基于深度知识的创新性计算机辅助创新系统研究

针对我国制造业中轻工产品设计的特点和目前以TRIZ为核心的计算机辅助创新系统(Computer Aided Innovation,CAI)待解决的科学问题,通过从专利及各个学科的科技文献资料中获取深度知识进行知识库扩充和更新方法的研究,构建了CAI深度知识数据库的扩充和相应的运用机制;同时,通过对TRIZ、头脑风暴法、克服思维惯性等方法的分析与研究,构建了基于CAI的创新性概念设计过程模型。以此为依据,提出了具有创新性、操作性和指导性的基于深度知识的产品创新设计系统模型,并在辅助订钉器的创新设计中验证了该系统模型的有效性与合理性。     

基于知识粒度的TRIZ在创新设计中的应用

为实现发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)中概念解到特定解的,从认知心理学角度分析产品创新设计问题的解决机理,提出一种多粒度多层次的知识组织模型,将设计知识按照TRIZ原理、功能、行为-流对、科学效应、领域五种属性进行标注,每种属性又包括概念、语义和事实资源三种层次结构,构建多属性多层次的本地知识库,为设计者提供本领域知识。此外通过语义本体推理和语义扩展从专利数据库和网络资源中获取近领域、远领域知识,在创新设计问题解决过程中推送给设计者,有利于激发设计者进行联想类比,支持其从不同粒度分析和解决问题。最后建立基于多粒度知识组织的创新设计问题解决模型和系统框架,并结合III型铁路扣件的概念设计示例说明该模型的应用。     

标准解知识库的构建、检索及应用

标准解是TRIZ中重要的工程问题解决工具,而标准解知识库是标准解应用的支柱。为提高工程问题解决效率,以76个标准解为基础,以数据挖掘技术为手段,获取专利文献资源隐含的深度知识。创建基于数据挖掘技术的标准解知识库构建流程,实现对专利深度知识的挖掘。为弥补CAI软件在知识库实例检索方面的不足,利用实例推理技术对标准解知识库中的创新实例进行检索,选取相似度较高的几个实例,基于功能特征分析方法实现功能特征的复制、重组及突变,从而生成创新方案。创建标准解知识库应用流程,规范标准解知识库的使用,利用自行车的设计实例验证了流程的可行性。     

基于TRIZ效应理论的机电产品创新设计研究

在分析产品创新设计特点的基础上,结合TRIZ效应理论中的效应知识库,提出了一种基于功能-效应-实例映射框架的机电产品创新设计方法.利用关系数据库结构简单、数据独立性高、理论严格及描述一致等优点,将效应知识存储在数据库中,建立了面向创新设计的科学效应库原型系统,为机电产品创新设计功能原理解提供有效支持.     

基于TRIZ理论的防水型汽车连接器改进设计

针对防水型汽车连接器为满足通用性导致使用中盲堵易脱落造成可靠性降低的问题,以基于发明问题解决理论(TRIZ理论)的发明问题解决过程模型为指导,利用TRIZ理论的矛盾/冲突分析矩阵、39个工程参数、40个创新发明原理等知识库工具进行改进设计。在满足通用性和不增加成本的前提下,解决了盲堵易脱落造成的可靠性降低问题。     

基于TRIZ的产品设计集成创新方法研究综述

发明问题的解决理论(TRIZ)的优点是能够为设计过程中遇到的冲突提供原理解,但其理论结构松散复杂,没有具体的产品开发设计流程.将TRIZ与其他创新理论相结合,建立产品设计的集成创新模型,使产品设计过程规律化、系统化与模型化具有重要的现实意义和理论研究价值.全面阐述与分析了TRIZ理论与公理化设计(AD)、质量功能展开(QFD)、约束理论(TOC)等主流设计理论及方法集成的研究现状,并展望了TRIZ与其他理论结合的发展趋势.     

基于TRIZ和领域本体的计算机辅助创新设计平台框架

分析了企业技术创新的需求,指出指导技术创新的理论和方法学体系,工程技术领域的创新知识,以及渴望创新、具有创新思维能力的个体和组织,是企业实现技术创新必不可少的三要素。回顾了发明问题解决理论(TRIZ)的发展历程和趋势,提出TRIZ与描述工程领域知识的领域本体的集成是计算机辅助创新理论发展的新方向,以及基于这一集成的计算机辅助创新设计平台的功能框架,包括系统分析和问题定义、系统进化预测、问题求解、方案评价、专利生成和创新知识管理等部分,为企业的技术创新活动提供有力的支持。     

基于AD与TRIZ的产品创新设计研究

科学的设计方法是实现产品创新设计的关键.在分析比较AD(公式化设计)与TRIZ设计方法的基础上,提出了基于AD与TRIZ的产品创新设计模型.将TRIZ中的冲突解决理论运用于查找AD中的耦合源,通过重新定义功能参数、设计参数及设计矩阵,保证产品设计为非耦合设计或弱耦合设计.通过对打印机送纸机构的实例分析表明,运用该方法能快速得到创新的设计解.     

基于TRIZ和AD的集成创新设计模型及其应用

结合TRIZ理论和AD理论的优势,建立了面向功能的新产品集成创新设计模型,以AD理论的产品设计流程为主线,由用户域映射得到产品的功能域,优先应用功能导向搜索查询、类比其他领域的产品工作原理、结构及效应,以TRIZ的最终理想解(IFR)及进化法则指导AD的功能分解,应用TRIZ工具进行解耦设计,并应用AD信息公理进行方案评价筛选。基于该模型进行了秸秆粉碎成型一体机的创新概念设计,验证了模型的可行性。     

产品创新概念设计集成过程模型应用研究

通过集成不同的设计方法,如发明问题冲突解决理论、约束理论(Theory of constraints, TOC)、未预见发现(Unexpected discovery, UXD)、类比设计(Analogy-based design, ABD)等,建立一种产品创新概念设计集成过程模型,并分析产品需求。利用约束设计理论与发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)方法相结合来发现、确定并解决产品冲突;再利用类比设计将获得的UXD结果作用于驱动跨领域知识创新构想产生,进而确定领域内的产品冲突,获得了系统原理解或产品创新方案。以水力旋流器为例对该集成过程模型进行应用研究,提高了产品创新设计效率。     

面向产品创新设计的知识库研究

产品创新设计是一个知识密集型活动.知识库为设计人员提供丰富的知识,从而激发设计人员的创造性思维.知识库的组织结构是构建知识库的关键.文中研究了面向产品创新设计的知识库构建模型,提出了一个基于3层组织结构--概念词典、基本知识和专题知识的知识库系统.从而将各类繁杂的设计知识有机地联系起来,形成一个知识网络,为产品创新设计提供丰富设计知识.最后通过无电池LED手电的设计验证了其有效性.     

基于知识图谱的模糊前端需求结构解生成方法

产品概念设计模糊前端阶段存在大量自然语言表征的产品性能期望型需求,这一类需求不仅是用户对产品满意度的重要衡量标准,还是推动产品创新发展的源动力。然而,这一类需求也往往是模糊性、非完备性和主观局限性特征最为显著的一类需求,在面向产品概念设计的表征和转换等阶段的精确性不足。针对上述设计问题,首先通过引用经典TRIZ理论中的通用工程参数,构建了产品(专利/需求)—通用工程参数—结构(PGS)映射模型,在理论层面上为模糊前端需求面向设计过程的映射转换奠定了基础;其次,在所述映射模型的引导下,基于专利数据构建了领域知识图谱,实现了性能参数型实体的识别与提取,增强了支持概念设计的知识图谱可用性;再次,结合PGS映射模型及领域设计知识图谱,实现了工程参数形式的模糊前端需求结构化表征与补全,并进一步构建了概念设计结构解空间;最后,在机械设备领域构建了知识图谱并完成了实例验证。     

面向TRIZ的专利知识本体建模与应用

面向发明问题解决理论(TRIZ)的专利本体库的构建有助于TRIZ创新设计与专利检索.对专利说明书组成部分与TRIZ不同原理之间的映射关系进行分析,并在此基础上提出面向TRIZ的专利本体建模模型.通过对铣床专利的案例分析,阐述了本体的具体构建过程.最后介绍面向TRIZ的专利本体的应用.     

应急救援车概念创新设计中的QFD_TRIZ_AD集成方法

介绍了质量功能展开(QFD)理论、发明问题解决理论(TRIZ)、公理设计(AD)理论的基本原理和特点,分别针对其在工程应用中的不足,建立了基于QFD_TRIZ_AD的集成过程设计模型.首先,基于客户调研需求,利用QFD构建了用户需求与功能需求的质量屋模型,借助TRIZ标准解法解决了矛盾冲突,得到基于功能需求的初步概念设计模型.其次,基于AD理论将QFD功能需求映射为技术参数,得到设计矩阵,并判断矩阵是否耦合,若非耦合矩阵则产生创新方案,否则利用TIRZ工具箱进行解耦,以达到消除耦合的目的.最后,通过基于PRO/E的概念设计和虚拟演示,验证了设计方案可行.     

基于本体的技术创新研究

技术创新所依据的科学原理往往属于其他领域,领域跨度越大,创新等级越高。将致力于实现知识重用、知识共享和机器可懂的本体和语义网技术与发明问题解决理论（TRIZ）相结合,提出了基于本体的技术冲突解决方法,给出了基于本体的技术冲突解决流程,并应用本体构建软件protfigfi、体描述语言OWL,以TRIZ的冲突解决原理为基础构建了技术创新本体。以强夯机脱钩器的技术创新为例,验证了该方法的有效性。     

面向设计需求的知识启发裁剪方法研究

裁剪是在去除系统内部元件基础上利用系统现有资源解决问题,从而大幅提升系统理想化水平的方法。为弥补现有裁剪应用过程中设计者自身知识的局限性和优化裁剪过程中已有启发知识的应用模式,以裁剪本质和实施方式为约束条件,将TRIZ中发明原理作为一类知识源,提取基于发明原理的裁剪启发知识,并在已有设计需求分类基础上,结合设计需求与TRIZ中39工程参数内涵,以及工程参数与发明原理间的优选关系,构建设计需求与启发知识的映射关系,实现裁剪过程中启发知识的有效检索,从而构建面向设计需求的裁剪创新设计过程模型。最后,应用该模型进行大蒜去皮设备创新设计,验证了该方法的有效性。     

采煤机创新设计知识表达模型构建与实现

使用基于改进七步法的本体构建方法表达采煤机创新设计知识,按照各种知识在各阶段支撑作用的差异性,划分创新设计知识类别,提取关键术语,定义类和类的属性约束,构建采煤机创新设计知识本体。在本体模型基础上,研究知识检索方法,开发知识库系统,实现采煤机创新设计知识表达、迁移、同用与再利用。以采煤机牵引机构结构改进设计为例,验证了该方法有效可靠。     

TRIZ理论在产品创新设计中的应用

全面分析了制约创新设计的4个因素:有限的领域知识、心理惯性、设计方法及技术风险。与其他创新设计方法相比,发明问题解决理论(TR IZ)对于全面支持创新设计有更好的效用。将TR IZ理论的问题解决工具分为“知识库”工具和“分析”工具两大类,系统研究了TR IZ理论解决问题的程式模型。运用该模型可实现结构化的产品创新设计过程,克服制约因素的阻碍作用。最后通过一夹具设计工程实例,说明TR IZ理论对产品创新设计的有力支持。     

多方法集成创新在产品形态设计中的应用研究

主要介绍了质量功能配置(QFD)和发明问题解决理论(TRIZ)的基本内容,论述了通过QFD确定产品形态设计中的负相关问题,再通过TRIZ理论及头脑风暴(BS)法解决形态功能属性中的负相关问题。分析了多方法集成创新在产品形态创新应用中的可行性。提出了QFD与TRIZ及头脑风暴法在产品形态创新应用中形成方案的系统化过程模型,并将三者的集成创新应用于儿童家具设计中,验证了该理论方法的合理性。     

TRIZ工具集用于驱动产品创新及生态设计方法研究

为提高创新设计的效率和改善产品的生态性能,提出一种面向产品创新及生态性改进的设计方法。该方法以发明问题解决理论(Theory of inventive problem solving,TRIZ)的对标分析、功能导向搜索和特征传递等现代工具为基础,对产品进行创新设计,快速构建多个初步方案。根据TRIZ的48个工程参数,建立工程参数与生态设计效率参数的关联表,提出了利用该关联表和TRIZ冲突分析工具对初步方案进行生态性改进的措施。基于TRIZ理想度概念,提出综合运用功能性理想度和生态性理想度对系统方案进行评价的新方法,评估设计方案的理想度。根据这些方法,构建了流程化的产品创新及生态性改进设计过程模型。将该模型应用于设计示例,快速得到一系列初步方案及生态性改进方案,并方便有效地对不同方案进行定量评估,实现方案优选,从而验证了该设计方法提高创新效率及改善生态性能的明显效果。