基于可拓学与TRIZ理论的创新方法研究及其在裁床设计中的应用

摘要

目前中国正处于由制造大国向创造强国转型的阶段，创新作为驱动力成为国家发展战略核心。可拓学与TRIZ理论是以解决复杂矛盾问题为目标的两种创新设计方法，经过深入研究和发展，已被广泛应用于工程技术等领域。
　　在此背景下，针对复杂装备设计效率和创新程度低问题，结合可拓学求解矛盾问题流程化、模型化的特点和TRIZ拥有丰富知识库和实用性工具的优势，提出基于可拓学与TRIZ理论的创新方法研究，并应用于高层裁床。本文的主要内容如下:
　　(1)可拓学与TRIZ理论对比分析及模型转换方法研究。全面概述可拓学与TRIZ理论的思维方法、创新工具和应用成果，总结出两者均利用变换和资源探索方法解决矛盾问题;但由于两者时代与学科背景的差异，可拓学在建模和表达上具有优势，而TRIZ侧重使用的简便性，从而说明两者集成的可行性和必要性。同时将TRIZ理论的物场模型、SVOP模型、ENV模型、OAF模型和发明原理等表达为基元形式，构建两者的转换通道，奠定集成基础。
　　(2)基于可拓学与TRIZ理论的创新设计流程构建。针对TRIZ在实际应用中存在的问题分析难、概念方案转换难、知识复用难、评价过程和结果定量化难等问题，提出基于可拓学与TRIZ理论的创新设计流程。其利用基元模型表达和分解问题，得到基础问题集，并根据分类使用TRIZ工具求解得到原理解，然后转换成基本可拓变换直接操纵零部件变型得到具体方案;最后结合关联函数和理想度对方案排序，得到最优方案。该流程一方面降低创新难度、提高创新水平，另一方面为问题智能求解提供思路。将其用于高层裁床创新设计中，并借助PRO/INNOVAROT商品化软件平台得到最终改进方案，验证了方法可行性。
　　(3)高层裁床创新设计原型系统开发。在上述研究基础上，利用C++编程工具、SQL数据库和Solidworks平台，并借助PRO/INNOVATOR知识库，开发高层裁床创新设计系统，初步验证集成可拓学与TRIZ理论的创新设计方法能推动智能创新的发展，对简化复杂机械的创新设计过程和提高创新水平具有实用意义。

目录

声明

摘要

符号说明

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 可拓学研究现状

1．2．2 TRIZ理论研究现状

1．2．3 可拓学和TRIZ理论集成研究现状

1．2．4 高层裁床设备创新设计研究现状

1．3 目前存在问题

1．4 论文主要内容及其组织形式

1．4．1 论文主要研究内容

1．4．2 论文组织形式

2．1 引言

2．2 可拓学与TRIZ理论的创新思维比对

2．2．1 可拓创新思维概述

2．2．2 可拓创新思维的综合流程设计

2．2．3 TRIZ创新思维概述

2．2．4 TRIZ创新思维的综合流程设计

2．2．5 可拓学与TRIZ理论创新思维的异同性分析

2．3 可拓学与TRIZ理论的问题求解工具比对

2．3．1 可拓学问题求解工具概述

2．3．2 TRIZ理论问题求解工具概述

2．3．3 可拓学和TRIZ理论的问题求解工具异同性分析

2．4 可拓学与TRIZ理论的应用成果比对

2．5 可拓学与TRIZ理论异同原因分析

2．6 小结

3．1 引言

3．2 可拓基元和TRIZ模型概述

3．2．1 基元概述

3．2．2 TRIZ模型概述

3．3 TRIZ基本模型的基元表达

3．3．1 物场模型的基元表达

3．3．2 SVOP模型的基元表达

3．3．3 ENV模型的基元表达

3．3．4 OAF的基元表达

3．4 TRIZ发明原理的可拓变换表达及改进

3．4．1 TRIZ发明原理的可拓变换表达

3．4．2 TRIZ发明原理的可拓变换表达方式改进

3．5 小结

4．1 引言

4．2 TRIZ创新方法流程及问题分析

4．2．1 TRIZ创新流程及其具体化

4．2．2 TRIZ创新流程存在问题分析

4．3 基于可拓学解决TRIZ流程中的问题

4．3．1 基于可拓学的TRIZ问题分析方法

4．3．2 基于可拓学的TRIZ方案具体化方法

4．3．3 基于可拓学的TRIZ量化评价方法

4．3．4 基于可拓学的TRIZ问题表达

4．3．5 基于可拓学的TRIZ知识重用

4．4 基于可拓创新方法和TRIZ的问题求解流程

4．5 问题求解流程在高层裁床中的应用

4．5．1 问题陈述

4．5．2 问题分解

4．5．3 问题分类及求解

4．6 小结

5．1 引言

5．2 基于关联函数与理想度的方案排序模型

5．2．1 TRIZ系统理想度概述

5．2．2 关联函数概述

5．2．3 综合评价方法构建

5．3 裁床创新方案评价及概念方案验证

5．3．1 评价参数权重计算

5．3．2 方案优度计算

5．3．3 初步方案验证

5．4 小结

第6章 基于可拓学与TIRZ理论的裁床创新设计系统

6．1 引言

6．2 基于可拓学与TIRZ理论的创新设计系统框架

6．2．1 系统开发工具介绍

6．2．2 系统概述与分析

6．3 基于可拓学与TRIZ理论的裁床创新设计原型系统实现

6．4 小结

7．1 结论

7．2 创新点

7．3 展望

附录

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果