模板创新理论及其在概念设计中的应用

摘要

创新特性是产品概念设计追求的主要目的,创新设计方法的研究和应用是实现产品概念设计中必不可少的重要手段。目前,国内企业比较注重提高产品的质量(包括服务质量),并将其作为工作的重点;而在产品创新设计方面,由于创新设计具有高成本、高风险等特点,对产品的创新设计投入不大。在错综复杂的市场环境中,企业不愿承担产品创新设计失败的风险,同时又想在某一类产品上保持领先地位,这就要求企业寻求产品创新性和企业效益并存的最佳结合点。一方面,传统的创新设计过程忽视市场信息的收集和分析,缺乏对产品的适用对象及其环境的研究,以致设计出的产品不能很好地满足顾客的需求,从而导致开发风险增大。另一方面,工程技术人员在进行产品创新时,往往过多地依赖过去相关领域的经验,偏重于个人的专业领域知识,不能较好地进行思维的发散,同时对产品创新过程本身存在偏见,认为创新能力是少数人具备的才能,实现产品创新是一件非常复杂的事情。所有这些均容易增加产品创新的难度,并造成产品开发目标的偏离。正是为了解决产品创新概念设计过程中存在的问题,本文将“模板创新理论在概念设计中的应用”作为突破点,从创新思维的心理学机制着手,通过研究创新的生物学基础和心理学过程,提出产品创新的“黑箱”模型。并在此模型基础上,通过整理产品创新设计的成功案例,分析其中蕴含的“规律”,结合知识管理应用技术,建立起“基于模板理论的产品创新概念设计层次模型”(需求信息层,产品信息层,模板操作层)。在国内外研究人员的研究基础上,通过结合应用生物进化理论和问题解决心理学,着重研究和阐述基于进化模板和类比模板的产品创新概念设计过程。在理论模型研究的基础上,作者开发了“基于模板理论的产品创新概念设计平台”原型系统,作为理论研究的支撑,希望可以辅助企业设计人员在产品概念设计过程中高效率、高质量、低成本地提出产品创新设计方案,进而提高企业的新产品开发能力和经济效益。

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 概念设计与产品创新

1.2.1 概念设计

1.2.2 创新产品与产品创新

1.2.3 研究现状

1.2.4 存在的问题

1.3 基于模板理论的产品创新概念设计方法的提出

1.4 本课题主要研究目的、内容及意义

1.4.1 本课题研究的目的和内容

1.4.2 本课题研究的意义

1.5 论文的主体结构

2 基于模板理论的产品概念设计理论基础和体系框架

2.1 引言

2.2 产品创新过程“黑箱”模型

2.2.1 产品创新的生理学基础

2.2.2 产品创新过程“黑箱”模型

2.2.3 “黑箱”模型与模板理论

2.2.4 “黑箱”模型在产品创新过程中的应用

2.3 基于模板理论的产品创新概设计理论框架

2.3.1 模板理论

2.3.2 模板理论的特点和意义

2.3.3 模板理论的框架结构

2.3.4 基于模板理论的产品创新概念设计系统流程

2.4 需求信息层

2.4.1 基于故事情节的市场需求分析定义

2.4.2 5W1H 方法在基于故事情节的市场需求分析中的应用

2.4.3 用户分析

2.4.4 环境分析

2.5 产品信息层

2.5.1 基本概念

2.5.2 产品属性矩阵

2.5.3 产品组态图

2.6 模板操作层

2.6.1 进化模板

2.6.2 类比模板

2.6.3 其它模板

2.7 本章小结

3 进化模板在产品概念设计过程中的应用

3.1 引言

3.2 生物进化的概念及其相关理论

3.2.1 生物进化概念和研究内容

3.2.2 进化论的发展

3.2.3 进化论对产品设计的启示

3.3 产品进化的概念及相关理论

3.3.1 产品进化的概念、特点和意义

3.3.2 产品是进化的生命体

3.3.3 产品进化的类型

3.3.4 产品进化的机制

3.4 进化模板体系框架

3.4.1 进化模板框架结构

3.4.2 进化模板适应场合

3.4.3 产品环境描述

3.4.4 操作对象描述

3.4.5 操作算子

3.4.6 适应度评价

3.5 基于进化模板的产品概念设计操作流程

3.6 应用实例

3.7 本章小结

4 类比模板在产品概念设计过程中的应用

4.1 引言

4.2 类比理论概述

4.2.1 类比理论中的基本术语

4.2.2 类比的概念、形式、特点及其作用

4.2.3 类比与联想

4.2.4 类比与基于实例的推理

4.3 类比模板体系框架

4.3.1 类比模板框架结构

4.3.2 类比操作基础

4.3.3 基于表面相似的类比操作模型

4.3.4 基于结构相似的抽象化类比操作模型

4.3.5 类比模板中案例的组织方式

4.3.6 案例在类比操作中的应用

4.4 基于类比模板的产品创新概念设计流程

4.5 应用实例

4.6 其它模板

4.6.1 组合模板

4.6.2 属性关联模板

4.7 本章小结

5 基于模板理论的创新产品概念设计原型系统开发

5.1 引言

5.2 系统总体结构

5.3 系统功能模块介绍

5.4 系统工作流程

5.5 系统运行案例

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录A：标准冲突、冲突解决矩阵以及标准解决原理

附录B：攻读硕士期间作者发表的论文

附录C：攻读硕士期间作者参与的科研项目