基于計算機(jī)輔助創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)研究及應(yīng)用

韓興傳

（廣元廣播電視大學(xué)，四川 廣元 628017）

基于計算機(jī)輔助創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)研究及應(yīng)用

韓興傳

（廣元廣播電視大學(xué)，四川 廣元 628017）

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度逐漸加快，市場競爭加劇，各行各業(yè)的新產(chǎn)品推出以及攻占市場的速度不斷加快，隨著全球化的進(jìn)展,產(chǎn)品創(chuàng)新逐步成為企業(yè)競爭力的核心因素.作為產(chǎn)品創(chuàng)新的核心,概念設(shè)計日益受到人們的重視.新產(chǎn)品是技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)果，也是在市場競爭過程中需要解決的問題，其中計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)成為了新產(chǎn)品設(shè)計必用的技術(shù)之一，包括了科學(xué)問題的分析、創(chuàng)新思維方法、問題轉(zhuǎn)換以及矛盾解決等等，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,計算機(jī)輔助的概念設(shè)計也日益成為研究的熱點,人們在產(chǎn)品信息模型及求解方法作了大量的研究,但實際上主要還是針對概念設(shè)計后期提供方法學(xué)上的支持,而針對概念設(shè)計旱期階段的信息描述和求解還有很大的不足.

計算輔助創(chuàng)新；新產(chǎn)品；市場競爭

1 產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計過程中知識利用的重要性

產(chǎn)品創(chuàng)新過程中需要經(jīng)過需求設(shè)計、概念設(shè)計、技術(shù)設(shè)計以及詳細(xì)消設(shè)計的四個階段，這四個階段缺一不可，其中概念設(shè)計是整個新產(chǎn)品創(chuàng)新過程中必不可少的環(huán)節(jié)，也是需要應(yīng)用計算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行設(shè)計概念的研究階段，隨著新產(chǎn)品設(shè)計的復(fù)雜性不斷增強(qiáng)，新產(chǎn)品設(shè)計的過程中需要全面的考慮產(chǎn)品的細(xì)節(jié)以及問題，需要進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計，其中計算機(jī)輔助技術(shù)能夠順利的將信息化技術(shù)應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計生命周期的最前端，并為新產(chǎn)品的設(shè)計應(yīng)用提供智力的創(chuàng)新方案，為了有效的實現(xiàn)概念設(shè)與詳細(xì)設(shè)計的融合，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候應(yīng)當(dāng)綜合的利用設(shè)計資源，處理產(chǎn)品的幾何特征信息，實現(xiàn)新產(chǎn)品的全面設(shè)計以及高質(zhì)量生產(chǎn)[1-2].

1.1 新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的過程中綜合的利用知識資源

產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的時候應(yīng)當(dāng)充分的結(jié)合產(chǎn)品的特征以及大量的知識，使得新產(chǎn)品的設(shè)計與創(chuàng)新結(jié)合不同學(xué)科的研究成果，實現(xiàn)知識的交叉以及綜合，反應(yīng)各個科學(xué)領(lǐng)域的及最先進(jìn)和最新穎的技術(shù)成果.在這一過程中，計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)對世界上高水平的專利技術(shù)進(jìn)行了深入的研究以及整合，全面綜合最新穎的方法應(yīng)用現(xiàn)有的已知想法或者概念對新產(chǎn)品的優(yōu)勢進(jìn)行放大，對缺陷進(jìn)行改良，可見，計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)能夠深度的應(yīng)用知識資源，將新產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計放在一個較高的起步階段，大大的提高創(chuàng)新設(shè)計的效率以及質(zhì)量，有效的完善新產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計過程.

1.2 新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的過程中知識應(yīng)用的障礙

在進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計的時候，專利技術(shù)的應(yīng)用不能完全照搬，而是要按照工程領(lǐng)域進(jìn)行分配，但是產(chǎn)品創(chuàng)新的時候不能完全照搬，面臨著諸多的知識問題，許多專利技在新產(chǎn)品設(shè)計分類的時候應(yīng)當(dāng)靈活應(yīng)用，多數(shù)行業(yè)在進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計的時候及生硬的使用專利技術(shù)，產(chǎn)生過分專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用，使得專利技術(shù)在利用的時候產(chǎn)生極大的障礙.同時，每個知識領(lǐng)域在不同的范圍內(nèi)就有不同的問題，多數(shù)設(shè)計人員在進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新的時候往往不熟悉跨領(lǐng)域的知識，知識應(yīng)用的時候往往不是十分的順利，不能生成創(chuàng)新方案和高技術(shù)質(zhì)量的方案.實施方案確定以后應(yīng)該制定具體的實施計劃確保方案的實施質(zhì)量.有效的掌握新產(chǎn)品設(shè)計過程中價值工程實施的成果,還要組織成果評價.成果的鑒定一般以實施的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益為主，確保計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用效率大大提高.

2 基于計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計

在進(jìn)行新產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的時候，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用計算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)的時候應(yīng)當(dāng)注意融合產(chǎn)品設(shè)計的各個方面，例如融合及產(chǎn)品設(shè)計的理論基礎(chǔ)、現(xiàn)代設(shè)計方法、多工程領(lǐng)域的創(chuàng)新技法、自然語言處理技術(shù)以及計算機(jī)軟件技術(shù)等等，為新產(chǎn)品的設(shè)計構(gòu)建一個完整的計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)工具和設(shè)計平臺.在應(yīng)用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的時候，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)首先描述產(chǎn)品設(shè)計過程中遇到的最初始的問題，對其進(jìn)行就的詳細(xì)的跟蹤挖掘以及系統(tǒng)分析，找出產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)當(dāng)注意的問題以及對其根源進(jìn)行分解解決，形成問題列表逐一的進(jìn)行處理，逐一的解決問題的方法以及備選方案，對產(chǎn)品設(shè)計的知識資源進(jìn)行整合、可行性分析以及風(fēng)險性分析，找出備選方案進(jìn)行評價報告生成，為新產(chǎn)品的設(shè)計以及應(yīng)用保駕護(hù)航[3-4].

2.1 計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計的過程中分析問題的過程

在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新的時候在分析設(shè)計問題的時候應(yīng)當(dāng)從不同的模塊和不同的角度出發(fā)，主要分為三個模塊逐一進(jìn)行：產(chǎn)品設(shè)計導(dǎo)航模塊、系統(tǒng)分析模塊和問題分解模塊，在項目導(dǎo)航的過程中，主要對產(chǎn)品設(shè)計這一項目進(jìn)行啟動條件的整理，初始施工狀況的描述，對整個產(chǎn)品設(shè)計模塊進(jìn)行切換和設(shè)計方案的制定，為整個產(chǎn)品項目的設(shè)計進(jìn)行問題分類，理清所有設(shè)計的問題，直觀的記錄所有產(chǎn)品設(shè)計過程中所有的步驟信息.

在計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的系統(tǒng)分析過程中，包含了產(chǎn)品設(shè)計過程中所有的功能分析、角色定義以及流程分析，系統(tǒng)分析的結(jié)果以及報告能夠有效的幫助設(shè)計人員的新品設(shè)計思考，充分的理解新產(chǎn)品設(shè)計的階段需要注意的細(xì)節(jié)，在進(jìn)行新品設(shè)計的時候就充分的理解設(shè)計問題的全面情況以及設(shè)計的因果關(guān)系，快速的找到產(chǎn)品設(shè)計過程中存在的問題以及薄弱環(huán)節(jié)，對產(chǎn)品設(shè)計中的矛盾問題進(jìn)行準(zhǔn)確的描述以及有效解決，為產(chǎn)品設(shè)計的解決奠定良好的解決基礎(chǔ).在計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)平臺的指導(dǎo)下，計算機(jī)系統(tǒng)的計算和分析能夠為新產(chǎn)品的設(shè)計找到一個理想的指標(biāo)，分析出系統(tǒng)組件最初問題的影響程度，確定新產(chǎn)品的價值，準(zhǔn)確的提升新產(chǎn)品的功能.

在計算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計階段的問題分解階段，問題分解模塊能夠?qū)π庐a(chǎn)品設(shè)計階段存在的表象問題進(jìn)行分解和逐一分析，尤其是對新品設(shè)計的初始問題進(jìn)行計算機(jī)自主的分解，就清晰充分的表達(dá)和問題產(chǎn)生的原因挖掘，找出問題產(chǎn)生的因果關(guān)系探索，對產(chǎn)品設(shè)計的可用資源進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計.在應(yīng)用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的時候根源分析的方法能夠深入的發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)的原因，引發(fā)失效機(jī)理或者誘因分析過程，發(fā)現(xiàn)問題解決的詳細(xì)運營，有效的預(yù)防產(chǎn)品設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題，而不僅僅是關(guān)注問題設(shè)計的表象，提升新產(chǎn)品設(shè)計的效率以及質(zhì)量.

2.2 基于計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計的過程中解決問題的過程

在應(yīng)用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)搭建的產(chǎn)品設(shè)計平臺解決產(chǎn)品設(shè)計中遇到問題的時候包括了三個模塊：解決方案模塊、創(chuàng)新原理模塊和專利查詢的模塊，確保新產(chǎn)品在設(shè)計的過程中擁有自己的知識庫的支持.

其中，在解決產(chǎn)品設(shè)計過程中遇到的問題時，應(yīng)當(dāng)在計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)平臺搭建的知識庫中尋找技術(shù)解決方案，該知識庫包括了工程領(lǐng)域、技術(shù)方案內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、表達(dá)精煉以及形象設(shè)計等等，在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計方案選擇的時候從實際的案例出發(fā)制定出預(yù)定義的方案，為產(chǎn)品設(shè)計問題的解決奠定良好的基礎(chǔ).

在創(chuàng)新原理模塊應(yīng)用的時候，計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)平臺能夠在創(chuàng)新原理的指導(dǎo)下自動生成矛盾矩陣，從已有的因素出發(fā)分析創(chuàng)新文體解決中遇到的矛盾問題，包括矛盾參數(shù)、矛盾矩陣以及矛盾定義的方式，在全過程分析的過程中找到解決的方法，每一條解決方法的應(yīng)用過程中都有輔有詳細(xì)的原理解釋以及動畫演示模塊，使得新產(chǎn)品的設(shè)計人員能夠領(lǐng)悟到創(chuàng)新原理的內(nèi)涵，為之后的產(chǎn)品設(shè)計奠定良好的基礎(chǔ)，使得設(shè)計人員在后續(xù)的產(chǎn)品設(shè)計過程中擁有創(chuàng)新的思維以及突破性的解決問題的構(gòu)思，避免類似的產(chǎn)品設(shè)計問題的出現(xiàn).

在解決新產(chǎn)品設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題的過程中，計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)平臺設(shè)置了專利查尋模塊，這一專利查尋模塊連接了國內(nèi)外多個專利知識庫，查詢方式也十分的便捷，基于本體關(guān)系實現(xiàn)自動擴(kuò)展的功能查詢，使得設(shè)計人員在尋找創(chuàng)新靈感的時候有助于尋找專利信息，實現(xiàn)高效率的搜索篩選功能，實現(xiàn)高效率的技術(shù)專利查詢，尤其是完善技術(shù)關(guān)鍵詞的高級查詢，使得設(shè)計人員在進(jìn)行新產(chǎn)品設(shè)計的時候獲得最佳的技術(shù)支持.

2.3 基于計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計的過程中解決方案生成的過程

當(dāng)新產(chǎn)品設(shè)計的時候生成的設(shè)計方案是否可行在一定程度上可以用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行可行性分析、風(fēng)險性分析，在產(chǎn)品設(shè)計的過程中，設(shè)計人員自主的會產(chǎn)生一定的預(yù)定義方案、備選方案，為了在新產(chǎn)品設(shè)計的時候生成最佳的方案，計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)需要對初步方案進(jìn)行評價，在使用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的時候，可以綜合的利用各中產(chǎn)品設(shè)計的信息，全方位的綜合信息因素對產(chǎn)品設(shè)計方案進(jìn)行評估，從綜合評價結(jié)果的角度對新產(chǎn)品的設(shè)計方案存在的問題進(jìn)行糾正.

在使用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行設(shè)計方案評估的時候，最主要的兩種方式是：主觀評價以及客觀評價兩種，其中主觀評價的綜合了當(dāng)方面專家和多方面專家的意見，構(gòu)建計算機(jī)評價模型或者是自定義評價模型，在評價模型之中，不同的專家經(jīng)驗、背景以及其他的評價因素設(shè)置不同的評價權(quán)重，得出最終的主觀評價因素.而客觀評價模型主要是參數(shù)專利引證來進(jìn)行指數(shù)進(jìn)行設(shè)計方案的評價，計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)能夠綜合的考量設(shè)計方案，對設(shè)計方案的內(nèi)容進(jìn)行因素分析，最后的評價結(jié)果會易百分比數(shù)字格式或者是條形圖的格式展現(xiàn)出來，為新產(chǎn)品的預(yù)定義方案或者是備選方案進(jìn)行高低排名，并最終生成詳細(xì)方案的細(xì)節(jié)描述報告，給設(shè)計人員更多的參考意見，不斷的完善設(shè)計方案實現(xiàn)高質(zhì)量的新產(chǎn)品生產(chǎn).

2.4 基于計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)產(chǎn)品設(shè)計的過程中價值分析的過程

進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計的時候，價值分析最主要的是選擇一個價值分析的對象，從社會生產(chǎn)的經(jīng)營的需求角度出發(fā)對新產(chǎn)品的價值進(jìn)行潛力的提高，使得新產(chǎn)品的功能更加的完善，開發(fā)新功能，為了實現(xiàn)這一目的，首先要掌握價值工程的實施質(zhì)量以及實施成果.

在產(chǎn)品設(shè)計的階段，對新產(chǎn)品的科研、設(shè)計以及工藝等等樣品進(jìn)行試制以及鑒定，從價值工程學(xué)的角度出發(fā)分析和改造，對現(xiàn)有的老產(chǎn)品進(jìn)行市場需求分析，找出市場需求的更新迭代需求點，在新產(chǎn)品設(shè)計的時候生產(chǎn)出物美價廉、適銷對路和具有競爭能力的產(chǎn)品，從生產(chǎn)、物資以及勞動和財務(wù)的角度對新產(chǎn)品的設(shè)計和創(chuàng)新進(jìn)行分析，也就是新產(chǎn)品的價值分析.進(jìn)行價值分析最主要的思路就是從新產(chǎn)品的研究對象功能以及費用分析兩點切入，用最低的成本選定最合適的價值，實現(xiàn)新產(chǎn)品高質(zhì)量對象價值，獲得新產(chǎn)品設(shè)計的支出以及收獲的最佳比例，例如：手機(jī)新產(chǎn)品在設(shè)計的時候最主要的維護(hù)功能還是通訊功能，但是消費者在購買手機(jī)的時候不僅僅是參考手機(jī)的通訊功能，而是從更多的角度以及功能思索新產(chǎn)品手機(jī)的性價比，由此也可以看出，新產(chǎn)品在進(jìn)行設(shè)計的時候需要利用計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)來分析優(yōu)化產(chǎn)品的功能，既要考慮新產(chǎn)品功能設(shè)計的成本費用，還要注意新產(chǎn)品的使用壽命周期，使得計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)之下分析得出的新產(chǎn)品在產(chǎn)品和成本之間形成相互利益關(guān)系，避免單方面的功能完善形成產(chǎn)品設(shè)計的盲目局面.

在進(jìn)行新產(chǎn)品價值分析的時候，需要對現(xiàn)產(chǎn)品的整個使用壽命進(jìn)行貫穿，涉及面較廣，從各個生產(chǎn)和設(shè)計單位內(nèi)搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)，工作人員之間互相配合，準(zhǔn)確的估量新產(chǎn)品的成本計量、功能評價等燈，確保新產(chǎn)品在設(shè)計的過程中遇到的技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)問題都能夠被計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)兼顧到，尤其是計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)為價值分析帶來了大量有價值的信息，使得新產(chǎn)品的設(shè)計具有堅實的信息價值基礎(chǔ)，實現(xiàn)新產(chǎn)品設(shè)計的最終價值目標(biāo)以及功能目標(biāo).

3 總結(jié)

隨著市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步速度不斷加快，各行各業(yè)的市場競爭急劇加快，市場內(nèi)的新產(chǎn)品層出不窮，為了有效地提高新產(chǎn)品的市場競爭力，應(yīng)當(dāng)對新產(chǎn)品的設(shè)計進(jìn)行全面的完善和提高，使得新產(chǎn)品的設(shè)計過程十分的完善，在這一過程中，計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的是新產(chǎn)品設(shè)計的最重要的輔助工具[5-6].該技術(shù)的應(yīng)用能夠不斷的融合創(chuàng)新方法、理論發(fā)展以及計算機(jī)技術(shù)，不斷的完善計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)，使得新產(chǎn)品的設(shè)計能夠更加的契合社會大眾的需求，使得我國的市場經(jīng)濟(jì)市場競爭更加的健康，經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的更加迅速，實現(xiàn)新產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新，并為計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用以及長遠(yuǎn)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ).

〔1〕朱上上,潘云鶴,羅仕鑒,等.基于知識的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計技術(shù)研究[J].中國機(jī)械工程,2002,13(4):337-340.

〔2〕邱清盈,王兆軍,潘雙夏,等.基于專利知識的計算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計系統(tǒng)研究[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2007(2):5-7.

〔3〕李彥,王杰,李翔龍,等.創(chuàng)造性思維及計算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計研究 [C]//全國數(shù)字化設(shè)計與制造學(xué)術(shù)會議，2003.1092-1096.

〔4〕劉黎,馬利莊,譚武征,等.產(chǎn)品概念創(chuàng)新設(shè)計系統(tǒng)——CIDS[J].計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報, 2006,18(1):114-119.

〔5〕陳林,李彥,李文強(qiáng),等.計算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計系統(tǒng)開發(fā) [J].計算機(jī)集成制造系統(tǒng),2013,19(2): 319-329.

〔6〕張建輝,檀潤華,張爭艷,等.計算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動的產(chǎn)品概念設(shè)計與詳細(xì)設(shè)計集成研究[J].機(jī)械工程學(xué)報,2016,52(5):47-57.

TB472；TP391.7

A

1673-260X（2017）01-0032-03

2016-09-20