【摘 要】
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概念结构作为产品内部元素及元素间关系的表达,能够帮助设计人员掌握产品技术系统现状。利用概念结构,设计人员能够发现现有产品的不足,并进行相应改进,完善产品,提升产品竞争力。但是,当设计人员借助于概念结构对智能产品进行设计时,鉴于智能产品兼具物理域特性及信息域特性,如何全面展现智能产品的系统组成及其交互关系,便成为了设计人员首先需要解决的问题。同时,设计人员如何利用智能产品概念结构发现产品不足并进行改
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概念结构作为产品内部元素及元素间关系的表达,能够帮助设计人员掌握产品技术系统现状。利用概念结构,设计人员能够发现现有产品的不足,并进行相应改进,完善产品,提升产品竞争力。但是,当设计人员借助于概念结构对智能产品进行设计时,鉴于智能产品兼具物理域特性及信息域特性,如何全面展现智能产品的系统组成及其交互关系,便成为了设计人员首先需要解决的问题。同时,设计人员如何利用智能产品概念结构发现产品不足并进行改进亦是设计人员需要解决的问题。针对智能产品概念结构设计中所需解决的问题,本文通过引入TRIZ功能模型并对其进行扩展,然后基于智能产品特性,提出了智能产品概念结构的构建流程;在概念结构构建完成后,从不同角度对其进行分析,寻找产品不足,并通过类比设计方法加以解决;最后通过扫地机器人对本文所提方法进行验证。本文的主要内容包括:(1)引入数字孪生扩展TRIZ功能模型。基于数字孪生的信息域特性,对TRIZ功能模型进行元件类型、作用形式等方面的扩展,增加模型的表述形式。(2)基于扩展TRIZ功能模型,提出智能产品概念结构的构建流程。基于智能产品的自适应特性,明确智能产品的模块化定义,确定方法的适用对象;并从数字孪生角度对智能产品进行了重新表述,明确概念结构构建的思路;同时,在数字孪生五维模型的指导下,利用扩展TRIZ功能模型对智能产品的概念结构进行构建,从物理域及信息域等两方面对智能产品进行较为全面的展现。(3)提出智能产品概念结构的分析方法及问题解决流程。基于扩展TRIZ功能模型所构建的概念结构,从作用对象、环境及用户等方面对其进行分析,寻找现有智能产品的不足;在明确不足后,通过近域类比方法对不足进行优化,完善智能产品,并对智能产品概念结构进行相应的改进,指导后续的设计流程。(4)利用扫地机器人对所提方法进行验证。基于扩展TRIZ功能模型,对智能扫地机器人的概念结构进行构建,完成对其技术系统的表达;并从作用对象等三方面对其概念结构进行分析,明确扫地机器人不足,利用类比方法对不足进行解决,形成相应方案;最后,基于解决方案,对扫地机器人概念结构进行改进。
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