機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)演化與升級(jí)創(chuàng)新的概念設(shè)計(jì)研究.pdf

1、產(chǎn)品的創(chuàng)新性對(duì)其市場競爭力具有重要影響，企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須對(duì)技術(shù)進(jìn)行演化和升級(jí)以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的目的。概念設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最具有創(chuàng)造力的階段，因此有必要提高概念設(shè)計(jì)階段的創(chuàng)新性。針對(duì)我國部分企業(yè)持續(xù)性競爭優(yōu)勢不足的現(xiàn)狀，本文以功能為基礎(chǔ)，探索概念設(shè)計(jì)中適用于機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)演化和升級(jí)的相關(guān)理論和方法。
　　 本文首先研究了設(shè)計(jì)、概念設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，并定義了功能、結(jié)構(gòu)和行為的概念。在此基礎(chǔ)上結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)的特

2、點(diǎn)，提出了功能驅(qū)動(dòng)下對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)演化和升級(jí)的設(shè)計(jì)框架，并指出了其中的關(guān)鍵技術(shù)和研究要點(diǎn)。
　　 為明確技術(shù)演化方向，本文提出了技術(shù)成熟度預(yù)測方法探討技術(shù)演化的過程和目標(biāo)。該方法基于專利數(shù)據(jù)結(jié)果，將TRIZ理論的S曲線與專利數(shù)據(jù)測算法結(jié)合起來對(duì)產(chǎn)品核心技術(shù)的成熟度進(jìn)行預(yù)測。在技術(shù)預(yù)測的基礎(chǔ)上采用技術(shù)進(jìn)化雷達(dá)圖揭示了核心技術(shù)各個(gè)方面在進(jìn)化路線上的發(fā)展階段及其與進(jìn)化極限間的差距，從而快速找到了系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，達(dá)到對(duì)產(chǎn)品升級(jí)創(chuàng)新演化方

3、向進(jìn)行定位的目的。
　　 為尋求適用于技術(shù)演化及升級(jí)的技術(shù)手段和方法，本文提出了支持升級(jí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的科技文獻(xiàn)改進(jìn)層次聚類算法。該算法首先建立了基于文獻(xiàn)引用關(guān)系的相似矩陣，在運(yùn)算過程中以相似矩陣作為聚類對(duì)象，然后通過觀測不同距離條件下孤立點(diǎn)數(shù)目的變化情況，自動(dòng)計(jì)算并判斷聚類終止條件。聚類運(yùn)算結(jié)果為產(chǎn)品升級(jí)創(chuàng)新提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)是建立在對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)功能分析及分解的基礎(chǔ)上，為此本文提出了功能驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品系統(tǒng)分析方法

4、。該方法以系統(tǒng)分析粒度為基礎(chǔ)，利用鍵合圖理論建立系統(tǒng)模型，并根據(jù)模型對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。在動(dòng)態(tài)分析的過程中，結(jié)合物質(zhì)、能量和信息的特征及描述，闡述利用物質(zhì)流、能量流和信息流進(jìn)行功能分析、分解的求解策略，并獲得功能層次結(jié)構(gòu)模型。在結(jié)合動(dòng)態(tài)分析結(jié)果及功能層次結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上完成了對(duì)產(chǎn)品系統(tǒng)分解和分析的過程。
　　 根據(jù)技術(shù)演化和功能分解結(jié)果，本文提出了“行為一功能及行為一結(jié)構(gòu)”混合映射方法對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行升級(jí)，從而獲得創(chuàng)新后的設(shè)計(jì)方案

5、?！靶袨?功能及行為-結(jié)構(gòu)”混合映射以端口和對(duì)象共同定義行為模型，并在此基礎(chǔ)上建立了從結(jié)構(gòu)到功能映射的框架模型，完善了從“行為-功能及行為-結(jié)構(gòu)”的混合映射過程。通過結(jié)構(gòu)到功能映射的模式可獲得系統(tǒng)詳細(xì)的設(shè)計(jì)信息。以基本功能體和元功能的概念為基礎(chǔ)通過元功能細(xì)化功能層次模型，基于基本功能的重組、變異、替換等操作，可支持產(chǎn)品升級(jí)和創(chuàng)新概念設(shè)計(jì)全過程。
　　 結(jié)合企業(yè)實(shí)際需要，本文將面向機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)演化與升級(jí)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論應(yīng)用于汽車裝配