基于計算機輔助創新的產品設計技術研究及應用

韓興傳

（廣元廣播電視大學，四川 廣元 628017）

基于計算機輔助創新的產品設計技術研究及應用

韓興傳

（廣元廣播電視大學，四川 廣元 628017）

隨著經濟建設的速度逐漸加快，市場競爭加劇，各行各業的新產品推出以及攻占市場的速度不斷加快，隨著全球化的進展,產品創新逐步成為企業競爭力的核心因素.作為產品創新的核心,概念設計日益受到人們的重視.新產品是技術創新的結果，也是在市場競爭過程中需要解決的問題，其中計算機輔助創新技術成為了新產品設計必用的技術之一，包括了科學問題的分析、創新思維方法、問題轉換以及矛盾解決等等，隨著計算機技術的發展,計算機輔助的概念設計也日益成為研究的熱點,人們在產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計后期提供方法學上的支持,而針對概念設計旱期階段的信息描述和求解還有很大的不足.

計算輔助創新；新產品；市場競爭

1 產品創新設計過程中知識利用的重要性

產品創新過程中需要經過需求設計、概念設計、技術設計以及詳細消設計的四個階段，這四個階段缺一不可，其中概念設計是整個新產品創新過程中必不可少的環節，也是需要應用計算機輔助技術進行設計概念的研究階段，隨著新產品設計的復雜性不斷增強，新產品設計的過程中需要全面的考慮產品的細節以及問題，需要進一步的優化設計和創新設計，其中計算機輔助技術能夠順利的將信息化技術應用到產品設計生命周期的最前端，并為新產品的設計應用提供智力的創新方案，為了有效的實現概念設與詳細設計的融合，在產品結構設計的時候應當綜合的利用設計資源，處理產品的幾何特征信息，實現新產品的全面設計以及高質量生產[1-2].

1.1 新產品創新設計的過程中綜合的利用知識資源

產品創新設計的時候應當充分的結合產品的特征以及大量的知識，使得新產品的設計與創新結合不同學科的研究成果，實現知識的交叉以及綜合，反應各個科學領域的及最先進和最新穎的技術成果.在這一過程中，計算機輔助創新技術對世界上高水平的專利技術進行了深入的研究以及整合，全面綜合最新穎的方法應用現有的已知想法或者概念對新產品的優勢進行放大，對缺陷進行改良，可見，計算機輔助創新技術能夠深度的應用知識資源，將新產品的創新設計放在一個較高的起步階段，大大的提高創新設計的效率以及質量，有效的完善新產品的創新設計過程.

1.2 新產品創新設計的過程中知識應用的障礙

在進行新產品設計的時候，專利技術的應用不能完全照搬，而是要按照工程領域進行分配，但是產品創新的時候不能完全照搬，面臨著諸多的知識問題，許多專利技在新產品設計分類的時候應當靈活應用，多數行業在進行新產品設計的時候及生硬的使用專利技術，產生過分專業的技術應用，使得專利技術在利用的時候產生極大的障礙.同時，每個知識領域在不同的范圍內就有不同的問題，多數設計人員在進行產品創新的時候往往不熟悉跨領域的知識，知識應用的時候往往不是十分的順利，不能生成創新方案和高技術質量的方案.實施方案確定以后應該制定具體的實施計劃確保方案的實施質量.有效的掌握新產品設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濟效益、社會效益為主，確保計算機輔助創新技術應用效率大大提高.

2 基于計算機輔助創新技術的產品創新設計

在進行新產品創新設計的時候，設計人員應當在應用計算機輔助創新設計技術的時候應當注意融合產品設計的各個方面，例如融合及產品設計的理論基礎、現代設計方法、多工程領域的創新技法、自然語言處理技術以及計算機軟件技術等等，為新產品的設計構建一個完整的計算機輔助創新技術工具和設計平臺.在應用計算機輔助創新技術的時候，設計人員應當首先描述產品設計過程中遇到的最初始的問題，對其進行就的詳細的跟蹤挖掘以及系統分析，找出產品設計應當注意的問題以及對其根源進行分解解決，形成問題列表逐一的進行處理，逐一的解決問題的方法以及備選方案，對產品設計的知識資源進行整合、可行性分析以及風險性分析，找出備選方案進行評價報告生成，為新產品的設計以及應用保駕護航[3-4].

2.1 計算機輔助創新技術產品設計的過程中分析問題的過程

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

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

在計算機輔助創新設計階段的問題分解階段，問題分解模塊能夠對新產品設計階段存在的表象問題進行分解和逐一分析，尤其是對新品設計的初始問題進行計算機自主的分解，就清晰充分的表達和問題產生的原因挖掘，找出問題產生的因果關系探索，對產品設計的可用資源進行應用設計.在應用計算機輔助創新技術的時候根源分析的方法能夠深入的發現問題出現的原因，引發失效機理或者誘因分析過程，發現問題解決的詳細運營，有效的預防產品設計中可能出現的問題，而不僅僅是關注問題設計的表象，提升新產品設計的效率以及質量.

2.2 基于計算機輔助創新技術產品設計的過程中解決問題的過程

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

其中，在解決產品設計過程中遇到的問題時，應當在計算機輔助創新技術平臺搭建的知識庫中尋找技術解決方案，該知識庫包括了工程領域、技術方案內容結構化、表達精煉以及形象設計等等，在進行產品設計方案選擇的時候從實際的案例出發制定出預定義的方案，為產品設計問題的解決奠定良好的基礎.

在創新原理模塊應用的時候，計算機輔助創新技術平臺能夠在創新原理的指導下自動生成矛盾矩陣，從已有的因素出發分析創新文體解決中遇到的矛盾問題，包括矛盾參數、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用過程中都有輔有詳細的原理解釋以及動畫演示模塊，使得新產品的設計人員能夠領悟到創新原理的內涵，為之后的產品設計奠定良好的基礎，使得設計人員在后續的產品設計過程中擁有創新的思維以及突破性的解決問題的構思，避免類似的產品設計問題的出現.

在解決新產品設計過程中出現的問題的過程中，計算機輔助創新技術平臺設置了專利查尋模塊，這一專利查尋模塊連接了國內外多個專利知識庫，查詢方式也十分的便捷，基于本體關系實現自動擴展的功能查詢，使得設計人員在尋找創新靈感的時候有助于尋找專利信息，實現高效率的搜索篩選功能，實現高效率的技術專利查詢，尤其是完善技術關鍵詞的高級查詢，使得設計人員在進行新產品設計的時候獲得最佳的技術支持.

2.3 基于計算機輔助創新技術產品設計的過程中解決方案生成的過程

當新產品設計的時候生成的設計方案是否可行在一定程度上可以用計算機輔助創新技術進行可行性分析、風險性分析，在產品設計的過程中，設計人員自主的會產生一定的預定義方案、備選方案，為了在新產品設計的時候生成最佳的方案，計算機輔助創新技術需要對初步方案進行評價，在使用計算機輔助創新技術的時候，可以綜合的利用各中產品設計的信息，全方位的綜合信息因素對產品設計方案進行評估，從綜合評價結果的角度對新產品的設計方案存在的問題進行糾正.

在使用計算機輔助創新技術進行設計方案評估的時候，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方面專家和多方面專家的意見，構建計算機評價模型或者是自定義評價模型，在評價模型之中，不同的專家經驗、背景以及其他的評價因素設置不同的評價權重，得出最終的主觀評價因素.而客觀評價模型主要是參數專利引證來進行指數進行設計方案的評價，計算機輔助創新技術能夠綜合的考量設計方案，對設計方案的內容進行因素分析，最后的評價結果會易百分比數字格式或者是條形圖的格式展現出來，為新產品的預定義方案或者是備選方案進行高低排名，并最終生成詳細方案的細節描述報告，給設計人員更多的參考意見，不斷的完善設計方案實現高質量的新產品生產.

2.4 基于計算機輔助創新技術產品設計的過程中價值分析的過程

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

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

在進行新產品價值分析的時候，需要對現產品的整個使用壽命進行貫穿，涉及面較廣，從各個生產和設計單位內搜集相關的數據，工作人員之間互相配合，準確的估量新產品的成本計量、功能評價等燈，確保新產品在設計的過程中遇到的技術以及經濟問題都能夠被計算機輔助創新技術兼顧到，尤其是計算機輔助創新技術為價值分析帶來了大量有價值的信息，使得新產品的設計具有堅實的信息價值基礎，實現新產品設計的最終價值目標以及功能目標.

3 總結

隨著市場經濟的進步速度不斷加快，各行各業的市場競爭急劇加快，市場內的新產品層出不窮，為了有效地提高新產品的市場競爭力，應當對新產品的設計進行全面的完善和提高，使得新產品的設計過程十分的完善，在這一過程中，計算機輔助創新技術的是新產品設計的最重要的輔助工具[5-6].該技術的應用能夠不斷的融合創新方法、理論發展以及計算機技術，不斷的完善計算機輔助創新技術，使得新產品的設計能夠更加的契合社會大眾的需求，使得我國的市場經濟市場競爭更加的健康，經濟進步的更加迅速，實現新產品的不斷創新，并為計算機輔助創新技術的應用以及長遠發展奠定良好的基礎.

〔1〕朱上上,潘云鶴,羅仕鑒,等.基于知識的產品創新設計技術研究[J].中國機械工程,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輔助產品創新設計系統研究[J].組合機床與自動化加工技術,2007(2):5-7.

〔3〕李彥,王杰,李翔龍,等.創造性思維及計算機輔助產品創新設計研究 [C]//全國數字化設計與制造學術會議，2003.1092-1096.

〔4〕劉黎,馬利莊,譚武征,等.產品概念創新設計系統——CIDS[J].計算機輔助設計與圖形學學報, 2006,18(1):114-119.

〔5〕陳林,李彥,李文強,等.計算機輔助產品創新設計系統開發 [J].計算機集成制造系統,2013,19(2): 319-329.

〔6〕張建輝,檀潤華,張爭艷,等.計算機輔助創新技術驅動的產品概念設計與詳細設計集成研究[J].機械工程學報,2016,52(5):47-57.

TB472；TP391.7

A

1673-260X（2017）01-0032-03

2016-09-20