Design Around Bundle Patent Portfolio Based on Technological Evolution

Product innovation can be achieved by analyzing leading products patents in the market.Different methods have been proposed for design around patent,commonly using the elimination or replacement of a single patent element However,the existing research fails to restore the position and function of the design around object in the original patent portfolio of enterprises,which often leads to the phenomenon of evading one patent and violating another.This paper proposes a method for design around patent through using the fusion of technologies of the evolution theory and bundle-type patent portfolio analysis in the initial stage of product development.The object system is analyzed to select technical opportunities through the evolutionary path of technologies and functional trimming methods to achieve circumvent barriers of bundle-type patents.The bundle patent portfolio is analyzed for the product evolution with a radar map.The technological evolution path is combined with the TRIZ innovation method to identify and solve the design problem.Patentability of the new design is evaluated using the patent system rules for innovative scheme difference from the original patent portfolio.The method is verified in a case study for the design of a glass-wiping robot.The design solution has been patented.     

产品外形仿生设计研究现状与进展

创新是当前及未来发展的关键,而仿生是灵感来源的重要途径。仿生设计是工业设计中重要的研究方法,也是创新的重要手段。通过对国内外相关文献的研究,论述了产品外形仿生设计的相关概念,分析了产品外形仿生设计在形态仿生、功能仿生、结构仿生、肌理仿生、色彩仿生、意象仿生领域的发展,针对已有的产品外形仿生设计案例,提出了“自上而下”和“自下而上”两种设计过程,罗列了产品外形仿生设计中的主要方法。在产品外形仿生设计研究方法方面,提出了产品外形仿生设计的本体层、行为层和价值层三个层次模型,系统地探讨了产品外形仿生设计生物外形本征提取、产品外形设计与表达、生物外形本征与产品外形的融合三个方面的研究内容与体系结构,以及关键技术和存在的问题。针对仿生设计与信息技术的融合发展,提出产品外形仿生设计的研究热点和发展趋势。     

计算机辅助创新技术驱动的产品概念设计与详细设计集成研究

针对计算机辅助创新(Computer-aided innovation,CAI)技术提出的创新概念方案不能顺利地输出给CAD系统的问题,从分析具备产品的功能信息及结构信息的CAD装配结构模型入手,通过建立产品装配结构的信息模型图,分析并确定装配模型存在的问题和冲突,然后应用计算机辅助创新(CAI)技术驱动的知识工程(Knowledge based engineering,KBE)及语义处理技术集成的创新技术进行解决,进而驱动产品结构设计,创新性地解决装配结构中存在的问题,形成从构思创新方案产生-形成知识-驱动结构设计的有机创新过程,初步实现了概念设计与详细设计的集成。进而建立了计算机辅助创新(CAI)技术驱动的产品概念设计和详细设计的集成过程模型,通过无磨损蝶阀产品的创新案例验证了该模型的可行性。     

融合计算机辅助创新的机会识别技术及其应用研究

为解决现代产品创新设计过程中创新机会难以识别的问题,提出一种创新机会识别技术.从产品的内部机会和外部机会两个方面出发,借助计算机辅助创新技术和知识库技术,依托现有创新方法及理论扩展已有机会,利用相应的非逻辑思维方法创造外部未知机会.最后通过一个原型系统和机械产品示例展示了该技术的应用流程,提高了机会识别的有效性和可行性...     

基于质量屋的设计方案选择模型

分析了质量功能展开中传统的设计方案选择所存在的问题，提出了一种新的设计方案评价方法。该方法以设计方案表现特性为评价指标，其取值可由模糊综合评判确定，进而以质量功能展开前两个阶段的产品规划质量屋和部件配置质量屋为展开工具，通过定义部件的表现特性函数，表现度等概念，建立了一个设计方案选择规划模型，仿真研究表明，该模型可以帮助设计人员系统考虑质量屋中自相关矩阵，企业资源及竞争企业对设计方案选择的影响，科学合理地配置产品部件设计方案，比传统方法更加科学、有效。     

融合QFD、TRIZ和田口方法的产品概念设计方法

QFD、TRIZ及田口方法都是在概念设计过程中使用的方法。QFD是从顾客需求出发寻找产品最佳设计的关键技术,TRIZ理论是解决创新问题的有效方法,田口方法是转化创新结果的利器。本文在比较和分析3种方法各自特点的基础上,讨论了三种方法在概念设计过程中的相互作用,提出了将三者集成为一个理想的概念设计方法,该方法将最大限度地发挥各自的优势,弥补不足,从而实现设计质量创新。     

面向实例推理的产品设计本体建模研究及应用

分析现有基于实例推理的产品设计系统,针对其缺乏对实例功能、行为等描述的缺点提出面向实例推理的产品设计本体模型,并利用本体技术建立基于实例推理的产品设计实例本体及产品设计实例本体模型.依照产品设计特点研究产品设计实例本体模型的重要性质,依据实例推理的产品设计给出基于本体的产品设计实例本体检索机制.在检索中利用本体模型的EDCOM数组,通过相似度算法进行匹配找出合适的产品设计实例,在本体模型库维护中给出本体模型的集成算法.最后以汽车零部件企业为实例,并利用本体技术开发了基于实例推理的产品设计原型系统,通过设计系统的产品设计要求、检索实例等功能模块实现了基于实例推理的产品设计.     

基于虚拟样机技术的电动切卡机创新设计及仿真优化

为了实现电动切卡机产品的优化设计,首先运用机电产品创新设计的方法,对该产品进行了功能原理求解,获得了功能方案,然后利用Pro/E和ADAMS软件对该方案进行了三维建模,最后应用虚拟样机技术进行了运动学和动力学仿真分析,并对该设计方案进行了参数优化,获得了最优结果,实现了设计目标。研究结果表明:运用创新设计方法和虚拟样机技术相结合的方案进行产品的优化设计是非常有效的。     

融合RE与BID的产品创新方法研究及应用

针对已有产品的再创新、创新方法选用及创新方向的明确性等问题,提出一种融合逆向工程(Reverse engineering,RE)和生物启发设计(Bio-inspired design,BID)的产品创新过程模型。首先,通过RE对已有产品进行分析,经过结构分解、行为匹配及功能构建等步骤,建立其功能模型;其次,以该模型为基础,搜集产品用户需求,通过需求进化分析、需求重要度计算及功能进化,得到产品概念的功能再创新,进而组合出产品新功能待求解模型;最后,以生物系统逆向工程建模方法为基础,搜索并整理生物案例。利用所建立的生物启发设计辅助系统求解产品新功能,得到产品再创新方案。以方舱医院医护人员用防护服为例,验证了RE与BID融合的产品创新方法具有较好的可行性。     

机械产品杂交集成设计及产品基因库的构建

在前人研究的基础上提出基于生物基因工程的机械产品杂交集成设计方法,探索建立零件和产品级的基因编码方法,克服了以往编码系统存在的如形状统计和零件分类方面的不足.该编码方法基于产品功能模式对产品信息进行了描述,以此为基础进一步提出建立机械产品基因库和目的基因检索的方法,通过借鉴已有的生物基因重组理论,机械产品的杂交集成设计方法可实现创新机械产品的快速设计,对于个性化需求的机械产品设计具有一定的借鉴.     

创造性思维及计算机辅助产品创新设计研究

分析了创新思维、创新方法学的特点。根据产品设计的特点，结合信息技术和计算机技术的先进成果，建立直觉思维和逻辑思维相结合、心理学和工程技术相结合的计算机辅助创新设计模型，该模型包含了创新设计方法、产品设计知识库、基于语义搜索工具、概念设计环境和基于Internet的协同设计环境等主要模块。本研究将为工程技术领域新产品的创新开发提供相应的解决方法。     

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。     

基于数据挖掘的机构设计知识库建立及求解

分析了机构设计特点、步骤及设计知识构成,提出了基于数据挖掘原理的多维立方体数据模型及形成的知识库;该知识库根据功能分析法由实体层、方法层及创新工具库组成,便于查询,利于创新方案的生成;介绍了求解知识库的数据挖掘系统的组成及决策树算法;最后以一设计实例说明了知识库求解的过程。     

基于技术进化理论的破坏性创新预测与实现模型

破坏性创新是一种便宜、方便、简单的产品技术创新,它的实现可以使企业技术实现有效增长,也可以利用其开发出的新产品创立新的企业。由于现有破坏性创新预测与实现方法无法有效地对破坏性技术进行搜索,在激烈的市场竞争中,对于处于成熟期的产品,有效的新产品开发变得极为困难。基于破坏性创新的发生条件,对破坏性创新的预测与产生方法进行了深入研究,为了考察破坏性技术的可预测性,研究技术进化路线上的破坏性创新节点及其破坏性创新的技术进化过程,建立了新市场破坏创新和低端破坏创新的详细的实现模型。所提出的方法既可用于新兴企业的新产品开发,也可用于市场主流企业的未来技术规划。     

基于价值工程的机械产品创新设计对象的确定

创新是企业制胜的法宝,是社会进步的源泉。创新设计对象的准确分析与确定,是机械产品创新设计中的关键问题之一。本文针对创新设计时对象难以确定的难题,将价值工程原理引入机械创新设计,提出了以功能评价系数、成本系数的确定为基础,以价值为评定尺度的产品创新设计对象的评估与确定方法。最后介绍了该方法的具体应用。     

基于QFD与创新问题分类求解策略的创新设计研究

根据产品设计的特点,提出了融合质量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)与创新问题分类求解策略的产品创新设计流程;论述了应用QFD确定创新设计问题类型与选择创新求解策略的方法;在上述理论方法的基础上,初步完成了计算机辅助创新设计软件中QFD模块的开发;最后,通过具体实例的应用说明并验证了提出的方法.     

Evaluation of design innovation using the length-time dimension and regression analysis

Although importance of innovation has been widely recognized, there is a lack of the effective method to evaluate the design innovation. Most of the existing methods for innovation evaluations are based on the qualitative analysis and domain experts. As the lack of objective indicators and rules, evaluation results from different designers are easy to differ. In order to reduce obstacles of the innovative design, this paper proposes a quantitative method to evaluate the innovation of conceptual schemes. From the perspective of product physical attributes, length-time dimensions are formed to represent the scheme type and innovation level. The degree of technical differences between existing products and new solutions is assigned as a measurable independent variable. Using a multiple regression model, sufficient case data are analyzed to obtain the evaluation formula with the statistical and engineering significance. The proposed method is applied to evaluate design of a series of practical products. Design of a tire breaker for the traffic control illustrates the method in detail, which proves the method potential to guide designers for searching innovative solutions.

     

PRODUCT GENE REPRESENTATION AND ACQUISITION METHOD BASED ON POPULATION OF PRODUCT CASES

The representation and acquisition of a product gene is a crucial problem in product evolutionary design. A new methodology of product gene representation and acquisition from a population of product cases is proposed, and the methodology for product evolutionary design based on a population of product cases is realized. By properly classifying product cases according to its product species, the populations of product cases are divided and a model is established. Knowledge of the scheme design is extracted and formulated as the function base, principle base, and structure base, which are then combined to form a product gene. Subsequently, the product gene tree is created and represented by object-oriented method. Then combining this method with the evolutionary reasoning technology, an intelligent and automatic evolutionary scheme design of product based on the population of product cases is realized. This design method will be helpful in the processing of knowledge formulation, accumulation, and reuse, and in addressing the difficulty of acquiring design knowledge in traditional design. In addition, the disadvantages of manual case adaptation and update in case-based reasoning can be eliminated. Moreover, by optimizing the design scheme in multiple levels and aspects of product function, principle, and structure etc., the level of creativity in the scheme design can be improved.     

基于企业协同协议的协同设计系统研究

为满足异地产品协同设计的需求,开发了一个基于企业协同协议，采用并行工程思想的产品异地协同设计系统，介绍了系统的功能、体系结构与主要特色。系统开发的目的是为企业提供全面的异地产品协同设计的支持。     

基于网络的机械系统方案创新设计模型的研究

对机械系统方案的创新设计进行了研究。通过对创新设计的分析，提出了以发挥人的创造性思维为主的基于网络的机械系统方案创新设计模型，并分析了模型涉及内容及关键技术。该模型的建立集机械学、创造学与计算机机于一体。为机械系统方案的创新设计提出了新的思路。