一种新型产品设计过程模型及实现方法的研究

参数化工艺创成式工艺-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容应该对参数化工艺创成式工艺进行简要的介绍和概括。

可以按照以下方式撰写：概述：参数化工艺创成式工艺是一种新兴的制造工艺，它通过引入参数化设计和创新思维，将传统的制造工艺转变为创造型的过程。

参数化工艺的核心理念是将产品设计和制造过程进行参数化建模，以实现产品设计和制造过程的自动化、定制化和柔性化。

相比传统的制造工艺，参数化工艺创成式工艺具有更高的创新性、灵活性和智能化。

随着科技的进步和制造业的发展，传统的制造工艺在满足市场需求和产品个性化的同时也面临一些困境。

传统制造工艺往往依赖于复杂的工艺流程和大量的人工干预，导致制造效率低下、工艺质量不稳定和成本较高等问题。

为了应对这些挑战，参数化工艺创成式工艺成为了一种新的解决方案。

参数化工艺的优势在于其通过建立参数化模型，实现了产品设计和制造过程的标准化和自动化。

这种工艺不仅能够满足不同产品的个性化需求，还能够提高制造效率和质量稳定性，降低制造成本。

同时，参数化工艺还具备较强的创新性，为产品设计和制造过程引入了更多的灵活度和智能化。

在许多应用领域，如航空航天、汽车制造、电子设备等，参数化工艺已经得到了广泛的应用和推广。

本文将对参数化工艺创成式工艺进行深入探讨和分析。

首先，将介绍参数化工艺的定义、背景和相关概念。

然后，重点讨论参数化工艺的优势和应用领域，并探讨其在实际生产中的创新和发展。

最后，对参数化工艺创成式工艺进行总结，并展望其未来的发展前景。

通过本文的研究和分析，希望能够对读者对参数化工艺创成式工艺有更深入的了解，并促进该领域的进一步研究和应用。

1.2 文章结构文章结构部分主要介绍了整篇文章的组织结构和内容安排。

通过合理的章节划分和标题设置，读者可以清晰地了解整个文章的内容框架和逻辑关系。

具体内容如下：文章结构本文按照以下结构进行组织：引言部分：该部分旨在介绍本文的背景和目的，为读者提供引导，使其了解本文所要讨论的问题和主题。

AI大模型工业应用模式及其实现人工智能是引领这一轮科技革命和产业变革的战略性技术，具有“头雁”效应，溢出带动性很强。

通用人工智能大模型（以下简称“大模型”）作为人工智能从专用化迈向通用化的发展新阶段，是集智能感知、智能分析、智能决策、智能执行等功能于一体的泛在智能技术，通过数据、算力、算法三要素深度融合，实现生产要素优化配置。

从生产结构来看，人工智能技术已成为现代工业生产的核心组成部分，能够大幅提高生产效率、优化资源配置、降低生产成本，为新型工业化发展提供强大的技术支持和动力。

通用人工智能与制造业深度融合，可以进一步加速工业体系向高端化、智能化、绿色化迈进。

一、大模型及其工业应用发展总体情况一方面，全球范围掀起大模型发展浪潮。

大模型的出现将人工智能推向新的发展阶段，国内外龙头企业成为大模型角力的技术高地。

AI大模型是具有大规模参数和复杂结构的人工智能模型，随着模型增大、训练数据量增多，以及计算能力提升，AI大模型在自然语言处理、图像识别、语音识别和多模态识别领域取得了重要突破，自2020年以来，大模型在全球市场迅速增长，迎来爆发期。

国外方面，OpenAI作为业界领先机构已发布语言类大模型ChatGPT（2022）和GPT-4（2023）、语音大模型Whisper（2022）、视觉大模型DALL-E （2021），微软将GPT-4相关能力整合入Windows 11系统、Office365、Bing 等重点产品形成Copilot系列应用；同时，谷歌推出多模态大模型Gemini （2023），Meta发布语言大模型LLaMA（2023），国外科技巨头纷纷加入大模型竞赛。

国内方面，各科技企业亦积极跟进全球大模型发展趋势，百度发布语言大模型“文心一言”、阿里巴巴发布语言大模型“通义千问”、科大讯飞发布语言大模型“星火认知”、百川智能发布“百川大模型”、智谱AI发布ChatGLM系列语言大模型、中国科学院发布跨模态大模型“紫东太初”。

《汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计研究》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，汽车风挡玻璃模具型面的设计成为了决定汽车性能和外观的关键因素。

如何设计出更为科学、高效、准确的模具型面，已成为行业内的重要研究方向。

因此，本文对汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计进行研究，以提高模具的设计效率和准确性。

二、汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计技术1. 虚拟设计技术概述虚拟设计技术是一种基于计算机技术、仿真技术和设计理论的新型设计方法。

通过虚拟设计技术，设计师可以在计算机上完成产品的三维建模、仿真分析、优化设计等过程，从而实现产品的快速设计和优化。

在汽车风挡玻璃模具型面的设计中，虚拟设计技术具有以下优势：（1）提高设计效率：通过计算机辅助设计软件，设计师可以在短时间内完成复杂的三维建模和仿真分析，大大提高了设计效率。

（2）降低设计成本：通过虚拟设计技术，可以在设计阶段对产品进行仿真分析，及时发现和解决问题，避免了实际制造过程中的成本浪费。

（3）提高设计精度：通过精确的三维建模和仿真分析，可以更加准确地反映产品的实际性能和外观，提高了设计的精度和可靠性。

2. 汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计流程汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计流程主要包括以下几个步骤：（1）需求分析：根据汽车的性能和外观要求，确定风挡玻璃模具型面的设计需求。

（2）三维建模：利用计算机辅助设计软件，根据需求进行三维建模。

（3）仿真分析：通过仿真软件对三维模型进行仿真分析，包括力学分析、热学分析、光学分析等。

（4）优化设计：根据仿真分析结果，对三维模型进行优化设计，提高产品的性能和外观。

（5）验证与评估：通过实际试验或再次仿真分析对优化后的设计进行验证与评估，确保设计的准确性和可靠性。

三、汽车风挡玻璃模具型面虚拟设计的实践应用在汽车风挡玻璃模具型面的虚拟设计中，需要注意以下几点：1. 精确的三维建模：通过精确的三维建模技术，准确反映风挡玻璃模具型面的几何形状和尺寸。

互联网创新产品的产品设计思路及方法随着互联网技术的不断发展和普及，越来越多的互联网企业涌现出来，各种新型的互联网服务和产品也层出不穷。

在这样的背景下，我们不仅需要有强大的技术实力，更要拥有设计创新、产品体验的能力。

在这篇文章中，我们将探讨互联网创新产品的产品设计思路及方法。

一、用户体验至上第一条原则是用户体验至上。

这并不是一句空话，只有把用户的需求放在产品设计的中心位置，才能真正为用户创造价值。

针对不同的用户群体，我们需要了解他们的需求、评价和期望，这些都需要通过可靠、可行的用户研究方法进行探究。

对于产品的交互界面设计，我们需要参照用户习惯和操作体验，力求简洁、符合直觉。

这需要通过人机交互的方式实现，例如良好的信息架构、清晰的界面布局、明晰的导航路径等，保证用户操作起来更加流畅、易用。

二、创新与实用并重互联网产品作为一种具有创新性的科技产品，肯定需要有创新元素的加入，但不能仅仅追求创新而忽视产品的实用性。

创新是互联网产品走向成功的一个重要因素，但更需要有坚实、实用的基础。

我们可以通过模拟设计、设计思维等方法，挖掘出用户需求中潜在的问题并进行解决。

这需要在不断创新的基础上，坚持实用主义的设计标准，确保创新的同时，能够满足实际需求。

三、平衡各方利益在互联网产品设计中，市场利益、用户需求、技术实现等方面存在着诸多的利益关系，设计人员需要能够平衡各方利益，实现多方面的利益最大化。

我们需要通过市场调研和数据分析，了解不同市场的需求和行为模式，也需要与技术人员密切合作，以保证用户需求和技术实现之间的协调。

四、迭代式开发随着互联网企业产品迭代速度的不断提高，迭代式开发设计模式得到了越来越广泛的应用。

这种模式以客户需求为基础，通过多次迭代开发，来不断完善产品。

这种方法的好处是将产品的设计、研发、测试和更新等多个步骤打包在一起，可以节省时间和成本，并且能让我们更快的响应市场需求。

五、数据驱动设计在互联网产品设计中，数据作为决策的支撑，在有效的分析手段的帮助下，大大提高了产品设计的效率。

产品设计的程序与方法在当今竞争激烈的市场环境中，产品设计的重要性愈发凸显。

一个成功的产品不仅要满足用户的需求，还要具备独特的创意和良好的用户体验。

而要实现这一目标，就需要遵循一套科学合理的产品设计程序与方法。

产品设计的第一步是明确设计目标。

这需要对市场需求、用户痛点、竞争对手等进行深入的调研和分析。

例如，通过市场调查了解当前市场上类似产品的销售情况、用户反馈；通过用户访谈、观察等方式，挖掘用户在使用相关产品时遇到的问题和期望。

只有清晰地了解了这些，才能为产品设计指明方向，确保设计出的产品具有市场竞争力和用户价值。

在明确设计目标后，接下来要进行概念设计。

这一阶段鼓励设计师充分发挥创造力，提出各种可能的设计概念。

可以采用头脑风暴、小组讨论等方式，集思广益。

比如，对于一款新型智能手机的设计，可能会有不同的概念方案，有的侧重于强大的拍照功能，有的注重游戏性能，还有的强调轻薄便携。

在这个过程中，不要过早地否定任何一个想法，因为每一个概念都可能成为创新的起点。

然后是方案筛选与细化。

从众多的概念方案中，根据设计目标和各种限制条件，筛选出几个较为可行的方案。

这些方案需要进一步细化，包括外观造型、功能布局、操作方式等方面。

例如，对于一款智能手表的设计方案，要确定表带的材质和款式、表盘的尺寸和显示内容、按键的位置和功能等。

在细化的过程中，要不断与设计目标进行对比，确保方案不偏离初衷。

接下来是原型制作。

原型可以是实物模型，也可以是数字化的虚拟模型。

通过制作原型，可以更加直观地感受产品的外观和功能，发现潜在的问题。

比如，制作一个家具产品的实物原型，可以让设计师和用户亲自体验坐卧的舒适度、操作的便利性等。

同时，原型也是与团队成员、用户进行沟通和反馈的重要工具。

在原型制作完成后，就进入了测试与评估阶段。

这一阶段需要对原型进行各种测试，包括功能测试、用户体验测试、可靠性测试等。

通过测试收集数据和用户反馈，评估产品是否达到了设计目标，是否满足了用户的需求。

基于设计结构矩阵的产品设计过程的建模与优化
苏旭彬;杨永强;吴伟辉
【期刊名称】《组合机床与自动化加工技术》
【年(卷),期】2009(000)011
【摘要】良好的过程模型是产品开发成功的关键.设计结构矩阵(Design Structure Method,DSM)以任务信息依赖为中心,突出任务执行次序,为产品设计提供了一种有效的过程建模方法.文章在讨论设计结构矩阵的构建原理、过程重组的基础上,以用于口腔正畸的个性化托槽的设计为例,分析了任务分解、设计结构矩阵的构建和优化等过程.采用基于设计结构矩阵的产品设计过程建模与优化的方法,可以有效地缩短产品设计周期,提高企业竞争力.
【总页数】4页(P94-97)
【作者】苏旭彬;杨永强;吴伟辉
【作者单位】华南理工大学,机械与汽车工程学院,广州,510641;华南理工大学,机械与汽车工程学院,广州,510641;华南理工大学,机械与汽车工程学院,广州,510641【正文语种】中文
【中图分类】TH16;TG65
【相关文献】
1.基于设计结构矩阵和着色Petri网的产品设计过程建模与仿真 [J], 李海涛;杨波;尹晓玲;王兴祖;姚孔
2.基于设计结构矩阵和SysML的复杂产品研制流程建模与优化方法 [J], 杨国辉;
刘继红
3.基于模糊设计结构矩阵的产品设计过程模块化分解 [J], 马飞;同淑荣;李博;侯世旺
4.基于设计结构矩阵理论的产品开发过程建模及仿真优化 [J], 陈冬宇;邱菀华;杨敏;张汉鹏
5.基于设计结构矩阵的产品设计过程管理 [J], 冯国奇;王成恩
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模块化产品设计与开发模块化产品设计与开发是一种新型产品设计与开发方式，它将产品的各种功能、部件模块化，实现快速组合，方便维护与升级。

其设计与开发流程包括需求分析、模块设计和开发、测试与验证、部署与维护等环节。

本文将从这四个方面详细介绍模块化产品设计与开发。

一、需求分析产品设计与开发的第一步是需求分析，因为只有了解用户需求，才能确定产品的功能模块及其规格。

一般来说，需求分析包括市场分析、用户分析和功能分析三个方面。

市场分析是对产品市场的调查研究，了解当前市场上的同类产品、竞争对手的优势和不足情况，以及市场的需求趋势和消费者需求等。

用户分析则是针对目标用户的调查分析，包括用户的特点、需求、习惯等，这些信息将有助于确定产品应该具备的功能模块和规格。

在了解了市场和用户情况之后，产品设计与开发人员就需要对各个功能模块进行分析，确定哪些功能模块需要设计实现，每个模块的规格和性能要求等。

在确定功能模块时，应该考虑模块的重用性、可维护性、可扩展性等因素。

同时，还需要确定各个模块之间的接口规格，以确保不同模块可以互相连接组合，实现各种需求。

二、模块设计和开发在确定了各个功能模块和接口规格之后，产品设计与开发人员就可以进行模块设计和开发工作了。

模块设计和开发包括模块的详细设计、编码和测试等工作。

模块的详细设计需要考虑模块的功能实现方式、代码结构、变量和方法定义等。

同时，为了方便复用和维护，模块的设计还需要考虑与其他模块之间的接口规格和交互方式。

模块的编码工作是根据模块的设计文档进行的，确保模块能够按照预期功能运行，并且符合要求的性能和规格要求。

模块的测试工作是确保模块的正常运行和正确性的一个重要环节，包括单元测试、集成测试和系统测试等多个环节。

在测试过程中，需要对模块的各项功能进行全面测试和验证，确保模块能够按照预期工作，符合要求的性能和规格要求。

三、测试与验证模块化产品设计和开发的测试与验证工作，是整个流程中的重要环节。

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、ＴＲＩＺ理论简介TRIZ理论是由前苏联发明家赫舒列尔G. S. Altshuller在1946年创立的, Altshuller也被尊称为TRIZ之父;1946年,Altshuller开始了发明理论的研究工作;当时Altshuller在前苏联海军的专利局工作,在处理世界各国着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;、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;、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;2ARIZ算法 ARIZalgorithm 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着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;140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;276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;、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;. Altshuller依据世界上着名的发明,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;、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;一些着名的公司如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;、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：１ＴＲＩＺ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;２ＴＲＩＺ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;３ＴＲＩＺ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、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;、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;、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;热膨胀;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;抛弃与修复、 参数变化;对此,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;、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：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;、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：、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;、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、通解使用较麻烦,可靠性低,通解外形较庞大,携带相对不方便,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的产品,不具创新性;通解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1 檀润华..高等教育出版社 .20102 高常青.TRIZ:发明问题解决理论.科学出版社 .20113 陈广胜.发明问题解决理论TRIZ基础教程.黑龙江科学出版社 .20084 张忠将、李敏等.SolidWorks 2010机械设计从入门到精通.机械工业出版社 .2011。