可拓学在产品创新设计中的应用研究

可拓学是我国研究员蔡文等1983年创立的一门新兴学科。创新是概念设计的灵魂，产品功能是创新设计的出发点。利用物元的发散性、可扩性、共轭性、相关性等特点，在产品的创新设计中，以物元形式描述功能，引入量值属性，建立功能创新设计的物元模型。从功能组合角度定义了功能之间的关系，以功能重组为出发点为设计者提供创新思路。     

计算辅助概念设计支持技术研究

概念设计是设计中最重要的阶段之一，在概念设计阶段将完成从功能到功能原理解的映射过程，包含了设计中的大部分重要决策问题。在把用户需求转化为总功能后，要对总功能进行ｚｉｇｚａｇｇｉｎｇ分解，直到不能分解为止，在这个过程中使用设计目录方法对子功能求解，获得相应的功能原理解，最后进行综合获得概念设计原理方案。文中在这个过程模型的基础上研究了面向计算机的概念设计模型、设计目录方法和概念设计过程模型，为计算机     

基于TRIZ与可拓创新方法的机械产品概念设计方法研究

提出一种机械产品概念设计的创新方法,对概念设计阶段进行细分,将发明问题解决理论(TRIZ)与可拓创新方法的优势相结合,建立了基于两者的概念设计过程模型。通过建立用户需求基元模型与共轭分析法,确定产品的需求与功能之间的关联性,构建产品功能分解树,得到根源冲突;然后运用TRIZ工具集提取工程参数查询对应的原理解,通过可拓变换生成多种概念方案;最后利用优度评价法,实现对概念方案的量化评价与优选。以小型管道清淤机器人为例进行系统的创新设计,验证了该方法实用性和有效性。     

基于映射的面向上市时间的时间估算模型研究

以产品上市时间为目的，运用特征映射理论，分析了设计或与功能或之间的映射关系及设计咨询机理，将产品功能分解成子功能，建立了产品子功能与设计备选集的映射关系，给出了备选零件的制造，零部件安装的时间模型，在设计或内即可估算出产品上市时间，并可据优化产品生产过程。     

基于Apriori算法的复杂机电产品功能与结构关联知识获取方法

功能特征是控制整个设计过程的基本特征,建立产品功能与产品结构间的知识关联,是实现产品设计知识获取的有效途径。该研究通过构建产品设计过程中功能-结构映射模型,提取复杂机电产品设计过程中的功能与结构知识,建立功能-结构训练集,采用Apriori算法提取能-结构之间的关联规则,获得功能-结构之间的关联知识,以辅助产品的快速创新设计。论文以包装机为例,验证了该方法的有效性。     

模块化数控机床概念设计的研究

通过对数控机床设计开发过程的分析，提出了模块化数控机床概念设计系统模型，该模型分为功能域，结构域及评价域三个子模型。文中用广义映射的方法实现了从功能域到结构域的映射过程。相应于概念设计中设计对象模型的演变过程，广义映射分为三层映射，建立三种模型，完成从设计需求到产品功能结构，结构布局方案和模块化结构方案的设计过程。     

面向管道机器人的模块划分方法研究

传统管道机器人机械结构相对固定,可完成的工作任务单一,且在不同种类的产品结构设计上存在着大量重复的问题,无法快速应对不断变化的市场需求。通过对现有管道机器人的系统结构进行分析,提出一种公理化设计方法和IDEF功能建模方法相结合的模块划分方式,对不同类型的管道机器人系统进行模块划分。该方法利用功能-结构的映射关系及产品功能活动之间的关系,以自顶向下的方式划分出产品功能模块,并提炼出不同类型管道机器人系统中的通用模块和特殊模块,最终获得具有一定通用性的模块化管道机器人资源平台,实现部件级通用互换,形成资源共享,更加适应市场需求。     

基于功能Ontology的二次创新设计方法研究

针对目前我国很多企业消化吸收和二次创新能力明显不足的状况,提出一种基于功能Ontology 的二次创新设计方法.通过建立功能Ontology知识库,对产品结构进行功能匹配与功能组合,实现从已有产品结构到其功能的映射;通过对核心功能的泛化与具体化来分析同义或反义功能语义表述,从而得到合适的替代功能来实现功能变更,并通过对...     

基于柔性元结构的机械产品快速设计方法和工具的研究

提出柔性元结构、柔性虚拟模块、柔性元结构模板的概念,阐述了柔性元结构的功能结构映射关系,并以此为依据概括了柔性元结构的划分原则,同时对其在快速设计系统中的实现进行了详细的论述.     

基于功能拓展的创新设计方法

由于消费者对产品功能需求的不断变化,企业需要系统化的设计方法来提高产品创新能力,以满足消费者快速多变的需求。针对功能需求的新产品开发进行研究,提出一种基于功能拓展的创新设计方法。在确定核心功能的基础上,以宏功能为逻辑联系,对核心功能进行拓展绘制出功能系统图,再利用功能导向搜索和结构知识库,对功能进行结构匹配,实现从功能到结构的映射,最后将各结构组合,完成概念设计。从而通过核心功能的拓展形成满足特定功能需求的创新设计方案。最后用行李车案例验证了该设计方法的有效性。     

基于创新源分析的产品创新构思

产品创新始于构思、产品创新构思是产品创新过程中最能体现人类创造力的阶段,也是产品创新的关键环节,本文提出应用品质分析和需求评估进行创新源分析的方法,从创新的源头寻找产品创新可能的路径。通过对现有产品进行分析和评价,为产品创新构思提供创新点,从而提高产品的整体创新性,增强了产品的市场竞争力。最后介绍了该方法在铝合金基体陶瓷镶块摇臂设计中的应用。     

基于QFD和U-TRIZ的家用艾灸机器人创新设计

为了使产品功能配置合理,最后产出的技术方案能够满足用户需求,将质量功能展开（QFD）方法引入到家用艾灸机器人设计过程中,将用户需求转换为设计需求,保证设计的艾灸设备满足家用需求且具有竞争力;之后,对QFD阶段得出的相互矛盾的设计需求进行矛盾分析,找到对应的发明原理进行解决;最后,通过TRIZ理论下的统一TRIZ理论（U-TRIZ）特有的物质-属性-功能-原因（SAFC）解题模型,构建每对技术矛盾的技术方案,解决对应技术矛盾。结果表明：运用QFD和统一TRIZ理论集成的方法不仅能够使得产品构建合理,还能够快速找到合适的、具体的解决方案,实现的功能符合需求,使得设计过程更加严谨,方便设计者快速找到符合需求配比的合适技术方案。用此集成方法进行设计的技术方案申请了中国发明专利,验证了此集成创新设计方法的有效性。     

基于专利知识的计算机辅助产品创新设计系统研究

基于对专利重要性的认识,以钻夹头产品为例,系统分析了专利文献中可供创新设计参考的专利技术知识,提出了基于专利知识的产品设计和专利侵权检查的方法。在此基础上开发了基于专利知识的计算机辅助产品创新设计系统。该系统能够根据设计要求,在专利知识库中从不同创新层次进行专利检索,为设计师提供创新参考;同时具有对新设计结果进行计算机辅助专利侵权检查的功能,从而有效避免了设计的侵权行为,有助于快速形成企业的自主知识产权。     

基于产品族的产品设计方法研究

为达到快速响应市场需求和客户的特殊要求,实现产品快速设计,提出了在广义产品族基础上的产品设计方法：利用典型产品模板作为平台,组建企业产品族,并利用零件族实现产品配置形成新的产品;开发在线定制平台和智能浏览器,使客户浏览到产品、说明书,对产品图样进行简单更改和意图说明,实现客户化定制。利用这些技术,使企业实现设计知识重用,达到快速产品开发的目的,并以最快、最好的服务满足客户需求。     

面向需求的勾花网自动卷网机创新设计

针对产品创新设计时，逻辑关系抽象，确定子功能的过程较为复杂，提出基于CAI技术与TRIZ理论的产品概念创新设计方法。根据语义相近原则将收集的产品设计需求分类为几个子需求群，通过Goldfire软件检索得到子需求群的一级子功能；基于一级子功能的工作原理进行功能元定义和分解，根据功能元设计其功能载体，使用专利库和TRIZ理论完成产品机构的设计，并进行专利侵权判定。最后通过勾花网自动卷网机验证了此方法的可行性。     

TRIZ理论在产品概念设计中的应用

由于概念设计阶段的重要性在于产生产品创新的解决方案,其成为决定产品设计方案优劣的关键.TRIZ理论对创新有明确的定义并且对解决设计冲突有系统的操作方法,适合应用于产品设计的概念设计阶段.通过运用TRIZ理论,可以增强设计人员的创新意识和能力,提高革新设计方案的效率.通过对汽车部件焊装夹具的设计实例的分析,可以看出TRIZ理论在快速产生创新设计方案方面,有显著优势.     

计算机辅助机械产品创新设计关键技术及应用研究

针对当前新产品开发的实际,对计算机辅助机械产品创新设计理论及关键技术进行研究.通过产品的需求分析、功能设计、价值工程分析,可使产品设计人员在机械产品的概念设计、方案设计以及工艺设计阶段,根据市场需求进行新产品开发,并迅速地找到已有产品的问题所在和改进创新方向,获得产品创新方案构思,从根本上解决机械产品设计中的技术难题而实现创新.     

基于层次化单元的产品设计及BOM生成算法的应用研究

针对现有计算机辅助工具对早期设计支持不足的特点，以层次化单元为基础，建立了一种介于概念设计与详细设计之间的装配模型，该模型即能充分表达早期设计中产品的功能需求，而且在描述产品必要结构的同时又能与详细的产品数据和几何信息产生一定的关联，使得概念设计结果能直接作为后期设计的输入，在后期设计中讨论了产品结构树的生成算法，并以此为基础开发了针对电梯产品的软件系统。