基于TRIZ及功能类比的产品概念设计创新.pdf

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1、第52卷第23期2016年12月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGv01．52Dec．No．232O16DoI：10．3901／JME．2016．23．034基于T埘Z及功能类比的产品概念设计创新水刘晓敏黄水平王建辉林贵杰(福州大学机械工程及自动化学院福州350116)摘要：介绍了类比源设计与功能类比作用原理，从两者作用原理及发明问题求解理论(TheoryofinventiveproblemsolVing，TIuz)的相关性描述得到启发，提出基于TIuz的类比源设计求解过程模型。首先，借助

2、于所建立的产品功能结构模型，找出用户需求与产品各功能之间的关联性。其次，将用户需求权重值赋予相关的产品各分功能，从而得到产品功能相似度矩阵，再利用Matlab工具对该矩阵进行标准化，这有利于类比源设计与待设计问题之间相关性的定量化表示。最后，构建出一种基于TRJz及功能类比的概念设计过程模型。以紫外光油烟净化机为例，对其功能类比源设计的功能相似度进行分析，并利用有效价值分析法对所获得的功能原理解方案进行评价，验证了所构建模型的正确性。关键词：TRjZ；概念设计；类比设计；功能相似度；功能类比中图分类号：THl22Concept

3、ualDesignBasedonT】[UZ＆FunctionAnalogyforProductInnovationLIUxiaominHUANGShuipingWANGJianhuiLINGuijie(Sch001ofMechanicalEngine嘶ngandAutomation，FuzhouUniVersi够，Fuzhou350116)Abstract：Theprincipleofanalogysourcedesign蚰d矗mctionalanalogyisin仃oduced，andinspiredbytlleco衄ect

4、ionbe铆eenanalog)rdesigIlpmcipleaIldTIuZtools，thesourcedesi鲫of胁ctionanalogypmcessmodelbasedonTⅪZisestablished．Firstly’therelationshipbet、ⅣeenuserrequirememsaIldeachmnctionisobtainedusillg矗mctions饥lcturemodel_Therelatedpromlctfhnctionisendowedwitlltheweightvalueofuser

5、requirements，aIldⅡle胁ctionalsimilaritymatrixconstmctedisstandardizedbyMatlabtools．Sothequantitativecorrelationbe铆eentllesourcedesign锄ddesignproblemsisreprcsentedinthematrix．Finally’tlleprocessmodelofconceptualdesignbasedonTRJz狮d胁ction锄alogyisestablished．Functionalsi

6、“1撕t)，oftheuVfumep血母ingmachineand如nctionalanalogysourcedesignisanalyzed．MoreoVer，theobtained胁ctionalprinciplesolutioniseValuatedbyeffbctiVeValueanalysistoValidatethecorrectnessofmemodel．Keywords：TRJZ；conc印tualdesigIl；aIlalogydesigIl；^mctionalsimil撕ty；缸lctionanalog)r

7、O前言概念设计是产生功能、创造行为和满足功能需求的一种重要阶段，在产品全生命周期中占有举足轻重的地位。现代创新设计方法高效集成的应用能直接决定产品概念设计结果的优劣u“J。T砌z是一种基于知识、面向人及系统化的解决发明问题的理论和创新工具pj，该理论主要用于帮助设计者产生产品概念创新设想及解决冲突问题。类比设计(Analog)r_baseddesigIl，ABD)是将两·国家自然科学基金(70972050)和福建省自然科学基金(201lJ01302)资助项目。20160309收到初稿，20160925收到修改稿个或者两个以上的

8、以往成功实例作为源设计，通过对比及推理产生新设想卜川。近年来，产生许多功能类比的创新性研究成果。BONARDELl01指出设计者灵感和新设想可由约束认知场景经类比推理得到。SHAI【／1利用图形间存在的相似性进行类比推理，利用建立的需求图进行类比、联想及推理，最后将图形信息转