基于突变理论的机械产品突破性创新耗散结构模型及其评价

为揭示机械产品突破性创新内在的动态演化机制,提出了一种基于突变理论的机械产品突破性创新耗散结构模型及其评价方法.首先叙述了耗散结构理论与熵变;然后应用发明问题解决理论(TRIZ)中的冲突解决原理分析了机械产品突破性创新尖点突变过程,建立了机械产品突破性创新耗散结构模型,指出了机械产品是在一个非平衡的开放系统中,系统内各技术子系统之间非线性相互作用下,以尖点突变的形式产生的宏观的“巨涨落”,从而形成的一种新的有序的耗散结构;最后基于信息熵理论提出了机械产品突破性创新的评价方法.以中药滴丸机为例,对2种不同状态下的滴丸机进行定量分析,结果较好地验证了该方法的合理性.     

基于TRIZ理论的轨检小车机械结构创新设计

目的针对轨检小车机械结构存在的缺陷,应用TRIZ理论进行创新设计。方法按提出的基于TRIZ理论的已有产品的改进创新设计框架,对轨检小车的机械结构进行组件分析,建立功能模型,结合轨检小车使用过程中存在的问题和功能分析的结果找到技术系统的薄弱点,应用TRIZ理论方法对功能模型存在的问题进行解决,高效地产生创新方案。结论形成了基于TRIZ理论的已有产品的改进创新设计框架,应用此方法对轨检小车的机械结构进行了创新设计,解决了轨检小车在实际使用中存在的问题。     

设计与资源驱动的产品NDI设想产生过程研究

产品创新包括模糊前端、新产品开发、商业化三个阶段,而创新设想产生是模糊前端阶段的关键步骤.为向企业开发新市场破坏性创新(new-market disruptive innovation,NDI)产品提供技术支持,通过对新市场用户及其需求的创造,将产品设计由被动状态转变为主动状态,提供了面向模糊前端的NDI设想产生过程模型.由设计驱动创新方式的视角,给出了对TRIZ超系统资源的分类及分析方法;通过提取超系统资源的属性特征并对其进行变换,为NDI产品开发创造"设定用户"或"设定环境",提供了3种NDI设想产生驱动模式;建立了设想产生过程模型.自动取款机的NDI设想产生验证了该方法的有效性.     

基于TRIZ理论的手扶式旋耕机造型设计研究

目的为了满足用户对手扶式旋耕机综合品质日益提高的要求,利用发明问题解决理论(TRIZ)和产品设计理论,提出一种基于TRIZ理论的旋耕机创新设计方法。方法首先运用TRIZ理论建立手扶式旋耕机的功能模型图,阐述技术矛盾;并根据矛盾矩阵确定发明原理,确定最适合解决技术矛盾的具体解决方案;再结合人机工程学、造型语义、色彩理论对产品造型进行多方面的分析。结果提出一种基于TRIZ理论的创新设计模型,对现有的手扶式旋耕机进行创新设计。结论将TRIZ理论与相关理论相结合,对手扶式旋耕机进行设计实践,验证了应用该方法为产品设计构思提供创新思路的可行性,并为相关农机产品的开发设计提供了重要的参考。     

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TRIZ理论的按摩椅创新设计方法研究

目的研究基于TRIZ理论的创新设计方法,建立一种适用于产品创新的设计模型,并针对目前市场上按摩椅设计中存在的不足,设计并制造一种新型按摩椅。方法将TRIZ理论中的创新原理、矛盾矩阵等创新设计理念与用户情感体验机理相结合,建立产品创新设计数学模型,分析市场上现有按摩椅设计问题的原因,创造性地探索出新型按摩椅的结构设计原理,借助于Pro/E软件平台建立目标三维模型,制造按摩椅实物模型,获取用户体验结果。结果建立了一种新的产品创新设计模型,并将其应用到按摩椅的创新设计中,对按摩椅三维模型进行了运动仿真分析,并没有发生运动干涉,验证了模型建立的合理性。结论产品设计的创新不是简单的机械结构创新,而是在融入多种设计理念后,反复实践的再创造。     

融合TRIZ理论和FBS模型的担架车创新设计

目的 提出TRIZ理论和FBS模型融合的创新设计模式,以更充分地发挥两者在产品创新设计上的特点,形成优势互补,基于该模式设计一款代替救护车通过狭小路段实施救援的新型担架车。方法 基于现有担架车产品,运用FBS模型挖掘医护人员和伤者的用户需求,并由用户需求推导分析用户行为,进而得到担架车创新结构特征。之后,应用TRIZ理论矛盾冲突矩阵对担架车结构及功能设计中出现的矛盾冲突进行分析,找到问题解决的思路并形成方案。结果 根据产品创新设计模式设计出一款带有动力系统、可快速转移伤员、携带一定数量的救援物资,并能够通过狭窄空间、可承载多人的新型担架车。结论 融合TRIZ理论和FBS模型的产品创新设计模式,为产品创新设计过程中的问题挖掘与问题解决,提供了一套系统且有效的设计思路与工具。     

基于认知发展理论与TRIZ的儿童益智玩具设计

目的 针对现有儿童益智玩具中存在的缺乏“益智”性及未完全贴合儿童认知的问题,提出了一种基于皮亚杰的认知发展理论,并结合TRIZ获得儿童益智玩具的创新设计研究模型。方法 运用认知发展理论中的四个运算阶段思维发展特征,分析不同年龄段儿童对于益智玩具的需求,通过建立各阶段益智玩具的理想功能模型,结合理想化水平公式进行解析;然后应用TRIZ的创新设计理念分析儿童益智玩具设计中存在的冲突,通过工具系统中的冲突矩阵找出相对应的发明原理并分析可行性。结果 为针对7~9岁儿童的科学设计益智玩具提出了一种具有互动体验且较为创新的解决方案和设计思路。结论 通过将认知发展理论融入儿童益智玩具设计原则与原理,在设计参数间产生出了许多潜在冲突;并由TRIZ理论创造性地解决了冲突,进而通过解决冲突生成了可行、有效的概念设计方案,对益智玩具行业发展方向具有一定借鉴意义。     

基于TRIZ和仿生技术的产品创新集成模型及其应用

为利用TRIZ和仿生技术两类系统化创新方法来提高产品原理解的产生效率,提出一种基于TRIZ和仿生技术的产品创新集成过程模型.整合了基于生物功能的创新原理,结合Matrix 2003冲突矩阵表,应用Matlab软件实现仿生模本寻找的可视化操作,并建立生物原型树形模型及产品仿生耦合模型.利用所提出的产品创新集成过程模型对风扇叶片进行创新设计,对改进前、后风扇叶片的性能进行了Fluent仿真分析.仿真结果表明:仿生创新风扇叶片在监测面和监测点处质量流率提高了6％,A级噪声值降低了7.8％.风扇叶片的创新设计验证了所建立的集成过程模型的可行性与有效性.     

多维KE模型下品牌意象驱动的农机装备外观设计

目的 基于品牌意象与多维KE模型完成农机装备外观设计研究。方法 以KANO分析明晰品牌意象,建立外观设计目标;以多维KE模型解构外观特征,运用层次分析确立主特征及其权重,建立关键特征框架;基于目标、主特征与工程技术要素相关分析,建立外观设计质量功能配置屋;以发散性创新与收敛性优化递进思路完成农机装备外观设计。结果 建立了KANO分析、多维KE模型、层次分析、质量功能配置理论融合应用的农机装备外观设计策略。结论 基于品牌意象与多维KE模型的农机装备外观设计有助于建立该类产品统一鲜明的族群形象,提升产品市场竞争力,助力农机装备品牌发展。     

基于材料体验的产品创新设计方法研究

目的材料作为产品创新设计要素,将材料体验融入产品创新设计实践中,利用可拓学理论,将产品设计要素变量分类,建构产品设计创新的迭代过程。方法结合用户的个性化需求,提出基于材料体验的技术原理、特性、情感力3个设计要素,建立设计要素的物元变换模型。通过物元变换模型对产品功能要素和产品需求要素分别进行分析、变换、推理、判断,最终生成解决问题策略的方法,用表征化和形式化的模型推导演算出从发现问题到生成解决问题的策略。结论根据模型推导,充分发挥材料体验在产品创新设计中的推动力,实现差异化补偿的积极用户体验,给用户带来新的服务力。通过设计案例证明了该方法可有效提升用户满意度,为实现产品的集成创新提供了新的途径。     

物质-场情景分解法在工业设计中的应用研究

市场经济带来的竞争性压力促使企业不断进行产品创新设计.为了提高产品创新设计的效率和成功率,系统化的产品创新设计方法显得尤为重要.物质-场情景分解法,是以情景分解法为基础分析产品全生命周期过程,结合TRIZ理论体系中的物质-场分析法将情景分解法中的问题转化为功能模型,并应用标准解对问题进行求解,为产品创新设计提供一种系统化创新设计方法.最后以轮椅设计为例,验证该方法的有效性和实用性.     

基于KE/AHP/SAFC的老年代步工具设计研究

目的 针对当下老年代步工具缺乏及设计紊乱问题,从老年代步车入手,通过对在造型设计中审美缺失的关注及对产品功能性的需求进行考虑,提出相关的综合性设计。方法 通过资料收集法与市场调研确定代步车感性词汇,并分析造型特征要素,结合层次分析法建立造型设计要素评价体系,通过问卷调研得到符合用户感性需求的造型要素,并以此为主体,结合SAFC模型分析造型要素与功能间的关系,进行功能属性的结构化呈现,运用矛盾冲突解决理论进行创新设计。结果 以感性需求为基础,进行代步车造型设计并获取合理的功能解决方案。结论 构建集成了感性工学、层次分析法、SAFC理论的产品创新设计流程,并运用设计实践及评价表明了此方法具有一定的可行性。     

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。     

面向产品感性意象的造型优化设计研究现状及趋势

目的产品的设计优化创新一直是研究的重点,而造型是设计优化的重要关注点之一。针对感性产品的造型优化,充分应用感性工学理论及技术,进行以用户为中心的意象造型优化设计成为当前的研究热点,基于此,对面向产品意象的造型优化设计的研究现状及趋势进行了分析。方法通过对国内外学者相关文献的梳理和归纳,在感性工学理论体系相关概念阐述的基础上,分别探讨了面向产品意象造型优化设计中的意象提取、映射构建及造型创新三个主要环节;重点分析了在产品意象造型优化中,基于计算机算法的造型优化、基于创新理论的造型优化和基于数理统计模型的造型优化三个方面的关键理论、技术及其运用。结论总结出了在造型优化方面中关键理论、技术的优缺点;结合设计研究的发展趋势,对产品意象造型优化设计提出了展望,即多方法融合、生理心理认知测量技术结合、基于AI技术和大数据的优化。     

基于TRIZ理论的超市寄存柜结构创新设计

通过市场调查,分析了目前超市寄存柜使用问题所在,运用TRIZ理论的创新设计理念及工具体系中的矛盾矩阵,对超市寄存柜的结构进行改进,将传统寄存柜单格高度不可变改进为可变结构,不仅可以存放大件物品且节约了空间。同时,更加肯定并推广了TRIZ理论在产品创新设计中的运用,使设计师脱离对设计经验的依赖及束缚,获得产品创新设计的方法。     

基于iNPD-AHP-TRIZ集成模型的手部按摩仪设计研究

目的 由于手部工作压力越来越大,双手出现不适的状况日益增多,为满足人们对手部按摩保养新的需求、填补市场空白,精准有效地开发新型手部按摩仪具有重要的现实意义。方法 通过梳理产品设计与评价方法,将层次分析法(AHP)和发明问题解决理论(TRIZ)融入一体化新产品开发(iNPD)过程中,得到用于产品创新设计的集成模型。分析设计缺口,进行概念化设计,制作产品模型,得到使用评价,从而指导手部按摩仪的设计研究。结果 在集成模型的指导下,科学高效地开发设计了新型手部按摩仪,该产品通过改进的经皮电技术刺激手部肌肉,达到按摩效果,其全新的功能设计、外观设计、交互设计填补了市场空白,满足了人们的使用需求。结论 实践证明,在集成模型指导下能够准确把握手部按摩仪设计机会,科学地解决技术问题,有效满足用户需求,缓解手部疲劳,同时,该理论模型能够为设计师及企业在相关产品创新设计时提供思路与方法。