[发明专利]计算机辅助策略化产品创新设计方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种产品辅助设计系统，特别是一种计算机辅助策略化产品创新设计系统。

背景技术

在知识经济时代，世界科技的发展将更加迅速，产品的技术含量不断提高，产品生命周期将更加缩短。产品创新设计意味着需要更多的跨学科的知识结构，更复杂的技术支撑和更完善的创新理论。

目前，对于产品的创造设计方法研究虽然已取得一定成果，但各种创造法则、创造技法大都从单一的角度进行研究，并且理论方法研究多而工具手段研究少。工程技术人员在进行产品创新时，往往过多地依赖过去的经验，偏重于个人的专业领域知识，难以克服心理惰性和摆脱思考问题的特定概念框架，不能完全把握产品创新的关键问题，造成产品开发目标的偏差，难以实现产品创新设计。正像CAD、CAM技术极大地推进了产品的设计和制造技术的发展一样，计算机辅助创新技术可以将多个领域的科学知识有机地综合起来，有助于设计者拓宽思考空间，打破思维定势，引导设计者综合应用各学科的知识，获得突破性的创新知识，为产品创新源源不断地提供富有创造性的设计方案，成为企业提高新产品开发能力和经济效益的重要手段。目前，已经研究和开发的计算机辅助创新设计系统由于着眼点不同，系统设计的指导思想也各不相同，大体可分为两类：

(1)基于工程技术发展规律的创新设计系统。这类系统以Altshuller的发明问题解决理论(TRIZ)为核心原理。

发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving——TRIZ)是Altshuller及其领导的一批研究人员，在历经1500年·人的研究基础上，吸收了辩正法、唯物主义和唯心主义的有关哲学概念和认知科学对发明家创造性思维的研究成果，并通过对250万件自然科学技术专利的详细分析，最终提出了创新问题解决理论，它由解决技术问题和实现创新开发的各种方法、工具和算法组成，其目标是使TRIZ成为指导人们进行创新活动的科学。

目前，TRIZ技术包括分析工具和基于知识的概念开发工具。其中，分析工具提供了辨认和形式化问题的方法和计算机工具，其包括物质一场分析、发明问题的解决算法(ARIZ)。物质一场分析是一种对具体问题进行定义并将问题模型化的方法，而发明问题解决算法则是根据物质一场分析定义的问题模型来导出解决问题的具体方法。概念开发工具包括克服系统对立问题的典型技法、发明问题标准解决方法、物理化学几何效应知识库等，其中，克服系统对立问题的典型技法是利用40个发明原理指明解决问题的关键和解决对策的探索方向，而发明问题的标准解决方法则是首先将发明问题按其物质一场模型进行分类，然后再将各类相似问题的解决方法标准化、体系化。在探索具体问题的解决对策时，实现某些功能所需的物理、化学、几何学等具体原理，则由物理化学几何效应知识库提供。

由于TRIZ理论是以已有系统为主要研究对象，因此，基于这一理论建立的创新设计系统更适合于产品的适应性设计或改进设计，应用于新产品创新设计有所不足，对需要发挥想象力的原创性产品创新是不利的。

(2)基于智能技术的创新设计系统。这类系统将专家系统、类比推理、实例推理、神经网络、遗传算法等智能技术应用于产品概念设计过程以提高设计构想数量。

由于产品概念设计在很大程度上是一种人的智能行为，特别需要设计人员的创造性思维以及丰富的领域知识，而人工智能技术目前还缺乏人类的创造性思维和决策机理的基本理论，并且至今还没有一个统一的概念设计的定义和完善的概念设计理论作指导，因此基于人工智能技术的创新设计系统的发展受到很大限制。

如何在设计过程中将设计者的创造性思维和计算机的高效处理技术有机融合，利用计算机辅助系统进行产品创新设计成为目前急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提出一种会聚认知科学、信息技术、设计理论与方法的研究思想，提供一种计算机辅助策略化产品创新设计方法及系统。

本发明的技术方案是：

一种计算机辅助策略化产品创新设计方法，包括以下步骤：

A、用户根据设计任务的性质决定是否进行需求分析：若目标是设计一个全新的产品或改进现有产品的性能或外观，则进行需求分析以获取用户潜在需求；若目标是对现有产品的次要功能进行开发和改进，则直接转B步骤，进行需求分析时，对输入的用户需求信息采用层次分析法及模糊聚类分析法进行用户需求预处理，然后采用质量功能展开方法将获取的用户需求信息转换成产品设计要求信息，并确定技术冲突、技术目标值、需求竞争力指数及技术竞争力指数；