模糊前端驱动的机械产品创新设想产生研究

河北工业大学博士学位论文模糊前端驱动的机械产品创新设想产生研究姓名：白仲航申请学位级别：博士专业：机械设计及理论指导教师：檀润华2010-12河北工业大学博士学位论文i模糊前端驱动的机械产品创新设想产生研究摘要从产品设计角度出发，产品创新模糊前端存在的不确定与模糊性特征主要表现在用户需求的不确定性和模糊性、技术的不确定性、竞争环境的不确定性。为了保证机械产品创新的成功，尽量降低模糊前端的不确定性，必须全面了解用户需求，运用FFE阶段产品创新使能技术、创新过程及方法，建立有章可循的设计流程，提高产品创新的成功率。设想，是新产品或新服务的最初形式，是问题预期解的一种高层观点。源源不断产生有影响的设想，并以此支持企业的产品创新，是企业成功并在竞争中处于有力地位的关键。论文在模糊前端的确认机会、设想产生、设想筛选或选择等活动方面进行了研究，提出了模糊前端驱动的机械产品创新设想产生过程模型，主要内容包括以下几点：1.通过对模糊前端管理模型等文献的研究，分析了产品创新模糊前端的内涵和特征，对模糊前端阶段进行了定义。在分析技术创新模式及产品创新的动力机制的基础上，对创新产品选择及渐进型、平台型、突破型创新产品及其模糊前端进行了概述。从与流程有关、机会确认与设想产生、测试等方面总结、提出了适合模糊前端各阶段的方法与工具，研究了模糊前端驱动的产品创新设想产生的原理，并在此基础上提出了模糊前端驱动机械产品创新设想产生体系框架。2.分析了技术预测、技术预见以及技术路线图的发展和继承关系，从技术路线图的结果和制作技术路线图过程两个方面分析了技术路线图对于创新机会发现的作用，在对技术预见的含义和层次性分析的基础上，论证了可以依靠技术路线图把握技术发展规律、识别创新机会。提出了面向技术路线图的产品特征类别图及产品类别判断方法。3.分析了设想产生过程中的障碍及TRIZ等CAI软件对产品创新的重要性，在进行面向不同产品类型创新的产品设计分析及面向不同产品类型创新的技术创新分析的基础上，基于TRIZ等模糊前端工具，提出了面向不同产品类型的创新设想产生模式及系统化方法。4.从用户需求获取分析方式、用户满意度等角度对用户需求进行了分类，研究了机械产品用户需求的构成要素。提出了混合模式用户需求获取流程模型，并给出了模型的关键技术。提出了基于混合模式获得的机械产品用户需求的创新设想综合模糊评价方法。面向产品设计要求的产生过程，提出了一种基于可拓工程的产品指标度量产生的方法，利用矩阵及判断公式完成度量重要度的排序，以重要度大的度量为新产品设计的突破口，进行产品设计。5.以中药滴丸脱脂机为研究对象，对全文提出的模糊前端驱动的创新设想产生的理论研究及过程模型进行了验证。关键词：模糊前端，创新设想，TRIZ，技术路线图，用户需求，产品设计要求河北工业大学博士学位论文iFFE-DRIVENFFE-DRIVENFFE-DRIVENFFE-DRIVENIDEAIDEAIDEAIDEAGENERATIONGENERATIONGENERATIONGENERATIONOFOFOFOFMECHNICALMECHNICALMECHNICALMECHNICALPRODUCTSPRODUCTSPRODUCTSPRODUCTSAAAABSTRACTBSTRACTBSTRACTBSTRACTConcerningthedesignoftheproduct,thereisindefinitenessandfuzzinessintheFFEofproductinnovation,whichismanifestedbyuncertaintyandfuzzinessofthecustomerneeds,uncertaintyoftechnologyaswellasuncertaintyofthecompetitionenvironment.Inordertoguaranteethesuccessoftheengineeringproductsinnovation,toreducetheuncertaintyoftheFFEasmuchaspossible,itisamusttohaveacomprehensiveunderstandingofcustomerneeds,touseFFEphaseofproductinnovation,enablingtechnology,innovativeprocessesandmethodstobuildarule-baseddesignprocess,andthereforetoimprovethesuccessrateofproductinnovation.Theideaistheinitialformofthenewproductorthenewservice,aswellasthehigh-levelviewpointofsolvingexpectedproblems.Itisthekey,foraenterprise,ofsuccessandholdingaadvantageouspositionincompetitiontogenerateinfluentialideascontinuouslyandtousetheseideasassupportofproductsinnovation.Thisthesispresentedstudiesintermsofconfirmationofopportunities,generationofideas,choiceofideas,onthebasisofwhichthepaperhereofproposesaprocessmodelonhowtogenerateinnovationideasconcerningFFE-drivingengineeringproducts.Thepaperhereofmainlycoversthefollowingpoints.1.BystudyingdocumentsaboutFFEmodel,thepaperhereofanalyzesbothconnotationandcharacteristicsofFFE,anddefinesthedefinitionofFFEstage.Thepaperhereofsummarizeoutlinesonhowtochooseinnovationproducts,aswellasandtheevolution,theplatform,thebreakthroughinnovationproduct,intheparsingtechniqueinnovationpatternandontheproductinnovation’sdrivesmechanism'sfoundation.Onthebasisofanalyzingmodelsoftechnologyinnovationanddynamicmechanismofproductsinnovation,thepaperhereofsummarizeoutlinesonhowtochooseinnovationproducts,onincrementalinnovationproducts,flatbedinnovationproducts,breakthroughinnovationproductsaswellasFFE.Summarizingfromprocessrelated,opportunityconfirm,ideageneration,testing,etc,toproposemethodsandtoolswhicharesuitableforvariousstagesoffuzzyfrontend,researchprinciplesofcreationaboutfuzzyfrontenddriverproductinnovationidea,andputforwardthefuzzyfrontenddrivermachineryproductinnovationideacreationframework.2.Analyzingthedevelopmentandinheritedrelationsofthetechnologyforecast,thetechnicalforesightaswellasthetechnicalroadmap，analyzingthetechnicalroadmap'sfunctiononthediscoveryoftheinnovationopportunityfromthetechnicalroadmap'sresultandthemanufactureprocess,onthebasisofthetechnicalforesight'smeaningandthelayeredanalysis，provinghowtograspthetechnologicaldevelopmentruleandhowtorecognizeinnovationopportunitydependinguponthetechnicalroadmap.Proposingthevaluechartandtheproductcategoryjudgmentformulathatfacethetechnicalroadmap'sproductcharacteristiccategory.模糊前端驱动的机械产品创新设想产生研究ii3.Analyzingthebarrierinidea-generatingprocessandtheimportanceofCAItotheproductinnovation.Basedontheanalysisoftheproductdesignfordifferentproductinnovationandthetechnologicalinnovationfordifferentproducttype,usingtheFFEtoolsofTRIZandsoon,proposingtheideagenerationmodelfordifferentproducttypeandthesystematicmethodofideageneration.4.Classifyingthecustomerneedsfromanalysismodeandthedegreeofuser’ssatisfaction,studyingtheintegrantpartofcustomerneedsofmechanicalproducts.PuttingforwardmixedFFE-drivenmodelofcustomerneedsacquisitionprocessanddisplayingthekeytechnologiesformodel.ProposingthesynthesisfuzzyassessmentmethodforideabasedonthecustomerneedsobtainedfromMixedFFE-drivenmodel.Facingtheproductdesignspecification'sgeneratingprocess,proposingonemethodbasedontheextensionengineeringofproducttargetmeasureproducing.Usingthesortingofthematrixandthejudgmentformula’scompletenessofthemeasureimportance,andtakingthegreatimportancemeasureasthenewproductdesign'sbreach,designingtheproducts.5.Takingthedegreasingmachineasthestudyingobject,