計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的運(yùn)用

1、計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)（CAI）在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用研究摘要：詳細(xì)介紹了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，概念設(shè)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的地位和特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了輔助創(chuàng)新（CAI）技術(shù)在概念設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍，提出概念設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品創(chuàng)新歸結(jié)為功能、原理、布局、形狀以及結(jié)構(gòu)等五個(gè)方面的創(chuàng)新。關(guān)鍵詞：產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)過程、概概念設(shè)計(jì)計(jì)、計(jì)算算機(jī)輔助助創(chuàng)新、發(fā)發(fā)明問題題解決理理論0 前言面對二十一一世紀(jì) HYPERLINK o t _blank 產(chǎn)產(chǎn)品競爭爭日益加加劇的挑挑戰(zhàn)，世世界各國國普遍重重視提高高 HYPERLINK o 搜娛商城數(shù)碼產(chǎn)品特價(jià)熱賣 V t _blank o 搜娛商城數(shù)碼產(chǎn)品特價(jià)熱賣 V 產(chǎn)品和工工藝開發(fā)發(fā)的水平平，

2、不斷斷提升企企業(yè)的核核心競爭爭力；隨隨著工業(yè)業(yè)生產(chǎn)的的發(fā)展， HYPERLINK o t _blank 設(shè)備和產(chǎn)品的功能與結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，產(chǎn)品更新?lián)Q代也越來越快，新產(chǎn)品和新工藝開發(fā)在整個(gè)企業(yè)生命周期內(nèi)占有越來越重要的位置。計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新（Computer Aided Innovation）是新產(chǎn)品開發(fā)中的一項(xiàng)關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)，它是以近年來在歐美國家迅速發(fā)展的發(fā)明創(chuàng)造方法學(xué)(TRIZ) HYPERLINK o 同濟(jì)大學(xué)-同濟(jì)網(wǎng)-Tongji.Net V t _blank o 同濟(jì)大學(xué)-同濟(jì)網(wǎng)-Tongji.Net V 研究為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、本體論等多領(lǐng)域科學(xué) HYPERLINK

3、o 新秦調(diào)查 V t _blank o 新秦調(diào)查 V 知識綜合而成的創(chuàng)新技術(shù)。能夠充分挖掘人才與 HYPERLINK o t _blank 知識的潛力與價(jià)值，提高人才及企業(yè)的創(chuàng)新能力，縮短設(shè)計(jì)周期，提高研發(fā)效率，提高產(chǎn)品的創(chuàng)新能力，為企業(yè)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。1 產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)過程程產(chǎn)品設(shè)計(jì)過過程沒有有統(tǒng)一而而嚴(yán)格的的定義，國國內(nèi)外已已有很多多的論述述，主要要是由于于對產(chǎn)品品設(shè)計(jì)過過程的理理解不同同，或者者說是由由于對設(shè)設(shè)計(jì)的內(nèi)內(nèi)涵認(rèn)識識不同和和對設(shè)計(jì)計(jì)的理論論理解不不同。一一般認(rèn)為為，產(chǎn)品品設(shè)計(jì)過過程是一一個(gè)由綜綜合到分分析的反反復(fù)迭代代過程，從從設(shè)計(jì)任任務(wù)出發(fā)發(fā)，把產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)分為需需求獲得得、

4、需求求分析、方方案設(shè)計(jì)計(jì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)和和詳細(xì)設(shè)設(shè)計(jì)五個(gè)個(gè)階段，把把需求分分析環(huán)節(jié)節(jié)、方案案設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)節(jié)和部部分結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)環(huán)節(jié)規(guī)劃劃到概念念設(shè)計(jì)階階段，而而這幾個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)相相互獨(dú)立立又彼此此緊密相相關(guān)，如如圖1所所示。圖1產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)過程程幾個(gè)環(huán)環(huán)節(jié)需求分析是是新產(chǎn)品品開發(fā)過過程中的的一個(gè)前前期過程程，通過過對企業(yè)業(yè)需求、用用戶需求求和技術(shù)術(shù)需求三三大方面面進(jìn)行分分析，確確定新產(chǎn)產(chǎn)品的開開發(fā)方向向和具體體要求。設(shè)計(jì)人員在在需求分分析的基基礎(chǔ)上，進(jìn)進(jìn)一步提提取需求求信息中中有用的的設(shè)計(jì)參參數(shù)、技技術(shù)要求求及產(chǎn)品品約束，在在概念設(shè)設(shè)計(jì)過程程中根據(jù)據(jù)這些設(shè)設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)、技術(shù)術(shù)要求及及產(chǎn)品約約束形成成概念產(chǎn)產(chǎn)

5、品。在在產(chǎn)品的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)和詳詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)階段將將概念產(chǎn)產(chǎn)品的技技術(shù)參數(shù)數(shù)進(jìn)一步步具體化化，并確確定其生生產(chǎn)要求求、加工工精度及及工藝流流程等。2 概念設(shè)設(shè)計(jì)在產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)中的地地位產(chǎn)品設(shè)計(jì)的的目的是是創(chuàng)新產(chǎn)產(chǎn)品，滿滿足市場場需要和和占領(lǐng)更更大市場場。產(chǎn)品品設(shè)計(jì)本本身是創(chuàng)創(chuàng)造性的的勞動(dòng)，設(shè)設(shè)計(jì)的本本質(zhì)是創(chuàng)創(chuàng)新。因因此，創(chuàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)計(jì)是增加加產(chǎn)品競競爭力的的根本途途徑。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)的環(huán)節(jié)節(jié)中，產(chǎn)產(chǎn)品的概概念設(shè)計(jì)計(jì)是產(chǎn)品品設(shè)計(jì)過過程中最最重要、最最復(fù)雜，同同時(shí)又是是最活躍躍、最具具創(chuàng)造性性的設(shè)計(jì)計(jì)階段，產(chǎn)產(chǎn)品的創(chuàng)創(chuàng)新及其其所具有有的競爭爭能力，基基本上也也是在這這個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)階段被被確定下下來的。在在概念

6、設(shè)設(shè)計(jì)階段段，產(chǎn)品品各要素素處于一一種抽象象、模糊糊的離散散狀態(tài)。這這種狀態(tài)態(tài)既導(dǎo)致致了設(shè)計(jì)計(jì)的復(fù)雜雜性，又又導(dǎo)致了了產(chǎn)品的的可塑性性，為設(shè)設(shè)計(jì)師提提供了一一個(gè)廣闊闊的設(shè)計(jì)計(jì)思維空空間。而而到設(shè)計(jì)計(jì)后期或或制造階階段，則則要考慮慮到各種種客觀情情形，如如產(chǎn)品的的材料、工工藝、成成本等，大大大約束束了創(chuàng)意意思維的的發(fā)揮，使使得產(chǎn)品品的創(chuàng)新新難以得得到體現(xiàn)現(xiàn)。因此此，概念念設(shè)計(jì)是是產(chǎn)品開開發(fā)過程程中最具具創(chuàng)造性性的階段段，好的的概念設(shè)設(shè)計(jì)可以以為產(chǎn)品品走向市市場奠定定良好的的基礎(chǔ)。概念設(shè)計(jì)是是產(chǎn)品整整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)過程中中一個(gè)非非常重要要的階段段。這一一階段的的工作高高度地體體現(xiàn)了設(shè)設(shè)計(jì)的藝藝術(shù)性、創(chuàng)創(chuàng)

7、造性、綜綜合性以以及設(shè)計(jì)計(jì)師的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性。實(shí)實(shí)踐表明明，一旦旦概念設(shè)設(shè)計(jì)被確確定，產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)的600770也也就被確確定了，主主要包含含產(chǎn)品全全生命周周期的成成本、產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量和性性能等，然然而，概概念設(shè)計(jì)計(jì)階段所所花費(fèi)的的成本和和時(shí)間在在總的開開發(fā)成本本和設(shè)計(jì)計(jì)周期中中占的比比例通常常都在220以以下。因因此，產(chǎn)產(chǎn)品的概概念設(shè)計(jì)計(jì)階段是是產(chǎn)品創(chuàng)創(chuàng)新性的的關(guān)鍵階階段，對對產(chǎn)品創(chuàng)創(chuàng)新也主主要集中中在這一一階段。同時(shí)我們也也看到，隨隨著以計(jì)計(jì)算機(jī)技技術(shù)為支支柱的信信息技術(shù)術(shù)的不斷斷發(fā)展，世世界經(jīng)濟(jì)濟(jì)格局發(fā)發(fā)生了巨巨大變化化，逐步步形成了了一個(gè)統(tǒng)統(tǒng)一的一一體化市市場，市市場競爭爭日趨激激烈。同同時(shí)

8、，工工業(yè)產(chǎn)品品由傳統(tǒng)統(tǒng)的機(jī)械械產(chǎn)品向向信息電電子產(chǎn)品品方向發(fā)發(fā)展，技技術(shù)含量量不斷提提高，而而社會(huì)的的消費(fèi)觀觀念也在在不斷地地發(fā)生變變化，需需求層出出不窮，概概念設(shè)計(jì)計(jì)作為需需求分析析和詳細(xì)細(xì)設(shè)計(jì)之之間的橋橋梁，其其主導(dǎo)地地位和重重要性日日益明顯顯。國外外很多大大公司的的產(chǎn)品設(shè)設(shè)計(jì)部門門包括：Connceppt DDesiign概念念設(shè)計(jì)、DDetaail Dessignn詳詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)、Maanuffactturiing Dessignn制制造設(shè)計(jì)計(jì)。由此此可見，概概念設(shè)計(jì)計(jì)是設(shè)計(jì)計(jì)領(lǐng)域中中的一個(gè)個(gè)重要方方面。3 概念設(shè)設(shè)計(jì)的定定義和特特點(diǎn)3.1 概概念設(shè)計(jì)計(jì)的定義義產(chǎn)品概念設(shè)設(shè)計(jì)是設(shè)設(shè)計(jì)過程

9、程的初始始階段，其其目標(biāo)是是獲得產(chǎn)產(chǎn)品的基基本形式式或形狀狀。廣義義上的概概念設(shè)計(jì)計(jì)（如圖圖2所示示）是指指從產(chǎn)品品的需求求分析之之后，到到詳細(xì)設(shè)設(shè)計(jì)之前前這一階階段的設(shè)設(shè)計(jì)過程程。它主主要包括括功能設(shè)設(shè)計(jì)、原原理設(shè)計(jì)計(jì)、布局局設(shè)計(jì)、形形狀設(shè)計(jì)計(jì)和初步步的結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計(jì)等等五部分分。這幾幾個(gè)部分分雖存在在一定的的階段性性和相互互獨(dú)立性性，但在在實(shí)際的的設(shè)計(jì)過過程中，由由于設(shè)計(jì)計(jì)類型的的不同，往往往具有有側(cè)重性性，而且且互相依依賴，相相互影響響。概念設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)包括以以下主要要內(nèi)容：功能能創(chuàng)新；功能能分析和和功能結(jié)結(jié)構(gòu)圖設(shè)設(shè)計(jì)；工作原原理解的的搜索和和確定；功能能載體方方案構(gòu)思思和決策策。圖2概念念設(shè)計(jì)

10、的的定義3.2 概概念設(shè)計(jì)計(jì)的特點(diǎn)點(diǎn)概念設(shè)計(jì)中中技術(shù)創(chuàng)創(chuàng)新的本本質(zhì)就是是要在工工程設(shè)計(jì)計(jì)領(lǐng)域中中發(fā)現(xiàn)某某種新事事物、提提出某種種新思想想，在很很多情況況下是因因?yàn)楝F(xiàn)有有的產(chǎn)品品不能滿滿足社會(huì)會(huì)（用戶戶）的需需求而激激發(fā)出的的新穎構(gòu)構(gòu)思和創(chuàng)創(chuàng)見。技技術(shù)創(chuàng)新新在概念念設(shè)計(jì)中中發(fā)揮著著至關(guān)重重要的作作用。技技術(shù)創(chuàng)新新的基礎(chǔ)礎(chǔ)是知識識的積累累和靈感感的迸發(fā)發(fā)，是設(shè)設(shè)計(jì)人員員進(jìn)行創(chuàng)創(chuàng)造性思思維的結(jié)結(jié)果。創(chuàng)創(chuàng)新本身身就意味味著不拘拘一格，不不局限也也不依賴賴于某種種特定的的模式，在在諸多方方面都是是孕育技技術(shù)創(chuàng)新新。概念設(shè)計(jì)具具有如下下特性：（1）創(chuàng)新新性；創(chuàng)創(chuàng)新是概概念設(shè)計(jì)計(jì)的靈魂魂。只有有創(chuàng)新才才有可

11、能能得到結(jié)結(jié)構(gòu)新穎穎、性能能優(yōu)良、價(jià)價(jià)格低廉廉的富有有競爭力力的機(jī)械械產(chǎn)品。創(chuàng)創(chuàng)新可以以是多層層次的，如如從結(jié)構(gòu)構(gòu)修改、結(jié)結(jié)構(gòu)替換換的低層層次創(chuàng)新新工作到到工作原原理更換換、功能能修改和和增加等等高層次次的創(chuàng)新新活動(dòng)都都屬于概概念設(shè)計(jì)計(jì)的范疇疇。在眾眾多設(shè)計(jì)計(jì)路徑所所產(chǎn)生的的設(shè)計(jì)結(jié)結(jié)果中，將將產(chǎn)生一一組可行行的“新新”方案案。 （2）多樣樣性；概概念設(shè)計(jì)計(jì)的多樣樣性主要要體現(xiàn)在在其設(shè)計(jì)計(jì)路徑的的多樣化化和設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)果的的多樣化化。不同同的功能能定義、功功能分解解和工作作原理等等，會(huì)產(chǎn)產(chǎn)生完全全不同的的設(shè)計(jì)思思路和設(shè)設(shè)計(jì)方法法，從而而在功能能載體的的設(shè)計(jì)上上產(chǎn)生完完全不同同的解決決方案。從從而產(chǎn)生

12、生了機(jī)械械式手表表和石英英手表這這兩種完完全不同同的設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)果。（3）層次次性；概概念設(shè)計(jì)計(jì)的層次次性體現(xiàn)現(xiàn)在兩方方面。一一方面，概概念設(shè)計(jì)計(jì)分別作作用于功功能層和和載體結(jié)結(jié)構(gòu)層，并并完成由由功能層層向結(jié)構(gòu)構(gòu)層的映映射。如如功能定定義、功功能分解解作用于于功能層層上，而而結(jié)構(gòu)修修改、結(jié)結(jié)構(gòu)變異異則作用用于結(jié)構(gòu)構(gòu)層，由由映射關(guān)關(guān)系將兩兩層連接接起來。另另一方面面，在功功能層和和結(jié)構(gòu)層層中也有有自身的的層次關(guān)關(guān)系。例例如功能能分解就就是將功功能從一一個(gè)層次次向下一一層次推推進(jìn)。功功能的層層次性也也就決定定了結(jié)構(gòu)構(gòu)的層次次性，不不同層次次的功能能對應(yīng)不不同層次次的結(jié)構(gòu)構(gòu)。例如如結(jié)構(gòu)“自自行車”的的功

13、能是是代步，而而自行車車的子功功能之一一“控制制行進(jìn)方方向”則則由子結(jié)結(jié)構(gòu)“車車把”完完成。 4 CAII在概念念設(shè)計(jì)中中的應(yīng)用用4.1 TTRIZZ（萃智智）理論論的發(fā)展展催生了了計(jì)算機(jī)機(jī)輔助創(chuàng)創(chuàng)新技術(shù)術(shù)（CAAI）TRIZ（萃萃智）理理論中文文名字叫叫發(fā)明問問題解決決理論，它它是由前前蘇聯(lián)發(fā)發(fā)明家GG. SS. AAltsshulllerr在19946年年創(chuàng)立的的，TRRIZ就就是 “發(fā)發(fā)明問題題解決理理論”的的俄語縮縮寫。當(dāng)當(dāng)初Alltshhulller在在處理世世界各國國專利過過程中，發(fā)發(fā)現(xiàn)任何何領(lǐng)域的的產(chǎn)品改改進(jìn)、技技術(shù)的變變革、創(chuàng)創(chuàng)新和生生物系統(tǒng)統(tǒng)一樣，都都是有規(guī)規(guī)律可循循的。掌掌

14、握了這這些規(guī)律律，就能能能動(dòng)地地進(jìn)行產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)并能預(yù)預(yù)測產(chǎn)品品的未來來發(fā)展趨趨勢。于于是在他他的領(lǐng)導(dǎo)導(dǎo)下，前前蘇聯(lián)的的數(shù)十家家研究機(jī)機(jī)構(gòu)、大大學(xué)、企企業(yè)組成成了TRRIZ的的研究團(tuán)團(tuán)體，分分析了世世界近2250萬萬份高水水平的發(fā)發(fā)明專利利，總結(jié)結(jié)出各種種技術(shù)發(fā)發(fā)展進(jìn)化化遵循的的規(guī)律模模式，以以及解決決各種工工程矛盾盾的創(chuàng)新新原理和和法則，逐逐漸形成成了當(dāng)前前著名的的TRIIZ創(chuàng)新新理論體體系。TRIZ（萃萃智）理理論的核核心思想想在于它它采用科科學(xué)的問問題求解解方法，首首先將特特殊的問問題歸結(jié)結(jié)為TRRIZ的的一般性性問題，然然后應(yīng)用用TRIIZ（萃萃智）理理論尋求求標(biāo)準(zhǔn)解解法，在在此基礎(chǔ)礎(chǔ)

15、上演繹繹形成初初始問題題的具體體解法（見見圖1）。這這其中包包括一套套科學(xué)系系統(tǒng)的問問題模型型構(gòu)建與與分析方方法，對對問題和和矛盾的的定義，解解決各種種矛盾的的創(chuàng)新法法則，以以及各種種標(biāo)準(zhǔn)解解法和算算法等等等，這都都保證了了它是一一種科學(xué)學(xué)，可操操作的創(chuàng)創(chuàng)新方法法，為計(jì)計(jì)算機(jī)環(huán)環(huán)境下的的創(chuàng)新提提供了重重要的理理論與方方法基礎(chǔ)礎(chǔ)。圖3 TTRIZZ解決問問題的模模式計(jì)算機(jī)輔助助創(chuàng)新技技術(shù)（CCAI）作作為工程程領(lǐng)域又又一個(gè)重重要的計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助技術(shù)術(shù)而出現(xiàn)現(xiàn)，和其其它CAAX技術(shù)術(shù)一樣，它它得益于于相關(guān)的的先進(jìn)創(chuàng)創(chuàng)新理論論、方法法的發(fā)展展及其和和計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)的的不斷融融合。傳傳統(tǒng)的創(chuàng)創(chuàng)新方法法更

16、多的的是依賴賴心理因因素，具具有很大大的隨機(jī)機(jī)性和偶偶然性，創(chuàng)創(chuàng)新效果果也很難難保證。而而TRIIZ（萃萃智）理理論的出出現(xiàn)則徹徹底改變變了這種種情況，它它是一種種在前人人創(chuàng)新成成果與創(chuàng)創(chuàng)新方法法基礎(chǔ)上上的提升升和集成成，成功功地揭示示了創(chuàng)造造發(fā)明的的內(nèi)在規(guī)規(guī)律和原原理，它它著力澄澄清和強(qiáng)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)中存在在的矛盾盾，而不不是逃避避矛盾，其其目標(biāo)是是完全解解決矛盾盾，獲得得最終的的理想解解，而不不是采取取折衷或或者妥協(xié)協(xié)的做法法，而且且它是基基于技術(shù)術(shù)的發(fā)展展演化規(guī)規(guī)律研究究整個(gè)設(shè)設(shè)計(jì)與開開發(fā)過程程，而不不再是隨隨機(jī)的行行為。即即：TRRIZ（萃萃智）理理論的發(fā)發(fā)展催生生了計(jì)算算機(jī)輔助助創(chuàng)新。計(jì)

17、算機(jī)輔助助創(chuàng)新（CCAI）技技術(shù)以其其科學(xué)的的方法體體系，直直觀的方方案知識識庫成為為輔助概概念設(shè)計(jì)計(jì)的利器器，為自自主創(chuàng)新新、掌握握關(guān)鍵技技術(shù)知識識產(chǎn)權(quán)的的企業(yè)帶帶來了方方法與工工具地支支持。其其中，計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助創(chuàng)新新軟件PPro/Innnovaatorr是CAAI技術(shù)術(shù)的一個(gè)個(gè)代表產(chǎn)產(chǎn)品。借借助該工工具，技技術(shù)人員員可以有有效地對對問題進(jìn)進(jìn)行分析析，借鑒鑒不同領(lǐng)領(lǐng)域的知知識，從從而高質(zhì)質(zhì)、高效效地構(gòu)建建解決方方案。4.2 CCAI在在概念設(shè)設(shè)計(jì)中的的應(yīng)用4.2.11 面向向產(chǎn)品創(chuàng)創(chuàng)新的概概念設(shè)計(jì)計(jì)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)的全生生命周期期都需要要?jiǎng)?chuàng)新，如如概念設(shè)設(shè)計(jì)階段段、工藝藝階段、制制造維護(hù)護(hù)階段

18、等等，但是是它們創(chuàng)創(chuàng)新的層層次和特特點(diǎn)是不不同的，對對整個(gè)產(chǎn)產(chǎn)品的影影響力也也是不同同的。其其中，概概念設(shè)計(jì)計(jì)是產(chǎn)品品設(shè)計(jì)的的先導(dǎo)，又又是產(chǎn)品品構(gòu)型設(shè)設(shè)計(jì)的前前提，自自由概念念設(shè)計(jì)搞搞好了，產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)才有可可能達(dá)到到高水平平。如果果僅僅依依靠人的的靈感進(jìn)進(jìn)行概念念設(shè)計(jì)，將將會(huì)制約約它的進(jìn)進(jìn)展，現(xiàn)現(xiàn)在我們們在概念念設(shè)計(jì)中中可以采采用計(jì)算算機(jī)輔助助創(chuàng)新（CCAI）工工具進(jìn)行行產(chǎn)品的的創(chuàng)新，使使傳統(tǒng)的的產(chǎn)品概概念設(shè)計(jì)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)闉槊嫦騽?chuàng)創(chuàng)新的概概念設(shè)計(jì)計(jì)。4.2.22 CAAI在概概念設(shè)計(jì)計(jì)中的應(yīng)應(yīng)用從創(chuàng)新角度度看，概概念設(shè)計(jì)計(jì)過程本本質(zhì)上就就是一個(gè)個(gè)產(chǎn)品創(chuàng)創(chuàng)新的過過程。概概念設(shè)計(jì)計(jì)中的產(chǎn)產(chǎn)品創(chuàng)新新歸

19、結(jié)為為功能、原原理、布布局、形形狀以及及結(jié)構(gòu)等等五個(gè)方方面的創(chuàng)創(chuàng)新，也也就是計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助創(chuàng)新新（CAAI）工工具在概概念設(shè)計(jì)計(jì)中的主主要應(yīng)用用方面。（1）功能能創(chuàng)新功能創(chuàng)新主主要依賴賴于市場場需求的的分析結(jié)結(jié)果。在在傳統(tǒng)的的設(shè)計(jì)過過程中，主主要靠人人工來完完成。隨隨著信息息技術(shù)的的進(jìn)一步步發(fā)展，特特別是數(shù)數(shù)據(jù)庫、信信息管理理、人工工智能等等技術(shù)的的深入應(yīng)應(yīng)用，最最終必將將使計(jì)算算機(jī)在輔輔助產(chǎn)品品功能創(chuàng)創(chuàng)新中發(fā)發(fā)揮其巨巨大的作作用。（2）原理理創(chuàng)新原理創(chuàng)新一一般是從從產(chǎn)品的的功能要要求出發(fā)發(fā)，通過過技術(shù)分分析，尋尋求產(chǎn)品品創(chuàng)新的的過程。這這種方法法主要是是把復(fù)雜雜的設(shè)計(jì)計(jì)要求通通過功能能關(guān)系的

20、的分析抽抽象為簡簡單的模模式，以以便尋求求能滿足足設(shè)計(jì)對對象主要要功能關(guān)關(guān)系的原原理方案案。傳統(tǒng)統(tǒng)上，常常用簡圖圖或示意意圖來表表示所構(gòu)構(gòu)思的內(nèi)內(nèi)容。而而計(jì)算機(jī)機(jī)輔助的的原理創(chuàng)創(chuàng)新工具具則有形形態(tài)學(xué)、協(xié)協(xié)同學(xué)的的求解工工具以及及基于原原型、事事例等的的聯(lián)想類類比求解解工具等等。這些些工具的的實(shí)現(xiàn)很很大程度度上依賴賴于網(wǎng)絡(luò)絡(luò)化設(shè)計(jì)計(jì)、協(xié)同同化設(shè)計(jì)計(jì)以及智智能設(shè)計(jì)計(jì)等領(lǐng)域域的進(jìn)展展程度。（3）布局局創(chuàng)新布局創(chuàng)新主主要是指指對整個(gè)個(gè)產(chǎn)品按按功能進(jìn)進(jìn)行分解解或組合合，從而而劃分為為若干個(gè)個(gè)組件單單元，然然后通過過產(chǎn)品布布局的空空間排列列、配置置方式和和尺度變變化等三三要素的的變化來來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)產(chǎn)品創(chuàng)新新的過程程。由于于布局三三要素可可用數(shù)學(xué)學(xué)表達(dá)方方法進(jìn)行行形式化化描述，因因而完全全可以通通過在內(nèi)內(nèi)部建立立的數(shù)學(xué)學(xué)模型的的支持下下實(shí)現(xiàn)計(jì)計(jì)算機(jī)輔輔助的產(chǎn)產(chǎn)品布局局創(chuàng)新工工具。（4）形狀狀創(chuàng)新形狀創(chuàng)新主主要是指指對經(jīng)過過原理方方案實(shí)體體化后的的初始產(chǎn)產(chǎn)品形狀狀，在遵遵循基本本的形狀狀法則的的基礎(chǔ)上上，通過過形狀變變換操作作而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)創(chuàng)新的過過程。其其中變換換操作