TRIZ理论在产品概念设计中的应用研究

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1、TRIZ理论在产品概念设计中的应用研究通过对概念设计的分析研究，阐述了TRIZ的理论体系及其简化的“1141”体系，归纳了TRIZ的理论基础和基本思想，介绍了基于TRIZ的产品概念设计过程模型，分析了TRIZ中技术冲突及物理冲突解决流程以及2种冲突解决原理之间的转化关系。基于TRIZ概念设计过程模型，将TRIZ中技术冲突解决原理及物理冲突解决原理应用于新型旋转展车台的概念设计中，并通过实验研究验证了TRIZ概念设计过程模型的正确性及可行性。产品创新是企业在市场竞争中取胜的关键因素，而概念设计是产品创新的核心。概念设计决定产品的形状、布局和工作原理等

2、，其质量直接决定产品的最终质量。在产品概念设计阶段快速产生1个有竞争力的产品创新方案，可以帮助企业快速响应市场需求、提高产品的竞争力。发明问题解决理论TRIZ为概念设计提供了切实可行的方向，使概念设计过程变得有序可寻且富有可操作性和可预见性。将TRIZ理论应用于产品的概念设计阶段，可大大提高创新的质量和效率。1概念设计产品设计过程分为产品需求分析、概念设计、技术设计和详细设计等4个阶段。目前的设计过程模型是我国正在推广应用的并行设计过程模型，如图1所示。图1并行设计模型概念设计是构思及选择产品工作原理的阶段，对于已有产品的改进设计，主要是改进部分工

3、作原理；对于新设计，要构思并选择全新的原理。产品创新方案的形成主要在概念设计阶段，概念设计过程所产生的新的原理解具有市场竞争力及实际实现的可能性。概念设计可总结概括为：概念设计是由分析用户需求到生成概念产品的一系列有序的、可组织的、有目标的设计活动，它表现为1个由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具体、不断进化的过程。概念设计是产品设计中的关键阶段，其重要性主要体现在2方面：(1)概念设计阶段在很大程度上决定着最终产品的性能、创造性、价格、市场响应速度和效率等；(2)在产品概念设计阶段，由于对设计人员的约束相对较少，具有较大的创新空间。因此重视概念设计

4、，为产品成功走向市场奠定了基础，是增加产品竞争力的根本途径。2基于TRIZ的产品概念设计过程模型2.1发明问题解决理论(TRIZ)TRIZ是俄语“发明问题解决理论”的缩写。该理论是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。(1)TRIZ的理论体系TRIZ理论体系以辩证法、系统论和认识论为哲学指导，以自然科学、系统科学和思维科学的分析和研究成果为根基和支柱，以技术系统进化法则为理论基础和核心思想，包括了解决工程矛盾问题和复杂发明问题所需的各种分析方法、解题工具和算法流程。图2为TRIZ的理论体系。图2TRIZ的理论体系山东建筑大学TRIZ研究所张

5、明勤教授则将TRIZ理论体系简化为“1141体系”，即I个法则(技术进化法则)，1种思想(最终理想解IFR)，4类问题(技术冲突与发明原理、物理冲突与分离原理、物场分析与标准解、Howto模型与知识库)，1种算法(发明问题解决算法ARIZ)。(2)TRIZ的理论基础和基本思想G.S.Altshule:在研究了大量专利后发现:产品或技术系统的进化有规律可循;生产实践中遇到的工程冲突往复出现;彻底解决工程冲突的创新原理容易掌握;其他领域的科学原理可解决本领域技术问题。TRIZ的核心是消除冲突及技术系统进化原理。G.S.Altshuler技术系统进化论指

6、出技术系统的进化并非随机的，而是遵循着一定的客观进化模式，所有系统都向“最终理想化”进化，系统进化的模式可以在过去的专利发明中发现，并可应用于新系统的开发，从而避免盲目的尝试和浪费时间。G.S.Altshuler将工程冲突分为技术冲突和物理冲突，解决冲突的传统办法是最优化和折中法，结果冲突的双方均未得到百分之百满足，因此通常得到1个普通解决方案，而TRIZ主张彻底解决冲突。G.S.Altshuler从各个不同工程领域的发明专利中寻找并总结典型的工程冲突以及解决这些冲突的典型发明原理。2.2TRIZ概念设计过程模型TRIZ理论研究的冲突主要包括技术冲

7、突和物理冲突。技术冲突是指1个作用同时导致有用及有害2种结果，也可指有用作用的引入或有害效应的消除导致出现1个及几个子系统或系统变坏。，物理冲突是指为了实现某种功能，1个子系统或元件应具有1种特性。但同时又出现了与此特性相反的特性”。创新的核心是发现冲突及解决冲突。发现冲突是通过对已有系统或虚拟系统的分析得到的，冲突的解可通过解决技术冲突或物理冲突得到。因此，基于TRIZ的概念设计过程可围绕问题的分析与解决冲突来进行。TRIZ概念设计过程模型见图3。图3TRIZ概念设计过程模型(1)分析分是TRIZ工具之一，是解决问题的重要阶段。它主要包括产品的功

8、能分析、理想解(IFR)的确定、可用资源分析和冲突区域的确定。(2)冲突的解决①技术冲突解决原理G.S.Altshuler