1、项目背景
近年来，全球各国都面临着人口老龄化的问题。老年人比例的逐渐增大，给老年人用品市场带来很大的潜力。据了解，老年人群体中普遍存在行动不便的问题，大部分老人家常常需要靠拐杖辅助行走，需要椅子可以随时坐下休息。然而，同时携带这两样工具非常麻烦，影响老人家出行，因此，市场亟需一种同时具有拐杖和椅子功能的便携式的产品。
从上述现状出发，本项目着力于研究拐杖与椅子的有效结合，以拐杖为原型，结合雨伞的工作原理，通过简单的变形可实现拐杖和椅子的功能，携带方便，使用简单，人性化程度高，符合当前市场的需求，其产品必将受到普遍欢迎。
本项目采用TRIZ理论创新方法进行研究。
2、 TRIZ理论与方法概述
2.1、ＴＲＩＺ理论简介
TRIZ理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller)在1946年创立的， Altshuller也被尊称为TRIZ之父。1946年，Altshuller开始了发明问题解决理论的研究工作。当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的！Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。以后数十年中，Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下，前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和
法则，建立一个由解决技术，实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系，并综合多学科领域的原理和法则，建立起TRIZ理论体系。
2.2、ＴＲＩＺ的核心思想和基本特征
现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先，无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式。其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。
2.3、ＴＲＩＺ的体系结构
任何问题的解决过程都包括两部分：问题分析和问题解决。成功的创新经验表明，问题分析和系统转换对于解决问题都是非常重要的。因此，ＴＲＩＺ包含用于问题分析的分析工具、用于系统转换的基本知识的工具和理论基础。
技术系统的进化模式或定律是TRIZ的基础。这些模式包含用于工程系统进化的基本规律，理解这些模式可以增强人们解决问题的能力。
TRIZ分析工具包含ARIZ算法、物质—场分析、冲突分析和功能分析，这些工具用于问题模型的建立、分析和转换。它们并不是要利用存在问题的产品的每一条信息，而是用一种特殊的方式，如冲突、物质—场模型或功能模型来表示一个问题。
（1）物质—场分析：G. S. Altshuller对发明问题解决理论的贡献之一是提出了功能的物质—场（substance-field）描述方法与模型。其原理为所有功能都可以分解为两种物质及一种场，即一种功能由两种物质及一种场三个元件组成。产品的功能是一种实现，因此可用物质—场分析产品的功能。
（2）ARIZ算法 ARIZ（algorithm for inventive-problem solving）称为发明问题解决算法，它是TRZI的一种主要工具，是发明问题解决的完整算法，该算法采用一套逻辑过程逐步将初始化问题程序化。该算法特别强调冲突与理想解的程序化，一方面技术系统向着理想解的方向进化，另一方面如果一个技术问题存在冲突需要克服，该问题就变成一个发明问题。应用ARIZ取得成功的关键
在于没有理解问题的本质前，要不断地对问题进行细化，一直到确定了物理冲突。该过程及物理冲突的求解已有软件支持。
（3）功能分析功能分析的目的是从完成功能的角度而不是从技术的角度分析系统、子系统和部件。该过程包括裁剪，即研究每一个功能是否必需，如果必须。系统中的其他元件是否可完成其功能。设计中的重要突破、成本或复杂程度的显著降低往往是功能分析及裁剪的结果。
TRIZ包含基于知识的工具：40条发明原理、76个标准解和效应数据库。这些工具是在积累人类创新经验和大量专利的基础之上发展起来的额，基于知识的工具与分析工具的不同之处在于：基于知识的工具指出解决问题的过程系统转换的方式，而分析工具用于改变问题的描述。
（1）40条发明原理用于指导TRIZ使用者找出用于创新的解决方案。每一种解决方案都是一个建议，应用该建议可以使系统产生特定的变化以消除技术冲突。在解决大约1250项已知冲突时，冲突矩阵会推荐应当考虑的原理。
（2）76个标准解用于解决基于技术系统进化模式的标准问题。按照目标，这些标准解被分为五累，分类中解的顺序反映出技术系统的进化方向。要使用这些工具必须先确定问题的类别（基于物质—场模型），然后再选定一系列标准解。这些标准解会建议采用哪一种系统变换来消除存在的问题。
（3）效应知识库该知识库是TRIZ中最容易使用的一种工具。在对其进行研究的早期阶段，G. S. Altshuller就已验证：对于一个给定的难题，运用各种物理、化学和几何效应可以使解决方案更理想和简单地实现，而要实现这一点必须开发出一份大型的知识库。要使用效应知识库，必须先选定一项系统要实现的适当功能，然后知识库会提供一些可选择方案来转化功能。
2.4、TRIZ解决问题的过程
发明问题解决理论的核心是技术进化原理。按这一原理，技术系统一直处于进化之中，解决冲突是其进化的推动力。进化速度随技术系统一般冲突的解决而降低，使其产生突变的唯一方法是解决阻碍其进化的深层次冲突。
G.S. Altshuller依据世界上著名的发明，研究了消除冲突的方法，他提出了消除冲突的发明原理，建立了消除冲突的基于知识的逻辑方法，这些方法包括
发明原理（Inventive Principles）、发明问题解决算法（ARIZ，Algorithm for Inventive Problem Solving）及标准解（TRIZ Standard Techniques）。
在利用TRIZ解决问题的过程中，设计者首先将待设计的产品表达成为TRIZ 问题，然后利用TRIZ中的工具，如发明原理、标准解等，求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解（Analogous solution）；最后设计者在把该解转化为领域的解或特解。
2.5、ＴＲＩＺ的研究现状
TRIZ近60年默默无闻的发展及近十几年来的迅速爆发性的普及与应用，越来越显示出在市场及技术竞争日趋激烈的环境下，TRIZ作为创造性地解决产品设计及制造过程中问题的一个有效工具所发挥的重要作用。由于ＴＲＩＺ在创新概念设计过程中的强大功能，在全世界范围内兴起了研究ＴＲＩＺ的热潮，ＴＲＩＺ的研究与实践得以迅速的普及和发展。俄罗斯、瑞典、日本、以色列、美国等都成立了ＴＲＩＺ研究中心，ＴＲＩＺ方法也已广泛应用于工程技术领域，并在多个跨国公司迅速得以推广并为其带来巨大收益。如今，它已在全世界广泛应用，创造成千上万项重大发明。
经过半个多世纪的发展，如今ＴＲＩＺ已经发展成为一套解决新产品开发实际问题的成熟理论和方法体系，并经过实践的检验，帮助众多知名企业取得了重大的经济效益和社会利益。在美国，许多公司都致力于以ＴＲＩＺ为核心原理开发计算机辅助创新软件，如美国Ｉｎｖｅｎｔｉｏｎｍａｃｈｉｎｅ公司的ＧｏｌｄｆｉｒｅＩｎｎｏｖａｔｏｒ软件及ＩｄｅａｔｉｏｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ公司的ＩＷＢ软件，另外还有Ｔｒｉｓｏｌｖｅｒ２．１、Ｉｍｐｒｏｖｅｒ等等。一些著名的公司如Ｆｏｒｄ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ、ＧＭ、ＧＥ、ＨＰ等都已使用计算机辅助创新软件解决工程技术问题并取得了巨大收益。计算机辅助计算机辅助创新软件已经成为国外企业、尖端科技领域解决技术难题、实现创新的有用工具。软件用户遍及航空航天、机械制造、汽车工业、国防军工、铁路、石油化工、水电能源、电子、土木建筑、造船、生物医学、轻工和家电等领域。
2.6、ＴＲＩＺ的发展方向
ＴＲＩＺ的理论研究一直没有停止，其理论方法也在不断发展，并形成了庞大的理论体系。ＴＲＩＺ目前的发展包括以下五个方面：
（１）ＴＲＩＺ基础理论研究如物质—场模型的新型符号系统、多冲突问题及解决技术的进一步发展，标准工程参数的增加，冲突矩阵的改进，可用资源的挖掘及ＡＲＩＺ算法的改进等。
（２）ＴＲＩＺ与其他创新技法的集成研究ＴＲＩＺ方法以其他的设计理论集成，为新产品的开发和创新提供了理论指导和广泛的可能性，使技术创新过程由以往凭借经验和灵感，发展到按照技术演变规律进行。例如，ＴＲＩＺ与ＱＦＤ、稳健设计的集成，ＴＲＩＺ与ＣＰＣ的组合等。
（３）ＴＲＩＺ与技术创新管理过程集成研究提供宏观过程模型，增加已有技术创新管理过程的微观可操作性。
（４）开发计算机辅助创新软件计算机辅助创新软件是基于知识的创新工具，它以ＴＲＩＺ方法作为基础，结合现代设计方法学、计算机辅助技术、多学科领域的知识，以分析解决产品及其制作过程中遇到的冲突为出发点，从而可以从根本上解决新产品开发过程中遇到的技术难题而实现创新，并可为工程技术领域新产品、新技术的创新提供科学的理论指导，指明探索方向。将ＴＲＩＺ方法与计算机软件技术结合可以释放出巨大的能量，不仅为产品研发提供实时指导，而且还能在产品的研发过程中不断扩充和丰富。
3、基于TRIZ理论分析求解过程
3.1、项目描述
（1）技术系统：多功能拐杖
作用：在老人需要憩息之时随时可以转换拐杖的形态，变拐杖为椅子，供老人歇息。
功能：保留拐杖原有的功能；
接收折叠椅子的功能；
改善传统拐杖所带来的问题。
（2）初始情景存在的问题
高龄者由于年龄、身体等等的原因，一般在日常生活中行走都会觉得吃力，大多数这类的老者都会有一把拐杖在身边，所谓拐杖，就是老人们的行动辅助工具，是他们的“第三只脚”。
虽然是靠着拐杖行走，但随着许多高龄者伴随体质的下降、骨质疏松与关节退化等等的原因，平时长时间地站立和行走是比较困难的。
（3）主要问题
在高龄者或者行动不便的人外出散步的时候，一般靠的是拐杖帮助他们保持身体的平衡得以行走，走的时间一长，很容易就会感觉到疲惫，肯定需要就地歇息，却常常苦于无椅子可坐，身边就只有拐杖这一工具而已。这是他们感到比较懊恼的问题。
（4）发生上述问题的条件
问题普遍性：上述的主要问题是广大高龄者或者行动不便的人常常苦恼的事情；
问题广泛性：对于大多数高龄者或者行动不便的人都需要外出活动，一般都不喜欢宅在家里；
对象针对性：对于高龄者、老人们，身边都有一把贴身拐杖。儿女们忙于工作无法相陪，这时候拐杖确是他们行动的时候的唯一依靠。
（5）初步思路（讨论解决方案）
方案一：老人们在外出的时候可以随身携带一椅子；
缺点：实用性低，对于老人而言，外出时候再带一凳子会加重他们的负担。
方案二：社区可在路边建设更多的凳子椅子供路人歇息；
缺点：这些公共椅子的事后维护是比较困难的，而且此举操作起来的范围可想而知。
（6）待解决的问题
如何解决普遍性和操作便捷性之间的关系；
如何确立产品的可靠性，结构的稳定性。
（7）对新技术系统的要求
符合力学性能，稳定性强；
对大多数高龄者或者行动不便的人都适用，普遍性高；
操作起来方便，简单。
3.2、本项目TRIZ方法应用过程与求解（发明）过程
在将问题转化成TRIZ标准问题的过程中，主要是寻找冲突，然后根据冲突的特点，分别采用冲突矩阵及发明原理、分离原理、效应及效应库、标准解、进化模式及路线进行解决。TRIZ提出描述技术冲突的39个通用工程参数：运动物体质量、静止物体质量、运动物体长度、静止物体长度等。为了解决技术冲突，TRIZ理论提出了40 项发明原理，如分割、分离、局部质量、不对称等。而冲突矩阵将描述技术冲突的39个工程参数与40条发明原理建立了对应关系，解决了设计过程中选择发明原理的难题。
3.2.1、产品参数的技术冲突分析
拐杖在老龄人群体当中颇受欢迎，它能帮助行动不便的高龄者外出行走，现有的传统拐杖的形态，最简单的就是仅一木棍，使之成为老龄人行走的“第三只脚”。但是传统的拐杖在实际使用中存在设计上的不足，需要对其进行改进。
传统的拐杖功能单一，唯辅助老龄人行走，当老人们长时间行走之后，需要停下来休息，而考虑到无地方可以歇息，此时，普通的拐杖就无法满足使用者的要求了。
而在普通拐杖上加上多项不同的功能，这样拐杖的结构就会显得很复杂，拐杖的形状和重量就会大大增加了使用者的负担。
由冲突矩阵确定可用的发明原理为： NO.15动态化、NO.28机械系统的代替、NO.29气动与液压结构、NO.37热膨胀。对于实际问题，可以采用NO.15动态化，改变物体的形态，在不同的时间、不同的环境中变换不同的功能。使用冲突分离原理：将冲突的双方在不同的时间分离，在某一时间内冲突的双方只出现一方。
拐杖在平时辅佐使用者走路的时候，只呈现传统拐杖的基本单一的功能；当使用者需要休息时，变换拐杖的形态，改变拐杖原有的功能，使之成为椅子，以发挥椅子的基本功能，达到时间分离的效果。
而这种方案在实际使用中，功能增多的拐杖在结构稳定性上难以把握，结构不再简单，技术系统中的某一些构件不稳定，例如椅子面的支撑杆在工作的时候受力方向不同，使之难以确定它实质的位置。这样，就产生了另一对技术冲突。
由冲突矩阵确定可用的发明原理为：NO.2 分离、 NO.30柔性壳体或薄膜、NO.34 抛弃与修复、NO.35 参数变化。对此，我从中选择采用NO.35 参数变化。使用冲突分离原理：整体与局部的分离，使冲突双方在不同的层次分离。支撑杆和主轴的连接部件可选用强度和硬度高的材料，在确定支撑杆展开的位置的同时，也提高了各部分支架的承受压力的强度。
3.2.2、产品参数的物理冲突分析
根据上述问题的描述，老龄人在平时行走的时候会用到传统拐杖的基本功能，就是能辅助行走，这个功能要求拐杖必须越简单越好，以减轻老龄人行走的负重，并且操作方便。
而在另一个条件下---老龄人长时间走动需要停下来休息的条件下，则希望拐杖的功能越多越好，以便达到停下来用以歇息、有地方可以歇息的要求。
这样就产生了矛盾：
物理冲突：拐杖需要结构简单便于使用，减少负重；
拐杖的结构应避免过于简单而功能单一。
解决原理：分离原理为物理冲突提供解决方法。通常，分离原理有四种形式：空间分离、时间分离、基于条件的分离、整体与局部的分离。每个分离原理都对应多种不同的发明原理。
3.2.3、物质—场模型分析
TRIZ理论认为，技术系统构成要素S1、作用体S2、场 F三者缺少其中一个就会造成系统不完整。而当系统中某一物质的特定机能没有实现时，系统就会产生问题。为了控制这一物质产生的问题，有必要引入另外的物质。由此产生这些物质之间的相互作用并伴随能量（场）的产生、变换、吸收等，物—场模型也从一种形式变换为另一种形式。因此各种技术系统及其变换都可用物质和场的相互作用形式表述。
建立物质——场模型
其中F为机械场，S1为拐杖，S2为人（手）
存在问题：有用功能：辅助老龄人行走；
缺少功能：用以歇息的地方
在原有的系统上，我发现缺少了可以满足需要——用以歇息的功能，在建立系统的物质——场模型之后，我对此进行了改良。根据约束条件，我从标准化表中体出改进方案。
使用标准解法3，向外部复杂物质——场跃迁，在S2或者S1的外部引入一种永久的或者临时的外部添加物S3。
由此得出，若在S2的外部引入的话，可以在原有的系统——拐杖（S2）上加入椅子（S3），以补足拐杖所缺少的功能。如下模型：
椅子的种类很多，倘若加入的是定型椅子，所组成的系统的体积必定很大，根据标准化表中的标准解法17，向带有工具分散物质—场跃迁，提高完成工具功能的物质分散度。
把定型椅拆成小零件或者小部件再与拐杖结合，这时，我可以用折叠椅来代替原有的定型椅，利用折叠椅的灵活性和伸缩性改变原有系统的形态，减小它的体积。
为了解决新系统中两个小系统之间连接的复杂性和稳定性问题，根据标准化表中的标准解法38，改变双系统或者多系统之间的连接。
由此得出，把拐杖（S2）和椅子（S3）合二为一，即椅子的中心支撑杆为拐杖，拐杖的外部和顶部为椅子，两个小系统的构件互相应用，组合成一个新的系统（S4）。如下模型：
3.2.4、由TRIZ分析得到的部分通解
基于以上应用TRIZ方法的分析，我得到了一下几个通解：
1、老人外出可以携带一张比较轻便的椅子，累的时候可以就地休息
2、政府在更多的活动场所建设更多的公共椅子，让老人随时随地可以歇息
3、制作一张可折叠的适合老人的椅子，便于老人出门携带。
4、老人携带一张垫子，可以随时随地坐。
5、我通过制作一支多功能拐杖，一举两得。在多功能拐杖这个问题上，我结合以上的TRIZ分析得到以下几种方案：
（1）、通过简单的机械结构将椅子和拐杖合并，即在拐杖的主体部分与椅子的椅面配合，然后通过设计一个三角形结构来作为椅子的脚。
（2）、通过简单的机械结构，拐杖由多截可以通过铰链连接的棍体组成，我通过拆卸拐杖来重新组合成一张椅子，当要作为拐杖的时候，可以通过拆卸椅子来重新拼回拐杖。
（3）、基于1.2这个通解，我发现很难将一支拐杖拼出一张椅子，我考虑使用两条拐杖来组合在一起，拼成一张椅子。
（4）、我从舒适度考虑，同样是采用拐杖拼接成椅子的方法，但是材料改为使用面积比较大的塑料板。
（5）、通过简单的机械结构，将拐杖通过伸缩切换为椅子。基于以上分析，同时结合现有的物品雨伞的工作原理，我得到以下的一个通解：
图1.折叠状态
图2.展开为椅子的状态
以下为各个组成部件所谓分析：
（1）、手握端（效果图如下图所示）
图3.手握端
手握端是可以拆卸的一部分，当作为拐杖时，把它安装在拐杖的主轴上，可以当手握扶手使用；当把拐杖作为椅子的时候，可以简单地拆卸下来，这样就形成了一张平整的椅子。手握端与主轴的结合原理很简单，我是仿照电灯泡和灯座配合的原理来实现，即在主轴安装弹簧和预留一个槽，当用力将手握端顶进去时，通过逐走的弹簧和槽之间的作用使得手握端能稳固地固定在主轴上。这样的结构拆卸非常方便而且不费劲，非常适合老人操作使用。
（2）、滑块
图4.滑块
本项目使用了两个滑块来固定八组摇杆结构。滑块设计成八边形棱柱是因为我有八组摇杆结构，这样达到空间对称，使得受力均匀。棱柱的一个断面切割了八个中心对称分布的槽，目的是把限定摇杆机构左右移动的螺柱杆件，当八个螺柱放下槽中后，上面要堵住（图中没有标出）。棱柱的八个侧面挖了八个中心对称分布的槽，这些槽是预留空间给八组摇杆运动的。我的项目效仿了雨伞的部分原理，用两个滑块就可以实现椅子的收缩和展开了。
图5.一对摇杆结构与两个滑块的结合
（3）、主轴
图6.主轴
主轴主要起支撑的作用的，上端有一个与手握段结合的弹簧卡座，由于时间问题没有画出来！下面有一条螺钉伸出来，目的是让拐杖具有伸缩功能，而且当椅子的时候可以适当调节椅子的高度。
（4）、底座
图7.完整底座效果图
图8.局部放大图
底座是一个三脚架支座，现在很多拐杖都采用这种设计，原因是这样更加稳定。而我这样设计，既可以让拐杖更加稳定，又可以在转换为椅子的时候作为椅子的脚，一举两得！
当然这个底座和主轴配合还实现了可收缩功能，主轴的螺柱可以通过卡在底座的不同位置来获得不同的高度，当然这个卡的方式还不是很好，以后可以改进！
（5）、软皮革
图9.软皮革
软皮革是包裹在八组摇杆结构的上端，类似于雨伞的布的作用。当拐杖折叠起来作为拐杖使用的时候，皮革也收缩起来，当展开拐杖当做椅子的时候，皮革便会张开，此时起提高舒适度和加固椅子的表面的作用。
（6）、摇杆结构
摇杆结构由上杆和下杆组成
图10. 上杆
图11.下杆
上杆和下杆通过销钉连接便可以组成摇杆结构，如图12所示。
图12. 摇杆结构
按一定比例制作的摇杆结构的两端分别连接到上下两个滑块之中，使得拐杖伸缩自如，实现了折叠功能。
（7）、固结结构
图13.固结结构
如图13所示的是固结结构，原理和雨伞的固结原理一样。通过在主轴上加一个可收缩的机械按钮，实现固定摇杆结构的作用。由于人的体重比较大，所以在选择材料的时候要分析一下受力情况，最终确定是否可行。
3.3、方案评估与选优
（1）方案评估
A.可行性
通解1-5都具有一定的可行性，其中通解1、通解3、通解4原理相似，均由老人家携带“椅子”方便随时休息，虽然可行，但实际操作比较麻烦，不符合人性化设计，通解1、通解3的椅子携带不方便，通解4的垫子虽然轻便，但不符合老年人使用要求。通解2灵活性低，投入大，后期维护麻烦，难以大规模推广。通解5既满足功能上的要求，也具有便携，灵活等优点，其中，通解 5.1结构简单，但椅子和拐杖结合程度较低，携带相对不方便，通解5.2、通解5.3使用较麻烦，可靠性低，通解5.4外形较庞大，携带相对不方便，5.5则同时具有基本避开其他方案的缺陷，具有体积小，便携，使用方便，可靠性高，成本较
低等优点。
B.创新性
通解1、3、4基本不具备创新性，通过简单的拼盘式的方法来实现多功能，通解2与市政规划相关，和传统的设计和规划无异，不具创新性。通解5是通过一定的技术手段把“拐杖”和“椅子”结合在一起，具有一定的创新性，其中，市场上已经有类似于通解5.1-5.4的产品，不具创新性。通解5.5巧妙的结合了雨伞的工作原理，通过合理的变形实现多功能，具有较高创新性。
（2）选优
结合以上考虑，显然，通解5.5既有效解决了本项目提出的问题，又避免了其他方案所产生的不足之处，是本项目的最优解。
4.结束语
TRIZ理论成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，着力于澄清和强调系统中存在的矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解。它不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。实践证明，运用TRIZ理论，可大大加快人们创造发明的进程而且能得到高质量的创新产品。
本项目通过实践使用TRIZ理论解决问题，真切感受到TRIZ理论是非常有用的，对于产品创新设计有指导意义，能引领我们朝着正确的方向进行创新，使得很多问题得到比较轻松地解决。
参考文献
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产品创新与概念设计技术研究现状及其发展方 向 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
产品创新与概念设计技术研究现状及其发展方向摘要：概念设计作为产品设计的一个重要阶段，对产品设计的成功与否有着决定性的影响。在分析概念设计内涵和基本过程的基础上，从过程建模、信息表达、方案生成、方案选择和系统开发等五个方面提出了概念设计的关键技术，浅述了目前国内外概念设计技术研究现状，重点分析了概念设计中产品创新的五个方面。从深度和广度探讨了产品概念设计的发展方向，提出了未来研究的重点，以及相应的实现方法和技术。 关键词：；产品创新；产品设计；创新设计 引言 现代社会由于经济和科技的高速发展,卖方市场向买方市场的转换,企业要具有竞争力就必须进行产品创新,产品创新的核心就在于构思创新产品的概念,所以产品的概念发展与产品的设计是产品创新中具有决定性作用的阶段。故而，概念设计被认为是设计过程中最重要、最关键、最具创造性的阶段。其重要性体现在以下两个方面： (1) 概念设计阶段在很大程度上决定着最终产品的性能、创造性、价格、市场响应速度和速率等。有关资料显示,概念设计阶段实际投入的费用只占用产品开发总成品的5%,但它却决定了产品总成本的70%。
(2) 详细设计阶段很难甚至不能纠正概念设计阶段的设计缺陷和错误。 基于此，从20世纪80年代中期起,人们逐渐开始重视产品概念设计问题,至今,已成为设计领域的研究热点之一。特别是近年来，随着计算机图形学、虚拟现实、敏捷设计、多媒体等技术的发展和 CAD/CAM应用的深入，产品概念设计的研究也有了新的发展。 1?产品概念设计的内涵及过程 从工程设计的研究角度，概念设计包括了产品的功能设计、原理设计、方案设计及初步的结构设计等内容。不少学者从工程设计学出发，提出了层次概念设计模型、工程设计概念模型、基于功率键图的概念设计等概念设计建模方法。 从工业设计的研究角度，概念设计主要是指考虑功能、结构、人机工程以及制造等因素在内的产品外观形态的设计。因此，不少学者从产品设计方法学出发，提出了造型文法、色彩文法、形状文法等产品概念设计原理、原则与方法。 另外，从技术的应用角度，有些学者从智能辅助的角度提出了基于多层推理机制的概念设计、概念设计专家系统等概念设计方法和机
基于TR I Z理论的产品创新设计* 张简一1,郭艳玲2,杨树财1,王义文1 (1.哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080;2.东北林业大学机电学院,黑龙江哈尔滨150040) 摘要:源自前苏联的TR IZ理论是解决创新问题的理论。文中对TR IZ理论进行了阐述,对TR IZ理论在产品创新设计过程中的应用进行了探讨。应用该理论可快速有效地找到问题的解决方案,并以自行车的创新设计为例说明了TR IZ 理论的应用方法和程序。 关键词:创新设计;TR IZ理论;系统;技术矛盾;自行车 中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:1001-2354(2009)02-0035-04 1946年前苏联以G#S#A ltshu ller为首的专家对数以百万计的发明专利进行研究。经过50多年的搜集整理、归纳提炼,发现技术系统的开发创新是有规律可循的,并在此基础上建立了一整套体系化、实用的解决发明创造问题的方法,这就是TR IZ理论。TR IZ是俄文(T heor i a R esheneyva Isob reta telskehuh Zadach)的缩写,意为解决创新问题的理论(Theory of Innova ti ve P roble m Solv i ng,T IPS)。这是一套能创造出系统性的创新与改善设计者思考过程的方法论。 就新产品的开发设计而言,TR IZ为其指出了发展方向和解决问题的思路和方法。在产品创新设计中应用TR IZ理论可以更好地解决问题。 1TR IZ理论中的系统进化法则为新产品的发展提出了方向 在TR IZ理论中,以系统的观点为新产品的发展指出了方向。TR IZ理论认为任何一个产品或者客观事务都可以看作一个系统,而任何一个系统都是按照一定的客观规律进化的,这并不取决于某一个人,新产品的产生是一种看似偶然的必然。因此,这个客观规律就是可以被发现、认知和利用的。 任何一个产品都可以看作是以履行功能为目的的系统。系统的主要部分包括执行装置、传动装置、动力装置和控制装置等子系统,而子系统也应该是完备的。这是产品系统完备性法则(如图1所示),它为新产品的研发提出了明确的设计任务。而新的产品则是建立在执行功能基础上的一个结构完整的系统。 对产品系统进一步分析发现,任何系统都不是孤立存在的,每个系统都向上纳入更大的系统中,例如产品所赖以存在的环境。而任何一个系统的内部都不是单纯的,都有一个较为复杂的内部环境。这样,一个产品的系统有了它的超系统和子 [3]Lavi n e A S.A si m p l e m od el f or convecti ve cooli ng du ri ng t he gri n- d i ng p rocess[J].Tran s AS M E J ofEng.for Ind.,1988,110:1- 6. [4]Lavi ne A S,M alk i n S,Jen T C.Th er m al aspects of gri nd i ng w it h CBN wh eels[J].Annals of C I RP,1989,38(1):557-560. [5]Guo C,M al k i n S.Anal ys i s of energy parti ti on i n gri nd i ng[J].Tran s ASM E,J ofE ng.f or Ind.,1995,117(1):55-61. [6]Ji n T,Row eW B,M c C or mack D.Te mp eratures i n deep gri nd i ng of finite workp i eces[J].In t ernational Journal of M ach i n e Tool s and M anufacture,2002,42(1):53-59. [7]H ou Z B,Ko m anduriR.On t he m ec h an i cs of t h e gri nd i ng process, Partò:t her m al anal ys i s of fi ne gri nd i ng[J].In ternati onal J ou rnal of M ach i ne Tools and M anu fact u re,2004,44(2-3):247-270. [8]M ouli k P N,Yang H T Y,C handrasekar S.S i m u l ati on of t h er m al stress es due t o grindi ng[J].Internati onal j ou rnal ofM echan ical Sc-i ences,2001,43(3):831-851. [9]M aksoud T M A.H eat transfer m odel for creep-feed gri nd i ng[J]. J ournal ofM aterial s Process i ng Techno l ogy,2005,168(3):448- 463. [10]Q i H S,Ro w e W B,M ill s B.Contact lengt h i n gri nd i ng part2: evaluati on of con tact lengt h models[J].Proceed i ngs of t he I M ECH E Part J J ou rnal of Engi n eeri ng T ri bol ogy,1997,211(1):77-85. R esearch on the i n fl u ence of h eat source shap e on th e u-l tra-prec ision gr i nd i ng th er ma lm ode l RUAN H ong-hu,i ZHANG D a-w ei (Schoo l o fM echan ical Eng i neeri ng,T i anji n U niversity,T ian-ji n300072,Ch i na) Ab stract:On the basis of t he new ly establis hed t her m a lm ode l the i nfl uence o f gr i nd i ng heat i n the process of super-prec i s i on gr i nd i ng on t he wo rkp i ece has been stud i ed and t he d i str i butions of hea t source unde r sta tic state we re obta i ned.U tilizi ng mu ltiple heat source m ode ls to si m u l a te different conditi ons of u ltra-prec i s i on gr i nd i ngs and the i n fluence o f hea t source para m eters on the te m pe r-ature d i str i bu ti ons was ana l yzed.T h i s new typed heat source m ode l and the result of ana l y si s w ere very i m po rtant wh i ch ens u red the sur-face qua lity o f the u ltra-prec i s i on g ri nded workp i ece. K ey words:u ltra-prec isi on gr i ndi ng;t her m a lmode;l shape of hea t source;temperature distr i bution F i g6T ab0R e f10/Ji x ie Sheji08590 第26卷第2期2009年2月 机械设计 J OURNA L OF M ACH I N E DESI GN V o.l26N o.2 Feb.2009 *收稿日期:2008-01-30;修订日期:2008-05-08 作者简介:张简一(1971-),女,黑龙江哈尔滨人,副教授,研究方向:产品开发设计和产品形态研究,发表论文10余篇。
第4章产品进化过程及进化定律 4．1 概述 从历史的观点研究一类产品，如汽车、计算机、自行车、机床等，会发现这些产品今天的实现形式与其刚诞生时相比已有很大或根本性的变化。但这些产品的主要功能并没有变化，如汽车与自行车的主要功能是“运送货物与人”，计算机的主要功能是“代替人进行计算”，机床的主要功能是“加工零件”。人类需求的质量、数量及对产品实现形式的不断变化，迫使企业不得不根据需求变化及实现的可能，增加产品的辅助功能、改变其实现形式。即从历史的观点看，产品处于进化之中。 为了生存与发展，快速、有效地开发新产品是企业在竞争中取胜的重要武器。世界上大多数的新产品是在老产品或当前产品的基础上开发出来的。企业在新产品研发决策过程中，要预测当前产品的技术水平及新一代产品可能的进化方向，这种预测的过程称为技术预测(Technology Forecasting)。 技术预测的研究起始于半个世纪以前。最初应用于军工产品，即对武器及部件的性能进行技术预测，后来也用于民用产品。在长期的研究过程中，理论界提出了技术预测的多种方法，图4—1被祢为Worlton逻辑树，其内涵为不同预测方法的抽象描述。 树的最高层为预测方法，该方法被分为两大类：规范化方法(Normative)与探索性方法(Exploratory)。规范化方法的核心是“发现某个特征，确认使该特征能够实现的活动。”，即该方法倾向于堤出促使理想特征实现的策略与过程，该类方法中的核心方法是形态分析法(Morphologic Analysis)。探索性方法通过对过去与将来从低级到高级进化的过程预测未来，该类方法中的核心方法为S——曲线及Delphi法，前者为客观、定量法，后者为主观、小组法。 上述各种方法是西方世界提出的方法。MIT的Frauens 2000年指出西方传统的技术预测存在如下3条缺点： 1)预测所需要的准则太弱。 2)支持提出及实现可能特征的工具集是有限的。 3)确定目前产品功能的潜力主要取决于专家。 Frauens还指出：前苏联TRIZ中的技术系统进化(Technology System Evolution)理论已提供了强有力的技术预测工具，这些工具包括产品进化定律及进化路线等。 本章系统地介绍TRIZ中的产品进化理论成果及应用实例。 4．2 产品进化过程实例 4．2．1 潜艇 公元前332年，亚历山大大帝命令其部下建造一只防水的玻璃桶，自己进入桶里，让部下们把桶放到海水下面，他记录了所见到的各种动物。亚力山大是早期进行水下探
产品创新设计课程作品 多功能储物架”设计方案书 组员: 蜗居多功能储物架设计说明书 摘要： 蜗居多功能储物架主要包括储物架主体、平行四边形结构储被架、丝杆自锁分层台、简易电脑桌、垃圾桶移出装置、翻转鞋架、双摇杆雨伞架及接水装置、旋转衣帽架。其主要特点是最大程度地节约利用空
间，将生活必需品统一整理收纳实现多功能储物。采用机械结构简单易实现，连贯性好，设计结构紧凑。关键词： 节约空间，整理收纳，丝杆自锁，平行四边形。 作品简介 蜗居多功能储物架将生活零散必需品更具规划性地整理收纳并在整场储存中贯彻最大空间利用率的思想。按具体储存需求可逐个取出特定功能的储存装置使用，而在不需要某项储存功能时又可将该部分隐藏在储物架主体里。 如遇雨天需悬挂湿雨伞时，只需推出第二层并掰下隐藏于其底下的双摇杆伞架和拉出接水装置即可；被褥冬用夏储，当冬季不再需要储被架，只需掰下两边支杆，利用平行四边形机构即可将储被架收缩至紧贴储物架主体而不占用空间。 主要应用在小户型居民住房和集体宿舍。 1.研制背景及意义。 我国一直致力于解决买不起房买不到房的新升级社会矛盾，由此推出了一系列社会保障性住房，如经济适用房。此类住房有一共性，即住房面积较小，大都被控制在35平米到80平米之间。蜗居”便成了当下社会的一个流行词。并且，随着人们对未来生活品质要求的提高，如何高效利用小面积住房的空间也成了当下一个热议话题。 高效利用室内空间应该包括两个方面：一、尽量减少储物框架本身占空率；二、储存统 一化规整化。而目前市场上虽然储物架众多，但大都为固定框架，不能根据实际需求减少储物架本身所占用空间，对小面积居民房和集体宿舍造成放置压力，如：使用一个一般储物架来储藏冬被，那在冬季被褥使用时，储物架处于空置状态白白占用室内空间。并且，现有储物架都只具备单一储物功能，如：鞋架、书架、衣帽架等，零散放置在室内，显得杂乱无章，既浪费空间又不符合人们对高整洁度品质生活的追求。 而我们设计和制作的蜗居多功能储物架主要为解决以上两个问题，对现有储物架的一种改良与创新。针对性解决现今广为推行的小户型居住房以及集体宿舍的空间利用率和整洁度问题。
产品创新设计课程作品 “多功能储物架”设计方案书 组员： 蜗居多功能储物架设计说明书 摘要： 蜗居多功能储物架主要包括储物架主体、平行四边形结构储被架、丝杆自锁分层台、简易电脑桌、垃圾桶移出装置、翻转鞋架、双摇杆雨伞架及接水装置、旋转衣帽架。其主要特点是最大程度地节约利用空间，将生活必需品统一整理收纳实现多功能储物。采用机
械结构简单易实现，连贯性好，设计结构紧凑。 关键词： 节约空间，整理收纳，丝杆自锁，平行四边形。 作品简介 蜗居多功能储物架将生活零散必需品更具规划性地整理收纳并在整场储存中贯彻最大空间利用率的思想。按具体储存需求可逐个取出特定功能的储存装置使用，而在不需要某项储存功能时又可将该部分隐藏在储物架主体里。 如遇雨天需悬挂湿雨伞时，只需推出第二层并掰下隐藏于其底下的双摇杆伞架和拉出接水装置即可；被褥冬用夏储，当冬季不再需要储被架，只需掰下两边支杆，利用平行四边形机构即可将储被架收缩至紧贴储物架主体而不占用空间。 主要应用在小户型居民住房和集体宿舍。 1.研制背景及意义。 我国一直致力于解决买不起房买不到房的新升级社会矛盾，由此推出了一系列社会保障性住房，如经济适用房。此类住房有一共性，即住房面积较小，大都被控制在35平米到80平米之间。“蜗居”便成了当下社会的一个流行词。并且，随着人们对未来生活品质要求的提高，如何高效利用小面积住房的空间也成了当下一个热议话题。 高效利用室内空间应该包括两个方面：一、尽量减少储物框架本身占空率；二、储存统一化规整化。而目前市场上虽然储物架众多，但大都为固定框架，不能根据实际需求减少储物架本身所占用空间，对小面积居民房和集体宿舍造成放置压力，如：使用一个一般储物架来储藏冬被，那在冬季被褥使用时，储物架处于空置状态白白占用室内空间。并且，现有储物架都只具备单一储物功能，如：鞋架、书架、衣帽架等，零散放置在室内，显得杂乱无章，既浪费空间又不符合人们对高整洁度品质生活的追求。 而我们设计和制作的蜗居多功能储物架主要为解决以上两个问题，对现有储物架的一种改良与创新。针对性解决现今广为推行的小户型居住房以及集体宿舍的空间利用率和整洁度问题。
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 创新设计方案 创新产品的名称： 多功能太阳能手电筒 创新的由来： 太阳能手电筒的概念很早就被人们所提出，许多人提出来基于趣味，或当作笑话看待。因为认为以太阳能作为能源来源的机械只能在有光源的情形下运作，这和手电筒一般于无光情形下运作的概念相违背，认为会大大的降低它的实用性。因此这个概念常常被人用来取笑，或当作不可行概念的代名词。例如在恒春兮里面就以太阳能手电筒作为取笑的对象；在哆啦A梦里面，也有出现过太阳能手电筒；在电影国产凌凌漆大战金枪客里面；太阳能手电筒也是出现作为笑点。 然而，太阳能手电筒并不是不切实际的构想，只要设计上能适当的储存足够太阳能，手电筒一样可以在无光的情形下使用一段时间。尤其在野外，要得到阳光比找到新的电池容易得多，所以许多太阳能手电筒是设计为野外使用的。只要有充足的存电能力，省电的灯泡，太阳能手电筒就是一个很好的发明，这也是为什么市面上许多的太阳能手电筒采用LED灯泡。白天放到太阳底下晒晒，晚上就可以用几个小时，不需要更换电池，不会造成环境污染；是真正的低碳环保绿色产品。 而鉴于目前主流的太阳能手电筒，要么尺寸过小，使用范围受限；要么功能单一，无竞争优势。因此我们设计出一款多功能太阳手电筒，以弥
补市售太阳能手电筒的不足。 创新产品的用途： 1、太阳能发电。 2、照明。 3、FM收音机。 4、可对手机及各类数码产品充电。 5、指南针。 因此该产品适用于家庭或户外照明、狩猎者、徒步旅行者以及露营者，军事、警卫、交通勘查和从事紧急情况的工作。 实施方案： 1、外壳组件：上壳体、中壳体、下壳体及按钮开关等组成。 2、发电组件：由附在上中下壳体的太阳能极板、镍氢电池及控制线路等组成。 3、照明组件：LED若干只。 4、FM收音机组件：FM收音机电路、开关等组成。 5、充电组件：由充电电路、镍氢电池开关等组成.。 6、指南针组件：指南针一只。 采集光线，将光能转换为电能。并由安定器转变，带动LED发光，FM 收音机工作，以及对手机及各类数码产品充电。 使用方法： 1、太阳能极板正对着太阳光下照射给蓄电池充电。 2、按动按钮灯点亮进行照明或者使用其它功能。 使用注意： 1、请勿将本品放置在高温，高湿的地方。 2、太阳能极板充电时要正对着太阳，否则会大大影响充电效果。 产品特点： 1、绿色环保，本产品由于用太阳光作为能源，不产生废物、不污染环境、绿色、环保。
一、填空题 1、近代资本主义的经济开始于工场手工业经济，其特征是雇佣劳动、工人多 且进行分工合作、生产规模大及产量高，有简单的生产工具，如：人力纺织机、风能磨坊等。 2、产品的设计包含了工业设计和工程设计两部分，每一个产品的设计必须 有工业设计师的参与，也必须有产品工程设计人员的参与。 3、对批量生产的工业产品而言，凭借训练、技术、经验及视觉感受，赋 予产品以材料、结构、形态、色彩、表面加工以及修饰以新的质量和性能。 4、人性化设计原理就是把人的理性要求和感性要求融入到产品造型设计中 去，使产品的功能和形态、结构和外观、材料和工艺等诸多因素充分满足人的要求，达到产品与人的完美协调。 5、常用工程材料可分为金属材料和非金属材料两大类，金属材料包括黑色金属和有色金属。 6、能被顾客理解的，并能满足其需求的、由企业营销人员所提供的一切有形和无形的统一体，包括实质层、实体层和延伸层三个层次。 7、产品开发是指从研究选择适应市场需要的产品开始到产品设计、工艺制造 设计，直到投入正常生产的一系列决策过程。从广义而言，产品开发既包括新 产品的研制也包括原有的老产品改进与换代。 8、组合设计法是把原来不能单独存在的相邻近的东西组合起来的方法，或 是把两种功能让一件制品来担当，叫组合设计法。 9、产品的全生命周期包括产品的孕育期、生产期、储存销售期、服役期 和转化再生期的整个闭环周期。 10、非金属材料是指除金属材料以外的其他材料。在工业产品中使用的非金属 材料主要有高分子材料、陶瓷材料以及复合材料三大类。
二、简答题 1、工业设计对产品的重要性？ （1）满足顾客需求的重要性：大多数市场上销售的产品都可以通过较好的工业设计在某些方面得到改进，人们所使用、操纵或所见到的所有产品在商业销售上的成功都在很大程度上依赖于工业设计。 传统的评价工业设计重要性的指标主要是人机工程学和美学。 人机工程学方面的需求： a、使用方便：对于大多数消费者来说非常重要，尤其是产品具有多种特性或功能，并且有多种操作模式时。 b、维护的简便性：如果产品需要经常维修和维护，用户一般希望操作简单方便，在大多数情况下，最好的方案是减少维护的必要性。 c、产品的用户界面：用户界面的新颖性是在改进设计中首先应该考虑的，产品的用户界面越多，工业设计在产品的界面设计上就越重要。 d、安全因素考虑：所有的产品都必须考虑其安全性，对于某些特殊产品，安全因素可能是设计人员面临的重大挑战。 美学方面的需求： a、产品的差别化：具有稳定市场和成熟技术的产品在很大程度上依赖于工业设计来创造美观的外形，从而使得产品差异化，来吸引消费者。 b、产品的外观：消费者对产品的感受很大程度上取决于产品的外观，即产品的形象和式样，美观的造型和式样往往能够吸引顾客，并给拥有者带来强烈的自豪感。 c、美观的产品设计激励着设计人员：当一个具有美观外形的产品最终生产出来时，常常会在设计人员和制造人员心目中产生一种“集体荣誉感”，将有助于激励和凝聚每一个开发人员。 （2）工业设计的经济效果： a、工业设计的费用：工业设计的费用包括直接成本、制造成本和时间成本。直接成本是指工业设计服务的开销，取决于雇佣设计师的知名度、人数、项目周期、所需模型的数量，还有材料费用的相关开支；制造成本是具体实现工业设计师所确定的产品细节的费用；时间成本是指延迟产品进入市场的时间所造成的不利后果。 b、工业设计的利益：工业设计所带来的好处包括以额外或更好地特征来美化产品的外观、增加顾客满意度、强化品牌形象和产品的差异性。这些方面使得相对于那些没有经过工业设计的产品来说，这些产品能卖到更高的价格，占有更大的市场份额。 2、产品造型设计的基本要求？ 美观性原则、创新性原则、实用性原则、工业产品设计要注意遵循以下原则：经济性原则、合理性原则、环保性原则，这些原则是精神功能和物质功能的完美
关于产品创新设计理论及方法 1 创新及创新设计概论 创新的起源可以追溯到1912年美籍经济学家熊彼特的《经济发展概论》，书中指出：创新是把一种新的生产要素和生产条件的“新结合”引入生产体系。包括5种情况：引入一种新产品，引入一种新的生产方法，开辟一个新的市场，获得原材料或半成品的一种新的供应来源，建立新的企业组织形式。熊彼特的创新概念包含的范围很广，涉及到技术性变化的创新以及非技术的组织性创新。 融合认知心理学的产品创新设计。设计是人类征服自然改造世界的基本活动之一，是人类为满足一定需求而进行的一种创造性活动的实践过程。人类文明的历史就是不断进行设计活动的历史。产品是设计结果的物质表现。产品设计是人类创造有使用价值的创新产品的实践过程，最终表现结果就是产品模型，其过程本质在于创造与革新。概念设计是设计过程中最具创新性的阶层，而设计者本身的作用也非常重要，因此有必要构建更符合人类思维模式的创新方法，或将现有的各类创新设计方法融入概念设计过程中，充分体现概念设计阶段的创造性，支持概念创新的实现。而可使用的技术有以下： 1.会聚技术：NBIC（Nano-Bio-Info-Cogno）会聚技术是国际上近几年提出的新概念，是指几个领域的科学的融合。而其结果所产生的巨大能量是不可估量的。任何技术的两两融合、三种会聚或者四者合成，都将产生难以想象的效能。美国将会聚技术认可为推动美国经济长期繁荣和增长的关键。会聚技术发起者达成了这样一个共识：最重
要的是通过纳米科技、生物技术、信息技术、认知科学的融合发展，推翻学科之间的壁垒，使这四种技术能发出最大的潜力，所以这个技术有着许多的发展领域和巨大的发展潜力。 2.信息技术：信息是人类认识世界和改造世界的知识源泉。对人类来说，不能有效地利用信息，就不会有人类文明的演化，社会的进步和科学的发展，就不能驾驭大自然。信息技术是指在信息的产生、获取、储存、传递、处理、显示、使用等方面能够扩展人的信息器官的技术。它随着人类对外部世界的认识能力的不断提高和而逐渐由低至高发展。 3.认知科学：认知科学的产生，受到了计算机科学、语言学、神经科学等学科的影响，是关于人类心智的多学科、跨学科的合作性研究，由心理学、计算机科学、语言学、人类学、神经科学和哲学6个领域的学科组成。认知科学探索人类智力如何由物质产生，是研究人类感知和思维信息处理过程的科学，如感知、语言、学习、记忆、思维、意识，研究领域包括从感觉的输入到复杂问题的求解。这个领域是一种全新的学科，引起了全世界科学家的关注。 （二）、产品创新设计的创新设计的创造力模型：心理学领域对于创造力的定义较为一致的看法是：根据一定的目的和任务，运用一切已知的信息，开展能动的思维活动，产生某种新颖的、独特的、具有社会价值的或个人价值的产品的智力品质。这里的产品是指以某种形式存在的思维成果，既可以是一种新概念、新设想、新理论，也可以是指以某种形式存在的思维成果。
创新设计方案 创新产品的名称： 多功能太阳能手电筒 创新的由来： 太阳能手电筒的概念很早就被人们所提出，许多人提出来基于趣味，或当作笑话看待。因为认为以太阳能作为能源来源的机械只能在有光源的情形下运作，这和手电筒一般于无光情形下运作的概念相违背，认为会大大的降低它的实用性。因此这个概念常常被人用来取笑，或当作不可行概念的代名词。例如在恒春兮里面就以太阳能手电筒作为取笑的对象；在哆啦A梦里面，也有出现过太阳能手电筒；在电影国产凌凌漆大战金枪客里面；太阳能手电筒也是出现作为笑点。 然而，太阳能手电筒并不是不切实际的构想，只要设计上能适当的储存足够太阳能，手电筒一样可以在无光的情形下使用一段时间。尤其在野外，要得到阳光比找到新的电池容易得多，所以许多太阳能手电筒是设计为野外使用的。只要有充足的存电能力，省电的灯泡，太阳能手电筒就是一个很好的发明，这也是为什么市面上许多的太阳能手电筒采用LED灯泡。白天放到太阳底下晒晒，晚上就可以用几个小时，不需要更换电池，不会造成环境污染；是真正的低碳环保绿色产品。 而鉴于目前主流的太阳能手电筒，要么尺寸过小，使用范围受限；要么功能单一，无竞争优势。因此我们设计出一款多功能太阳手电筒，以弥补市售太阳能手电筒的不足。 创新产品的用途： 1、太阳能发电。 2、照明。 3、FM收音机。 4、可对手机及各类数码产品充电。 5、指南针。 因此该产品适用于家庭或户外照明、狩猎者、徒步旅行者以及露营者，军事、
警卫、交通勘查和从事紧急情况的工作。 实施方案： 1、外壳组件：上壳体、中壳体、下壳体及按钮开关等组成。 2、发电组件：由附在上中下壳体的太阳能极板、镍氢电池及控制线路等组成。 3、照明组件：LED若干只。 4、FM收音机组件：FM收音机电路、开关等组成。 5、充电组件：由充电电路、镍氢电池开关等组成.。 6、指南针组件：指南针一只。 采集光线，将光能转换为电能。并由安定器转变，带动LED发光，FM收音机工作，以及对手机及各类数码产品充电。 使用方法： 1、太阳能极板正对着太阳光下照射给蓄电池充电。 2、按动按钮灯点亮进行照明或者使用其它功能。 使用注意： 1、请勿将本品放置在高温，高湿的地方。 2、太阳能极板充电时要正对着太阳，否则会大大影响充电效果。 产品特点： 1、绿色环保，本产品由于用太阳光作为能源，不产生废物、不污染环境、绿色、环保。 2、使用成本低，由于太阳能取之不尽、用之不竭，使用成本低廉。 3、超高LED亮度照明。 4、使用方便，无需换电池，太阳能即充。 5、自锁电子开关控制，寿命长。 6、产品新颖，时尚，造型精致，功能齐全，便于携带。 设计人员：
第一章新产品开发导论 第一节基本概念 一、创新 创新是当代经济学的一个重要概念，具有十分丰富的涵。 约瑟夫·阿罗斯·熊彼特（美籍奥地利人） 在其1912年德文版《经济发展理论》一书中，首先使用“创新”一词。 “创新”定义为“新的生产函数的建立”，即“企业家实行对生产要素的新的组合”。 它包括以下五种情况： 1.引入一种新产品； 2.采用一种新的生产方法； 3.开辟一个新的市场； 4.获得一种原料新的供给来源； 5.实行一种新的企业组织形式。 创新的基本含义 一是引入，二是革新。 较为完整的表述即是： 创新是指“新的或重新组合的或新发现的知识被引入经济系统的过程”。 按照这一理解，创造本身并不一定都是创新。只有把创造成果引入经济系统，产生效益，才是创新。 创新与创造这两个概念是有区别的。 二、创造 创造的含义是在原先一无所有的情况下，创立出新东西：“首创前所未有的事物”。（《辞海》）
特别强调创造具有独创性和首创性。 然而，任何创造都不是无中生有，而是在已有事物的基础上有所突破。 概括地说， 创造是指在破坏、否定和突破旧事物的基础上，构建并产生新事物的活动。 三、创造力 包含有两层含义： 创造力是人类特有的一种创造潜能，即人的创造性。（自然属性） 创造力是指人们在创新活动和创造实践中所表现出来的、生产创造性成果的一种能力。（社会属性） 概括地说 创造力是人在认识与实践过程中表现出来的、产生新的精神成果或物质成果的思维与行为能力的总和。 创造力是指人所具有的一种潜在的、天赋的自然属性，同时又是必须通过后天的学习、训练和开发，才可得以发挥和显露出来的一种社会属性。 也就是说： 人人都具有创造力。 创造力可开发、培育，根据需要调控到需要发挥作用的场合。 虽然说“人人都具有创造力”，但创造力也有高低之分。 美国心理学家泰勒根据创造成果的新颖程度和价值大小，把创造力分为五个层次： （一）创造力的层次分类 1．表达式创造力 在日常生活中表现出来的创造力。如幼儿在语言表达、绘画或歌舞中表现的创造力。 2．生产式创造力 生产过程中表现出来的一般创造力。
不碎的保温瓶胆 项目类别：创意作品类 团队名称：水清如许 指导老师：梁艳辜瑞鲍庆丹学院：信息学院
目录 一.项目提出背景 (3) 二.保温瓶现状分析 (3) 三.创新方案分析 (3) 方案一：利用高分子材料聚砜树脂制成保温瓶胆 (4) 方案二:在瓶胆与外壳之间填充保温材料酚醛泡沫 (4) 四.项目创新点 (5) 五．项目创新评价 (6) 六．项目可行性 (6) 七．项目总结 (6)
一.项目提出背景 暖壶是常用的生活用品，非常实用，对我们 的生活有很大帮助。但是一般保温瓶能保温10小时 已经算不错了，壶的保温瓶胆是玻璃制成的，常常 发生壶胆破碎的情况，多花钱不说，更重要的是碎 玻璃存在着一定的安全隐患。如果存在一种材料， 可以代替玻璃瓶胆发挥出保温的作用，同时可以弥 补玻璃易碎的不足，既实用又安全，两全其美。现 有的保足，既实用又安全，两全其美。现有的保温 材料中有没有一种可以替代玻璃来达到同样的保温 效果？ 二.保温瓶现状分析 现有暖壶的内胆由玻璃制成，表面镀银，形成镜面。玻璃本身是热不良导体，镀银的玻璃形成的镜面则可以将保温容器内部向外辐射的热能反射回来，降低热辐射造成的热损耗。同时它加工成双层且内部抽成真空，可以防止内部气体对流传热，从而达到保温效果。 由于制造银镜需要消耗大量贵重的银,玻璃易碎，存在着一定的安全隐患。 三.创新方案分析 针对以上问题，我们查询相关资料，经过多角度分析，提出了两
种解决方案。 方案一：利用高分子材料聚砜树脂制成保温瓶胆 聚砜树脂为美国FDA确认的无毒制品，可制成反复与食物接触的用具。聚砜树脂作为透明新材料，耐热水、水解稳定性优于其他热塑性塑料，可代替玻璃及不锈钢制品，能达到需要的性能标准。 聚砜树脂是以双酚Ａ和４，４--二氯二苯砜为原料，经缩聚反应制备而成的一种热塑性工程塑料，简称ＰＳＦ。聚砜材料刚性和韧性好，耐温、耐热氧化，可在－１００℃--１５０℃的温度范围内长期使用，抗蠕变性能优良，耐无机酸、碱、盐溶液的腐蚀，耐离子辐射，无毒，绝缘性和自熄性好，容易成型加工，可广泛应用于航天、航空、电子电气、中空纤维、高分子功能薄膜、食品容器、医疗器械、纺织机械、家电和汽车等领域。 聚砜材料最早由美国联合碳化物公司（ＵＣＣ）开发成功并投入生产，目前世界聚砜产品主要的消费市场集中在美国、日本和欧洲。从用途上看，航空航天和汽车领域的消费占３２％、电子电气占３６％、精密机械占１０％、食品工业占８％、工业装置占８％、医疗器械占４％、其他领域占２％。 方案二:在瓶胆与外壳之间填充保温材料酚醛泡沫 酚醛泡沫材料属高分子有机硬质铝箔泡沫产品，酚醛泡沫是以酚醛树脂和阻燃剂、抑烟剂、固化剂、发泡剂、及其它助剂等多种物质，经科学配方制成的闭孔型硬质泡沫塑料。
新产品创意与设计方案 产品是企业的命脉。只有不断的向市场提供适销对路的新产品或新的服务项目，企业才会保持旺盛的生命力与竞争力，求得长盛不衰的发展。在银行竟争激烈的今天，各家商业银行金融产品已经在一定层面上不断进行创新，但创新也不能盲目追风，要讲究成本效益，创新的产品一定要有需求，有效益，并要因地制宜，及时、适时推出。根据我行在业务经营中的实际情况和市场需求，从产品的实用性、可行性和效益性，提出以下几款新产品供参考。 一、产品创意概况 （一）产品创意名称 存折、银行卡自助业务 （二）产品推出的必要性和紧迫性 当前各家银行都在根据市场需求研发创新产品、改进服务和业务流程，商业银行要想在竞争中立于不败之地，产品的研发、服务的改善、流程的再造、科技手段的使用等方面是当前面临的必要的而且是十分紧迫的一项任务。我行的许多网点是设在商业中心、批发市场（小商品、建材、木材）周边、居民区、乡镇农村等。现代百姓工作繁忙、生活节奏加快，建议及时推出一些自助业务，只有银行的服务与产品先进化、科技化、科学化才能留住客户，抢占市场份额。 二、产品创意详述 从适用目标客户群及应用领域、主要功能两大方面阐述： 目前持有存折的人群主要为老年人群和文化水平、理解能力偏弱或对银行操作不太信任的人。老年人在柜面办业务慢而拥挤，基于这种状况，可在自助区增加多媒体机，实现存折余额的查询、补登记、存取款、代收费等功能。 另外，银行卡偏多，客户钱包一堆一堆的卡，目前交通银行已有用手机在自助存取款机上实现取款，无需用卡，方便时尚，老少适宜。 适应中低端客户和各个网点。在细微处、别人忽视处着手创新，用科技手段来解决问题，体现农行与时俱进及大行德广风范。 三、产品创意分析 存折、银行卡自助业务
No.1No.2…No.38No.39No.1空 ………35,3,24,37 No.2空………… ……空……No.38… ……空…No.39 35,26,24,37 … … … 空 21世纪产品竞争日益激烈,世界各国普遍重视提高 产品的设计水平,增强产品竞争力。产品设计的根本目的就是要创新产品,满足市场需求和占领更大市场,因此,重视创新设计是增加机械产品竞争力的根本途径。传统的创新设计方法是利用头脑风暴法或试错法,但这些方法可视为设计人员的艺术创作,创新的程度与成败主要取决于设计者的灵感和经验,当问题的解决方案超出了一个人的经验和技术领域时,头脑风暴法和试错法往往显得无能为力。起源于前苏联的发明问题解决理论—— —TRIZ 理论是指导创新活动的重要理论之一,它可以帮助 设计者在方案设计阶段迅速地产生一个具有创造性的新概念,实现产品的快速创新。 1TRIZ 理论
TRIZ 是俄文“发明问题解决理论”的俄文简称。该理 论是前苏联G..S.Altshuler 及其领导的一批研究人员,在分析研究世界各国250万件专利的基础上,提炼出的一套解决复杂技术问题的系统方法。主要目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理 和法则。TRIZ 理论是基于知识、面向人的发明问题解决系 统化方法学,且适用于各行业。 1.1TRIZ 理论的主要内容 TRIZ 理论是由解决技术问题和实现创新开发的各种 方法、算法组成的综合理论体系,其主要内容包括:技术 系统进化法则、40个发明创造原理、39项技术特性、冲突矩阵、物质一场分析、76个发明问题标准解决方法、发明 问题解决算法(ARIZ以及工程效应知识库等。在产品设计过程中,上述各内容都能从不同方面对设计人员提供创新方案的指导。应用TRIZ 理论求解产品设计的创新解是一项系统的工程。由于篇幅关系,本文仅以冲突解决原理为例,介绍TRIZ 理论在产品设计中的应用。 1.2冲突解决原理 (1冲突的定义 无论是新产品设计还是已有产品的改进,设计人员在设计过程中首先要保证或提高产品的某些性能,但这种提高往往会影响到产品其它的内部性能。如果这些影响是负面的,则设计出现了冲突。 TRIZ 理论认为,产品创新的标志是解决或移走设计
1、项目背景 近年来，全球各国都面临着人口老龄化的问题。老年人比例的逐渐增大，给老年人用品市场带来很大的潜力。据了解，老年人群体中普遍存在行动不便的问题，大部分老人家常常需要靠拐杖辅助行走，需要椅子可以随时坐下休息。然而，同时携带这两样工具非常麻烦，影响老人家出行，因此，市场亟需一种同时具有拐杖和椅子功能的便携式的产品。 从上述现状出发，本项目着力于研究拐杖与椅子的有效结合，以拐杖为原型，结合雨伞的工作原理，通过简单的变形可实现拐杖和椅子的功能，携带方便，使用简单，人性化程度高，符合当前市场的需求，其产品必将受到普遍欢迎。 本项目采用TRIZ理论创新方法进行研究。 2、 TRIZ理论与方法概述 2.1、ＴＲＩＺ理论简介 TRIZ理论是由前苏联发明家阿利赫舒列尔(G. S. Altshuller)在1946年创立的， Altshuller也被尊称为TRIZ之父。1946年，Altshuller开始了发明问题解决理论的研究工作。当时Altshuller在前苏联里海海军的专利局工作，在处理世界各国著名的发明专利过程中，他总是考虑这样一个问题：当人们进行发明创造、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法和法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题呢？答案是肯定的！Altshuller发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来趋势。以后数十年中，Altshuller穷其毕生的精力致力于TRIZ理论的研究和完善。在他的领导下，前苏联的研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和
金融产品创新设计方案 前言：金融创新是整个金融业发展壮大的内在动力和不竭源泉，特别是进入21世纪来，金融创新能力更是决定着金融业态的发展方向和发展规模。对金融企业来说，金融创新能力更是直接关系到企业生存、发展和企业自身在同业中的地位。 下面的设计方案中，作者力求使新的理念融入产品中，新的服务思维贯穿在设计中，突破固有的设计框架，实现了信用卡业务和理财产品服务的结合，把总行关于金融创新的精神实实在在的落实在了新的产品设计方案中。 一、产品方案基本概念和设计理念 1、方案名称：明珠理财信用卡——突破新极限 2、产品基本概念及设计理念： 本产品简单的讲就是具有理财功能的信用卡或者说是具备信用卡功能的理财产品。 产品本身而言除具备我行常规的信用卡功能外，配套了几种我行的理财产品，是我行理财专用卡、我行理财会员的标识卡。更关键的是本设计方案把理财卡和信用卡功能有机的结合起来，而不是简单的加总，全新的诠释了新时代的卡式生活。 无论是产品内在的设计还是理财和信用卡功能的结合上，乃至全面的风险和收益分析上都切实的体现了创新之处。 二、设计方案 设计方案具体分如下几个部分：规划理财卡内的理财产品；设计和信
用卡的结合点。 1、明珠理财信用卡内嵌理财产品设计 根据我行的理财业务发展的情况和大连市金融市场的发展现状，设计方案中的理财卡配套设计了几款具有一定市场接纳度的稳健型产品。稳健型的理财产品不仅仅是对当前客户心理分析的结果，也是配套信用卡功能的内在需要。 （1）明珠稳健中长期增长系列产品。推出一年期及一年以上的明珠理财产品，基本方向是我行常规的信托类理财产品——明珠理财系列，期限1-2年，预期年化收益6-8%。 我们对大连银行前几期的明珠产品的风险和收益分析，结合国家近期的宏观经济发展情况，综合考察了整个理财市场上的信托类理财产品，可以明确的是信托类产品一年期产品年化收益率可以达到6%以上，预期高于一年期储蓄利率2个点。 具体收益比较如下：以五万元为例 明珠稳健产品：50000*6%=3000 储蓄性产品：50000*4.14%*（1-0.05）=1966.5 预计基本收益差=3000-1966.5=1033.5 通过上面简单的数据比较，我们可以明确稳健型的理财产品在风险可控的基础上是具有收益优势的理财产品。在我行理财产品、理财业务发展的初期，我们应该集中力量研发、推广此产品。 （2）明珠7天赢计划。本产品设计理念是资金与7天的SHIBOR上海同业拆借利率挂钩。客户认购一款和上海同业拆借利率挂钩的产品，