基于HOQ与TRIZ的产品创新模糊前端设计研究

摘要

在市场竞争异常激烈的环境下，企业必须对产品不断的推陈出新，因此产品创新成为了企业求生存、谋发展的生命线。模糊前端(Fuzzy Front End，FFE)设计是产品创新的第一个阶段，也是至关重要的阶段。由于这一阶段存在如消费者需求、技术特性以及技术冲突等不确定和模糊的影响因素，所以模糊前端设计通常是整个产品创新过程最薄弱的环节。
　　质量屋（Houseof Quality，HOQ）是质量功能展开（Quality Function Deployment，QFD）的核心工具，依照HOQ的思想，通过建立消费者需求矩阵、消费者需求与技术特性的关联矩阵以及技术特性的自相关矩阵，能对消费者需求以及技术特性进行分析决策，同时也能及时发现技术特性之间的技术冲突。然而HOQ却没有提供解决技术冲突的方法和工具。大量工程实践表明，TRIZ（Theory of the Solution of Inventive Problems）发明问题解决理论的一系列方法和工具能有效解决产品创新设计过程中出现的技术冲突。所以，将HOQ与TRIZ进行集成用以研究模糊前端阶段消费者需求决策、技术特性决策以及技术冲突的决策对于指导企业进行模糊前端设计以及提高企业产品创新设计能力具有重要的理论意义和现实意义。
　　本文在分析相关文献基础上针对产品创新模糊前端设计消费者需求、技术特性和技术冲突三个影响因素进行了研究，论文的研究内容以及创新点如下：
　　1.对模糊前端的国内外研究现状进行了分析研究，对普适设计、公理化设计、稳健设计、QFD、TRIZ等几种主流的产品创新设计方法的基本原理和研究现状进行了分析，并指出了各种创新设计方法存在的不足。
　　2.建立了基于HOQ与TRIZ的产品创新模糊前端设计模型。该模型将HOQ与TRIZ两个理论进行了集成，通过HOQ可对产品创新模糊前端消费者需求以及技术特性进行决策，并发现技术特性之间的技术冲突，利用TRIZ的相关工具和方法可解决这些技术冲突。
　　3.提出了模糊前端阶段消费者需求决策方法。根据该方法，首先，提出了基于粗糙集的消费者需求基本重要度的计算算法，该算法通过对消费者需求进行调查构建决策表，然后以消费者需求为条件属性，以消费者满意度为决策属性，通过计算相对正域来对消费者需求进行基本重要度排序；其次，引入竞争能力评估对基本重要度进行了修正；最后根据卡诺模型标准问卷将消费者需求分成了基本型、期望型和兴奋型三类，并以此为依据设定了卡诺模型修正因子以及水平提高率来对基本重要度进行了进一步修正。
　　4.提出了模糊前端阶段技术特性决策方法。技术特性的重要度是 HOQ的重要输出结果，在HOQ研究框架下，提出了一种技术特性的决策方法。根据该方法，技术特性的来源是以满足消费者需求为前提的，所以论文以消费者需求为基础，利用粗糙集算法建立消费者需求与技术特性的关联矩阵来计算技术特性的基本重要度。由于技术特性的优化配置不仅仅受到消费者需求的影响，同时还受到如产品研发时间，产品研发投入的资金量，人力资源的消耗等因素的影响，所以利用TOPSIS多属性决策模型来对技术特性的基本重要度进行了修正，并且引入了技术竞争评估来对技术特性重要度进行了进一步的修正。
　　5.提出了基于 HOQ与 TRIZ的模糊前端技术冲突的发现与解决方法。根据HOQ的思想，提出了一种新的确定技术特性相关关系的方法。首先，构造决策系统；其次，根据技术特性决策表，对于不同的对象，找出其他技术特性属性值相同的情况下的所比较的两个技术特性属性值的数据，并以此作为待拟合直线的坐标；再次，用最小二乘法对记录下的坐标计算拟合直线的斜率和截距；最后，通过计算所拟合直线的平均斜率来确定技术特性的相关关系。平均斜率计算值的大小反映了技术特性之间的关联程度，当平均斜率取值为负数时，即证明技术特性之间为负相关关系，也就说明技术特性之间存在冲突，最后利用TRIZ提供的39个工程参数、40个发明原理以及矛盾矩阵来解决这些冲突。

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第一章 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 问题的提出

1.3 技术路线

1.4 研究内容与结构安排

第二章 相关理论研究综述

2.1 产品创新模糊前端设计研究综述

2.2 HOQ理论研究综述

2.3 TRIZ理论研究综述

2.3 本章小结

第三章 基于HOQ与TRIZ的产品创新模糊前端设计模型研究

3.1 引言

3.2 HOQ构建过程研究

3.3 TRIZ解决技术冲突流程分析

3.4 HOQ与TRIZ集成的模糊前端设计理论模型

3.5 本章小结

第四章 模糊前端设计中消费者需求决策方法研究

4.1 引言

4.2 消费者需求的获取

4.3 传统消费者需求基本重要度排序方法

4.4 基于粗糙集的消费者需求基本重要度排序算法

4.5 消费者需求的最终重要度确定方法

4.6 实例分析

4.7 本章小结

第五章 模糊前端设计中技术特性决策方法研究

5.1 引言

5.2 技术特性的获取与分析

5.3 现有技术特性重要度排序方法评述

5.4 技术特性基本重要度排序算法

5.5 TOPSIS多属性决策模型对基本重要度的修正

5.6 技术特性竞争力评估对技术特性基本重要度修正

5.7 技术特性最终重要度确定

5.8 实例分析

5.9 本章小结

第六章 模糊前端设计中技术冲突的发现与解决研究

6.1 引言

6.2 现有技术冲突发现方法评述

6.3 技术冲突发现与解决模型

6.4 基于直线拟合的技术特性冲突发现研究

6.5 技术特性冲突的解决研究

6.6 实例分析

6.7 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结与创新点

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

攻读博士学位期间的科研项目