面向需求的机械产品原理方案创新设计关键技术研究

论文摘要

本文根据企业产品创新的迫切需要,以实现产品设计创新为目的,系统地研究了面向需求的机械产品原理方案创新设计中的关键技术,内容涉及产品需求的全面获取、需求分析与映射技术、功能原理设计以及方案评价与决策等,并将研究成果应用于机械产品创新开发项目中。全文主要研究内容及成果如下:从企业生存、竞争和发展的角度研究并提出了新的产品创新动力机制;探讨了支持企业产品创新开发的用户需求获取过程,提出了基于用户特征与产品特征的机械产品市场细分新方法,并将AHP法应用于目标市场决策中;为深入挖掘用户需求,提出了基于扩展的5W2H法的需求获取技术。为确保产品需求到设计、工艺以及服务质量的有效转换,提出了一种面向产品全生命周期的QFD需求分析和映射模型;从设计需求创新分析的角度提出了一种面向创新设计过程的层次式分类方法-FBS分类法,以及基于KANO模型的需求分析方法;对需求重要度分析方法进行了剖析,构造了一种有利于产品创新规划的需求重要度评判新方法。研究了功能抽象的原则和方法,构建了功能抽象的过程模型;分析了现有功能分解方法的不足,在揭示机械产品广义工艺功能特征基础上,构造了基于广义工艺功能的功能分解方法,应用该方法完成了一种旋转式颜料灌装机的功能原理创新设计。结合机械产品原理方案设计的特点,提出了基于TRIZ和功能设计的机械产品原理方案创新设计模型,并阐述了基于TRIZ的原理创新求解流程;应用模型完成了一种联体瓶颜料灌装机原理方案创新设计。构建了面向需求的产品原理方案创新设计评价目标体系;通过分析现有决策方法的不足,提出了原理方案精细决策模型,并结合实例验证了该模型的有效性。总结并提出了影响机械产品原理方案创新设计的五类思维障碍,并从思维训练的角度探讨了突破这些思维障碍的方法;提出智力激励法与TRIZ相结合的创新问题解决模式,探讨了检核表法与TRIZ发明原理的关系。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 产品设计理论方法研究综述
• 1.1.1 现代产品设计的兴起与发展
• 1.1.2 现代产品设计理论与方法的研究内容
• 1.1.3 现代产品设计技术的发展趋势
• 1.2 机械产品概念设计研究综述
• 1.2.1 机械产品设计过程的阶段划分
• 1.2.2 概念设计的内涵
• 1.2.3 机械产品概念设计的研究现状
• 1.2.4 机械产品概念设计的发展趋势
• 1.3 机械产品创新设计研究综述
• 1.3.1 机械产品创新设计定义和特点
• 1.3.2 机械产品创新设计的发展历程和研究现状
• 1.3.3 机械产品创新设计的发展趋势
• 1.4 课题的提出与主要研究内容
• 1.4.1 问题的提出
• 1.4.2 本文主要研究内容
• 第二章 支持企业产品创新的需求获取技术研究
• 2.1 产品创新的动力机制
• 2.2 支持企业产品创新的用户需求获取过程研究
• 2.2.1 用户需求的特征
• 2.2.2 机械产品用户需求的构成要素
• 2.2.3 用户需求获取过程模型
• 2.3 机械产品市场细分与目标市场决策
• 2.3.1 机械产品市场细分方法
• 2.3.2 目标市场评估与决策技术
• 2.4 机械产品用户需求获取技术
• 2.4.1 基于目标市场的用户需求获取
• 2.4.2 基于技术预测的用户需求获取
• 2.4.3 企业产品进化与用户需求关系
• 2.5 面向全生命周期的产品需求获取
• 2.6 本章小结
• 第三章 产品需求创新分析与需求映射技术研究
• 3.1 QFD 技术简介
• 3.1.1 QFD 的基本原理
• 3.1.2 QFD 的研究和应用现状
• 3.2 面向产品全生命周期的QFD 需求分析与映射过程
• 3.3 面向全生命周期的产品需求创新分析
• 3.3.1 产品总需求的分类转换
• 3.3.2 设计需求分析
• 3.3.3 设计需求规范形列表
• 3.4 基于QFD的产品设计需求映射技术
• 3.5 本章小结
• 第四章 机械产品功能设计创新方法研究
• 4.1 功能设计的内容
• 4.1.1 功能概念的由来
• 4.1.2 功能设计的内容
• 4.2 功能的抽象问题
• 4.2.1 功能抽象的认识
• 4.2.2 功能抽象的原则、方法与过程
• 4.3 功能的分解问题
• 4.3.1 功能分解的常用方法
• 4.3.2 基于广义工艺功能的功能分解方法
• 4.3.3 功能分解的粒度问题
• 4.4 工程设计实例
• 4.5 本章小结
• 第五章 TRIZ 在机械产品原理方案创新设计中的应用研究
• 5.1 TRIZ 理论的研究概述
• 5.1.1 TRIZ 的产生
• 5.1.2 TRIZ 的基本原理
• 5.1.3 TRIZ 的研究内容
• 5.1.4 TRIZ 的发展趋势
• 5.2 产品原理方案创新设计的内容
• 5.3 基于TRIZ 和功能设计的原理方案创新设计研究
• 5.3.1 机械产品原理方案创新设计过程模型
• 5.3.2 基于TRIZ 的原理创新求解过程
• 5.3.3 功能原理解的组合
• 5.4 工程实例研究
• 5.4.1 总功能抽象
• 5.4.2 总功能原理解的确定
• 5.4.3 功能结构图的产生
• 5.4.4 分功能原理求解
• 5.4.5 功能原理解的组合
• 5.5 本章小结
• 第六章 机械产品原理方案的综合评价与决策
• 6.1 面向需求的产品创新设计原理方案评价目标
• 6.1.1 一般产品方案设计评价目标
• 6.1.2 面向需求的产品创新设计原理方案评价目标
• 6.2 评价和决策方法
• 6.2.1 模糊综合评价的数学模型
• 6.2.2 隶属度以及权重集的确定
• 6.2.3 方案决策
• 6.3 评价实例
• 6.4 本章小结
• 第七章 方案设计中创造性思维与创新技法的应用研究
• 7.1 创造性思维与创新技法
• 7.1.1 思维的特征和类型
• 7.1.2 创造性思维
• 7.1.3 创新技法
• 7.2 机械产品原理方案创新设计中思维障碍的突破
• 7.2.1 思维障碍的客观存在
• 7.2.2 机械产品原理方案设计中的思维障碍
• 7.2.3 突破创新设计中的思维障碍
• 7.3 创新技法与TRIZ 的应用
• 7.3.1 智力激励法与TRIZ 的结合
• 7.3.2 检核表法与TRIZ 发明原理的关系
• 7.4 本章小结
• 第八章 全文总结与展望
• 参考文献
• 作者在攻读博士学位期间参与的科研项目
• 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢