基于種群聚類的產品形態(tài)創(chuàng)新方法研究.pdf

1、本文將生物學的種群概念及其演化過程引入到產品種群形態(tài)設計中，以設計模糊前端、知識工程、可拓學創(chuàng)新方法、用戶需求細分、TRIZ理論等相關領域知識為基礎，以產品種群形態(tài)創(chuàng)新和進化為研究目標，以聚類分析、數學統(tǒng)計和計算機輔助工業(yè)設計技術等為工具依托，以產品種群樣本聚類為起點，研究了產品種群形態(tài)的2D原型獲取、2D原型的推演方法和控制技術、基于形態(tài)基元的用戶需求細分方法、產品種群形態(tài)群化、產品種群形態(tài)進化趨勢等，并以家用電水壺產品種群作為案例進

2、行驗證。
　　主要研究工作和成果如下：
　?。?）產品種群形態(tài)創(chuàng)新知識體系研究及形態(tài)基元的提出
　　從產品種群形態(tài)創(chuàng)新入手，以模糊前端、知識工程、分解重構等為理論基礎，研究分析了產品種群概念、種群樣本概念、模板匹配模型及原型概念、產品種群風格意象等。提出了面向產品種群的形態(tài)基元概念，并對其進行表征。研究了產品種群形態(tài)知識的獲取以及種群形態(tài)原型知識的映射，并分別對其進行了模型表達。
　　（2）提出了產品種群形態(tài)的2

3、D原型獲取方法
　　基于產品種群形態(tài)創(chuàng)新對父代產品的集優(yōu)原則，引入排序集抽樣（RSS抽樣）方法，針對特定產品種群，設定其樣本抽取的具體步驟和環(huán)節(jié)；以其典型樣本為實驗基礎，以形態(tài)分析法完成種群形態(tài)基元分解，并以DFA分析法獲取形態(tài)基元關鍵特征；以感性實驗方法獲取用戶對特定產品種群的主要風格意象，并以聚類分析法完成針對特定風格意象的種群樣本聚類；以形態(tài)基元關鍵特征形態(tài)學矩陣為依據，結合特定風格意象的產品種群質心樣本形態(tài)，聚合完成產品種

4、群2D原型庫。
　?。?）構建了基于可拓學的產品種群2D原型推演方法及模型
　　基于產品種群特定風格意象的2D原型，引入可拓學創(chuàng)新方法，設定復制、置換、擴縮、平移等面向形態(tài)基元的推演規(guī)則，并針對推演規(guī)則分別給出其表達式；在推演規(guī)則基礎上，設定推演規(guī)則的控制技術作為推演約束和控制向量，并給出推演控制向量的表達式；最后，在推演規(guī)則以及推演控制向量基礎上，對產品種群形態(tài)2D原型可拓推演過程進行表征，并提出基于可拓學的產品種群2D原

5、型推演過程。
　?。?）構建了基于用戶需求細分的產品種群形態(tài)群化設計流程及模型
　　首先，根據研究目標和思路，提出兩個概念：用戶需求細分表和產品種群形態(tài)群化，并對其進行概念描述和模型表達；其次，構建了用戶需求細分驅動的產品種群形態(tài)群化流程：基于用戶需求細分表獲取用戶需求細分信息→用戶需求細分信息去噪、聚類→基于KANO模型的用戶需求分類判定→需求分類基礎上的用戶需求群組→產品種群形態(tài)群化設計，基于群化流程構建了用戶需求細分群

6、組模型，并在用戶需求群組基礎上將產品種群形態(tài)概念模型分為：基本型產品、期望型產品、興奮型產品。最后，建立了需求-形態(tài)映射模型，并最終完成產品種群形態(tài)群化設計。
　　（5）提出了基于TRIZ理論的產品種群形態(tài)進化趨勢預測方法
　　為了對產品種群形態(tài)進化趨勢進行預測，首先，引入TRIZ技術進化理論和需求進化定律，奠定產品種群形態(tài)進化的基礎；其次，基于需求進化定律預測未來需求并驅動功能進化，從而確定產品種群功能載體--結構--形態(tài)

7、的進化趨勢。最后，構建需求與功能進化集成驅動的產品種群形態(tài)進化模型。
　　（6）構建了基于種群聚類的產品形態(tài)創(chuàng)新方法體系，并完成PPFIMS系統(tǒng)功能設計
　　以有向圖形式將產品種群形態(tài)創(chuàng)新方法體系中的關鍵概念進行了整體表征，為方法體系構建了知識網絡結點和思路脈絡；在有向圖基礎上，構建整體方法的流程模型和體系平臺；最后，在整體方法體系基礎上完成了PPFIMS原型系統(tǒng)的基本功能設計。
　　本課題面向產品種群形態(tài)的創(chuàng)新過程以