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1、第30卷第6期武汉理工大学学报Vol.30No.62008年6月JOURNALOFWUHANUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJun.2008基于效应模式库的概念设计研究与实现李长江,黄克正(山东大学机械工程学院,济南250061)摘要:针对概念设计中的功能、结构映射问题和知识的重要地位,结合TRIZ理论的效应工具提出了基于效应模式库的产品原型分解重构设计方法。通过采用效应表面、效应模式和效应模式库实现了/功能-效应-效应表面-结构0的映射模型,并研究了效应链和结构链的同步重构。最后通过一个实例得出
2、了实体结构方案,验证了理论的可行性。关键词:效应模式库;效应表面;概念设计中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1671-4431(2008)06-0114-04ConceptualDesignResearchandRealizationBasedonEffectsPatternLibraryLIChang-jiang,HUANGKe-zheng(SchoolofMechanicalEngineering,ShandongUniversity,Jinan250061,China)Abstract:Ac
3、cordingtothe-function-structure.mappingproblemandimportantpositionofknowledgeinconceptualdesign,integratedwithTRIZeffectstool,productprototypedecompositionandreconstitutiondesignmethodwhichbasedonEffectsPatternlibrarywasputforward.Firstly,EffectSurfacewasad
4、opted,whichformed-function-effect-effectssurface-structure.mapping.Secondly,EffectsPatternandEffectsPatternlibrarywerebuilt,theneffectschainandstructurechainsynchronizedreconstitutionwereresearched.Finally,fromacasestudy,entityproductsolutionwasachieved,whi
5、chprovedthefeasibilityofthemethodology.Keywords:effectspatternlibrary;effectsurface;conceptualdesign21世纪企业在激烈竞争中生存的关键是产品创新,发明问题解决理论TRIZ可以协助设计人员产生创新性的解。/效应0即TRIZ中基于知识的问题解决工具,其利用效应将创新过程中所使用的物理学、化学等[1]信息组织起来以解决设计中的问题。通过研究TRIZ的效应工具可以发现:许多效应太抽象且需要设计[2]具体的实现结构。因此
6、在功能到实体结构的映射尝试中,提出用效应表面建模,设计过程遵循分解重[3]构原理,研究其概念设计及实现。1效应表面[4,5]从功能需求到效应并非完全一一映射,因此将功能分解到效应可以实现的程度;从效应到实体结构也不是直接对应的,因此提出效应表面的概念:效应表面即承载效应的几何表面,携带了所依附实体表面的结构信息和效应输入、输出信息,便于效应的表达。这样通过/功能-效应-效应表面-结构0的映射方式实现了从功能到结构的科学稳定映射。突出物质基本需求(定位)的重要性,把效应的输入量、输出量归结为定位、收稿日期:20
7、08-01-20.基金项目:国家自然科学基金(50475129).作者简介:李长江(1978-),男,博士生.E-mail:lichangjiang-@163.com第30卷第6期李长江,等:基于效应模式库的概念设计研究与实现115物质、能量和信息4种,相应的效应表面可以分为定位表面、物质表面、能量表面和信息表面。例如,/广义定[2]位原理0是通过广义定位方法把输入量/障碍物或力场的定位0转换为输出量/刚体的定位0。承载效应输入的表面是障碍物或力场作用于刚体的表面(称为刚体的定位输入面),承载效应输出的是刚体
8、接受力场、被定位的表面(称为刚体的定位输出面)。定位表面是最基本的效应表面。当效应表面向实体表面映射时,不同的效应表面可能会映射为同一个实体表面,因此效应表面有一个实体标识信息,以标志是否指向同一个实体表面。设计中,将效应表面(ES)表示为ES=(N,K,L,T,G,E)式中,N为效应表面标识信息集合,包括ID、名称、序号等;K为效应输入量或输出量,包括定位、能量等;L为效应参数列表,如速度、状态等
