产品创新设计建模技术研究

    0 引言
   
    在全球经济融为一体的买方市场形势下，企业竞争的焦点在于抓住市场机遇，迅速组织创造力资源，快速开发创新产品，并有效地调动生产系统，将创新产品推向市场。
   
    目前，产品创新设计主要依靠设计人员的工作经验和领域知识水平，还没有一套完整的理论和方法，因而，限制了产品创新的开拓空间。为了指导产品的创新设计活动，快速响应用户需求，支持企业信息化，本文通过分析现有企业新产品开发模式，提出面向产品全生命周期的协同创新开发模型，重点研究该模式中的创新设计过程，提出基于不同视角的产品创新设计过程统一模型;构建计算机辅助产品创新设计的技术框架体系及其软件构架。
   
    1、现有的企业产品开发模式
   
    按产品开发过程中各种活动之间的相互关系和主要控制因素不同，新产品开发有三种模式，见图1。总之，串行产品开发模式由于较长的产品开发周期，不能适应当前动态变化的市场需求而逐渐被并行产品开发模式替代;并行开发模式、协同开发模式虽然可减少产品开发周期，但产品开发过程中缺乏需求创新、设计创新和工艺创新考虑，很难使开发产品获得长远竞争优势。
   

    2面向产品全生命周期的协同创新开发模型
   
    新产品开发是一个提出新概念、设计新方案、生产和销售新产品的过程，其实质就是利用某种技术 (科学原理、技巧、方法、思维过程等)对人类的某种需要给以新的满足，或者以更高级的方式满足这种需要。通过对新产品开发模式分析，根据上述新产品开发概念和当前全球经济一体化对产品开发要求，可构建图2所示的面向产品全生命周期的协同创新开发模型。该模型以时间、质量、成本和创新为产品开发控制因素，可实现全球经济一体化的资源共享。
   
    面向产品全生命周期的协同创新开发模型的特点是:①广义性;②协同性;③集成性;④一致性;⑤互操作性。
   

    2.1协同创新开发的设计系统研究
   
    创新设计是面向产品全生命周期的协同创新开发的一个核心过程。为了探索产品协同创新开发模式的实现，必须研究产品设计和创新设计过程的实质。
   
    (1)从系统的观点研究产品系统:从系统的观点看，机械产品系统模型如图3所示，它是通过与其超系统、子系统及构件之间的相互作用和相互联系，按照预定的方式将输人量转化成输出量的装置，经由该装置以后，物料、能量、信息都产生了预定的变化。图3中间的方框表示产品的组成，一个完整的产品系统通常由本体部分、动力部分、传动装置、检测控制和信息处理装置、执行机构组成。图中上下两个方框表示作为产品外部环境 (超系统)的企业和用户对现代产品的影响。对企业而言，企业的设计、制造环境以及对产品性能、成本的要求制约着产品的发展;而用户则希望产品使用安全、可靠，具有宜人化、个性化、易于使用和维修、绿色、低价格等特点且能快速及时地获得。两者综合引导着现代机械产品的设计方向。从图3产品系统模型可见:新产品开发就是企业根据用户的市场需求，在企业的设计、制造环境 (包括设计、制造所需的各种知识)下，构造一个品质因素优良的产品系统的过程。