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产品创新设计概念范文1
一、概念创新设计
面向设计要求和分析设计条件，概念创新设计环节着重生成框架式的广泛意义上的解。设计师的知识背景、专业素质和高质量的设计方案密切相关。它需要工程科学、专业知识、产品加工方法和商业运作等围绕着产品一人一环境的复杂结构体系贯通相融，达到做出产品完整周期过程最为重要的决策。概念创新设计通过合理解决原理部件间的空间或结构上的关系问题，从而形成产品的方案。产品设计中的重要环节是概念创新设计，如果在概念创新设计环节发生错误或缺陷，详细设环节将很难甚至无法纠正。概念创新设计是一项进行知识处理与操作的创造，目标在于从定性到定量的寻求最优解。产品概念的生成是从用户的需求开始，以良好的用户体验为目标，对产品概念进行深入设计，生成最终的一个或几个设计概念。而概念创新设计环节对设计师的约束条件最少，从而具备较大的创意空间，最能体现与发挥设计人员的经验、智慧和创造力。概念创新设计阶段中，融入绿色设计因素，则能更好地提升产品质量，使产品更加绿色。
二、产品形态层次
产品形态是传递产品信息的第一要素，它能使产品内在的质、组织、结构、内涵等本质因素上升为外在表象因素，并通过视觉而使人产生一种生理和心理过程。产品形态由物质形态、文化形态和理念形态三个层面构成。物质形态层面是指功能性和技术性的因素，具体体现为产品的结构、材质、色彩、样式等；文化形态层面包含流行趋势、审美趋势等与社会文化相关的因素；理念形态层面指受民族与传统、宗教与历史的影响而产生的产品设计理念，包括对形态的观念、联系、想法、判断、偏好和理解等主观的认识。
三、概念创新设计中的绿色策略技术
绿色策略技术是建立在产品属性的层次理论之上的。概念创新的开发环境融合涉及产品开发各环节的设计知识流。而利用产品形态的层次方法，将设计知识流合理的引入，则可以从较高的层次来规划和发展绿色策略技术。针对产品形态的三个层次，构建四个阶梯的绿色策略技术。绿色策略技术包括产品物质属性宜人化策略、产品操作宜人化策略、产品文化属性宜人化策略和产品概念意识宜人化策略。
1.产品物质量属性宜人化策略
产品的质量属性体现在产品的材质、色彩、形态、技术等因素上。产品物质属性宜人化策略主要考虑物质属性的基本元素——物理组成。产品的物理组成包括产品材料、产品制造和产品形态等内容。产品材料指产品的各种材料组成部分；产品制造涉及产品的制造工艺和制造过程；产品形态指产品的大小和形状，以及造型风格。产品物质属性宜人化策略包含运用绿色材料、绿色结构、绿色形态设计、以及造型风格绿色化。绿色材料除具有优异的物化性能和使用性能，还更过考虑资源能源与环境因素。绿色结构是指产品结构设计环节中，更多地注重能够节约能源资源的结构，避免材料的浪费。绿色形态设计是指在工业设计的形态设计环节中，在产品造型美观得到满足的前提下，合理规划产品形态，使之能够更好地与优化结构、节约材料相符合。造型风格上偏向于绿色，则能够在产品后期的市场竞争中提升产品市场营销能力。
2.产品操作宜人化策略
概念创新设计中对产品体验进行深入的设计是一个重要环节。产品使用体验更多的决定着消费者眼中的产品好坏。产品体验具体涉及操作界面、时间、使用环境、日常维护保养等因素。在绝大部分产品体验中，视觉与触觉返回的信息最多。视觉信息的反馈决定了产品的第一印象。其总体印象的来源则取决于产品物质形态。触觉给用户带来对产品的印象和主观感受。触觉，直接带给消费者产品质感体验，却可以传递产品价值体验的信息。良好的触觉体验能让用户倍感关怀与舒适，以及后续用户的理性判断——感觉这个产品很棒。用户体验是一种用户与产品的深层次的交互行为，涉及生理、心理、思想、社会等方面。在用户使用产品时，产品的属性达到了用户的需求，具体表现为可用性、易用性、可依赖性等方面。概念创新设计中的操作宜人化是在通过设计师对于视觉、触觉和听觉等感觉方面做出深入设计，来提升产品和用户交互质量。在产品体验中用户有行为和情绪两种外在表现。通过对行为和情绪调查研究，设计师就能够把握住用户需求和产品属性之间的关系，设计出更好的用户体验。
3.产品文化属性宜人化策略
产品进入市场后，由于外部影响而具备了一些与产品本身密切联系的关联属性特征，诸如深蓝色于IBM。产品文化属性就是这样一种深层的关联属性。在概念创新设计中，运用文化属性宜人化策略，可以通过产品创意背景、产品地域文化、产品文化关联、产品品质文化等来实现。产品创意背景以中华文明优秀的文化传承为依托，在当代文化环境下，对当代产品创意背景进行深层的构思谋划。概念产品开发也应该与当前流行文化相关联，汲取当前流行文化的元素，实现产品文化关联。
4.产品概念意识宜人化策略
产品形态除了本身所固有的物理属性外，还包括形态的个性、象征、用户印象、联系、想法、判断、偏好等理念形态。工业设计在产品设计之初，对产品概念会形成一系列的产品方案。再由此方案中形成值得开发的方案做出宜人化的调整与筛选，则能大幅度的提升产品开发的成功概率。产品概念意识的宜人化，需要从高度的哲学角度对产品方案进行反思与判断。分析这种概念的功能是否真正有益于人类的生存与发展。从源头上发展倡导绿色设计。
四、结语
产品创新设计概念范文2
[关键词]：TRIZ 机械产品 创新设计
一、绪论
在知识经济时代，世界科技的发展将更加迅速，产品的技术含量不断提高，产品生命周期将更加缩短，产品创新的加速发展也变得越来越重要。机械产品开发更多更重要的是非数据计算的、通过思考、推理和判断来解决的创新活动，只有创新活动才能真正从根本原理上进行产品革新，才能在产品的性能、质量、价格等方面产生质的飞跃。TRIZ是俄文英译丁eoHya Resheniya Izobretatelskikh Zadatch的缩写，是指发明问题的解决理论(即发明解题理论)，它是一种系统化的发明工程方法论，是针对问题点加以分析考虑，并寻找出其中的矛盾，再将矛盾归类为物理矛盾与技术矛盾，再进一步采取不同的解决方式。研究TRIZ理论和方法，并将其运用在机械产品创新中具有十分重要的意义。
二、TRIZ亿在机械产品创新中的应用
机械创新设计是指充分发挥设计者的创造力，利用人类已有的相关科学技术成果，进行创新构思，设计出具有新颖性、创造性以及实用性的机构或机械产品的一种实践活动。在进行机械创新设计中会遇到很多技术性问题，在解决这些问题时，如果不明确应该使用哪些科学原理法则，则很难找到问题的解决对策。TRIZ理论给出了解决各类问题需要借助的科学原理，并指明了解决问题对策的探索方向。重视创新设计是增加机械产品竞争力的根本途径。在机械产品设计过程中，存在物理冲突、技术冲突，使得设计过程成为一个具有创新性特征的问题解决过程，完全可以利用TRIZ思想和方法解决机械产品的创新设计，并应用TRIZ的机械产品创新设计模式。
三、基于TRIZ亿的机械产品创新分析――以螺丝刀为例
(一)TRIZ解决问题的流程。
在解决一个工程问题时，可能使用TRIZ的一个工具或者是更多。应用TRIZ的第一步是对给定的问题进行分析；如果发现存在矛盾则应用原理去解决；如果问题明确但不知道如何解决，则应用效应去解决；第三种选择是对待创新的技术系统进行进化过程的预测。之后是评价，确定是否满足要求。如果满足要求，则进行后序的设计工作，反之，要对问题进行再分析。
(二)螺丝刀产品创新――基于了RIZ。
本文选择最常用的手动螺丝刀作为应用实例，通过本实例的验证希望对机械产品的改进以及创新开发提供一种新的解决方法。
1、定义设计需求、确定功能。
对产品的要求为有以下两点：具有方便灵活使用特点的手动螺丝刀；具创意性，可增加在市场上的竞争力。首先考虑螺丝刀操作上的原理及使用的状况，其最主要的功能为锁紧及拆卸螺丝，所以把目标放在能够快速且省力的将螺丝锁紧或是拆卸，是一个非常确切的产品设计方向，以“力”、“时间损失”、“可操作性”作为改进的工程特性。
2、建立基础功能模块。
选定其最具代表性且功能上最基本的一种产品作为基础，建立该类产品的基础功能模块，接下来再运用创新法则在功能模块上增加新的功能，以产生新的概念设计。选择最常见的带棘轮的螺丝刀建立其功能模型，将与棘轮相关的各组件组成为一个次系统视为一个组件，不考虑棘轮内相关组件间的相互关系，只考虑整个次系统组件提供的有益功能与有害功能
3、功能组件模组的建立与增加。
对特定产品，首先由设计需求来决定要改进的工程特性，其次找出对应该工程特性的创新法则，最后将想出的新方法建构成功能组件模块并存人数据库中，集合成为“功能组件数据库一。以“分割”为例，nuZ对此法则的解释为：将一个物体划分成相互独立的零件；使物体分成容易组装及拆卸的部分；增加物体相互独立的程度。配合要改善的工程特性“力”来思考，得到了新的想法，若在螺丝刀头上分割出一可作为力臂的组件，则可有效的增加使用时的扭力，这就是由设计需求定出特定工程特性，再来产生新概念的内涵。
4、组合基础功能模块与功能组件模组。
由前面所建立起用于螺丝刀设计的产品功能模块数据库与功能组件模块数据库，使用二者配合TmZ设计软件来进行产品的概念设计。本方法好比堆积木，首先选择一块大积木(基础产品功能模型)做地基；然后再选择要堆放的各种小积木(功能组件模块)；最后决定堆放的位置(将功能与组件做连结)，由排列组合的概念来产生大量的新设计。在加入功能组件模块后再应用软件进行修剪，将组合产生的新产品功能模型加以最佳化，得到最后需要的概念设计。
5、创新设计软件的评估与裁剪功能。
在组合产品功能模型与功能组件模块，产生初步的创新功能模型后，要对产生的新功能模型进行组件价值的评估修剪，以消除因任意连接功能与组件所可能产生的矛盾。功能等级与功能模型中各组件的连结状况有关，而问题严重性需由功能模型中各问题作用的等级计算出，在软件中会自动为使用者计算。
6、创新设计结果。
经过组合连结修剪所得到的刨新功能模型，考虑其组件与功能间的可能性，设计出的创新产品。组件取代原本握把的功能，而握把与棘轮纽组件间以机构旋转对的方式加以连结，因此当使用者握住握把加以转动，就可增加扭力锁紧螺丝，发挥功能模块想带给新产品的功能，符合设计目的。
(三)小结。
选择螺丝刀做为应用实例，用TRIZ进行设计，得到创新设计结果。经实例验证丁RIZ方法确实可以帮助设计者进行机械产品创新设计，从而对产品创新设计提供了一种新的设计方法和解题思路。
产品创新设计概念范文3
Abstract: The paper mainly discusses the concept of green machinery products innovation design and its design principle, feature and methods.
关键词：绿色；机械产品；创新设计
Key words: green；mechinary products；innovation design
中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）33-0263-02
1绿色机械创新设计
1.1 绿色设计绿色设计是指借助产品生命周期中与产品相关的技术信息、环境协调性信息、经济信息等，利用并行设计等各种先进的设计理论，使设计出的产品具有先进的技术性、良好的环境协调性以及合理的经济性的一种系统设计方法。绿色设计要求产品具有以下属性：节能、可拆卸和可维修性、产品报废后的可回收和可再利用、不含有害物质、废弃物的处理过程经济或不会对环境、安全和身体健康造成危害等。
1.2 创新设计创新设计，要求设计者充分发挥创造性思维，吸收最新科技成果，运用现代设计理论和方法，设计出更具竞争力的新颖产品。机械产品创新设计类型可分为三种：原创设计、变异设计和反求设计。现代公司必须致力于开发新产品，必须学习如何有效的创新，从产品概念到投放市场，都必须融合新的“设计”。产品设计可以看成是一种以解决问题为直接目标的活动，需要一系列复杂而系统的努力，包括：提出拓展设计概念，修改细节，评价合理的解决方案等。
1.3 绿色创新设计绿色创新设计是绿色设计与创新设计互相交合后产生的一种具有绿色特点的创新设计。目前产品开发中，有的绿色设计是创新设计，有的绿色设计不是创新设计；绿色设计与创新设计不应互为排斥，而要互相交合，形成绿色设计中有创新设计，创新设计中有绿色设计，构成绿色创新设计。绿色创新设计是综合考虑环境影响和资源效率，应用创造性思维，进行创新设计的一种方法。
2绿色创新设计原则
2.1 生态效益最好原则绿色设计强调不论是在产品制造过程中，还是在产品使用过程中，都要求产品对周围环境“零污染”。这就要求在设计过程中尽量选择低污染的材料及零部件，避免选用有毒、有害和有辐射性的材料；设计能源消耗少的产品，减少对材料和资源的需求，保护地球的矿物资源。噪声也是一种环境污染，影响到人体健康。随着环保意识的增强，人们对环境要求越来越苛刻，低噪声设计日趋重要。从设计上就考虑产品的生态平衡性，应用绿色设计理念，是一种从源头上控制污染的有效策略。
2.2 经济效益最好原则设计的机械零件既要功能满足客户要求，又要成本低廉。考虑经济最佳性必须从设计和制造两个方面上入手。设计上保证合理的原理方案，选用正确的材料；制造上考虑零件的加工工艺性和装配工艺性。
2.3 安全可靠原则安全可靠是机械产品品质的保证，必须确定零件在强度、刚度、耐磨性、稳定性及热平衡性上满足设计要求。对于重型机械，一般要求有自锁装置和保险装置，以确保操作员人身安全。
2.4 人机工程学原则绿色设计倡导“以人为本”，进行人性化设计，实现对人体的良好保护。通过研究组成人机系统的人和机器的相互关系，以提高整个系统的工作效率，并使“人一机器一环境”相互协调，以求达到人的能力与作业活动要求相适应，创造高效、舒适、安全的劳动条件。机器外观造型应比例协调、大方，给人以时代感和美感，色彩要和产品功能相适应。如医疗器械要用浅色，给人以卫生、安静感；冰箱、制冷器要用冷色，给人以清凉感。绿色设计与传统设计的根本区别在于：绿色设计要考虑产品的整个生命周期，从产品的构思开始，在产品的结构设计、零部件的选材、制造、使用、报废和回收利用过程中对环境、资源的影响，希望以最小的代价实现产品“从摇篮到再现”的循环。绿色设计综合考虑环境因素和资源利用率等。
3绿色创新设计的特点
3.1 体现绿色设计理念基于绿色原型的创新设计所依赖的设计实施技术方法群是建立在绿色设计的理论基础上，设计者充分利用创造原理，发挥创新性思维，以寻找产品设计的创新点。其重点表达产品在制造、使用和回收利用的过程中可能造成的对环境的污染及资源的过分消耗。
3.2 面向产品全生命周期进行设计传统设计方法局限于考虑产品在使用过程中具有的功能属性(使用功能)，设计者缺乏环境保护意识。在基于绿色原型的创新设计中，强度方案设计是基于产品全寿命周期，通过分析产品在设计、生产、使用和再利用整个过程可能造成的对人和周围环境的影响。
3.3 强调创造原理与程序化思考创造性活动的开展和完成，不仅依赖于创新性思维，更需要应用创造原理。当逻辑思维、直觉思维、抽象思维等创新思维不能满足产品设计要求时，通过建立设计方案形态学矩阵，进行系统的搜索，把创新变成程序化的思考过程，能够克服经验总结设计的不足，促使创造性成果的生成。
3.4 超前性、综合性与先进性特征①超前性。绿色创新设计体现了未来新产品开发的趋势，将有助于缩短新产品开发周期，如快新产品开发，使开发的新产品更能符合满足未来社会的需要，具有超前性。②综合性。绿色创新设计综合了绿色设计和创新设计的概念、方法、特点、技术等各种因素，形成新的设计方法或设计思路。从创新设计的角度看，绿色创新设计是绿色设计与创新设计的有机联系与综合。③先进性。绿色创新设计是对绿色设计和创新设计各种因素的优化组合，增加了新产品的价值，是面前市场，具有竞争优势的设计。
4绿色创新设计的方法
4.1 逆向设计法逆向设计是相对正向设计而言，其基础是应用逆向思维，利用事物的对立面。如对立、对立并存、对立综合等，从原理逆向、大小逆向和属性逆向等方面进行绿色创新设计。①简化。简化产品结构。如减少部件的数量，以便于装备、拆卸、减少紧固件数量等；简化拆卸过程。如结构设计时，采用易于拆卸的连接方式，减少紧固件数量等；简化回收工艺：废旧产品的回收工艺技术应简单可行。②极小化。朝极小化方向思考：如产品的轻、薄、短、小化。③极大化。朝极大化方向思考：如采用新技术、新原理、新材料等构思功能极大化的结构简单、材料少、体积小、重量轻、可靠性高、寿命长的产品。④废旧产品的回收利用。利用新构思、新技术、回收利用废旧产品。回收资源、减少环境污染，如对全塑汽车的回收利用。
4.2 组合法将两个或两个以上的技术要素通过巧妙的组合，获得创新绿色产品的方法。①材料组合。如A绿色材料+B绿色材料C绿色材料。②工艺组合。如标卖内喷涂绦子激光处理新工艺。③技术组合。如以无污染、资源广泛的纯水作为液压传动的工作介质，加快研制适用于纯水的液压元件与系统。④模块组合。不同功能模块的有机组合，构成不同的产品，如集成罚。模块组合有利于产品的更新换代，维修、废弃产品的拆卸回收。
4.3 移植法运用其它领域绿色设计和创新设计的理论、方法和技术，研究本领域绿色设计和创新设计中存在的问题，开发具有绿色特点的新产品。①原理移植。如将太阳能炊具的集热原理移植到雨伞上，研制成雨天挡雨，晴天能烧水或做饭的新型多功能伞。②结构移植。如将机床滑动摩擦导轨的摩擦面置于滚子间，则得到牵引力小，传动效率高，系统简单，维修方便的滚动摩擦导轨。这种新型导轨是平面滚动轴承结构方式的一种移植。③材料移植。如将工业陶瓷用于发动机气缸，可大幅度提高热效率，降低燃料消耗，是材料的创造性移植。④方法移植。如突变论材料的突变论新型绿色材料。
产品创新设计概念范文4
关键词：希望点；创新设计；产品设计；创意目标
创新是产品推陈出新的重要手段，是产品设计的核心，如何在产品设计时打破思维定势，产生新的方案，成为了设计人员关注的重要问题。产品创新既无法，也有法，说其无法，在于产品创新思维的灵活性、自由性；说其有法，在于产品创新也有其一定的规律可循，可以在某些方法的指引下进行创新设计活动。
希望点列举法是产品创新设计中的方法之一，它是对目标消费群体进行调查或通过动脑会议的方式，收集他们对于产品的期许，对调查结果进行列表分析，找到希望点比较集中的功能和特征，并在所开发的新产品中尽可能地满足消费者的这些希望点。希望点列举法是一种主动的设计方法，可以不受现有产品的束缚，对产品的改革往往是最大胆的，最易产生新的创意，无论在产品造型创新，还是在功能创新上，往往具有引导性、前瞻性，在产品设计实践中应用非常广泛。本文着重从希望点列举法在产品创新中的重要性展开，分析了希望点列举法实施的步骤及关键，以期有效指导设计实践。
采用希望点列举法进行产品创新设计包括确定产品设计主题、希望点设想、设想评价筛选、方案构思、效果图制作等。其中，希望点设想和评价筛选环节是运用该设计方法的核心和关键，在确定的设计主题下，不拘泥于现有的技术、结构、功能实现方式及使用方式等，大胆设想，想法越多越好，并将这些想法用文字或简图的形式记录在纸上，集中进行分析评价，找到合理的设计方向。比如，“设计一款鞋子”时，它可不可以是一次性的，可否发出声音，可否两人同时穿一双鞋，可否扫地，可否自身杀菌消毒等。
针对用户提出的设想进行汇总分析及设想排序，筛选出排序靠前且评价具有合理性的设想，之后进行设计定位和后续的方案创作。对设想进行评价筛选可以从以下3个角度展开分析。
1从功能合理性角度分析
功能是产品之所以成为产品的本质属性，能够被用户接受和认可的产品一定具有相应的功用，但具有相应功能的产品不一定都能被用户所接受，这就要看产品的功能是否具有合理性，是否符合人们使用的要求和行为习惯，当采用希望点列举法进行产品设想时，要在目标设想评价阶段，从用户的生理机能和心理性格特点入手，系统、全面地分析设想之产品概念的功能是否具有合理性，以此为依据判断该设想是否有深入的必要。
2从满足或引导人们生活方式的角度分析
设计是为了给人提供更加合理的生活方式，设计不仅要满足人们现有的需求，更要具有引导人们未来生活方向的作用。提出的设想是否具有实施创新设计的必要性，就要分析该设想能否满足或引导人们未来的生活，是否是人们梦寐以求希望获得的产品形式。当设想与人们对未来产品追求的目标相契合时，该设想便具有了深入设计的群众基础，也具有了其存在的合理性，在设计实践中便可以以此为切入点展开设计。
3从技术未来发展趋势的角度分析
毋庸置疑，设想可以是天马行空、毫无拘束的，有些想法就像海市蜃楼虚无缥缈，永远都无法落地，便是空想；有些想法依据当下的技术经济及科学条件，虽然存在一定的幻想和想象的成分，但根据科学技术发展的方向，不可否认未来的某一天可以实现，可以确定为创意点继续深入，形成概念设计。
针对上述提到的例子——设计一款鞋子，可尝试从功能合理性分析角度进行创意目标的评价和筛选，人们穿鞋子最根本的目的就是保护双脚，但随着人们生活水平的提高，人们对鞋子的要求越来越高，希望鞋子是有归属性、舒服、保暖、轻便、有娱乐性、可以快速移动的，希望解决现有穿鞋的烦恼，即鞋子会弄脏地面等。从功能合理性角度分析，对于大众人群而言，鞋子属于私人物品，一般不希望与别人共用，在人员流动性较强的公共场所，比如酒店宾馆的一次性鞋子是人们理想中的选择。从其他角度来看，如果该鞋不是一次性的，但自身可以杀菌消毒，即便不是新的，但是可以保障无细菌等的传播，在公共场所人们还是可以接受的。更重要的是，自身可以杀菌消毒的鞋子对容易出汗有脚气的人而言，也是很有必要的。按照惯常思维，鞋子容易弄脏地面，为了使地面保持清洁，需要经常打扫，人们经常想象着能有一款不会弄脏地面的鞋，因此，可以扫地的鞋子的出现是众望所归。对于儿童这一特殊群体，当他们开始学步或刚刚学会走路时，一款可以跟着父母学走路或通过鞋子设计可以增强他们走路兴趣的鞋子也是很必要的。由此来看，以上提出的几种设想从功能评价来看都具有一定的合理性，因此，针对以上设想，在设计实践中都可以作为切入点展开创新设计，研发出新的产品。
产品创新设计概念范文5
0 引言
机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题。目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果，但创新学还处于发展初期，各种不同理论及工具不断涌现，远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系。
本文认为，要进行机械创新设计要有两个必要条件：一是充分获取适用的知识；二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统。设计过程充满了矛盾，所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决，这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中，因此要统一研究知识获取工具与设计系统。另外，人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的，因此设计系统必需符合创新设计思维规律。创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础。
基于上述考虑，本文从创新设计思维的研究出发，融合知识获取方法，研究创新设计理论，进而开发机械产品创新设计系统。
1 机械创新设计思维规律
我们常把思维的过程称为“思路”，是因为可用路径问题来说明人类思维过程。本文提出两个机械创新设计思维原则：
一是最短路径原则。设计者得到产品的功能要求后，往往首先检索出最佳设计实例，这样可以最迅速接近目标，然后运用价值工程方法，找出价值较低的极少数组件作为研究对象，再分析所得对象存在的矛盾，尝试作最小变动以解决矛盾，如矛盾没有解决则拟作更大变动或扩大研究对象范围，最后得出最优结果。通过这样途径所消耗的能量最少，体现了最短路径原则。
二是相似性联想。汤川秀树的定同理论认为，联想能力就是找出事物彼此相似性的创造力，相似性是指事物间的内在联系。
要用计算机系统来辅助设计师从自然界中发现形态各异的事物的相似性是很困难的，因此本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性，以促进机械创新设计。
机械设计过程是从功能要求到作用原理，再到物理结构的映射过程[1]。在CBR系统中，功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引，因此可统称它们为索引项目。同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想，而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想。
判断联想是否合理的依据是相似性，相似性由已有产品实例确定。比如，“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系；又如，多种产品实例可满足同一功能要求，那么它们用于实现该功能的作用原理及物理结构具有相似性。
功能要求是联想的起点，经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例，因而掌握纵向及横向相似性，所以能迅速地进行横向及纵向的联想，能触类旁通，得出具有相似作用原理及物理结构的实例（简称相似实例）并进行组合优化，最后得到最优解。
这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了，基于实例推理不但能迅速接近最优解，体现最短路径原则；物场分析法（简称TRIZ）分析了上百万设计实例，确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系，以及不同作用原理或物理载体的可替代关系，使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体，体现相似性联想原则。
2 计算机辅助创新设计系统
两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中，系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术。计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示，它包含如下关键技术：
2.1 实例检索
利用基于实例推理（CBR）技术时首先要深入研究它的优缺点。CBR是一种以实例为知识载体的知识供应方法。当前它仍有如下不足：首先，系统为了达到实用通常建立庞大的实例库，这导致管理困难，系统运行效率低；其次，通过检索得到的只是一个或很少实例，而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用，支持创新的力度不够；最后，实例调整严重依赖领域知识，难度大，所以很多CBR系统简化为实例检索系统[2]。导致这三项缺点的深层原因是实例是独立的，不同实例所蕴含的知识难以组合利用。为了克服这个矛盾本文提出通过相似性联想找出相似实例，并利用遗传算法进行组合优化，实现实例知识的重用。
本系统的实例检索功能用商品化PDM系统IMAN中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现，实例的可视化表示与管理依靠IMAN的产品结构树功能实现。
2.2可视化的实例模型表达及矛盾分析
概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3]。文献[4]对日本学者吉川弘之提出的FBS图进行扩充，使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次，并存储功能单元与结构单元的对应关系，使计算机理解产品的结构及其功能。这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观，因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图，以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系，使结构与功能处于同一张图中，设计者可直观地理解产品原理，根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾。
实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5]。产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求，它有两种表现形式，一是未能实现某些产品功能质量目标；二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化。
矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想，进而找出相似实例。
2.3基于WEB的创新设计知识库
本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库。当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后，相应的实例自动调出。
作用原理库与物理结构库的开发借鉴了TRIZ的成果，再针对机械领域补充整理出二百四十余种作用原理（其中包括五十余种基本措施）。在每种作用原理下分别存储多种物理结构，形成物理结构库。实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发。
创新设计知识库是创新设计系统的核心部件，它是一种WEB文本知识库，文本经过笔者开发的机械知识XML标记处理，使知识库建立在国际标准XML文本之上，因此可实现知识资源的异地共享，并且在此知识库之上可建立基于WEB的机械产品计算机辅助创新设计系统，满足异地协同设计的需要。
2.4相似性的量化方法及改进的遗传算法
每种产品的结构不同，需要不定相同的遗传算法编码。本系统为了提高运行效率，采用浮点数编码方式。
在传统的遗传算法中，初始群体是通过用随机的方法来产生的[6]，这具有一定的盲目性。因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据。
实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法。相似度实质是实例的关联知识，必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到。纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度，横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度。相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持。根据相似度来筛选初始群体就等于利用以前的设计经历，使初始群体的产生有合理的基础，因此能加快遗传算法的收敛。本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法。
设产品实例集合为C，功能元素集合为F，作用原理或物理结构元素集合为G。分别记为：C={Ci|i=1，2，…，n}; F={Fj|j=1，2，…，m}; G={Gk|k=1，2，…，q}。实例集合中的实例Ci以不同的隶属度uij及uik分别隶属于Fj及Gk。 设元素Gk到元素Fj的纵向联想相似度为rkj，则：
rkj =
又设G空间中有元素Gk和Gm。实例Cji分别以隶属度uik和uim隶属于元素Gk和Gm，设从Gk到Gm的横向联想相似度为rkm，则：
rkm =
隶属度作为实例对象的一项属性来存储。系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识，辅助设计师从相似度较高的方向进行联想，并用于指导遗传算法初始群体的产生，从而促进设计创新。
3 结论
本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发，系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性。系统可通过矛盾分析与联想，搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾，完成概念设计阶段的功能优化与原理优化，是实现机械广义优化设计方法的新成果。
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Research on application of Web-based computer-aided mechanical creative design system
产品创新设计概念范文6
六西格玛设计（DFSS）诞生于20世纪90年代，是一种以六西格玛水平为目标的产品设计及过程设计的系统方法，源自于系统工程。DFSS采用统计方法量化系统性能与相关设计参数和过程参数之间的关系，面向产品全生命周期，把关键顾客需求设计到产品中，从而达到提高产品质量、加快产品开发速度、降低产品生命周期成本的目的。
六西格玛设计（DFSS）与六西格玛改进（DMAIC）两者之间的区别就好比买条新裤子与把旧裤子补一补再穿之间的差别。六西格玛设计不是对现在产品或流程进行改进，而是要从一开始就把产品或流程设计得无懈可击，以事先的投入来节约事后的修补。
二、DFSS在企业中常用的模式介绍
企业为了保持竞争地位和长期的赢利能力，必须能够持续地为市场提供成功的产品和服务。但是，并不是所有的产品或者概念都可以成功地商品化。导致产品商品化失败的原因主要可以归结为三个方面：客户需求的理解、市场趋势的判别以及不具有结构化的产品开发流程。
六西格玛设计集成了各种最有效的概念开发工具，包括TRIZ，帮助产品开发专家洞察到产品系统、子系统、模块等技术的演变方向，从而确保产品方向和趋势的正确性。
六西格玛设计为产品或服务的开发提供一套结构化的严谨的流程。这套流程和方法具有两个核心价值：第一，保证产品开发团队的无缝合作，消除沟通障碍，提高效率；第二，由一套通用的产品开发路径和一系列工具集成的有机系统，工具和方法之间的连接是逻辑的和有序的，一个工具的输出，通常是另一个工具的输入。迄今为止，还从来没有一个方法和工具提供如此完整而有效的产品开发系统。
1.DMADV流程
即定义，测量、分析、设计、验证。
2.DMADOV流程
即在DMADV流程中增加了优化环节，是DMADV流程的发展。
3.DCCDI流程
指的是定义、顾客、概念、设计，实现。
4.DMEDI流程
指的是定义、测量、研究、概念、实现。
5.IDDOV流程
即识别、定义、研发、优化、验证。
6.DCOV流程
即界定、概念设计、优化、验证。
三、DFSS在中职学生创新教育中应用模式初探
1.DFSS应用于中职学生创新教育的思路
自从DFSS在中国提出后，受到了众多企业的青睐，同时企业的产品质量也上升到了更高的层次，可见DFSS确实有其市场性及效果。由此联想到可把学生作为一个“产品”进行创新教育，使每一个学生根据自身的发展需求、兴趣爱好进行发展，更好地普及素质教育，提高学校的教学质量。由于DFSS在学生中的首次应用，特意挑选了十名学生在课外进行了创新教育试验研究。
2.应用模式的提出
结合中职学生的特点，设计了一套适用于中职学生创新教育的模式：即分类、测量、培养、优化、成才。下面针对各过程进行详细的介绍：
分类：在学生入学的时候，针对学生的爱好、兴趣、特长进行分类区别；例如动手能力强且思维活跃的学生可以安排至竞赛组，之后进行有针对性的学习。
测量：在学生进行一段时间的学习生涯后，再针对测试的学生进行考核，在这样一段学习过程中，学生对自己将要学习的知识内容、知识体系以及自己的兴趣爱好有了较为理性的认识，可以自主地选择自己喜欢的“位置”。
培养：在学生选择好自己喜欢的“位置”后，即在不影响正常教学大纲的前提下，再进行有针对性的训练、学习。
优化：在进行一段时间的培养之后，针对学生再进行考核，之后基本可以区分出学生的学习能力如何，针对学生在学习过程中出现的缺陷进行相关的辅导或练习。
成才：在进行了上述一系列过程的学习后，再进行相关的测试，以确定学生达到或超过了学校人才培养的目标，即学生可以毕业去参加工作。
3.取得的成果
经过一年的创新教育后，前期挑选的10名学生不仅在专业课、文化课方面学习成绩优异，同时在动手能力、产品创新设计方面均取得了良好的成绩，具体成绩如下：
（1）在学习能力方面：学生各科成绩均在良以上，多数取得了班级三好学生荣誉称号。
（2）在动手能力方面：几名学生分别参加数控车床、数控铣床比赛，分别取得了市级第一名、第二名的优异成绩。
（3）在创新设计方面：在老师的指导下设计了纠姿防近视自动铅笔、防滑防松可螺母等作品，目前正在积极联系准备申报专利。
四、总结
对10名学生的创新教育试验，虽然已经取得了一些成绩，但还是存在诸多的问题，需要在接下来的研究中进一步完善。
