产品设计是一种基于知识和常识来解决需求的过程,创新设计是提高竞争力的有力手段,仿生设计为产品创新设计提供了一条新的有效途径,如何获取有效生物知识并将其转换成产品方案成为设计的核心。同时,产品创新设计,不仅取决于某一学科领域的经验、知识和方法,而且依赖于多个学科领域之间的协同,处理好多学科的复杂耦合关系也是至关重要。针对这些问题,主要研究产品技术系统与生物系统的建模方法、多生物原理多层次的协同集成创新、基于博弈的多学科柔性设计决策等内容。首先,研究基于多层次的产品技术模型和生物模型,以有效表达产品信息和生物信息。在对市场需求和工程问题进行分析时,需对其分析整理,建立一种简洁且能说明产品内部关系的模型。同样,对生物系统,要对得到的生物信息进行整合和抽象,存储于生物本体数据库中,并依据分析的结果,提取有关信息向产品技术系统进行转换,获取产品技术系统的改进方案。然后,研究两个系统之间的多层次协同映射的机制和方法,以及多生物原理的协同集成创新,实现多生物原型到产品技术多层次的转换。面对复杂的工程问题,单一的生物原理不能很好的解决工程冲突,多个生物原理的协同集成创新提供新的思路。充分考虑多生物的协同效应,充分考系统各层次之间的交互,通过协同中间件模型实现多生物多层次的协同集成创新,为解决工程冲突提供多个思路,增加产品技术系统方案的创新性和多样性。接着,研究集成博弈论和柔性的产品多学科设计决策。综合考虑各学科间的信息交互,采用混合博弈对各学科系统的耦合进行分析和建模。提出利用经验公式的基于博弈论的参数化设计方法,而针对没有解析公式的复杂产品设计,提出数值仿真分析的设计决策。提出基于概率论的柔性设计模型,用范围解代替单点解对设计解进行柔性表达。最后,结合前面的内容,给出基于仿生的产品协同创新设计的方法,并以汽车盘式制动器设计及优化进行说明。