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基于创新问题解决理论的产品设计方法及其应用研究

丁俊武  
【摘要】:设计理论为设计活动提供理论证据,指导设计者进行设计,在产品开发中起着重要的作用。本论文的主要目的是研究创新问题解决理论及其在产品设计中的应用,使产品设计人员摆脱对设计经验的依赖,获得结构化的创新产品概念产生方法。主要工作内容如下: 1、创新问题解决理论是由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、工具和算法组成的问题解决理论。详细分析了该理论的理论基础,基本概念和工具方法,给出了基于TRIZ的创新问题解决基本流程,提出了TRIZ比传统创新思维方法的优势在于通过结构化的方法约束创新解的搜索空间,在理想解的指引下,得到创新问题的最优解。 2、详细分析了各版本的TRIZ技术系统演化理论,在此基础上提出分为三个基本假设、两个演化层次和多条演化路线的演化层次系统。结合管理科学、市场营销等学科的研究成果,建立了基于TRIZ技术系统演化理论的技术发展预测技术,对其用于技术系统的演化潜力预测和创新设计进行了研究,最后指出了技术系统演化理论的发展方向。 3、产品需求分析是产品设计的第一步,是连接市场、用户和产品开发过程的桥梁。建立了基于TRIZ的产品需求获取模型,综合了市场拉动和技术推动两种确定客户需求信息模式的优点,从产品内部的功能属性分析入手,应用TRIZ的技术系统演化规律和其他TRIZ工具来获取产品设计需求信息。案例研究证明了该模型可以得到客户的规范需求和潜在需求,对产品的创新概念设计起到指导作用。 4、比较了公理化设计理论和TRIZ的基本区别和联系,建立了基于公理化设计理论和TRIZ的产品集成模型用于产品的创新概念设计。该模型通过TRIZ工具寻找设计方案的通用解,利用设计公理判断功能需求的独立性和设计方案的优劣,集中了两种理论的优点。案例分析表明了模型的有效性,能够大大缩短创新概念的产生时间。 5、可持续设计是可持续发展观在产品设计领域里的反映,是一种全新的设计理念。分析了可持续设计的产生背景,总结出其概念、特点和设计准则,探讨了可用于可持续设计的理论工具,建立了TRIZ描述矛盾矩阵的通用工程参数和面向环保的产品设计准则的相关性,提出了环保设计时应用TRIZ矛盾矩阵和创新原理解决设计问题的基本步骤,案例分析表明了方法的合理性。最后总结了实施可持续设计的策略和相关建议。


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