基于功能技术矩阵概念产品设计方法探索

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1、基于功能技术矩阵概念产品设计方法探索　　[摘要]针对目前概念产品创新设计中存在的问题，借助功能技术矩阵、TRIZ创新理论原理，提出一种基于功能技术矩阵的概念产品开发模式，并阐述具体的实现技术，以期降低概念产品设计的复杂性和不确定性，提高设计成功率和设计品质。[关键词]概念产品功能技术矩阵创新设计方法为了更好地规划公司发展战略，更早地预判市场需求趋势，使设计更具超前性、更具竞争力，概念设计应运而生。“概念设计”最早于1984年由德国学者Pahl和Beitz提出，他们认为：在确定设计任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，

2、一部分的设计工作叫做概念设计[1]。概念设计在产品设计过程中占有非常重要的地位，类似于生物的基因，从质的层面决定产品的品质[2]。各大知名厂商诸如伊莱克斯、飞利浦、苹果、宝马等每年都投入大量的人力物力进行相关领域的概念设计实验，并定期推出概念产品展示活动，以求准确把握未来市场的需求与动向，在产品竞争中立于引领地位，实现企业利润最大化。1理论基础9目前，国内对概念产品设计理论研究的主体为高校，主要有浙江大学、西北工业大学、河北工业大学等，主要的理论基础有TRIZ、AD、QFD（质量功能配置理论）理论，国家863科技计划和国家自然科学基金均资助了很多相关的研究课题。浙江大学的冯培恩

3、教授及其指导的研究生陈泳基于仿生学对概念产品设计方法学进行了探索，为建立基于遗传和重组的技术产品计算机辅助概念设计的新理论和方法做了探索性工作。河北工业大学的檀润华教授及其指导的研究生王永山基于QFD及TRIZ理论对概念产品设计进行了研究，将QFD与TRIZ有机的结合，应用QFD解决设计中做什么的问题（What），应用TRIZ解决设计中如何做的问题（How），提升产品创新性。9以上对概念设计开发设计的研究虽然取得了一定了成效和进展，但仍然存在很多问题，比如：产品未来概念仅仅从技术进化规律层面研究是远远不够的，人们的审美、需求是多元、动态变化的，对未来需求的预测需要从文化、能源、

4、环境等综合大环境角度进行研究；TRIZ理论解决具体工程问题很有效，但对建立丰富的、多元化的概念路线方面还有许多不足之处；此外现代产品的需求分析分为显性需求分析和隐性需求分析两个层面，苹果公司、微软公司、谷歌公司所创造的极富想象力的新产品显现出对隐性需求分析的重要性，而上述研究都没有涉及如何在概念产品研发中进行隐性需求分析。本课题针对上述问题提出基于功能技术矩阵的概念产品开发模式，并在需求分析阶段引入TRIZ预测技术与未来预测理论相结合，针对隐性需求分析进行相应研究。功能技术矩阵是一种非常直观的表格，它将产品所有分功能及其对应的所有可能实现途径罗列其中，设计者可以借助于功能技术矩

5、阵进行各种组合，从中形成实现产品总功能的原理方案。功能技术矩阵为丰富产品开发方案、开拓设计思路、进行方案评价提供了有效解决模式。TRIZ起源于前苏联，是俄语“发明问题解决理论”的缩写，前苏联著名发明家阿奇舒勒所领导的研究机构为研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，分析了世界上近250万件高水平的发明专利，并综合多学科的原理和法则，形成了一套TRIZ理论体系（见图1）[3]。此外，阿奇舒勒发现，技术从结构上可以进行进化，并总结出进化的趋势，9该进化趋势概括出：技术系统是按照刚体→单铰链→多铰链→柔性体→液体/气体→场的趋势进化，我们可以据此总结现在的产品

6、技术处于技术进化中的何种阶段，并预测出该技术进化的趋势，从而在未来竞争中占得先机。例如，海尔集团等就在积极研发替代机械洗衣的利用水电解与超声波震荡相结合的新型洗衣机，这种新型洗衣机符合TRIZ技术进化趋势，能够实现省水、省电、省洗衣剂的要求。*福建工程学院教育科学规划项目基金：“基于工作过程导向的创新设计课程教学模式研究”（GB-K-11-05）。TRIZ有三种工具：①39个通用过程参数和40条发明原理；②物质—场模型和76个标准解；③效应原理解[4]。图1TRIZ理论体系关系2基于功能技术矩阵的概念产品开发模式在概念产品设计过程中，对未来需求的准确预测是成功的起点，准确的设计

7、定位可以为企业赢得市场先机，在科学技术高度发展的今天，单纯利用现有的科技已经不能适应市场的竞争了，苹果、Google等企业的经验告诉我们，现在的产品研发必需具有超前意识，产品开发的模式也必须进行必要的调整；与此同时，如何将未来的需求用最低的成本、最令消费者满意的形式进行展现也是概念产品开发取得成功的另一关键。9隐性需求是与显性需求相对的，隐性需求可以通过一定的转化过程而表现为显性需求从而被企业和用户认知。为了在激烈的市场竞争中赢得先机，国际上比较知名的几大企业甚至提出引导消费者生活习惯的设计