基于可拓学模型的产品创新设计方法

阐述了可拓学的物元模型和菱形思维方法,并分析了可拓学应用在产品创新设计中的可行性。介绍了TRIZ方法,比较了TRIZ与可拓学矛盾解决方法的不同。将TRIZ与可拓学方法相结合,应用于产品创新设计中,形成了基于可拓学模型的产品创新设计方法,并通过创新设计实例验证了该方法。     

基于可拓学的设计方案进化推理方法

在分析现有概念设计求解策略的基础上，提出了基于可拓学理论与遗传算法相结合的概念设计求解模型。利用遗传算法模拟物元变换过程，建立了产品方案物元描述的内部模型和外部模型，探讨了内、外模型的转换关系并通过关联函数将内、外部模型联系起来。根据内部模型给出了遗传算法的编码形式以及与之相适应的交叉、变异策略，并通过可拓评价方法建立了遗传算法的适应值函数，基本解决了产品概念设计中的知识组合爆炸和矛盾冲突问题。最后通过求解减速器方案验证了该方法的可行性。     

可拓检测技术

检测技术是目前多种学科的关键技术,检测中有两个难题：一个是无法检测的问题,另一个是检测精度提高的问题。基于可拓学矛盾转化的思想方法,提出了一种与传统检测技术不同的新技术--可拓检测,这种检测技术利用可拓学的物元概念及相关方法,从矛盾转化去研究检测技术,以解决无法检测的物理量检测问题。文章给出了可拓检测的有关概念,基本原理及结构,并且提出了有关的实施方法和应用实例。     

基于可拓学的球墨铸铁石墨形态识别

根据石墨的形态特征，运用物元分析方法建立起关于石墨形态识别的物元模型，提出了可拓分类树方法，讨论了可拓分类树的构造和实现途径，并将其应用于石墨形态的类型判别；给出了典型的实验结果，并对该方法与现有识别方法作出比较。     

运用可拓理论的产品生命周期识别

针对现有产品生命周期识别方法的不足,提出了一种运用可拓理论的产品生命周期综合识别方法,通过建立产品生命周期识别的物元模型,利用关联函数对产品生命周期进行综合识别,并通过实例说明了其在实际中的应用.使用该方法不仅可以识别产品的生命周期,还能对属于同一阶段中产品的位置进行判断.     

机械产品可拓概念设计研究

文章在总结现有智能化概念设计思维规律的基础上,提出基于可拓方法的机械产品智能化概念设计的研究内容、特点、流程与方法。围绕智能化概念设计的功能表达、功能分解与综合、功能推理与决策,重点研究功能-原理-布局-结构的可拓化概念设计方法和计算机模拟人类解决问题的辩证思维过程。文中给出可拓方法在加工中心刀库概念设计中的应用实例。该方法对于解决目前智能化概念设计理论研究与工程实现中的瓶颈问题,具有重要意义。     

可拓学基础理论研究的新进展

简要介绍近年可拓学研究在基础理论方面的新进展，包括可拓学的框架、基元理论、可拓集合理论和可拓逻辑等所取得的成果。     

可拓学理论在油漆生产安全评价中的应用

基于可拓学的物元理论,先构建油漆生产安全评价的经典域与节域物元,建立评价的物元模型。然后选取合适的指标,由关联函数和权重算出便于比较的关联度,进行安全等级划分。最后根据上述结果有针对性地制定出防护措施。该方法不仅克服了人为因素的影响,而且对评价指标进行量化处理,对于油漆厂安全生产具有一定的指导意义。实例证明可拓学理论应用于油漆生产安全评价具有较高的可信性与实用性。     

可拓方法与TRIZ方法在产品创新设计上的应用

由中国学者蔡文于1983年所创立的可拓学，发展迄今近20年以来，已经成功地应用在新产品构思、决策、搜索、诊断、识别与评判等各个专业领域，应用其方法可以解决工程上所面临的矛盾问题。而由前苏联学者Genrich．S．Altshuller于1946所发展之TRIZ(俄文英译：Theory of Invention Problelm Solving，TIPS)方法，是由两百万余项专利所推演、分析与归类之独到工程矛盾解决方法，对于创新设计工程问题有相当程度之助益。笔者主要研究两方法在产品创新设计之特性与差异，包含前者是以理论学说导向工程应用；后者是以实际结果统计归纳出解决途径等。此外，试图藉可拓方法中的物元变换方法，采用其解决矛盾问题的基本特性，结合TRIZ方法的矛盾矩阵，应用于产品创新改良设计，并得到可行结果。     

基于可拓学的对比相似功能树扩展方法

产品概念设计阶段常用功能树的方法来获取设计解.在可拓学关联函数的基础上,结合相似理论,提出了一种对比相似度计算方法,以计算对比相似功能间的相似度.在此基础上提出一种通过对原始功能树添加对比相似功能来扩展功能树的方法,使设计信息得以丰富、设计解空间得以扩大,从而增加获得创新解的可能性.实例验证了此方法的有效性.     

基于可拓变换的专利创新再设计方法

目的对现有优秀专利文本进行挖掘和二次开发,高效快速地实现产品的创新再设计。方法首先以功能本体知识库为基础,通过归类分析目标专利文本中动词之间的关系,提取其功能知识。其次,将从专利文本中提取的功能原理知识词集抽象表示,建立可拓基元模型。然后,根据基元的可拓性寻找目标功能基元的可拓集,运用可拓变换原则实现基元的创新变换。结论将专利文本转化为可拓模型,增加可操作性,同时使得专利的核心技术内容更加直观具象。针对节能灯包装盒,验证了方法的可行性。     

基于商空间粒度计算的产品功能模型

功能建模的任务是从不同层次对产品进行功能设计,是产品概念设计中十分重要的内容.针对目前功能建模多层次分析能力不足且缺乏模糊推理手段,将商空间粒度计算引入产品功能建模,提出了产品功能粒度模型,包括功能粒度表示、功能粒度运算规则以及基于相似计算的功能建模方法.实例验证了该建模方法的有效性以及商空间粒度计算在功能建模中的应用潜力.     

可拓创新方法在产品设计中的应用

目的介绍和分析中国人原创的可拓创新方法体系在设计创意生成与解决设计过程中矛盾问题方面的优势,阐释应用该方法进行产品设计时,可以使设计过程不过度依赖于设计人员。方法从论文论著发表情况、软件著作权和专利情况、承接项目情况等方面,介绍了可拓创新方法的研究概况;综述可拓创新方法在新产品与新项目设计创意的生成、解决产品设计中的矛盾问题等方面的应用情况,以及可拓创新软件的研制情况。结论该方法具有深厚的理论基础,定性分析与定量计算相结合,可操作性强,具有重要的方法论价值和广阔的应用前景。     

基于可拓创新方法的个性化产品设计研究

目的 通过挖掘个性化需求与产品功能之间的关系,实现已有产品的个性化再设计。方法 对目标产品进行功能分析,建立产品的功能树模型和功能事元模型;获取用户的个性化需求,提炼核心需求功能,并建立需求功能事元;以功能本体知识库为基础,将两种功能事元进行匹配对比,得出需求功能事元与产品功能事元的关系;依据匹配对比结果和用户的需求,对功能事元进行拓展分析和可拓变换,获得新的产品功能创意,最后利用功能求解方法获得新的结构方案并对设计方案进行评价。结论 通过形式化的事元模型将个性化需求融入产品的再设计中,增加了设计的可操作性,为个性化功能的实现开拓了思路,将有助于设计出满足用户需求的个性化产品,提高市场竞争力。以体外股骨颈导向器为例验证了该设计方法的可行性。     

基于可拓评价的产品回收等级分类

为提高产品的回收效率,本文讨论了产品的回收分类问题,归纳出影响产品回收的若干指标,提出了基于可拓评价的回收分类方法.针对产品回收分类的若干指标因素采用定性与定量相结合的方法,将回收的产品划分为四个级别,并借助可拓数学这一工具,采用简单关联函数确定指标权重,由此确定待评回收产品关于各类别等级的关联度,评定结果按它与各等级集合的关联度大小进行比较,关联度越大,它与某等级集合的符合程度就越靠近,从而为回收产品的分类提供定量化的依据.最后与现有方法进行了比较,结果表明是合理可行的.     

基于相似案例的产品可拓重构设计方法

目的 为了快速构建符合客户风格需求的产品概念设计方案,本文以客车造型设计为例,提出产品可拓重构设计方法。方法 首先,在用客车案例来表达数据结构的基础上,构建整车Metadata和关键几何特征Metadata的索引机制。其次,借助意象尺度图和KNN算法在数据库中检索出相似案例。最后,将产品造型视为可拓学理论中的物元,利用物元的多种可拓变换方式,从而实现产品造型概念方案的生成。结论 客车造型设计实例的分析结果表明,这种基于相似案例的产品可拓重构设计方法能够满足客户对产品造型风格的需求,可避免在造型设计过程中对设计师主观意识的依赖过强和客观知识使用不足的缺陷。     

基于人机知识的产品创新设计研究

随着产品设计理念的变化,人的因素在产品设计中越来越受到重视.研究了人机知识的获取、表达和应用,探讨了基于人机知识的产品创新设计体系结构,分析了其相关的关键技术.以鼠标为例,研究了相应的人机知识及其形式化,验证了该创新设计模式,为在产品设计中考虑宜人性问题提供了参考.     

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。     

基于模糊Kano模型和可拓创新法的特种运载抱罐车设计

目的 结合模糊Kano模型和可拓创新法,解决特种运载抱罐车目前同质化严重、用户满意度低等问题。方法 提出基于模糊Kano模型和可拓创新法相结合的创新设计方法。首先,对特种运载抱罐车展开可拓分析,建立物元模型,进行拓展分析并利用模糊Kano模型,输出质量要素的重要程度,提取关键设计要素。其次,结合用户需求的数据分析结果,利用可拓变换方法将所构建的特种运载抱罐车物元数学表征模型进行变换,获取新的产品创意模型。最终利用优度评价法获取最优方案。结果 通过对特种运载抱罐车的优化设计,实现在外观造型、安全性能以及功能特征等方面的提升。结论 证明集成模糊Kano模型和可拓创新方法相结合的设计方法能够提高特种运载抱罐车的用户满意度和市场竞争力。