技术进化驱动的产品概念设计宏观过程模型new

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1、技术进化驱动的产品概念设计宏观过程模型檀润华马建红张换高张瑞红（河北工业大学机械学院，创新设计研究所，天津，300130）摘要：提出发明问题解决理论（TRIZ）中的技术进化模式与进化路线与其它用户需求分析方法一起构成确定三类用户需求的基本方法；质量功能布置（QFD）及公理性设计（AD）均可用于确定产品设计中的冲突；TRIZ提供了解决冲突的发明原理及分离原理。将这些方法集成形成了新的技术进化驱动的产品概念设计宏观过程模型。并通过一工程实例说明其应用过程。关键词：产品技术进化概念设计宏观过程模型中图法分类号TH122设计过程模型的应用是产

2、品创新成功的重所推出一系列产品的时间，纵坐标为产品的性[1]要环节之一。设计领域已建立了多个设计过程能，其值不能超过自然限制。从横坐标上将产品[2]模型，如Pahl及Beitz的模型、Suh的公理性分为四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、退出[3]设计(AD)等。虽然这些模型都在工业界得到了期。应用，但由于产品类型太多，已有模型只能较好确定技术在S—曲线上的位置是技术进化理的适用于某些产品或特定阶段的设计，正如MIT论研究的重要内容，并称为技术成熟度预测。处[4]的Tate所述：目前还没有一种公认的广泛适于婴儿期及成长期的技术，应对其实

3、现形式——用的设计过程模型。产品的结构、参数等进行优化，使其尽快成熟。将不同模型或其中的部分集成形成新的设处于成熟期与退出期的技术，应开发新的替代技计过程模型是设计方法学领域的发展趋势之一。术，以便推出新一代产品，使企业在未来市场竞[5]Otto及Wood通过QFD将用户需求与设计过程争中取胜。[6]集成，Lee提出QFD与功能分析及TRIZ中冲突矩阵相结合解决概念设计中的技术冲突问题，性能[7]Terninko将QFD与TRIZ的理想解相结合。通过集成，不同方法中的优点得到加强，使其更具有指导意义。产品创新设计的基本问题是发现未知的

4、、潜在的用户需求，确定设计中的冲突及解决冲突，使潜在的用户需求得到满足[8]。本文将TRIZ中婴儿期成长期成熟期退出期时间图1分段线性S—曲线的技术进化理论、冲突解决理论与QFD、AD集[8-9]成，形成技术进化过程驱动的产品概念设计宏观TRIZ技术进化理论采用时间与产品性过程模型。能、时间与产品利润、时间与产品专利数、时间与专利级别四组曲线综合评判技术在图1所示曲1技术进化过程驱动的用户需求分析线上的位置，从而对技术的发展方向进行决策。1.1技术成熟度预测1．2技术进化模式及进化路线图1为TRIZ中技术进化分段线性S—曲线多种历史数

5、据分析表明，技术进化过程有其[8-9][10]。图中横坐标为时间，即依据一项核心技术自身的规律与模式，是可预测的。与传统技术[10]国家自然科学基金项目（50175025），天津市自然基金预测理论不同之处在于，通过对世界专利库的重大项目（003804611），河北省教育厅计划项目分析，TRIZ研究人员发现并确认了技术从结构上1进化的趋势，即技术进化模式与进化路线。而且使用中该过程可根据需要裁剪，如子系统或还发现，在一个工程领域中总结出的技术进化模零部件的设计可不进行技术成熟度预测，因子系式与进化路线可在另一工程领域实现，即技术进统的技

6、术不一定代表系统的核心技术，但通过技[9]化模式与进化路线具有可传递性。术进化模式与进化路线分析可从结构上预测该TRIZ技术进化理论已有几个版本，如子系统今后的发展趋势，并用于指导该子系统的[9]Savransky的ET（EvolutionofTechnique）、Fey改进设计。[11]的GTE（GuidedTechnologyEvolution）、[12]Zusman等的DE（DirectedEvolution），它们2产品设计中冲突的确定都是Altshuller的TRIZ技术进化理论的发展，但每个版本都有各自的特色。本文选择DE

7、，DE有为了提高产品的市场竞争力，需要不断对产八种进化模式，每种进化模式都有多条进化路品进行改进设计。当改变某个零件、部件的设计，[12]线，按Zusman的介绍，DE中已确定了350即提高产品某些方面的性能时，可能会影响到与多条进化路线。这些被改进设计零部件相关联的零部件，结果可能使产品或系统另一些方面的性能受到影响。如[8]1.3用户需求分析果这些影响是负面的，则设计出现了冲突。TRIZ[13]按Kano模型，用户需求可分为基本需求、将冲突分为三类，即管理冲突、物理冲突、技术规范需求、兴趣需求三类。获得用户需求的通用冲突。TRIZ

8、研究后两种冲突及其解决原理。[10]方法为采用用户调查表的形式进行市场调查、TRIZ的ARIZ中采用语言描述或物质—场[9]设计人员到产品使用现场考察、分析竞争者的产分析确定冲突。前者不宜表达，后者针对“小[9]品等。问