基于TRIZ的机械产品创新设计与多学科仿真优化方法研究

Product innovation is mainly depended on product design,and innovation is soul of product design.Innovative design is research object of the project,and we will research knowledge flows in design process and how to support innovative product design through knowledge flows.Innovative design process is the main line of the project,which linked conceptual design and structural design and multidisciplinary optimization design as a system.By introducing TRIZ theory in the conceptual design stage,design scheme can be produced quickly.On this basis,Configuration design would be carried out,which can get initial product structure.And then synchronous simulation and optimization will be done,which can verify the feasibility of design scheme and product configuration.Based on the basis of theoretical study,prototype system is developed, through which verify the feasibility of the theory.By studying the project, design knowledge can be obtained quickly and effectively,and original understanding can be generated quickly, and feasibility of the program can be evaluated and optimized.

产品创新主要有产品设计决定，设计又以创新为灵魂，产品创新本质上取决于产品设计阶段的创新。本项目以产品的创新设计为研究对象，研究设计过程中的知识流动，以及如何通过知识流动支持产品的创新设计。以机械产品的创新设计过程为主线，对产品的概念设计、结构设计、多学科优化设计进行研究。在概念设计过程中引入TRIZ理论，快速生成设计方案；在此基础上，进行产品的初步配置设计，并对配置设计结果进行同步仿真与优化，验证设计方案与配置结果的可行性；进而通过设计知识流将概念设计、结构设计与多学科优化设计集成为一体，实现产品的同步创新设计。在理论研究的基础上开发原型系统，并结合典型产品进行应用，验证理论的可行性。希望通过本项目的研究，能够解决机械产品创新设计中设计知识快速有效获取，机械产品设计原理解与可行性方案快速生成，原理解与可行性方案的评价与优化等技术问题。

在大数据时代，对知识资源的掌控和运用能力已经成为企业的核心竞争力和产品创新的源泉，而知识的有效流动是创新的重要前提，是提升企业竞争力的主要途径。产品创新主要有产品设计决定，设计又以创新为灵魂，产品创新本质上取决于产品设计阶段的创新。本项目以产品的创新设计为研究对象，研究设计过程中的知识流动，以及如何通过知识流动支持产品的创新设计。.针对产品设计知识的特点，提出了产品知识的表示方法，从不同的层次角度上明确定义了知识之间的相互关系，构建了产品设计知识流模型。结合本体技术，提出了知识检索模型。研究了产品设计过程中知识在不同阶段之间的流动和演化，提出了促进知识流动的方法。通过设计知识流对知识的有效管理，提高了知识的利用率，进而提升设计效率。.针对用户需求的模糊性和不确定性，提出了基于Kano/AHP模型的需求处理方法，在对需求和功能进行重定义的基础上，提出了需求到功能转换技术。根据功能和效应的特点，提出了基于效应的功能到结构的映射方法。对TRIZ理论中的矛盾矩阵进行了研究，提出了结合最终理想解和矛盾矩阵的产品设计方法。依据这些方法和理论可以快速得到机械产品概念设计方案，缩短创新设计周期。.基于Modelica语言，研究了多学科仿真优化。在Dymola软件上开发参数化、模块化的大变形柔体组件库。组件库的开发，丰富和拓展了仿真模型库。采用JAVA语言，结合WEB环境，开发了原型系统。以数控磨床、千斤顶等产品为对象，应用上述原型系统，实现机电产品创新设计，并对整个创新设计过程中的知识流进行有效的管理。通过应用研究，验证了理论方法的可行性。