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面向功能创新的产品概念设计方法研究

谭昊  
【摘要】:企业创新主要过程在于通过技术创新活动驱动开发新产品,其核心是产品创新。在知识经济带动及科学技术迅速发展的信息时代,企业要想适应严峻市场挑战,打造未来成长空间,良性可持续发展,取得渐进式或激进式突破,与发达国家跨国公司开展竞争,必须重视产品创新。产品概念设计环节是整个产品研发周期中最具创新性的关键节点,此过程可变因素比较多,各设计目标要素及系统特征常处于一种不具体、不清晰的模糊状态,造成对产品功能设计及功能创新的一些不确定性。因此,在进行产品创新设计时,准确定位产品功能是首要因素,开展产品功能设计是核心环节,实现产品功能创新是终极目标。现阶段,在产品创新设计中,市场的主体创新类型是改良型产品创新,原创型产品创新比较少见。改良型产品创新出发点是提高已有设计技术系统的理想度。待改良的情境可划分为两种,分别是新需求扩展改良及原需求不完全满足改良。针对这两种改良型功能需求特点,本论文提出不同的功能设计方法,构建产品目标功能系统,驱动产品功能创新设计,主要研究内容如下:(1)针对新需求引入产品改良,提出了“基于新需求扩展的产品功能创新”过程模型,侧重点是将新增功能需求和原系统功能模型进行重组融合的功能设计过程,改良目标是已有系统的优化改进。该方法通过需求进化比较确定出新增需求,结合KANO模型、CAI技术创新软件功能分析模块及功能本体知识库进行需求、组件及功能对应关系的设计与配置,最终通过功能融合与重组来实现产品功能创新。以一款面向患者个性化需求的小腿康复治疗辅助护具概念产品设计工程案例为检验依据,验证出此设计方法的完整性与可行性。(2)针对原需求不完全满足产品改良,提出了“面向原需求深入满足的产品功能创新”过程模型,首先,对已有技术系统当前存在难点,构建专利群进行分析,总结判断出专利群的技术原理解不能完全解决已有技术系统痛点,进而展开新系统设计,改良目标是构建新系统。该设计方法结合KANO模型需求划分、FAST功能模型分解、CAI技术创新软件及TRIZ技术创新方法进行最终理想解描述及功能设计过程中专利群技术原理解规避,按照产品定位要求来建立完整的目标功能系统,开展产品功能创新。最后对提出的过程模型进行具体工程应用,设计出一款改良型家禽掏膛虚拟样机,验证出此设计方法的完整性与正确性。本研究以TRIZ技术创新方法,CAI技术为辅助创新工具,功能设计方法为指导原则,产品功能创新过程模型构建为最终目标,产品功能创新设计案例为检验标准,分别提出了针对两种不同功能需求特点的改良型产品功能创新过程模型。这两种功能需求特点改良过程模型可弥补传统计算机辅助设计在产品功能设计、功能分析及功能求解等功能创新过程存在的短板,有助于提高工程设计人员创新实践能力、开发创造性思维及掌握并应用创新方法,应用跨学科、跨领域的知识解决发明创造问题。


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