基于FESA、TRIZ和FBD的产品创新设计方法研究

发布时间：2017-05-01 11:12

  本文关键词：基于FESA、TRIZ和FBD的产品创新设计方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会和科技的飞速发展,工业化进程的不断深入,人们生活水平在得到不断改善的同时,人类赖以生存的环境却遭到严重破坏,各种自然灾难频繁、能源日益枯竭等社会问题日益严重。人们已深刻意识到人与自然的矛盾日趋突出,针对产品的需求已从传统的单一功能需求向全面、综合的多元需求转变,尤其对产品的环保问题更加注重。而自然生物经过上亿年的演化,与环境形成了高度和谐,为人类进行产品创新设计提供了可以借鉴的方向。本文基于以上背景,通过对机械产品创新设计的一些基本理论方法及其工具进行分析,并重点综合研究、分析了功能-环境-结构问题分析模型(Function-Environment-Structure Analysis,FESA)、发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving,TRIZ)和功能仿生设计(Function Bionic Design,FBD)各自的优点,提出了基于FESA、TRIZ和FBD的产品创新设计系统模型。本文的主要研究成果如下:1.基于FESA的产品问题分析模型的构建。在功能-结构映射(Function-Structure,FS)的基础上,通过对产品的功能、结构与环境的相互关系进行分析,进一步将环境要素引进产品设计中,提出FESA问题分析模型,从而提高产品与环境的协调性。2.产品仿生创新设计的计算机辅助系统开发。根据产品与生物的相似性,在TRIZ理论的通用工程参数的基础上,建立通用生物-工程技术参数,并对生物信息分析,开发产品仿生创新设计的计算机辅助系统,帮助设计人员根据工程需要检索相关生物本体及其应用实例。3.仿生本体的选择。在生物系统与工程系统中,功能的概念共生于两者之中,从物质流、能量流、信息流的角度对生物信息分析,建立生物-技术流相似矩阵,计算生物本体与工程系统的相似度,选取最优仿生本体,有效减少设计人员工作量,提高其创新设计效率。4.多元耦合仿生。生物为适应其生存环境,经过了上万年的演化,所表现的每一个生物功能都不是单一因素作用的结果,而是由多个相互依存、相互影响的因素共同作用的结果。对生物耦元进行分析,通过多元耦合仿生将生物功能实现的机理运用到工程技术上,能够取得更好的创新效果。
【关键词】：FESA TRIZ 仿生设计 创新设计 耦合仿生
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH122
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 选题的意义13-14
• 1.2 国内外的研究现状14-17
• 1.2.1 FESA的研究现状14
• 1.2.2 TRIZ理论的研究现状14-15
• 1.2.3 BD方法的研究现状15-16
• 1.2.4 产品创新设计方法集成的研究现状16-17
• 1.3 本课题的主要研究内容和研究路线17-19
• 1.3.1 本文的主要研究内容17
• 1.3.2 本文的研究路线17-19
• 第二章 FESA问题分析模型的构建19-27
• 2.1 功能的定义及其分类19-21
• 2.2 产品环境特征21-23
• 2.2.1 人-产品-环境的关系21-22
• 2.2.2 环境特性22-23
• 2.3 FESA问题分析模型的构建23-26
• 2.3.1 FESA问题分析模型的定义23-24
• 2.3.2 FESA问题分析模型的主要内容24-25
• 2.3.3 FESA问题分析模型的构建25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 工程与生物的系统问题映射27-41
• 3.1 TRIZ理论体系27-30
• 3.1.1 TRIZ理论的定义27-28
• 3.1.2 TRIZ理论的主要内容28-30
• 3.2 工程问题的标准化30-35
• 3.2.1 系统矛盾30-31
• 3.2.2 物-场分析法31-33
• 3.2.3 通用工程参数33-35
• 3.3 工程与生物的系统问题映射35-40
• 3.3.1 产品与生物的相似性35-36
• 3.3.2 通用生物-工程技术参数的提出36-39
• 3.3.3 工程与生物的系统问题映射39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 生物至工程的原理解映射41-54
• 4.1 仿生设计概述41-42
• 4.1.1 仿生设计的定义41-42
• 4.1.2 仿生设计的内容42
• 4.2 仿生本体的选择42-45
• 4.2.1 功能基42-43
• 4.2.2 生物-技术系统流相似矩阵43-44
• 4.2.3 仿生实例的选择44-45
• 4.3 生物耦元分析及建模45-52
• 4.3.1 生物耦元分析46-48
• 4.3.2 生物耦元贡献度计算48-50
• 4.3.3 仿生耦合建模50-52
• 4.4 生物至工程的原理解映射过程52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 基于FESA、TRIZ和FBD的产品创新设计模型54-60
• 5.1 仿生创新设计的计算机辅助系统开发54-56
• 5.2 基于FESA、TRIZ和FBD的产品创新设计过程模型的构建56-59
• 5.2.1 分析产品及其问题57
• 5.2.2 确定系统问题冲突57
• 5.2.3 生物体检索选择57-58
• 5.2.4 耦元分析建模58
• 5.2.5 产品设计方案分析58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 机械产品创新设计应用实例60-74
• 6.1 铲斗发展研究现状60-61
• 6.2 铲斗的创新设计61-68
• 6.3 仿生铲斗分析68-73
• 6.4 本章小结73-74
• 第七章 总结与展望74-76
• 7.1 总结74-75
• 7.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果81-82
• 致谢82-83

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1 任工昌,黄勋,李耀宗;高层次产品创新方法——TRIZ理论[J];陕西科技大学学报;2003年02期

2 张志远,何川,张s

本文编号：338817