在技术史上，技术预测不乏成功的范例。例如，1938年12月，哈恩和史特拉斯曼通过实验发现了铀原子核的分裂。这个研究成果为当代核物理技术的兴起提供了科学的基础。美国的技术预测专家根据技术发展趋势曲线，相当准确地预测了发展原子武器的进展率；1953年戴维斯博士又在空军的协助下，使用速度趋势曲线预测了太空探险的发展，预言火箭的轨道速度将在1957年实现，脱离轨道的速度将在1959年达到，均得到了准确的验证。null 技术史上技术预测的成功范例和当代技术革命的迅猛发展以及各国之间以技术为内核的激烈经济竞争，使技术预测在30多年来得到了广泛的应用。 技术预测的类型。按照不同的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，可以把技术预测分为不同的类型。按思维的侧重点不同，可大致分为四种基本类型： 按思维的侧重点不同划分按思维的侧重点不同划分 一是直觉型预测，主要是以经验、知识为背景，凭直觉、洞察力进行预测。 二是探索型预测，主要根据预测对象过去与现在的资料、数据或状态，通过定性与定量的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，推测其未来发展的状态和趋势。 三是规范型预测，即以社会技术需要和技术目标作为限制条件，预测实现技术目标的时间、方法和途径。 四是反馈型预测，即将探索型预测和规范型预测结合应用。按预测运用思维逻辑的不同形式划分按预测运用思维逻辑的不同形式划分 根据预测运用思维逻辑的不同形式，可分为三种基本类型： 一是类比性预测方法，是指两个具有相同或相似特征的技术系统，从已知其中一个技术系统的发展变化过程，类推出另一技术系统的发展趋势。 二是归纳性预测方法，是指用若干个别的预测判断和陈述，概括出关于未来的普遍的判断和陈述。 null 三是演绎性预测方法，是指以已知技术对象的历史和现状为前提推测未来结果的方法。通常作法是：根据有关预测对象的资料和数据，建立恰当的数学模型，求解模型的待定系数，得出一条表示预测对象发展趋势的动态曲线，从中发现预测对象未来发展的技术特性。 预测类型的逻辑分类所注重的是使主观逻辑的推演符合于对象客观逻辑的发展进程。由于每种类型都有长处和局限，因此，应根据不同预测对象和要求，有选择地选用其中一种或结合运用。技术预测的基本原理技术预测的基本原理 根据技术预测的实践经验，人们总结出技术预测的若干基本原理： ①惯性原理，是指事物存在的过去、现在和未来相继延续的逻辑进程。“惯性”是延续性的借喻，惯性越大，意味着过去和现在对未来的影响程度越大，未来趋势的确定性程度越强。所以，只要了解了技术的过去、现在的形态和规律，就近似地认识了它的未来最可能的形态和规律。 null ②相关原理，是指在由多因素有机构成的系统中，诸因素间存在着相关性。其中因果相关性是最常见的一种表现形式。只要知道了过去和现在的原因，就可以推测出未来的结果。结果的正确程度，取决于相关性程度的大小。 ③类推原理，是指一技术与其他技术的发展变化虽然在时序上有差别，但在发展的表现形式上有相似之处，据此相似就有可能把先发展的技术过程类推到后发展的技术上去。null ④概率推断原理，是指对由随机过程产生的预测对象的预测目标在未来可能出现的概率大小的估计。概率推断一般分三步进行：首先假设预测对象发展的时间序列是由某个随机过程产生的；然后用实际统计序列去建立该随机过程的模型；最后用此模型求解未来的最佳预测值。概率预测要给出预测结果和该结果出现的概率。 技术预测中的哲学问题技术预测中的哲学问题 技术预测是一种认识活动，包含诸多哲学问题，如事物发展的规律性问题、随机性和约束性的矛盾问题，预测对象的结构稳定性问题、预测的可检验性问题等等。 这些问题涉及技术预测的理论基础和预测采用的技术路线。 null 首先，承认客观规律是技术预测的前提。这里存在两种不同看法：一种看法认为，世界上一切事物的变化无规律可循，未来是不可预测的；另一种看法是事物的发展有规律，规律可以为人所认识，因而对未来进行预测是可能的。在两种对立的看法中，只有后者即承认技术发展的客观规律性，才是技术预测的理论根据。 null 其次，随机性和约束性的矛盾。获取被预测对象的各种数据(信息)，从中发现规律性是技术预测的实质。但鉴于事物是变化的，获取的数据既可能是随机性的，也可能是约束性的。随机性是指事物发展过程中表现出的变动不居性，以偶然性来表现；约束性是指事物发展过程中表现出来的相对不变性，以必然性来表现。 null 随机性和约束性都为事物本身所固有，因此，只有从随机性和约束性的统一中，找出预测对象变化所固有的、必然的、稳定的因素(即事物的内在规律)，预测才是可能的。但需指出的是：现代科学的不全决定论与完全决定论的观点相佐，随机性给偶然性与必然性以同等地位，一旦因随机性导致预测对象变化的分岔，那么以必然的、稳定的因素为依据的预测将会失效或失败。在这里，客观规律是存在的，却不易为人所认识和驾驭。null 再次，预测系统的结构稳定性问题。系统具有稳定的结构，是对系统进行预测的必要前提。但自组织理论告诉人们，系统结构的有序和无序在一定条件下是相互转化的。因此，预测科学不仅需要研究历史过程的规律，而且要研究可能出现的转折点(即上下分支演化的关节点)，把预测控制在尽可能小的区域。这是因为，根据概率推断原理，预测区间与预测精确度成反比，与预测正确率成正比。所以预测的技巧主要是处理好预测的区间和转折点，以取得最佳的预测效果。 null 第四，预测的可检验性问题。包含两层含义：一是预测结果可以检验，这就要求结果明确，不能模棱两可；二是预测方法可以检验，它要求科学预测与幻想相区别，幻想虽有预测作用，但不属于科学的预测。 9、技术评估方法 9、技术评估方法 技术评估的主要特点： 1、系统性。技术评估的目标是社会总体利益的最佳化 2、有序性。技术评估的过程是一个长程相关的序列，从技术的直接社会后果追踪到其“后果的后果”。 3、广泛性。不仅是同行专家评议，还要有广泛的跨学科专家参与其中。 4、中立性。技术评估必须客观公正，尽可能摆脱当事人和利益集团的影响。 5、质疑性。技术评估的实质是对技术及其后果进行质疑和批判。null 这里需特别指出和重视的问题是：科学产生的知识产品不存在利害关系的选择，而技术产生的物化产品则与利害选择直接相关。所以用以进行技术评估的标准，不仅是技术的合理性，而且是社会的合意性，价值观念在技术评估中起着特别突出的作用，而要确立某种价值观念或价值标准，也正是技术评估中最困难、最棘手的问题之一。 null 回顾工业化的历程，第一阶段旨在以机器为手段掠夺自然，以解决物质问题；第二阶段旨在以计算机并辅之以新的组织方法和研究方法，用以解决信息阻塞问题；目前正在步入“持续发展”的第三阶段，旨在寻找在技术世界中过上有意义的生活这个伦理学问题的答案。面对核电站的建造、试管婴儿的出现、克隆人的研制、器官的移植包括人脑的置换以及生态环境的恶化和破坏，迫使人们需要重新思考并相应改变自己的价值观念，即更新用以评估技术的价值规范。null “在这种局势下，有两种办法可以在技术潜力和道德标准之间保持平衡：或者是技术缩减到现有道德规范允许的水平，或者是相反，制定反映当前问题的道德规范”。不管怎样，可以肯定的是，现代技术生产力只注意物理过程的因果关系，不注意道德规范的观点，已成为历史的陈迹。新的用以评估技术的价值规范，“从广义上说，也是一种技术方法论”。 技术评估的一般程序技术评估的一般程序资料准备阶段 影响分析阶段 制定对策阶段 综合评价阶段 ………………………… 技术方案本身的合理性、先进性和可行性的评价 方案选择和优化 第四节 技术原理和技术设计第四节 技术原理和技术设计1、技术原理 2、技术设计 10、技术原理 10、技术原理 技术原理：指由多种不同技术要素联结成具有特定功能的技术系统的理论依据。 技术原理构思方法： 1、科学原理推演法 2、原理改进 3、“技术回采” 4、“实验提升”法 5、自然模拟法 6、技术综合法 7、技术移植法 8、技术置换 技术原理的概念技术原理的概念 技术原理是指由多种不同技术要素联结成具有特定功能的技术系统的理论依据。技术原理既指适用于一大类技术的普遍原理，如机械原理、电工原理等；也指适用于某种特定的技术工作原理、如加速器工作原理，程控机床工作原理等。前者可称为技术理论，旨在沟通科学同技术的联系；后者则是技术理论的具体实现。 null 技术原理作为技术发明创造过程的一种理论依据，具有两个明显特征：一是符合科学所揭示的自然规律，能把对自然界的认识成果转化为变革或控制自然界的实践能力；二是体现着人类的某种技术目的；能使技术系统产生一定的效用，满足人类的某种实际需要。由是观之，技术原理，既非纯理论问题，也非纯技术问题，而是沟通科学和技术的中介原理，是科学理论的再创造、再构思过程。 null 技术原理的构思是一个创造性思维过程，在此过程中，科学思维的各种基本类型都有用武之地，但灵感、直觉和形象思维在其中起着异常重要的作用。这是因为，所有技术系统都属于人工自然系统，该系统虽然遵循自然界的规律，但与天然自然系统相区别，人工自然系统无不打上人的意志的印记。因此，发明家所发明的新技术、新工具、新产品等，都是自然界中本来不存在的。所以，要进行技术发明更需要丰富的想象力和高度的创造力。科学原理推演法科学原理推演法 技术原理归根到底源于科学。依靠科学理论的逻辑推演是技术原理构思的主要方法，特别是在理论超前于实践的当代条件下，技术的突破更是以科学的突破为先导，科学原理推演法更显重要。 例如，导致电讯技术革命的技术原理主要来自电磁场理论；导致信息技术革命的技术原理主要来自信息科学和系统科学；导致核能开发的技术原理主要来自核物理。 null 科学突破导致技术突破的形式不是惟一的。在有些情况下，并非利用新发现的科学原理，而是利用各种科学原理的新组合或创造某些科学原理起作用的新条件，也可形成新的技术原理。 null 例如，在激光发展史上，从受激辐射原理的提出，到微波波谱学技术科学的发展，再到微波放大器技术原理的形成，就是利用科学原理的组合推演的例证。它同时说明，技术科学的新原理比基础科学的新原理更容易转化为现实技术。这是因为，基础科学的新原理是高度抽象化的纯理论，其研究对象是被绝对纯化、简化了的理想模型，而技术科学的新原理却是专指技术的理论，其研究对象是在基础科学研究中把被舍弃了的某些因素复原后的相对纯化、简化的模型，因而更加接近工程技术的对象。原理改进原理改进 科学原理推演法的另一变形形式是原理改进，即在遵从现有科学理论的前提下，交换和改进已有技术原理形成新的技术原理，它是以技术类比实现的技术原理的变换，因而也是一种原理的推演。 例如，内燃机的技术原理是从蒸汽机的技术原理类比和改进而来的；粉末冶金的技术原理是与铸造的技术原理类比变换而来的。 “技术回采”“技术回采” 技术类比和改进还可能使某些弃置不用的技术原理在新的条件下重展活力，飞艇技术和控制工程中古典的频域分析法重新被重视和采用就是例证。“实验提升”法“实验提升”法 “实验提升”法是直接从科学观察或科学实验发现的新现象中提升技术原理的方法。因为新的自然现象往往隐含着新的理论，常常是新兴技术的生长点。 null 例如，电磁感应的实验，导致电机技术原理的构思；电磁波发送和接收的实验，是无线电通讯技术的起点；光电效应的发现，引出了光电技术在自动控制和传真、电视等方面的应用；发电机、电子管、超导等技术原理，也都是在相应的科学发现基础上构思出来的。 null 这种构思法的特点是，蕴含在实验发现中的新的理论，是以现象的形态表现出来的，即尚未抽象为理论体系，只是基于对其内部机理的理解而转换到技术应用中，因而是对一种潜在的理论的运用。因此，只要从现象出发，总结发现新现象的机理和条件，也能经由人工复制，使新现象在人工自然系统中得以再现。 自然模拟法自然模拟法 模拟方法不仅是基础科学研究中的一种重要方法，也是技术原理构思的有效工具。自然模拟法，就是依靠自然原型构思技术 原理的方法。即把自然界中的某些客观事物作为原型，利用模拟方法建构相似的人工系统，就可以使该系统具有类似于原型的结构或功能。在这样的技术创造中，技术原理就是通过模拟自然物或自然过程构思出来的。 null 例如，人工降雨的技术原理就是来自对自然降雨过程的模拟。在这类构思方法中，技术仿生法特别值得重视。它以生物机体作为原型，模仿生物特殊功能的结构机制构思出相似的技术原理，并通过技术装置加以实现。在亿万年的自然发展史中，自然的选择和生物的竞争使许多生物的体形和器官具有优化精巧的结构和高超的功能。其独特的优点可以启发新技术原理的构思。 null 在计算机科学和技术大发展的现代，技术仿生正向智能模拟的方向发展，为“人一机”共存的到来开辟了美好的前景。自然界本身就是一个蕴含丰富的技术发明的“信息库”，自然模拟法将是洞开自然信息库的金钥匙。技术综合法技术综合法 技术是人类能动地变革自然界的活动，各种技术之间是相互联系、内在统一、综合运用的。因其相互联系，各种技术原理之间可以继承、借鉴、移植和置换；因其内在统一，又可相互渗透、交织、交换和替代。技术移植、技术置换、技术“回采”，乃至联想 法、检表提问法、选择法、要素变更法、逆向发明法以及集体技术创造法等无不与技术综合法有关。其中：技术移植法技术移植法 技术移植法是将一个领域内的技术原理移植到另一个领域并形成新技术原理的方法。移植当然不是简单照搬，而是一种能动的创造。例如，瑞士大气平流专家将平流层气球的技术原理移植为深潜器的工作原理，根据就是气球升空与深潜器下海都有“浮力”作用的相似性，这是类比移植的可称道之作。 技术置换技术置换 技术置换是在保持一种技术对象的基本结构和功能不变的情况下，用另一技术原理替代原技术原理的一种方法。其基本思想是等价变换和系统思考；其基本原则是使原技术对象结构、功能更优或更为简单、价廉。例如，仪表读数既可用指针显示，也可用晶体显示。技术回采技术回采 技术回采是指将被否定或过时的技术原理，在新条件下重新被运用并得以实现的方法。技术史表明，一个技术原理被否定，不一定是原理本身有误，往往是实现条件不成熟，一旦条件发生变化，按照新条件对原技术原理的局部或细节作必要调整就可重新采用，这就是技术原理的回采现象。 null 例如在热机发展史上， 1673～1680年，惠更斯提出真空活塞式火药内燃机的工作原理未能实现。1690年，他的学生巴本用蒸汽代替火药获得成功，成为近代蒸汽机创始人。到19世纪，用煤气和汽油代替火药，蒸汽机被热效率高的内燃机所取代。于是惠更斯提出的技术原理得到回采和实现。技术回采实质上是技术原理的继承关系，是新旧技术原理在新条件下的一种综合。null “综合就是创造”，这已成为现代技术研究公认的一条基本原理和信条。真正意义的技术综合是指把不同领域中诸多技术原理和诸多构思技术原理的方法内在地结合在一起，用以构思技术原理的方法。它往往会带来技术原理新质功能的突破。个中原因在于，各种技术原理是相互联系的，唯有综合才能实现原理间的矛盾统一，唯有综合才能把握技术系统变革自然界的统一本质。null 综合不是各要素的堆积，而是非线性相干耦合，而非加和性的综合就会产生整体功能的新质突现。例如，遥感技术就是由微波技术、红外技术、扫描技术和自动控制技术等综合而成的，而“遥感”正是其他技术非加和性的新质突现。 11、技术设计 11、技术设计技术设计：是为了人的需求，为生产某种产品事先创造一种模式、模型或观念结构的可重复的决策活动。可以认为是技术发明的核心。 现代设计方法的主要特征：动态设计、优化设计和计算机辅助设计。 一般设计方法： 常规设计法、功能设计法、系统设计法、功效学设计法 创造工程学方法： 缺点列举法、希望点列举法、逆向思考法，类推思考法，联想思考法，等价变换思考法， “头脑风暴法”，情报整理法，目标词法，检验表法技术设计的重要性技术设计的重要性 从实际情况看，技术设计决定了生产什么样的产品(包括性能、寿命、效益等)以及如何进行生产(包括生产的工艺流程、施工过程、制造方法等)。根据统计资料，产品生产成本的75％～80％是由技术设计决定的。从反面看，错误的设计一旦投入生产将会酿成灾难性后果，被称之为“思维灾害”。一般说来，产品制造和使用不当出现的问题，具有局部性和偶然性，可采取一定措施予以补救或避免，但因设计本身存在缺陷而出现“思维灾害”，则是根本性的、全局性的问题，将会后患无穷。创造工程学方法创造工程学方法 另外，创造工程学所列举的各种方法对技术设计也都有启迪作用，其中以下方法较为常见： 一是构思理想对象的缺点列举法，要点是通过列举现有技术方案的各种缺陷和不足，分析并寻求克服不足的可能途径，以构思优化的技术方案； 希望点列举法，要点是列举技术发明应该达到的希望点，分析并寻求达到每一希望点的可能途径，以构思技术方案； null 二是变换思考方式的逆向思考法，类推思考法，联想思考法，等价变换思考法等； 三是用以智力激励的“头脑风暴法”，情报整理法，目标词法，检验表法等。上述诸多方法都为技术设计所运用或从中得到有益的启迪。第五节 技术创新第五节 技术创新1、技术创新的特点 2、技术创新的动力机制 3、技术创新的运行机制 4、技术创新的环境13、技术创新的特点13、技术创新的特点 技术发明与技术创新的区别： 技术发明旨在创造人工客体，实现理论的物化，是以技术方案设计和有效性评价为主的活动。其成果只是样品，不是商品，还不能与经济活动挂钩； 而技术创新则以技术发明为必要条件，但不停留于成果本身，而是将其引入市场、投入实际应用，将技术成果产业化和商品化与经济活动接轨的过程。从本质上说，是用以满足经济和社会需求并提高经济效益、社会效益从而导致经济增长的技术一经济活动。 一般经济活动的特征一般经济活动的特征 作为“技术一经济活动”为本质的技术创新活动与一般经济活动不同之处在于： 一般经济活动表现为生产者、中间商和消费者三者之间构成产、供、销交换活动，是在生产函数相对稳定情况下，通过现有产品在价格边际变化的竞争中追求利润最大化的活动，是一种“静态”效率； 技术创新的经济特征技术创新的经济特征 技术创新则是立足于技术进步改变生产函数用以提高动态效率的开创性的技术一经济活动，其着眼点不在于价格变动的竞争，而是立足开发新产品、改进产品性能、开拓市场、扩大市场占有率的开创性竞争。一旦创新成功，创新企业则可因此获得高额风险垄断利润。20世纪70年代以来，技术创新活动已成为发达国家众多企业内部化、日常化和制度化的技术一经济活动，据统计，70％一80％的技术创新活动是在企业中完成的。技术创新活动的特点技术创新活动的特点 技术创新活动的特点主要有二： 一是在技术上把理论形态的科技成果物化为现实的技术系统或产品； 二是在经济上运用新技术成果开拓市场并获取垄断利润和社会效益。这也正是技术创新活动之所以叫作技术一经济活动的根由。 null 技术创新以技术发明的终点为其活动的起点，因此技术创新有不同于技术发明的活动域：由科研人员、管理人员与投资者、销售人员构成的创新主体；由技术系统本身、技术系统的输入和输出、技术系统与环境的相互作用方式构成的创新的客体；由技术目标、应答域、项目预算和时限构成的创新项目；由市场需求、创新企业的规模、创新资本投入的约束等构成的经济因素；由技术范式、商业周期、创新成本一效益比等构成的技术机会以及知识经验、物质资源、政策法律、价值观念等因素。null 上述因素广及哲学、自然科学、人文社会科学以及经济、政治、人流、物流、财流、信息流等背景知识和支持系统，各种因素各司其职又相互联系和制约，有机构成技术创造新活动在知识、经验、资源、市场、社会环境等诸多层面上的活动范围，技术创新只有在其活动域内才能存在和发生。 14、技术创新的动力机制 14、技术创新的动力机制 技术创新的动力机制由创新的主动力、被动力和环境动力三因素有机构成。 创新主动力是指创新主体的推动力。 主动力的来源主要有三： 一是来源于创新主体对高额风险垄断利润的追求 二是来源于对企业发展的渴望； 三是来源于创新主体的成就感、事业心和献身精神。创新的被动力创新的被动力 创新的被动力是指创新主体变压力为动力。 压力主要来自三方面： 一是市场竞争压力，面对利润递减迫使创新主体甘冒风险去进行技术创新； 二是材料、能源短缺或技术“瓶颈”的压力，迫使创新主体开源节流、排除技术“瓶颈”； 三是技术优势地位的压力，迫使创新主体不断创造新技术、新产品。创新的环境动力创新的环境动力 创新的环境动力是指创新主体变环境的激励约束机制为创新的动力。 环境包括自然环境和人文社会环境，技术手段与环境的矛盾是永恒的，既是压力又是创新的动力。 主动力、被动力和环境动力的相互作用主动力、被动力和环境动力的相互作用 技术创新的主动力、被动力和环境动力是相互依存、相互制约的，三者关系的本质是能动性和受动性关系，其间存在若干现实的和潜在的矛盾和冲突。 例如，企业发展和追求当前利润之间的矛盾；自由研究活动和企业控制、规定的研究活动之间的矛盾；销售、研究、发展、生产等部门之间的矛盾；企业创新动力与环境动力之间的矛盾等等。创新主体只有对诸多现实的和潜在的矛盾进行深入洞察、周密分析、权衡利弊，才能作出有针对性的创新决策。null 例如，基于开发新产业和新产品的决策；基于适应市场需求变化的决策；基于降低成本的决策；基于改进和排除技术故障和瓶颈的决策；基于材料、能源短缺，政府干预，价值观变化，技术扩散和转移等的决策。总之，只有熟知矛盾，协调和权衡矛盾，才能做出科学的创新决策，也才能形成现实的创新动力。 15、技术创新的运行机制 15、技术创新的运行机制 技术创新的动力机制阐明的是技术创新的根据；技术创新的运行机制阐明的是创新实现的途径，主要包括： 创新决策：创新战略、研究与发展战略和技术创新项目决策 评价控制： 资源配置； 研究、生产、销售的协调。 创新决策机制创新决策机制 创新决策机制主要包括创新战略决策、研究与发展战略决策和技术创新项目决策。创新战略决策的任务是规划企业长期的技术创新方向和目标，决策的根据是综合企业面临的经济环境和发展动向，企业拥有的科技知识背景和科技发展动向，企业自身创新能力、经济能力等方面的信息。决策质量取决于决策者(经理、业主、投资者)的决策规划和素质。研究与发展战略决策研究与发展战略决策 其任务是规划技术创新领域和技术范式，决策的根据是综合各种专业知识及发展前景，企业性质及市场现状，企业研究能力等方面的信息。决策质量取决于决策者(创新管理者、学科带头人、课题负责人)的决策规则和素质。 技术创新项目决策技术创新项目决策 其任务是规划具体的创新项目，决策的根据是综合技术系统的先进性、社会合意性、材料、能源、成本、企业与环境的相互作用等方面的信息。决策正误取决于技术机会、创新主体的能力、水平和意识。管理资源的优劣、信息流的畅通程度是决定上述各层决策活动成败的关键。 资源配置机制资源配置机制 资源及其配置是技术创新实践活动必不可少的物质条件。资源主要包括物流、财流、能流、人流、知识流、信息流等。其来源一般有三条渠道：来自企业内部和社会筹集；来自金融、技术、劳力、生产资料等各种市场；来自政府资助和贷款。各种资源在众多领域和项目中的合理分配谓之资源配置。一般说来，资源配置应优先保证企业发展、创新战略规定的主要领域及主要项目，但同时也必须考虑后备项目的接续。实践证明，一个好的企业，不仅要拥有占领市场的拳头产品，还需同时拥有准备上市的改进产品和正在研制、开发的新产品，惟此才能在激烈的市场竞争中长盛不衰。创新的评价机制创新的评价机制 评价机制主要包括项目评价、研究、发展活动评价、生产评价、销售评价、资源配置评价、创新与环境相互作用评价等。评价的准则主要包括：企业的目标、战略、政策和价值准则，研究与发展准则，财务准则，生产准则，生态准则，销售准则等。评价机制的主要功能是减少创新活动的不确定性。在这里，评价机制与调控机制是伴随在一起的。创新的协调机制创新的协调机制。创新的过程表现为研究、开发、实施、生产和销售。此过程的各环节存在相互交叉和信息反馈问题，是非单一的线性过程。例如实施环节中的模型试验可为改进原设计提供依据。因此，各环节之间需要沟通、调控和协调，它由创新的管理部门来实现，信息沟通是协同活动的基本条件。 16、技术创新的环境 16、技术创新的环境 经济环境。经济环境主要指市场结构、产业结构、整体的经济形式。在市场结构中，市场竞争、市场发育程度对技术创新会产生直接影响。一般说来，争取利润最大化的竞争是推动技术进步的动力和条件，但完全垄断的市场却具有促进和阻碍技术创新的二重性，垄断的竞争不能提供创新的良好环境。参与竞争的企业与其规模大小相关，一般认为中型企业可以兼具小型企业易于协调和大型企业承受风险的双重优势，具有较好的创新内部环境。null 产业结构与技术创新也存在相关关系。产业结构一般由基础产业(如基础工业、农业、能源等)、支柱产业(如钢铁业、机加工业等)、主导产业(新兴产业)构成。其相关关系表现在：技术创新带来产业结构的变动，并通过经济增长加以实现。 法律环境法律环境 法律环境是保障技术一经济活动制度化运行的体系，主要由两类法规构成： 一类是支持体系，保护创新主体不受侵犯，限制过分垄断造成创新萎缩。其中保护功能的法律有：专利法、著作权法、技术合同法、商标法、计算机软件保护条例等一系列民法；限制功能的法律有：政府对垄断行为的公诉法、专利权的期限法、专利费用法等。 null 第二类是法律边界体系，旨在限制创新活动的范围，防止创新可能带来的负效应。如对吸毒技术、自印钞票技术、自制暴力武器技术的强制法律；如对空气质量、毒品控制、噪音控制、环保等有关生态的保护法律；如对医药、食品卫生、化妆品、职业病、劳动保护等有关公众健康、劳动条件的法律。 政策环境政策环境 政策环境是政府对具体创新项目的政策干预。政府对创新活动的资助属于直接干预，优惠、惩罚政策属于间接干预。政策干预规定并调控着技术创新的方向，是政府通过法律、政策的“制度”创新为技术创新创设良好的环境，它已成为现代经济社会发展的重要意识。 文化环境文化环境 文化环境体现在技术创新活动域中的价值因素。科学技术是文化的重要组成部分，鉴于科学技术存在正、负效应，在不同时代、不同国家、不同文化传统中，存在不同的价值观。而经济观对技术创新的影响是全方位的：它广及人们对创新活动的评估、支持与遏制、影响公众舆论，进而影响政府对创新的立法和政策，以及创新主体对创新战略的制定和创新项目的决策。 技术创新的环境技术创新的环境 技术创新有别于技术发明，集中表现在它是将技术直接应用于经济的技术一经济活动。创新的动力机制、运行机制和环境机制是就创新活动的微观和宏观的侧面给出的分析，现实的、具体的创新活动，宏、微观机制总是结合运用的，分析并协调各种机制的相互关系，是技术创新活动应当恪守的方法论原则。本章思考题本章思考题1、什么是技术发明？它和科学发现有何不同？试论述科学发现与技术发明方法论上的相同与不同之处。 2、请简要叙述科学、技术、工程之间的区别和联系。 3、什么是技术发明，什么是技术创新，它们有何区别？ 4、请从本课程介绍过的实例中选取一例，说明工程技术创造的一般过程。 null