基于计算机辅助创新的产品设计技术研究及应用

韩兴传

（广元广播电视大学，四川 广元 628017）

基于计算机辅助创新的产品设计技术研究及应用

韩兴传

（广元广播电视大学，四川 广元 628017）

随着经济建设的速度逐渐加快，市场竞争加剧，各行各业的新产品推出以及攻占市场的速度不断加快，随着全球化的进展,产品创新逐步成为企业竞争力的核心因素.作为产品创新的核心,概念设计日益受到人们的重视.新产品是技术创新的结果，也是在市场竞争过程中需要解决的问题，其中计算机辅助创新技术成为了新产品设计必用的技术之一，包括了科学问题的分析、创新思维方法、问题转换以及矛盾解决等等，随着计算机技术的发展,计算机辅助的概念设计也日益成为研究的热点,人们在产品信息模型及求解方法作了大量的研究,但实际上主要还是针对概念设计后期提供方法学上的支持,而针对概念设计旱期阶段的信息描述和求解还有很大的不足.

计算辅助创新；新产品；市场竞争

1 产品创新设计过程中知识利用的重要性

产品创新过程中需要经过需求设计、概念设计、技术设计以及详细消设计的四个阶段，这四个阶段缺一不可，其中概念设计是整个新产品创新过程中必不可少的环节，也是需要应用计算机辅助技术进行设计概念的研究阶段，随着新产品设计的复杂性不断增强，新产品设计的过程中需要全面的考虑产品的细节以及问题，需要进一步的优化设计和创新设计，其中计算机辅助技术能够顺利的将信息化技术应用到产品设计生命周期的最前端，并为新产品的设计应用提供智力的创新方案，为了有效的实现概念设与详细设计的融合，在产品结构设计的时候应当综合的利用设计资源，处理产品的几何特征信息，实现新产品的全面设计以及高质量生产[1-2].

1.1 新产品创新设计的过程中综合的利用知识资源

产品创新设计的时候应当充分的结合产品的特征以及大量的知识，使得新产品的设计与创新结合不同学科的研究成果，实现知识的交叉以及综合，反应各个科学领域的及最先进和最新颖的技术成果.在这一过程中，计算机辅助创新技术对世界上高水平的专利技术进行了深入的研究以及整合，全面综合最新颖的方法应用现有的已知想法或者概念对新产品的优势进行放大，对缺陷进行改良，可见，计算机辅助创新技术能够深度的应用知识资源，将新产品的创新设计放在一个较高的起步阶段，大大的提高创新设计的效率以及质量，有效的完善新产品的创新设计过程.

1.2 新产品创新设计的过程中知识应用的障碍

在进行新产品设计的时候，专利技术的应用不能完全照搬，而是要按照工程领域进行分配，但是产品创新的时候不能完全照搬，面临着诸多的知识问题，许多专利技在新产品设计分类的时候应当灵活应用，多数行业在进行新产品设计的时候及生硬的使用专利技术，产生过分专业的技术应用，使得专利技术在利用的时候产生极大的障碍.同时，每个知识领域在不同的范围内就有不同的问题，多数设计人员在进行产品创新的时候往往不熟悉跨领域的知识，知识应用的时候往往不是十分的顺利，不能生成创新方案和高技术质量的方案.实施方案确定以后应该制定具体的实施计划确保方案的实施质量.有效的掌握新产品设计过程中价值工程实施的成果,还要组织成果评价.成果的鉴定一般以实施的经济效益、社会效益为主，确保计算机辅助创新技术应用效率大大提高.

2 基于计算机辅助创新技术的产品创新设计

在进行新产品创新设计的时候，设计人员应当在应用计算机辅助创新设计技术的时候应当注意融合产品设计的各个方面，例如融合及产品设计的理论基础、现代设计方法、多工程领域的创新技法、自然语言处理技术以及计算机软件技术等等，为新产品的设计构建一个完整的计算机辅助创新技术工具和设计平台.在应用计算机辅助创新技术的时候，设计人员应当首先描述产品设计过程中遇到的最初始的问题，对其进行就的详细的跟踪挖掘以及系统分析，找出产品设计应当注意的问题以及对其根源进行分解解决，形成问题列表逐一的进行处理，逐一的解决问题的方法以及备选方案，对产品设计的知识资源进行整合、可行性分析以及风险性分析，找出备选方案进行评价报告生成，为新产品的设计以及应用保驾护航[3-4].

2.1 计算机辅助创新技术产品设计的过程中分析问题的过程

在进行产品设计创新的时候在分析设计问题的时候应当从不同的模块和不同的角度出发，主要分为三个模块逐一进行：产品设计导航模块、系统分析模块和问题分解模块，在项目导航的过程中，主要对产品设计这一项目进行启动条件的整理，初始施工状况的描述，对整个产品设计模块进行切换和设计方案的制定，为整个产品项目的设计进行问题分类，理清所有设计的问题，直观的记录所有产品设计过程中所有的步骤信息.

在计算机辅助创新技术的系统分析过程中，包含了产品设计过程中所有的功能分析、角色定义以及流程分析，系统分析的结果以及报告能够有效的帮助设计人员的新品设计思考，充分的理解新产品设计的阶段需要注意的细节，在进行新品设计的时候就充分的理解设计问题的全面情况以及设计的因果关系，快速的找到产品设计过程中存在的问题以及薄弱环节，对产品设计中的矛盾问题进行准确的描述以及有效解决，为产品设计的解决奠定良好的解决基础.在计算机辅助创新技术平台的指导下，计算机系统的计算和分析能够为新产品的设计找到一个理想的指标，分析出系统组件最初问题的影响程度，确定新产品的价值，准确的提升新产品的功能.

在计算机辅助创新设计阶段的问题分解阶段，问题分解模块能够对新产品设计阶段存在的表象问题进行分解和逐一分析，尤其是对新品设计的初始问题进行计算机自主的分解，就清晰充分的表达和问题产生的原因挖掘，找出问题产生的因果关系探索，对产品设计的可用资源进行应用设计.在应用计算机辅助创新技术的时候根源分析的方法能够深入的发现问题出现的原因，引发失效机理或者诱因分析过程，发现问题解决的详细运营，有效的预防产品设计中可能出现的问题，而不仅仅是关注问题设计的表象，提升新产品设计的效率以及质量.

2.2 基于计算机辅助创新技术产品设计的过程中解决问题的过程

在应用计算机辅助创新技术搭建的产品设计平台解决产品设计中遇到问题的时候包括了三个模块：解决方案模块、创新原理模块和专利查询的模块，确保新产品在设计的过程中拥有自己的知识库的支持.

其中，在解决产品设计过程中遇到的问题时，应当在计算机辅助创新技术平台搭建的知识库中寻找技术解决方案，该知识库包括了工程领域、技术方案内容结构化、表达精炼以及形象设计等等，在进行产品设计方案选择的时候从实际的案例出发制定出预定义的方案，为产品设计问题的解决奠定良好的基础.

在创新原理模块应用的时候，计算机辅助创新技术平台能够在创新原理的指导下自动生成矛盾矩阵，从已有的因素出发分析创新文体解决中遇到的矛盾问题，包括矛盾参数、矛盾矩阵以及矛盾定义的方式，在全过程分析的过程中找到解决的方法，每一条解决方法的应用过程中都有辅有详细的原理解释以及动画演示模块，使得新产品的设计人员能够领悟到创新原理的内涵，为之后的产品设计奠定良好的基础，使得设计人员在后续的产品设计过程中拥有创新的思维以及突破性的解决问题的构思，避免类似的产品设计问题的出现.

在解决新产品设计过程中出现的问题的过程中，计算机辅助创新技术平台设置了专利查寻模块，这一专利查寻模块连接了国内外多个专利知识库，查询方式也十分的便捷，基于本体关系实现自动扩展的功能查询，使得设计人员在寻找创新灵感的时候有助于寻找专利信息，实现高效率的搜索筛选功能，实现高效率的技术专利查询，尤其是完善技术关键词的高级查询，使得设计人员在进行新产品设计的时候获得最佳的技术支持.

2.3 基于计算机辅助创新技术产品设计的过程中解决方案生成的过程

当新产品设计的时候生成的设计方案是否可行在一定程度上可以用计算机辅助创新技术进行可行性分析、风险性分析，在产品设计的过程中，设计人员自主的会产生一定的预定义方案、备选方案，为了在新产品设计的时候生成最佳的方案，计算机辅助创新技术需要对初步方案进行评价，在使用计算机辅助创新技术的时候，可以综合的利用各中产品设计的信息，全方位的综合信息因素对产品设计方案进行评估，从综合评价结果的角度对新产品的设计方案存在的问题进行纠正.

在使用计算机辅助创新技术进行设计方案评估的时候，最主要的两种方式是：主观评价以及客观评价两种，其中主观评价的综合了当方面专家和多方面专家的意见，构建计算机评价模型或者是自定义评价模型，在评价模型之中，不同的专家经验、背景以及其他的评价因素设置不同的评价权重，得出最终的主观评价因素.而客观评价模型主要是参数专利引证来进行指数进行设计方案的评价，计算机辅助创新技术能够综合的考量设计方案，对设计方案的内容进行因素分析，最后的评价结果会易百分比数字格式或者是条形图的格式展现出来，为新产品的预定义方案或者是备选方案进行高低排名，并最终生成详细方案的细节描述报告，给设计人员更多的参考意见，不断的完善设计方案实现高质量的新产品生产.

2.4 基于计算机辅助创新技术产品设计的过程中价值分析的过程

进行产品设计的时候，价值分析最主要的是选择一个价值分析的对象，从社会生产的经营的需求角度出发对新产品的价值进行潜力的提高，使得新产品的功能更加的完善，开发新功能，为了实现这一目的，首先要掌握价值工程的实施质量以及实施成果.

在产品设计的阶段，对新产品的科研、设计以及工艺等等样品进行试制以及鉴定，从价值工程学的角度出发分析和改造，对现有的老产品进行市场需求分析，找出市场需求的更新迭代需求点，在新产品设计的时候生产出物美价廉、适销对路和具有竞争能力的产品，从生产、物资以及劳动和财务的角度对新产品的设计和创新进行分析，也就是新产品的价值分析.进行价值分析最主要的思路就是从新产品的研究对象功能以及费用分析两点切入，用最低的成本选定最合适的价值，实现新产品高质量对象价值，获得新产品设计的支出以及收获的最佳比例，例如：手机新产品在设计的时候最主要的维护功能还是通讯功能，但是消费者在购买手机的时候不仅仅是参考手机的通讯功能，而是从更多的角度以及功能思索新产品手机的性价比，由此也可以看出，新产品在进行设计的时候需要利用计算机辅助创新技术来分析优化产品的功能，既要考虑新产品功能设计的成本费用，还要注意新产品的使用寿命周期，使得计算机辅助创新技术之下分析得出的新产品在产品和成本之间形成相互利益关系，避免单方面的功能完善形成产品设计的盲目局面.

在进行新产品价值分析的时候，需要对现产品的整个使用寿命进行贯穿，涉及面较广，从各个生产和设计单位内搜集相关的数据，工作人员之间互相配合，准确的估量新产品的成本计量、功能评价等灯，确保新产品在设计的过程中遇到的技术以及经济问题都能够被计算机辅助创新技术兼顾到，尤其是计算机辅助创新技术为价值分析带来了大量有价值的信息，使得新产品的设计具有坚实的信息价值基础，实现新产品设计的最终价值目标以及功能目标.

3 总结

随着市场经济的进步速度不断加快，各行各业的市场竞争急剧加快，市场内的新产品层出不穷，为了有效地提高新产品的市场竞争力，应当对新产品的设计进行全面的完善和提高，使得新产品的设计过程十分的完善，在这一过程中，计算机辅助创新技术的是新产品设计的最重要的辅助工具[5-6].该技术的应用能够不断的融合创新方法、理论发展以及计算机技术，不断的完善计算机辅助创新技术，使得新产品的设计能够更加的契合社会大众的需求，使得我国的市场经济市场竞争更加的健康，经济进步的更加迅速，实现新产品的不断创新，并为计算机辅助创新技术的应用以及长远发展奠定良好的基础.

〔1〕朱上上,潘云鹤,罗仕鉴,等.基于知识的产品创新设计技术研究[J].中国机械工程,2002,13(4):337-340.

〔2〕邱清盈,王兆军,潘双夏,等.基于专利知识的计算机辅助产品创新设计系统研究[J].组合机床与自动化加工技术,2007(2):5-7.

〔3〕李彦,王杰,李翔龙,等.创造性思维及计算机辅助产品创新设计研究 [C]//全国数字化设计与制造学术会议，2003.1092-1096.

〔4〕刘黎,马利庄,谭武征,等.产品概念创新设计系统——CIDS[J].计算机辅助设计与图形学学报, 2006,18(1):114-119.

〔5〕陈林,李彦,李文强,等.计算机辅助产品创新设计系统开发 [J].计算机集成制造系统,2013,19(2): 319-329.

〔6〕张建辉,檀润华,张争艳,等.计算机辅助创新技术驱动的产品概念设计与详细设计集成研究[J].机械工程学报,2016,52(5):47-57.

TB472；TP391.7

A

1673-260X（2017）01-0032-03

2016-09-20