负熵驱动的突破性创新关键技术研究

发布时间：2017-09-06 14:19

  本文关键词：负熵驱动的突破性创新关键技术研究

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【摘要】：在当今世界创新正以前所未有突飞猛进的发展尤为引人注目,如何保持产品持续动态创新,确保长期高效的竞争优势已经成为企业急需解决的重要难题之一。在技术创新管理领域,按照创新强度的不同,把技术创新分为渐进性创新与突破性创新。渐进性创新确能解决企业自主创新能力部分提升的问题,但很少能解决行业内产品由中低端向高端技术升级的瓶颈问题,该类问题需要突破性创新解决。突破性创新是从S型曲线退出期到下一S型曲线成长期的演化过程,也即为从低级有序到高级有序的进化过程。以物理学中“有序”概念为指导,以“负熵及耗散结构理论”为基础,将突破性创新视为一种引入大量“负熵流”后熵变为负的耗散结构,也即为一种从低级有序到高级有序演化的熵变过程。基于以上观点本论文重点研究负熵驱动的突破性创新关键技术,包括从功能角度定义突破性创新的概念,将突破性创新概念应用到新产品创新设计系统化开发过程,建立负熵驱动的机械产品突破性创新设计系统化开发过程;将产品突破性创新视为一种引入大量“负熵流”后熵变为负的耗散结构,结合耗散结构理论和突变理论分析基于负熵流的产品突破性创新耗散结构,构建耗散结构类比过程下的负熵实现方法,建立基于负熵实现方法的产品突破性创新设想产生过程模型;依据产品突破性创新耗散结构演化的熵变过程,研究基于信息熵理论的产品突破性创新评价方法,论文的主要内容包括以下几个方面:1.从功能角度定义突破性创新的概念,将突破性创新概念应用于新产品创新设计系统化开发过程,指出产品突破性创新设计的出发点首先要着眼于外行业领域内已经成熟的先进技术,为本行业核心技术引入“负熵流”,用以抵消系统内部不可逆过程引起的正熵增加,使系统自身的熵变为负,总熵减小,由此建立负熵驱动的机械产品突破性创新设计系统化开发过程。2.将产品突破性创新视为一种引入大量“负熵流”后熵变为负的耗散结构,结合耗散结构理论分析了基于负熵流的产品突破性创新耗散结构形成的本质、原因及动力;基于困难功能元求解分析了产品突破性创新耗散结构尖点突变过程,建立了基于负熵流的产品突破性创新耗散结构模型。3.从“负熵驱动”的角度出发,将上述基础研究定性分析方法与发明问题解决理论(Theory of Invention Problem Solving,TRIZ)进行类比,构建耗散结构类比过程下的负熵实现方法,用以指导产品突破性创新设计模糊前端阶段产生创新设想,建立基于负熵实现方法的产品突破性创新设想产生过程模型。4.以信息熵理论为定量分析工具,在TRIZ理论资源分析的基础上,将从外部环境中引入的资源作为一种信息熵(负熵),提出了基于信息熵理论的机械产品突破性创新的评价方法。5.应用基于负熵实现方法的产品突破性创新设想产生过程模型和基于信息熵的产品突破性创新评价方法,对900t级架桥机下导梁结构进行创新设计并进行有效评价,验证了本文所提理论与方法的合理性与有效性。
【关键词】：突破性创新 负熵 耗散结构理论 突变理论 信息熵 架桥机
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH122;O415.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 符号说明12-13
• 第一章 绪论13-34
• 1.1 引言13-14
• 1.2 技术创新概述14-18
• 1.2.1 技术创新的概念14-16
• 1.2.2 技术创新的分类16-18
• 1.2.2.1 按照创新的程度分类16-17
• 1.2.2.2 按照创新的连续性分类17-18
• 1.3 突破性创新研究综述18-24
• 1.3.1 突破性创新的概念18-20
• 1.3.2 突破性创新过程管理20-22
• 1.3.3 突破性创新国内外研究现状22-24
• 1.4 负熵及耗散结构理论研究综述24-29
• 1.4.1 熵的概念24-26
• 1.4.1.1 热力学熵24-26
• 1.4.1.2 统计力学熵26
• 1.4.2 负熵概念与耗散结构理论26-27
• 1.4.2.1 负熵的概念26
• 1.4.2.2 耗散结构理论26-27
• 1.4.3 负熵与耗散结构理论国内外研究现状27-29
• 1.5 课题的提出及主要研究内容29-34
• 1.5.1 课题的研究背景和意义29
• 1.5.2 课题的提出29-30
• 1.5.3 课题研究的主要内容30-31
• 1.5.4 论文组织结构及章节安排31-34
• 第二章 负熵驱动的产品突破性创新设计开发流程34-54
• 2.1 引言34
• 2.2 产品功能分析34-38
• 2.2.1 功能及功能分类35-38
• 2.2.1.1 功能的概念35-36
• 2.2.1.2 功能模型的建立36-37
• 2.2.1.3 功能分类37-38
• 2.3 基于物质-场分析的功能模型38-40
• 2.3.1 物质—场模型的建立38-39
• 2.3.2 功能及功能元件39-40
• 2.3.3 产品功能模型40
• 2.4 产品技术系统组成及功能分解40-42
• 2.4.1 产品技术系统的组成40-42
• 2.4.2 产品技术系统功能分解42
• 2.5 机械产品的突破性创新42-49
• 2.5.1 动力系统的突破性创新—电动汽车42-44
• 2.5.2 传动系统的突破性创新—DSG双离合变速器44-46
• 2.5.3 执行系统的突破性创新—数码相机46
• 2.5.4 控制系统的突破性创新—数控技术46-47
• 2.5.5 机械产品突破性创新的方法47-49
• 2.5.5.1 产品核心技术子系统物质—场模型47-48
• 2.5.5.2 机械产品的突破性创新48-49
• 2.6 产品突破性创新设计系统化开发过程49-52
• 2.6.1 机械产品的突破性创新设计49
• 2.6.2 负熵驱动的机械产品突破性创新设计系统化开发过程49-52
• 2.7 本章小结52-54
• 第三章 基于负熵流的产品突破性创新耗散结构54-67
• 3.1 引言54-55
• 3.2 耗散结构理论概述55-59
• 3.2.1 耗散结构理论的非平衡热力学基础55-57
• 3.2.2 耗散结构理论与熵变57-58
• 3.2.3 耗散结构形成的条件58-59
• 3.3 基于负熵流的产品突破性创新耗散结构分析59-61
• 3.3.1 产品突破性创新耗散结构形成的本质——熵变为负59-60
• 3.3.2 产品突破性创新耗散结构形成的原因——非线性作用60
• 3.3.3 产品突破性创新耗散结构形成的动力——涨落60-61
• 3.4 基于困难功能元求解的产品突破性创新耗散结构尖点突变过程分析61-66
• 3.4.1 通常功能元与困难功能元61-62
• 3.4.2 突变理论62-63
• 3.4.2.1 突变理论简介62
• 3.4.2.2 突变的类型62-63
• 3.4.3 产品突破性创新耗散结构尖点突变过程分析63-66
• 3.5 基于负熵流的产品突破性创新耗散结构模型66
• 3.6 本章小结66-67
• 第四章 面向负熵实现过程的产品突破性创新设想产生67-85
• 4.1 引言67
• 4.2 基于负熵流的产品突破性创新机会分析67-69
• 4.3 产品核心技术子系统突破性创新进化分析69-76
• 4.3.1 产品核心技术子系统突破性创新需求进化分析69-70
• 4.3.2 产品核心技术子系统突破性创新技术进化分析70-72
• 4.3.2.1 产品核心技术子系统进化状态70-71
• 4.3.2.2 产品核心技术子系统突破性创新进化过程模型71-72
• 4.3.3 产品核心技术子系统的突破性创新技术预测72-76
• 4.4 负熵实现过程下的模糊前端阶段创新设想产生76-79
• 4.4.1 产品创新过程中的模糊前端76-77
• 4.4.2 耗散结构类比过程下的负熵实现方法77-78
• 4.4.3 基于负熵实现方法的产品突破性创新设想产生过程模型78-79
• 4.5 实例分析—电控式快速切断阀79-83
• 4.6 本章小结83-85
• 第五章 基于信息熵的产品突破性创新评价方法85-99
• 5.1 引言85
• 5.2 信息的定义85-87
• 5.3 信息的度量87-89
• 5.3.1 信息量与信息熵87-88
• 5.3.2 信息熵的定义88-89
• 5.4 基于信息熵的机械产品突破性创新评价方法89-92
• 5.4.1 解空间89-91
• 5.4.2 产品技术系统的信息熵91-92
• 5.4.3 基于信息熵的机械产品突破性创新评价模型92
• 5.5 实例分析—中药滴丸机92-98
• 5.6 本章小结98-99
• 第六章 架桥机下导梁结构创新实例——一种推梁式架桥机99-124
• 6.1 引言99
• 6.2 架桥机国内外发展概况99-100
• 6.3 架桥机基本结构及主要工作原理100-102
• 6.4 架桥机主要类型及其优缺点102-106
• 6.5 一种推梁式定点起吊型架桥机创新设想产生106-123
• 6.5.1 推梁式架桥机创新设想产生过程106-111
• 6.5.2 推梁式架桥机创新设想评价过程111-114
• 6.5.3 推梁式架桥机主要结构形式114-116
• 6.5.3.1 推进式运梁车主要结构114-115
• 6.5.3.2 架桥机各部分主要结构115-116
• 6.5.4 推梁式架桥机工作过程描述116-123
• 6.5.4.1 推梁式架桥机工作原理116-119
• 6.5.4.2 推梁式架桥机标准作业流程119-120
• 6.5.4.3 推梁式架桥机主要技术特点120-121
• 6.5.4.4 推梁式架桥机技术创新结果121-123
• 6.6 本章小结123-124
• 第七章 结论与展望124-127
• 7.1 主要结论124-125
• 7.2 论文创新点125
• 7.3 未来展望125-127
• 参考文献127-135
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果135-137
• 致谢137

【参考文献】

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本文编号：803621