設計方法學與創新設計西華大學王霜2016.06主要內容第1章 緒論第2章設計類型與方法學第3章創造性思維第4章創新原理與技法第5章原理方案設計第6章機構創新設計第7章結構創新設計第8章創新設計案例分析第9章TRIZ理論簡介第10章專利撰寫與申報第1章 緒論1.1設計起源1.2設計與設計方法學1.2.1設計的概念1.2.2設計方法學1.3創新設計1.3.1創新設計的概念1.3.2創新設計的特點 1.3.3創造力的構成要素1.1設計起源在原始社會，人類迫于生存的壓力，開始利用石塊、樹枝、獸骨、貝類制作工具，認識自然并改造自然，這就是最初的設計活動。在古代，設計者與制造者是統一的。這一時期的設計多是憑設計者的經驗完成的，缺乏必要的、有一定精度的理論計算。1854年德國學者勞萊克斯發表了著作《機械制造中的設計學》，把過去溶在力學中的機械設計學獨立出來，建立了以力學和制造為基礎的新科學體系，由此產生了“機構學”，“機械零件設計”，成為機械設計中的基本的內容。第二次世界大戰以后，作為機械設計的理論基礎的機械學繼續以更加迅猛的速度發展，摩擦學，可靠性分析，機械優化設計，有限元計算，尤其是計算機在機械設計中迅速推廣，使機械設計的速度和質量都有大幅的提高。在機械中廣泛運用計算機和自動化程度的提高，使現代的具有明顯的特色。1.2設計與設計方法學1.2.1 設計的概念設計（Design）一詞，包括兩方面的含義：工業美術設計（IndustrialDesign）和工程技術設計（EngineeringDesign）。籠統地說“設計”往往是將兩者都包容在內。“設計”的定義有三四十種之多，矛盾沖突有之，但基本上是互補的。英國Wooderson于1966年下的定義為“設計是一種反復決策，制訂計劃的活動，而這些計劃的目的是把資源最好地轉變為滿足人類需求的系統或器件”。不同國家，甚至同一國家的不同行業對工程設計所下的定義有所不同。美國工科碩士、博士學位授予單位資格審查委員會（TheAccreditationBoardofEngineering）和美國機械工程師學會（ASME）共同給出的定義是：“工程設計是為適應市場明確顯示的需求，而擬定系統、零部件、工藝方法的決策過程。在多數情況下，這個過程要反復進行，要根據基礎科學、數學和工程科學為達到明確的目標對各種資源實現最佳的利用”。不同定義對“設計”的一些共同理解：①設計是一種創造性活動，設計的核心是創造性，如果沒有創新，就不叫設計。②設計是人的創造性思維和技術活動結合的產物，創造性設計思維和科學技術的結合是設計的靈魂。③設計是把各種先進技術轉化為生產力的一種手段，它反映當時生產力的水平，是先進生產力的代表。④設計是一種針對技術性、經濟性、社會性、藝術性的目標，在給定條件下謀求最優解的過程。⑤設計是以社會需求為目標，在一定設計原則的約束下，利用設計方法和手段創造出產品的過程。1.2.2設計方法學設計方法學是以系統的觀點來研究產品的設計程序、設計規律和設計中的思維與工作方法的一門綜合性學科，其目的是總結設計的規律性，啟發創造性，在給定條件下，實現高效、優質的設計，培養開發性、創造性產品的設計人才。設計方法學的研究內容（1）設計對象（2）設計過程及程序（3）設計思維（4）設計評價（5）設計信息管理（6）現代設計理論與方法的應用1.3創新設計設計的實質在于創造。進行設計工作，不是簡單的模仿、測繪，更重要的是要革新和創造，把創造性貫穿于設計過程的始終。江澤民同志多次強調創新的重要性。他指出：“創新是一個民族進步的靈魂,是國家興旺發達的不竭動力。一個沒有創新能力的民族，難以屹立于世界民族之林。”“任何一項工作的活力和生機都來自于發展和創新。”1.3.1創新設計的概念創新設計是指在設計中采用新的技術手段、技術原理和非常規的方法進行設計，以滿足市場需求，提高產品的競爭能力。愛因斯坦曾說過：“想象力比知識更重要，現實世界只有一個，而想象力卻可以創造千百個世界”。掌握創造性方法、調動和訓練工程技術人員的創造性思維是提高文明素質，進行企業技術創新，提高競爭機制的需要。1.3.2創新設計的特點創新設計必須具有獨創性和實用性，取得創新方案的基本方法是多方案選優。1.獨創性創新設計必須具有其獨創性和新穎性。2.實用性創新設計必須具實用性。紙上談兵無法體現真正的創新。3.多方案選優創新設計從多方面、多角度、多層次尋求多種解決問題的途徑，在多方案比較中求新、求異、選優。以發散性思維探求多種方案，再通過收斂評價取得最佳方案，這是創新設計方案的特點。1.3.3創造力的構成要素1．智能和知識因素2．創造性思維與創造技法3．技術因素4．非智力因素5．環境和信息因素6．身心因素第2章 設計類型與方法學2.1

設計系統2.1.1設計系統的概念2.1.2設計的一般進程模式（時間維）2.1.3解決問題的邏輯步驟（邏輯維）2.1.4設計方法（方法維）2.2

設計類型及設計原則2.2.1產品設計類型2.2.2設計原則2.3

現代設計方法2.3.1系統化設計方法（德國設計方法）2.3.2公理設計方法（美國設計方法）2.3.3質量功能配置（日本設計方法）2.3.4發明問題解決理論TRIZ（前蘇聯設計方法）2.1 設計系統2.1.1 設計系統的概念從系統工程的觀點分析，設計系統具有三維空間，是一個有時間維、邏輯維和方法維組成的三維系統，如圖2.1所示。時間維反映按時間順序的設計工作階段；邏輯維是解決問題的邏輯步驟；方法維列出設計過程中的各種思維方法和工作方法。設計過程中的每一個行為都反映為這個三維空間中的一個點。2.1.2設計的一般進程模式（時間維）表2.1是機械產品開發設計的一般流程，表中把產品設計過程分為5個階段：計劃階段、設計階段、試制階段、批量生產階段、銷售階段。設計類型分為開發設計、變異設計和反求設計三種。2.1.3 解決問題的邏輯步驟（邏輯維）設計的目的是解決生產問題，而設計過程中尋找原理方案、構型方案等又都要解決一個又一個的具體問題。解決問題的合理邏輯歩驟是：分析——綜合——評價——決策。分析是解決問題的第一步，其目的是明確任務的本質要求。綜合是在一定條件下對未知系統探尋解法的創造性過程。評價是用科學的方法按評價準則對多種方案進行技術經濟評價和比較，同時針對方案的弱點進行調整和優化，直到得到比較滿意的結果。決策是在評價的基礎上根據已定的目標做出行動的決定，即找出解決問題的最佳解法，對工程設計應選定多目標下整體功能最理想的最佳方案。2.1.4

設計方法（方法維）設計方法是指達到預定設計目標的途徑。在很長的一段時間內，工程設計方法多采用直覺法、類比法及以古典力學和數學為基礎且大量采用經驗數據的半經驗設計法，設計中反復多，周期長。20世紀70年代以后，隨著計算方法、控制理論、系統工程、價值工程、創造工程等學科理論的發展以及電子計算機的廣泛應用，促使許多跨學科的現代設計方法出現，使工程設計進入創新、高質量、高效率的新階段。在所有的方法中，哲學的普遍性的方法論如“自然辯證法”中“量變到質變”、“對立和統一”等是認識世界和改造世界的根本科學方法，是一切方法的基礎。各學科、專業中有針對性的解決問題的理論和專門方法，如力學、摩擦學、有限元法等，以及現代設計方法中的計算機輔助設計、優化、可靠性、人機工程學、工業美學等。本書中主要介紹工程設計中通用的戰術方法如創造技法、功能原理分析設計法、評價與決策方法、機構方案設計方法、結構方案設計方法等，還詳細介紹了發明問題解決理論TRIZ。2.2 設計類型及設計原則2.2.1 產品設計類型根據創新與創造在設計中所占的比例，可以把設計劃分為以下幾種類型：1.開發性設計2.適應性設計3.變參數設計4.測繪和仿制根據設計的內容特點，創新設計可分為開發設計、變異設計和反求設計三種類型。開發設計以開創、探索創新，變異設計通過變異創新，反求設計在消化吸收中創新，創新是各種類型設計的共同點，也是設計的生命力所在。反求不是簡單的測繪和仿制，應該在探索掌握關鍵技術的基礎上進行創新。2.2.2 產品設計原則1.創新原則：設計本身就是創造性思維活動，只有大膽創新才能有所發明，有所創造。2.可靠原則：產品設計力求技術上先進，但更要保證使用中的可靠性，平均無故障運行時間MTBF的長短，是評價產品質量優劣的一個重要指標。3.效益原則：在可靠的前提下，力求做到經濟合理，使產品“價廉物美”，才有較大的競爭能力，創造較高的技術經濟效益和社會效益。也就是說，在滿足用戶提出的功能要求下，有效地節約能源，降低成本。4.審核原則：設計過程是一種設計信息加工、處理、分析、判斷決策、修正的過程。為減少設計失誤、實現高效、優質、經濟地設計，必須對每一設計程序的信息，隨時進行審核，決不許有錯誤的信息流入下一道工序。2.3 現代設計方法現代設計方法是相對于傳統設計方法而言的，傳統設計以經驗、試湊、靜態、定性分析、手工勞動為特征，導致設計周期長，設計質量差，設計費用高，產品缺乏競爭力。隨著現代科學技術的發展，機械產品設計領域中相繼出現了一系列新興理論與方法。這些新興理論與方法統稱為現代設計方法。現代設計方法是世界各國學者共同研究發展的，其內容豐富，種類繁多，下面僅以德國、美國、日本和前蘇聯四個國家具有代表性的設計方法為例加以介紹。2.3.1系統化設計方法（德國設計方法）系統化設計方法是將設計對象看作一個系統，用系統工程進行分析和綜合，按設計進程有條理有步驟地進行設計，以求得價值優化的最佳方案的一種方法。Pahl和Beitz的設計方法是該領域的典型代表，他們在總結前人的基礎上結合自身經驗，從方法論的高度全面分析設計過程，提出了一整套較完整的設計方法學說。兩人于1976年出版了《工程設計學》第一版，該書此后經過多次修訂，目前已被翻譯成八種語言，該書是目前國際上影響最大、最有實用價值的一本設計學著作，并收入德國工程師協會標準VDI2221。系統化設計方法是一種體系較完整的設計方法，它設計過程主要分為四個階段：明確任務、概念設計、具體化設計和詳細設計。每個階段都制定了詳細的步驟，要求設計人員按照這些步驟進行設計。特別是概念設計階段，能夠產生大量的理論方案。其步驟可分為：第一步，對設計要求進行抽象化并使用黑箱法得出設計任務的總功能；第二步，依據設計要求表的信息對總功能進行分解并建立功能結構；第三步，運用創造技法和設計目錄對分功能進行求解；第四步，運用形態學矩陣組合作用原理（假如，分功能F1有m1個作用原理，分功能F2有m2，…，Fn有mn個，則完整組合后可得N=m1×m2×…×mn個理論方案）；第五步，依據設計目標選擇合適的設計方案進入具體化設計階段。這一方法也是本書主要講解的方法。2.3.2 公理設計方法（美國設計方法）美國麻省理工學院NamPyoSuh是公理設計的創始人，他在1990年的《設計理論》（ThePrincipleofDesign）提出了公理設計理論。在2001年，在總結了過去十年的進展，還包括了新獲得的知識和案例研究，作者又推出新書《AxiomaticDesign-AdvancesandApplications》由牛津大學出版社出版。公理設計的最終目標是為設計建立一個科學基礎，通過為設計師提公理設計會提高創造力。它要求通過建立功能需求（FRs）和約束（Cs）來清楚地形成設計目標。它提供好的和壞的設計的判別準則，幫助盡可能早地消滅壞的想法，使設計師們集中精力于有指望的設計。它同時也形成分解過程，使有可能從創造概念到詳細設計形成一個系統化的流程。供一個基于邏輯和理性思維過程及工具的理論基礎來改進設計活動。表2.2設計界中對于不同設計的四個域的特征

用戶域{CA}功能域{FR}物理域{DP}過程域{PV}制造用戶希望的屬性為產品描述的功能需求能滿足功能需求的物理變量能控制設計參數的過程變量材料希望的性能需要的性質微結構處理過程軟件希望在軟件中具有的性能程序代碼的輸出說明書輸入變量、算法、模塊、程序代碼子程序、機器代碼、編譯器、模塊組織用戶滿意組織的功能計劃、辦公室、活動人們和其他支持計劃的資源系統所希望的整個系統的屬性系統的功能需求機器、部件、子部件資源（人、經費等）公司投資回報率公司目標公司結構人和經濟資源設計公理第一公理（獨立公理）：保持功能需求獨立。它說明功能需求（FRs）必須始終保持獨立，此處FRs被定義為表征設計目標的獨立需求的最小集合。第二公理（信息公理）：使設計中的信息含量最小。它說明在那些滿足獨立公理的設計中，具有最少信息含量的設計就是最好的設計。當信息含量有限時，必須通過用戶或其他途徑為設計提供信息。因為信息含量是由概率確定的，所以第二公理同時也說明了具有最高成功概率的設計是最佳設計。基于這些設計公理，我們可以推導定理和推理，如果滿足這些公理，產品、過程、軟件、系統和組織機構的性能、強健性、可靠性和實用性將顯著地得到改進。反之，工作得不好的機器和過程可以通過分析，確定功能不良或失靈的原因并根據設計公理去解決問題。2.3.3質量功能配置QFD（日本設計方法）QFD（QualityFunctionDeployment,QFD）的起源及發展質量功能配置QFD是一種立足于在產品開發過程中最大限度地滿足顧客需求的系統化、用戶驅動式質量保證方法。為了保證產品能為顧客所接受，企業必須認真研究和分析顧客需求，并將這些要求轉換成最終產品的特征以及配置到制造過程的各工序上和生產計劃中，這樣的過程稱作質量功能配置。它于20世紀70年代初起源于日本，由日本東京技術學院的ShigeruMizuno博士提出，進入80年代以后逐步得到歐美各發達國家的重視并得到廣泛應用。典型的QFD瀑布式分解模型示意圖質量屋結構形式示意圖2.3.4發明問題解決理論TRIZ

（前蘇聯設計方法）TRIZ理論是蘇聯專家阿奇舒勒（G.S.Altshuller）及其領導的團隊，自1946年開始花費1500人/年在分析研究300萬件世界各國專利的基礎上所提出的發明問題解決理論。該理論的基礎是：技術系統、創新級別、產品進化理論、物質—場（substance—field）分析、76種標準解（TRIZStandardTechniques）、效應、沖突解決原理、發明問題解決算法（AlgorithmInventive—ProblemSolving，ARIZ）。TRIZ理論自20世紀90年代初，隨著蘇聯解體一批科學家移居海外，TRIZ開始在國際設計領域產生重大影響。該理論的核心是解決沖突，使用過程是設計人員應用TRIZ工具對待解決問題進行分析，并從沖突矩陣給出的發明原理中獲得解決問題的思路和途徑。該理論易學易用，有助于設計人員在解決設計中的沖突問題時的創新。其詳細內容將在第9章進行介紹。第3章 創造性思維3.1

概述3.2 創造性思維3.3

創造性思維的形成與特征3.4

創造性思維的主要形式3.5

創造性思維的訓練方法3.1 概述3.1.1創造與創新創造和創新是兩個很容易混淆的概念，兩者之間既有相同之處，又有差異。創造和創新都是對人類具有積極意義的創造性活動，創新與創造的共同本質是都具有首創性和新穎性，但兩者之間還是有一定的差異。創造強調的是新穎性和獨特性，創新是創造對價值的追求。創新具有社會性、價值性，是在創造的基礎上經過提煉的成果，是新設想、新概念發展到實際階段的產物。創造著重強調是“首創”，指一個具體結果，而創新是創造的過程和目的結果，側重優化。目前針對創造創新進行研究的學科統稱為創造學。3.1.2創造學創造學是研究人們在科學、技術、管理、藝術和其他所有領域的創造活動，并探索其中的創造過程、特點、規律和方法的一門學科。其目的是通過對人類創造性、創造活動及發明創造方法的研究，來掌握人類發明創造的規律，并以此有效地促進人們的各種創造與發明，促進科學技術及整個生產力的發展。創造學是一門邊緣性、綜合性和應用性的學科。目前創造學的發展已經廣泛，研究內容包括創造力的開發、創造活動的現象、創造過程、創造性思維、創造技法、創造的個性心理品質、創造條件、創造教育、創造評價等。與機械創新設計關系緊密的有創造性思維、創造性思維訓練以及創造技法等內容。3.2 創造性思維3.2.1思維的涵義思維是人腦對所接受和已儲存的來自客觀世界的信息進行有意識或無意識、直接的或間接的加工處理，從而產生新信息的過程。這些新信息可能是客觀實體的表象，也可能是客觀事物的本質屬性或內部聯系，還可能是人腦機能產生出的新的客觀實體，如文學藝術的新創作、工程技術領域的新成果、自然規律或科學理論的新發現等等。3.2.2思維的分類1．按思維的方式分類直觀行動思維。也稱動作思維，指通過直接的動作或操作過程而進行的思維。形象思維。指借助于具體形象從整體上綜合反映和認識客觀世界的思維形式。邏輯思維。也叫抽象思維，是指以概念、判斷、推理的方式抽象地、從某方面條分縷析地、符號式地反映和認識客觀世界而進行的思維。辯證思維。按照辯證規律而進行的思維，它注重從矛盾性、發展性、過程性考查對象，并從多樣性、統一性把握對象。2．按思考方向或角度進行劃分單一思維。指從某一角度、沿著某一方向所進行的思維，如正向思維、逆向思維。系統思維。指從多角度、沿多方向、在多層次上進行的思維，如擴散思維、集中思維、側向思維、轉向思維等。3．按思維的過程和結果進行分類常規思維。是指利用已有知識或使用現有的方案和程序進行的一種重復思維，其結果不具有新穎性，也稱再現性思維。創造性思維。指思維的結果具有明顯新穎性的思維，或者說是產生新思想的思維。3.2.3思維特性1．思維的間接性和概括性。思維的間接性指的是憑借其他信息的觸發，借助于已有知識和信息，去認識那些沒有直接感知過的，或根本不能感知到的事物，以及預見和推知事物的發展進程。思維的概括性指的是它能略去不同類型事物的具體差異，而抽取其共同本質或特征加以反映。2．思維的多層性。從思維的定義可知，思維是多層次的，有低級和髙級、簡單和復雜之分。有對客觀實體的表象認識，也有對事物的本質及內部規律的深刻認識，還有能產生新的客觀實體的思維。如對同一事物，一個人7歲時的思維和40歲時的思維是不同的。3．思維的自覺性和創造性。有三層意思：其一，對同一事物，不同人之間思維的效能有一定的差異，原因在于各人自主思維的差異。其二，從人腦對事物的認識、感知來說，只要給人腦一定的外部觸發，其生理機理、大腦神經網絡會在無意之中，有時在夢中，有時在休閑時，突然會爆發出新的信息，解決某一懸而未決的問題，實現從感性認識到理性認識的飛躍。其三，思維的結果可產生出未曾有過的新信息，因而具有創造性。思維過程思維是一種高級的心理活動形式，人腦對信息的處理包括分析、抽象、綜合、概括、對比等系統的、具體的過程，這些過程都是思維最基本的過程。分析：分析是把一個事件的整體分解為各個部分，并把這個整體事件的各個屬性都單獨的分離開的過程。抽象：抽象是把事物共有的特征，共有的屬性都抽取出來，并對與其不同的，不能反映其本質的內容進行舍棄。綜合：綜合就是分析的逆向過程，它是把事件里的各個部分、各個屬性都結合起來，形成一個整體的事件。概括：概括是以比較作為其前提條件的，比較各種事件的共同之處以及不同之處，并對其進行同一歸納。對比：把兩個相反、相對的事物或同一事物相反、相對的兩個方面放在一起，用比較的方法加以描述或說明。3.2.4創造性思維創造性思維實質是人腦的一種高級生理機能，是由神經元內化學物質及各神經元之間相互聯接決定的大腦神經網絡的一種狀態，這種狀態的突出特點就是能對存在的事物給出滿足某種社會及人自身要求的解決方法及方案，這些方法和方案需具有新穎性、首創性特點。創造性思維的外延就是人的創造活動，創造性思維所形成的方法和方案需通過人的實際活動才能物化，在物化創造性思維過程中表現出的人類適應自然、改造自然的能力和品質可稱為創造力。創造力是影響創造成果數量和水平的重要因素。由此可見人的創造性思維能力，是創造力的源泉，也可以說是創造力的核心。3.3 創造性思維的形成與特征3.3.1創造性思維的形成1．創造性思維的生理機制2．影響創造性思維的因素3．創造性思維的形成過程3.3.2創造性思維的特征創造性思維是一種人類高層次的思維，它有下列特征：1.思維結果的新穎性、獨特性2.思維方法的多樣靈活性、開放性和廣闊性3.思維過程的潛意識自覺性4.頓悟性5.洞察力與敏銳性6.綜合性與突破性3.4 創造性思維的主要形式3.4.1抽象思維3.4.2形象思維3.4.3直覺思維3.4.4靈感思維3.4.5發散思維3.4.6收斂思維3.4.7分合思維3.4.8逆向思維3.4.9聯想思維3.4.10幻想思維3.4.1抽象思維抽象思維又叫邏輯思維，是憑借概念、判斷、推理而進行的反映客觀現實的思維活動。思維材料側重于語言、思維推理、數字、符號等。概念是客觀事物本質屬性的反映，是一類具有共同特性的事物或現象的總稱；判斷是兩個或幾個概念的聯系；推理則是兩個或幾個判斷的聯系。按照現代腦科學的研究成果，形象思維和抽象思維是人腦不同部位對客觀實體的反映活動，左半腦是抽象思維中樞,右半腦是形象思維中樞，兩個半腦之間有數億條排列有序的神經纖維，每秒鐘可以在兩半腦之間往返傳輸數億個神經沖動，共同完成思維活動，因此形象思維和抽象思維是認識過程中不可分開的兩方面，彼此互相聯系，互相滲透。進行科學研究時，研究人員先從具體問題出發，搜集多種有關的信息或資料，憑借抽象思維，運用理論分析處理，進而在試驗中將抽象思維轉化為高級的具體思維，從而順利地完成科學研究。3.4.2形象思維形象思維也稱具體思維或具體形象思維，是人腦對客觀事物或現象的外在特點和具體形象的反映活動。這種思維形式表現為表象、聯想和想象。表象是單個形體的形狀、顏色、特征在大腦中的印記，如一個氣球、一幢大廈。聯想是將不同的表象聯接起來，如對一幢華麗的大樓，你看一眼之后再復認時，不用言語表達，你便能認出：“這我曾見過。”想象則是將一系列的有關表象融合起來，構成一幅新表象的過程，是創造思維的重要組成。如建筑師設計房子，他要把他記憶中的眾多建筑式樣、風格融合起來，結合任務要求，設計出新的建筑物，這主要靠形象思維。3.4.3直覺思維直覺思維是一種非邏輯抽象思維，是人腦基于有限的信息，調動已有的知識積累，擺脫慣常的邏輯思維規律，對新事物、新現象、新問題進行的一種直接、迅速、敏銳的洞察和跳躍式的判斷。它在確定研究方向、選擇研究課題、識別線索、預見事物發展過程、提出假設、尋找問題解決的有效途徑、領悟機遇的價值、決定行動方案等方面有著重要作用。與直覺思維有關的思維方法有：想象思維法、笛卡爾連接法、模糊估量法。3.4.4靈感思維靈感思維也稱頓悟，它是人們借助直覺啟示所猝然迸發的一種領悟或理解的思維形式。靈感思維是創造性思維過程中認識發生飛躍的心理現象，它的外在形態是對問題突如其來的頓悟。國學大師王國維在《人間詞話》中寫到治學的三個境界：“昨夜西風凋碧樹。獨上高樓，望盡天涯路”，這是第一境界，是治學或研究的開始，要找到學科發展的前沿，作為科研創新的起點。“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”，這是第二境界，正是科學研究的緊張階段，遇到困難，不知如何解決才好。“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在，燈火闌珊處”，這是第三境界，正在山窮水盡的時候，忽然靈感到來，驀然回首，伊人（這里指你希望得到的結果，或解決困難的方案和辦法）出現，卻在忽明忽暗的燈火闌珊處。從中可以得到三點啟發：(1)開題的重要性；(2)勤奮是成功的關鍵；3)創新除了勤奮外，還要有一定的“靈感”。3.4.5發散思維發散思維又叫輻射思維、擴散思維、分散思維、求異思維、開放思維等。它是—種求出多種答案的思維形式，其特點是從給定的信息中產生眾多的信息輸出，看到一樣，想到多樣；看到一樣，想到異樣；并由此導致思路的轉移和躍進。這種思維的過程是：以欲解決的問題為中心,運用橫向、縱向、逆向、分合、顛倒、質疑、對稱等思維方法，考慮所有因素的后果，找出盡可能多的答案，從諸多的答案中，尋找出最佳的一種，以便最有效地解決問題。發散思維是構成創造性思維的基本形式之一，是創造的出發點。在創造的領域里,首先需要占有大量的創造性設想，構成較大的思維性空間，由一事想萬事，從一物思萬物，只有擁有良好的發散性思維習慣，才能擁有豐富的思維和眾多的目標，才能做出最佳的創造選擇。發散性思維也是眾多創造原理和創造技法的基礎，如變性創造原理、移植和綜合創造原理、聯想類比創造技法、轉向創造技法、組合創新法等都源于發散思維。3.4.6收斂思維收斂思維又稱輻軸思維、集中思維、求同思維，它是一種尋求某種正確答案的思維形式。它以某種研究對象為中心，將眾多的思路和信息匯集于這個中心點，通過比較、篩選、組合、論證，得出現存條件下解決問題的最佳方案。其著眼點是由現有信息產生直接的、獨有的、為已有信息和習俗所接受的最好結果。收斂思維是深化思維和挑選設計方案常用的思維方法和形式。它總是根據已有信息和線索，考慮應該怎樣解決，解決的方式怎樣，最終得到一個認為是最好的結論。收斂思維的具體收斂過程是一種邏輯思維過程，收斂思維的常用方法有目標識別（注意）法、間接法、由表及里法、聚焦法等。在創造過程中，光有發散思維的活動并不能使問題獲得有效的解決，因為創造活動的最終結果只需少數或唯一的結果，所以發散思維之后尚需進行收斂思維，這兩種思維的有效結合組成了創造活動的一個循環過程。形態分析創新技法即是發散與收斂思維有效結合的具體應用之一。形態分析法的原理，是將技術課題分解為相互無關的基本參數，找出解決每個參數問題的全部可能方案，然后加以組合，得到的總方案數量是各參數方案的組合數。確定其中哪些方案是可行的，并對所有可行的方案進行研究，找出最佳方案。3.4.7分合思維分合思維是一種把思考對象在思想中加以分解或合并，然后獲得一種新的思維產物的思維方式。分合思維包括分離思維和合并思維。分離思維是將參考對象分開剝離進行思考，從而找到解決問題的新思路。分離思維最典型的例子就是曹沖稱象的故事。當時使用的稱最多只能稱200斤重量，而一頭大象的重量達上萬斤，從量的角度考慮，似乎是一個數學上不可解的問題。曹沖運用分離思維，以木船為媒介，把大象分解成等量的石頭，因為石頭是可分離的，所以解決了稱大象體重的難題。合并思維又稱組合思維，是將幾個思考對象合并一起進行思考，從而找到一種新事物或解決問題的新方法的思維。3.4.8逆向思維人類的思維具有方向性，存在著正向與反向的差異，由此產生了正向思維與反向思維兩種形式。逆向思維是人們的一種重要思維方式，也稱為求異思維。它是對司空見慣的似乎已成定論的事物、觀點反向思考，從問題的另一面深入探索，力求獲得新思路，得到新解法。由于人們習慣于沿事物發展的常見方向去思考和解決問題，殊不知對于某些問題從結論往回推，倒過來思考，從求解回到已知條件可能會使問題簡單化，甚至因此有所新發現，創造新奇跡。這也正是逆向思維的魅力所在。這種思維方式對應的創新原理就是逆反原理。英國的法拉第看見奧斯特發現“電生磁”的消息，就想“磁能不能生電”？這就是典型的逆向思維方法。運用此方法，法拉第研究發現：在磁場中運動的金屬導線果然有電流存在！據此，他取得了重大突破，發現了電磁感應現象。3.4.9聯想思維聯想，是想象思維的一種形式。所謂聯想思維，就是人們通過一件事情的觸發而遷移（想）到另一些事情上的思維。聯想能夠克服兩個不同概念在意義上的差距，并在另一種意義上將二者聯系起來。由此產生一些新穎的思想。因此，聯想思維是創造性思維的重要思維形式，創新工程中的聯想發明法就是與聯想思維相關的一種創新技法。在科學史上，許多創新發明均發源于人腦的聯想思維。聯想思維是人們因一件事物的觸發而聯想到另一事物的思維，由此，可以把前一事物稱為刺激物或觸發物，而后一事物則稱為聯想物。根據聯想物與觸發物之間的關系，聯想思維還可劃分為相似聯想、對比聯想和接近聯想三種形式。3.4.10幻想思維幻想是想象思維的又一種形式。所謂幻想，是一種指向未來的一種想象。由于幻想在創造活動中具有重要作用，所以創造學允許并鼓勵人們對于事物進行各種各樣的幻想。蘇聯曾為學生專門開設過“幻想課”，其目的是引導、培養學生進行各種形式的幻想，以提高學生的創新才能。幻想思維的突出表現即是它的“脫離現實性”。幻想是人們從美好目的（希望點）出發而進行的與現實相脫離的一種想象，不用過分強調其“實事求是”和“科學態度”，因為所謂“實事求是”和“科學態度”的判斷總要受人們當時認識深度和科學發展水平的制約。因此，過分強調“實事求是”、“科學態度”，往往就很難發揮幻想的重要作用。比如，以前曾被認為有一定科學根據的“科學幻想”中的所謂火星人，現已證明基本不存在；而過去被認為是“純粹脫離實際”