机电产品创新方法综述

摘要：机电产品的创新是一种具有经济性，时效性的创新性活动，其核心就是创新思维，通过多种创新设计的方法聚集各个领域的知识和经验于一体，完成低成本高效率的机电产品创新设计的过程，最终达到应用的目的。机电产品作为中国工业的一个至关重要的领域，追求创新设计的方法以用来谋求发展已经成为一个重要的战略举措。

关键词：机电产品;创新设计;优化设计;功能方法树;广义特征

产品的设计过程是一个创新思维的过程，所谓的机电创新设计主要就是指充分发挥创造者的主观的能动性和创造力，利用人类已经存在的相关的科学技术成果，其中包括理论、方法、技术原理等等，进行创新性的构思，设计出具有新颖性、创造性以及实用性的机电产品的一种实践活动。它包含有两大部分：一部分是改进和完善生产生活中已经存有的机电产品的技术性能、实用性能、适用性能、经济性能、可靠性能、便捷性能等等;另一部分则就是创造设计出全新的机器，全新的产品，以用于满足全新的生产和生活的需求和需要。由于机电创新设计的过程高度地凝结了人们的创造性的智慧和结晶，因为机电创新的产品无疑是现代科学技术和艺术之间互相结合的产物，具有超高的完美的品性。

1. 功能分析系统技术

在面对已经存在的产品进行创新设计或者面对反向求解工程概念设计的相关问题当中，设计者必需要完成的工作就是在原有的产品的基础上再做补充的工作，因此在概念设计的功能分解时，要对现有存在的产品的系统进行充分地了解，并将其逐步细化，在此基础上建立起系统的功能模型，在模型当中找出需要改进的地方进行产品改进的概念设计。根据此类设计的特点，适合面向已经存有的产品改进创新功能。

这种方法是由拜瑟韦学者建立在价值工程的基础上，将功能分析方法进一步发展成为功能分析系统技术，后经众多学者的研究和发展后，逐渐形成了一套比较成熟的功能分解方法。它可以被用来定义、分析、和理解产品的功能，功能之间的联系，以及哪些方面的功能需要加以改善以增加产品的价值，并把功能按照一定的逻辑顺序和优先次序排列用以测试他们之间的从属关系。此方法是一种自顶向下的功能分解的方法，设计者在功能分解的过程中，从最基本的功能开始，逐步将产品的各种功能展开后并且合并，从而搭建起系统的功能模型，该模型可以清楚的反映出产品功能之间的因果关系和层次关系，这有利于设计者充分了解产品的机理和需要改进的部分，适用于对已有的产品的改进或者反向求解工程中的概念设计。但是，显然确定各的种功能的过程依赖于已经存在的产品，因此此类方法不适用于新产品的设计当中。

2. 功能方法树

在面向全新的产品创新概念设计的问题中，设计者一般都需要对将要设计的产品中所含有的未知的信息进行全面地“探索”和对多种的可行性进行“选择”的工作。因此，在此类概念设计的功能分解时必须要充分地了解产品当中的模糊的信息以及可以扩展的信息，由于这些信息又结合着许多相关的专业知识，在此基础上建立起来的系统的功能模型，然后选择相对应的最优解以完成全新产品的概念计。根据此类设计具有的特点，适合面向已经存有的产品改进创新功能的分解方法。

功能方法树是一种在平面上以“树”的形式展开的功能分解方法。馬姆奎斯特描述功能方法树：功能方法树是一个被用在机械设计的分析的综合工具，它逐次地采用了功能-方法进行求解设计问题，即选择出一个相对特定的方法来求解一个可以满足特定需求的功能，然后逐步分解成功能，再逐步求解分功能，直到满意的程度。在这里功能主要就是方法的实现，方法在设计当中对应为一系列相对应的实体，实体的作用就是功能的体现。为了实现方法，又可以将方法分解成对应的几个分功能，继续对分功能求解。在自上而下的分解过程中，可以产生出若干种不同的方案，从这些方案当中选择出一个或者几个最佳的方案来，进而实现机电产品创新。功能方法树就是一种分层次的结构，功能与方法之间会构成不同的层次。在功能由高层往低层分解的过程中，产品的设计方案也会由粗到精、由抽象到具体逐步地展现出来。这种自顶向下的设计方法，不仅符合概念设计的规律，而且适用于原始产品的创新的概念设计。但是由于其求解的过程是发散的，最终会产生大量的解，使最终方案的选择相对的困难。

3. 基于广义特征的创新设计

近几年来出现了一种“基于广义特征的创新设计”方法，就是将狭义的产品特征拓展成为包含有物理特征和抽象特征的产品特征。抽象特征不仅重点考虑顾客的心理特征和生理特征，而且还包括了使用环境对于产品设计的影响等因素。广义特征有效地融合了产品设计中的三大创新源泉：产品、使用者以及使用环境，将产品与人之间的关系紧密结合起来，使产品更加具有市场的竞争力。

基于广义特征的创新设计，就是将目前常见的产品形状特征、技术特征、精度特征、材料特征、抽象特征以及几何特征等产品的物理特征拓宽为包含产品的物理特征、抽象特征，顾客的生理和心理特征以及产品的使用环境特征的广义特征。

从广义特征的角度，产品的设计创新活动是一个以产品特征为主要依托，以顾客特征为主要导向，充分考虑特定地使用环境和特征的产品与人的多种特征的碰撞和整合的过程。

4.小结

机电产品创新设计是一个十分重要而且具有很强的实践性的研究课题，相比于其他，我国在机电产品创新设计仍然有很长的一条路要走，与先进的工业强国之间也存在着不小的差距。我们必须加大力度，加强对几点产品创新的研究，尽可能得跟上世界的先进水平。

参考文献：

[1] 孙建福，浅谈机电产品创新设计[J].才智，2014，02：324-324

Sun Jianfu， Introduction to mechanical and electronic products innovation design[J]. Wit，2014，02：23-29

[2] 张简一，基于TRIZ理论的产品创新设计[J].机械设计，2009，26（2）：51-55

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[3] 沈惠平，机械创新设计及其研究 [J].机械科学与技术，1997，09：37-39

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