基于種群聚類的產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新方法研究.pdf

1、本文將生物學(xué)的種群概念及其演化過程引入到產(chǎn)品種群形態(tài)設(shè)計(jì)中，以設(shè)計(jì)模糊前端、知識(shí)工程、可拓學(xué)創(chuàng)新方法、用戶需求細(xì)分、TRIZ理論等相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品種群形態(tài)創(chuàng)新和進(jìn)化為研究目標(biāo)，以聚類分析、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)等為工具依托，以產(chǎn)品種群樣本聚類為起點(diǎn)，研究了產(chǎn)品種群形態(tài)的2D原型獲取、2D原型的推演方法和控制技術(shù)、基于形態(tài)基元的用戶需求細(xì)分方法、產(chǎn)品種群形態(tài)群化、產(chǎn)品種群形態(tài)進(jìn)化趨勢等，并以家用電水壺產(chǎn)品種群作為案例進(jìn)

2、行驗(yàn)證。
　　主要研究工作和成果如下：
　　（1）產(chǎn)品種群形態(tài)創(chuàng)新知識(shí)體系研究及形態(tài)基元的提出
　　從產(chǎn)品種群形態(tài)創(chuàng)新入手，以模糊前端、知識(shí)工程、分解重構(gòu)等為理論基礎(chǔ)，研究分析了產(chǎn)品種群概念、種群樣本概念、模板匹配模型及原型概念、產(chǎn)品種群風(fēng)格意象等。提出了面向產(chǎn)品種群的形態(tài)基元概念，并對(duì)其進(jìn)行表征。研究了產(chǎn)品種群形態(tài)知識(shí)的獲取以及種群形態(tài)原型知識(shí)的映射，并分別對(duì)其進(jìn)行了模型表達(dá)。
　?。?）提出了產(chǎn)品種群形態(tài)的2

3、D原型獲取方法
　　基于產(chǎn)品種群形態(tài)創(chuàng)新對(duì)父代產(chǎn)品的集優(yōu)原則，引入排序集抽樣（RSS抽樣）方法，針對(duì)特定產(chǎn)品種群，設(shè)定其樣本抽取的具體步驟和環(huán)節(jié)；以其典型樣本為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，以形態(tài)分析法完成種群形態(tài)基元分解，并以DFA分析法獲取形態(tài)基元關(guān)鍵特征；以感性實(shí)驗(yàn)方法獲取用戶對(duì)特定產(chǎn)品種群的主要風(fēng)格意象，并以聚類分析法完成針對(duì)特定風(fēng)格意象的種群樣本聚類；以形態(tài)基元關(guān)鍵特征形態(tài)學(xué)矩陣為依據(jù)，結(jié)合特定風(fēng)格意象的產(chǎn)品種群質(zhì)心樣本形態(tài)，聚合完成產(chǎn)品種

4、群2D原型庫。
　?。?）構(gòu)建了基于可拓學(xué)的產(chǎn)品種群2D原型推演方法及模型
　　基于產(chǎn)品種群特定風(fēng)格意象的2D原型，引入可拓學(xué)創(chuàng)新方法，設(shè)定復(fù)制、置換、擴(kuò)縮、平移等面向形態(tài)基元的推演規(guī)則，并針對(duì)推演規(guī)則分別給出其表達(dá)式；在推演規(guī)則基礎(chǔ)上，設(shè)定推演規(guī)則的控制技術(shù)作為推演約束和控制向量，并給出推演控制向量的表達(dá)式；最后，在推演規(guī)則以及推演控制向量基礎(chǔ)上，對(duì)產(chǎn)品種群形態(tài)2D原型可拓推演過程進(jìn)行表征，并提出基于可拓學(xué)的產(chǎn)品種群2D原

5、型推演過程。
　　（4）構(gòu)建了基于用戶需求細(xì)分的產(chǎn)品種群形態(tài)群化設(shè)計(jì)流程及模型
　　首先，根據(jù)研究目標(biāo)和思路，提出兩個(gè)概念：用戶需求細(xì)分表和產(chǎn)品種群形態(tài)群化，并對(duì)其進(jìn)行概念描述和模型表達(dá)；其次，構(gòu)建了用戶需求細(xì)分驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品種群形態(tài)群化流程：基于用戶需求細(xì)分表獲取用戶需求細(xì)分信息→用戶需求細(xì)分信息去噪、聚類→基于KANO模型的用戶需求分類判定→需求分類基礎(chǔ)上的用戶需求群組→產(chǎn)品種群形態(tài)群化設(shè)計(jì)，基于群化流程構(gòu)建了用戶需求細(xì)分群

6、組模型，并在用戶需求群組基礎(chǔ)上將產(chǎn)品種群形態(tài)概念模型分為：基本型產(chǎn)品、期望型產(chǎn)品、興奮型產(chǎn)品。最后，建立了需求-形態(tài)映射模型，并最終完成產(chǎn)品種群形態(tài)群化設(shè)計(jì)。
　?。?）提出了基于TRIZ理論的產(chǎn)品種群形態(tài)進(jìn)化趨勢預(yù)測方法
　　為了對(duì)產(chǎn)品種群形態(tài)進(jìn)化趨勢進(jìn)行預(yù)測，首先，引入TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論和需求進(jìn)化定律，奠定產(chǎn)品種群形態(tài)進(jìn)化的基礎(chǔ)；其次，基于需求進(jìn)化定律預(yù)測未來需求并驅(qū)動(dòng)功能進(jìn)化，從而確定產(chǎn)品種群功能載體--結(jié)構(gòu)--形態(tài)

7、的進(jìn)化趨勢。最后，構(gòu)建需求與功能進(jìn)化集成驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品種群形態(tài)進(jìn)化模型。
　?。?）構(gòu)建了基于種群聚類的產(chǎn)品形態(tài)創(chuàng)新方法體系，并完成PPFIMS系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
　　以有向圖形式將產(chǎn)品種群形態(tài)創(chuàng)新方法體系中的關(guān)鍵概念進(jìn)行了整體表征，為方法體系構(gòu)建了知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和思路脈絡(luò)；在有向圖基礎(chǔ)上，構(gòu)建整體方法的流程模型和體系平臺(tái)；最后，在整體方法體系基礎(chǔ)上完成了PPFIMS原型系統(tǒng)的基本功能設(shè)計(jì)。
　　本課題面向產(chǎn)品種群形態(tài)的創(chuàng)新過程以