模糊前端阶段产品创新设计过程实现研究

为有效解决产品冲突问题,提出了模糊前端阶段概念产品创新设想的实现技术路线,建立了模糊前端阶段产晶创新设计过程统一模型.利用计算机辅助创新设计InventionTools 3.0软件,对水力旋流器实例产品进行了专利分析及产品技术成熟度预测,验证了模糊前端阶段产品创新设计过程模型的有效性.     

基于TRIZ的机械产品突破性创新设想产生过程研究

为解决机械产品突破性创新设想产生的问题,将发明问题解决理论（TRIZ）应用于新产品开发的模糊前端阶段。在建立产品技术系统主功能物质-场模型的基础上,提出了机械产品突破性创新的方法;基于TRIZ全局理想化,对实现产品主功能的技术子系统进行了功能裁剪及可用资源分析,进而利用技术进化理论对实现产品主功能的技术子系统进行了技术预测,并应用计算机辅助创新软件（CAI）工具建立了机械产品突破性创新设想产生过程模型。中药滴丸机创新设想的产生验证了该方法的有效性。     

基于激进式裁剪的产品突破性创新设计过程

产品的突破性创新可使得其性能大幅提升，成本急剧下降，并提高系统理想化水平。为了提高突破性创新的效率，解决设想产生的问题，将激进式裁剪方法用于产品开发的模糊前端阶段，通过功能分析和根原因分析确定裁剪对象，实施裁剪，利用标准解、进化趋势及效应等创新方法辅助进行功能重组，进而产生突破性创新设想。构建了产品的突破性创新过程模型，并应用该模型进行自动出货机的创新设计，验证了所提出方法的有效性和实用性。     

需求进化与功能进化集成的创新设想产生研究

为解决面向产品创新模糊前端的设想产生问题,针对产品进化与生物体进化具有相似性的特点,论述了需求进化系统和生物功能进化系统的组成,并将生物体功能进化系统用于描述产品功能进化的过程。建立了需求进化系统与生物体功能进化系统之间的界面,在两种系统集成的基础上,建立了面向模糊前端的未来需求拉动功能进化的产品创新设想产生过程模型。通过中药擦丸机创新设想的产生表明了该过程模型的可行性。     

基于TRIZ的产品创新模糊前端设想产生模式研究

为解决不能充分应用不同领域知识的问题,将发明问题解决理论(TRIZ)及计算机辅助创新软件系统(CAIs)应用于产品创新模糊前端的设想产生,建立了过程模型,提出了4种创新设想产生模式.4种模式可单独应用,也可组合应用.中药滴丸机创新设想产生表明了战略机遇确定模式应用的可行性.     

模糊前端驱动的产品创新设计过程与应用

将模糊前端作为创新驱动力,应用发明问题解决理论中的冲突解决原理来分析产品性能与客户需求之间的差距,确定市场需求拉动的创新设想,通过结构创新对产品进行局部的改进,提高产品理想化程度和顾客满意度;应用需求进化定律与技术进化定律确定未来产品的需求及其对应技术进化的创新设想,通过原理创新对产品相关技术进行更新换代,提高产品应对市场未来变化的能力;以产品结构创新与原理创新为基础,结合计算机辅助创新知识库建立有创新设想产生到概念设计方案相融合的模糊前端驱动下的产品创新过程模型,提高设计人员自主创新的能力和创新成功率.以该创新模型为理论指导,进行带式输送机的创新设计,开发出新型磁垫式带式输送机技术方案.     

计算机辅助创新驱动的产品概念设计创新设想产生过程模型

创新设想产生是产品概念设计阶段的关键环节,影响该阶段设想产生的障碍是设计人员不能很好地利用多学科领域的知识.鉴于此,基于发明问题解决理论的计算机辅助创新软件系统提供了应用多学科领域知识的一个平台.提出了计算机辅助创新驱动的创新设想产生原理,以计算辅助创新软件为设计场景进行问题求解,基于源设计中的未预见的发现建立扩展解空间,驱动创新设想产生,进而建立了计算机辅助创新驱动的产品概念设计创新设想产生过程模型.通过安全隔离蝶阀创新设想产生验证了该模型的可行性.     

汽车前端模块集成度及轻量化发展研究

对汽车前端模块的集成阶段进行了划分,由单一前端模块支架,过渡为小集成前端模块、中度集成前端模块,最终发展为高度集成前端模块。归纳了汽车前端模块材料及成型工艺的发展过程,在该过程中支架的材质由金属逐渐发展为金属-塑料混合和组合结构,直到应用纯塑料和复合材料。并通过不同车型标志性的事件对以上的发展过程进行了实例分析。     

基于技术杂交的一类产品技术集成创新设计

技术集成创新是近几年来企业应对激烈竞争而产生的一种新的创新模式。针对技术集成创新理论研究中存在的问题,从产品进化资源的角度提出技术杂交的概念,分析产品技术杂交的原理,将产品技术杂交分为牵引杂交和竞争杂交两类。借鉴生物杂交过程中的基因重组思想,提出技术基和技术基重组的概念,研究技术基的表达和获取方法,以及技术基重组过程中的基本操作和重组原则,进而建立基于技术基重组的产品技术杂交实现方法。在此基础上提出一类基于技术杂交的产品技术集成创新设计过程模型。该模型针对实现功能相同或相似但技术特性互补的两个产品技术,通过将体现两产品优势技术特性的技术基进行集成,以实现产品创新。中药滴丸脱脂机的技术集成创新设计实例说明了该方法的应用。     

集成TRIZ的计算机辅助公理化设计系统

为融合先进技术,快速有效地进行创新设计,将计算机辅助创新与公理设计及发明问题解决理论集成,提出集成发明问题解决理论方法的计算机辅助公理化设计系统模型.扩展了发明问题解决理论方法与公理设计的集成点,旨在使设计过程更加简洁有效、设计结果更具创新性;提出了基于信息公理的模糊方案评价方法,应用模糊理论量化定性的评价指标,推进了公理设计在方案评价中的应用,为产品设计提供科学的决策依据;开发了基于集成模型的原型系统,并以停车档机构的改进设计为例,验证了系统的有效性与实用性.     

面向可持续性创新的功能设计理论研究与实现

在中国国家自然科学基金资助项目《面向模糊前端(FFE)的机械产品创新设想产生系统化方法研究》、中国国家高技术研究发展计划(863计划)项目《面向原始创新的模糊前端及概念设计系统化方法研究》,以及河北省自然科学基金资助项目《面向产品创新的功能设计方法研究》支持下,针对“面向可持续性创新的功能设计”所涉及问题开展理论研究与工程研发,归纳报告功能设计的基础理论、实现方法、支持工具和工程应用的研究进展。 针对不同的功能理解导致的功能认知、功能建模不一致问题,定义功能和流的内涵,建立相应的数学模型,提出3种功能表达范式,建立由操作集、流集和属性集组成的标准功能集,以支持功能的重用、共享和交流。     

随机和模糊约束下的扩展型集约生产计划方法

针对不确定环境下具有模糊需求量、随机加工能力约束的多阶段多品种集约生产计划问题进行了研究。在考虑生产任务跨阶段性的基础上,建立扩展型随机模糊混合优化模型,并运用随机模糊机会约束规划理论、不确定等价方法和Lingo软件对模型进行转化和求解。通过案例分析,证明了该模型和方法的有效性,为决策者在不确定环境下的生产计划决策提供了依据。     

基于技术预见工具的产品创新特征研究

以降低产品创新的模糊前端的模糊性为目的,将技术路线图作为技术预见工具,分析了技术创新机会发现的原理,从技术、产品、产业和市场等层次对渐进型产品、平台型产品、突破型产品等进行了产品创新特征的研究,提出基于技术路线图的产品特征类别图,为进行产品创新预见提供参考。     

市场与技术混合驱动集成化创新需求确定方法

为使产品设计既满足市场需求又吻合技术创新规律而衍生新的需求,提出在"市场拉动与技术驱动集成的混合模式"下确定创新需求的方法体系。该方法体系包括:将直觉模糊集与理想点法结合得出创新设想技术可行度;将理想点法与灰色关联分析法结合得出创新设想与市场需求匹配度;提出一种新方法——矢量余弦法,将创新设想看作矢量,用长度和角度两个参数表示,通过投影求余弦得到技术与市场需求的集成有机度,进而确定创新需求。通过洗衣机创新设计案例验证了该方法的有效性。     

集成价值工程与TRIZ求解工具的产品创新设计研究

为解决如何利用价值工程(Value Engineering,VE)和TRIZ求解工具相结合,有效解决产品创新设计过程的问题,基于VE的工作计划过程对VE与TRIZ求解工具进行了对比,探讨了二者集成的可行性,提出在功能构思阶段集成VE与TRIZ的求解工具,并将该求解工具的模型应用于智能网关音箱的创新设计中,提出一种新型智能网关音箱的概念设计方案,验证了模型的可行性与实用性。     

多方法融合辅助产品创新资源挖掘与分析

针对现有产品设计过程中可用资源对创新设计方案支撑不充分问题,提出一种多方法融合辅助产品创新资源挖掘与分析方法。首先,从产品功能角度确定系统问题,提出基于因果分析的直接可用资源挖掘过程。其次,基于根原因的功能转化,提出基于效应和效应链的扩展可用资源挖掘过程。最后,面向创新设计方案构建将上述过程集成,形成多方法融合辅助产品创新资源挖掘与分析过程模型,并以清分扎把机为例,验证了该过程模型的有效性。     

基于QFD/TRIZ集成模型的产品创新设计

在产品开发的设计阶段,为了准确实现产品创新,将QFD质量屋与TRIZ发明原理、冲突矩阵与分离原理相结合,提出了一种基于QFD/TRIZ集成模型与具体方法,指导产品创新方案的产生过程。通过厨房烟机与灶具的创新设计,开发了4款集成环保灶设计方案,论证了所提出的QFD/TRIZ集成模型与方法的可行性。     

制造/再制造集成物流网络模糊优化设计方法

为提高制造/再制造物流管理绩效,提出了合理设计制造/再制造闭环物流网络结构.将废旧产品回收量、新产品或再生品需求量、物流设施的生产或处理能力等看成三角或容差模糊参数,建立了单周期、单回收产品、有能力限制、同一物流设施备选地点对应多种可选物流设施类型的集成物流网络设计的模糊混合整数线性规划模型.为求解该模型,利用模糊机会约束规划方法将其转换成等价清晰模型.介绍了模糊混合整数线性规划模型针对同类型不同规模的物流设施选择的扩展应用,阐述了置信水平重要程度的分析方法,通过算例验证了模糊优化设计方法的有效性.     

基于模糊评价的协同设计冲突仲裁技术研究

针对协同设计中采用单一的冲突消解方法难以消解复杂多样的冲突的问题,采用多种冲突消解方法集成的方式消解冲突,提出了协同设计中冲突消解过程模型,对该集成冲突消解过程中的重要环节——冲突仲裁问题进行了描述。采用模糊评价法作为协同设计过程中冲突仲裁问题的求解方法,并给出该算法的具体实现过程和冲突仲裁流程。建立了基于模糊评价方法的冲突仲裁系统的体系结构,详细介绍了该结构的主要功能模块,并对原型系统进行了开发。最后,以某车床纵向进给部件的圆柱齿轮减速机构为例,说明了该算法在冲突仲裁中的应用。     

基于产品组态图的跟踪创新方法研究

提出一种基于产品组态图的跟踪创新方法,其实质是将产品创新模板理论和TRIZ技术进化理论集成应用于概念设计阶段。首先在概述产品组态图的基础上,提出了基于产品组态图的跟踪创新过程模型;然后,深入研究和探讨了产品组态图的建立过程和基于产品组态图的创新概念设计过程;最后,以专利US4749063为待改进产品,对所提出方法的有效性和实用性进行了验证。