桂方志，任設(shè)東，趙燕偉，樓炯炯

(浙江工業(yè)大學(xué) 特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部/浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310014)

基于改進(jìn)可拓學(xué)第三創(chuàng)造法的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)

桂方志，任設(shè)東，趙燕偉，樓炯炯

(浙江工業(yè)大學(xué) 特種裝備制造與先進(jìn)加工技術(shù)教育部/浙江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310014)

針對(duì)可拓設(shè)計(jì)方法中第三創(chuàng)造法對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品模型的建立以及缺點(diǎn)列舉中的不足，提出建立產(chǎn)品事元模型，并引入功能分析與因果鏈分析方法的改進(jìn)第三創(chuàng)造法。該方法利用功能分析方法對(duì)產(chǎn)品的缺點(diǎn)進(jìn)行分析，并通過因果鏈分析方法找出引起產(chǎn)品缺點(diǎn)的深層原因，以形成關(guān)鍵問題，最后運(yùn)用第三創(chuàng)造法對(duì)關(guān)鍵問題的改進(jìn)，得到產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。應(yīng)用改進(jìn)后的第三創(chuàng)造法，對(duì)現(xiàn)有普通斷線鉗進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)并生成了多種不同的設(shè)計(jì)方案，對(duì)這些方案進(jìn)行優(yōu)度評(píng)價(jià)，選取優(yōu)度最高者作為最終設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。

第三創(chuàng)造法；事元模型；功能分析；因果鏈分析；創(chuàng)新設(shè)計(jì)

解決發(fā)明問題即創(chuàng)新設(shè)計(jì)，其核心是設(shè)計(jì)過程中的沖突消解[1]。四川大學(xué)李彥等[2]認(rèn)為，對(duì)于產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)一般基于以下3個(gè)方面：1)運(yùn)用領(lǐng)域知識(shí)的知識(shí)創(chuàng)新，如專家系統(tǒng)、基于實(shí)例推理CBR等；2)改變思維方式的思維創(chuàng)新，如頭腦風(fēng)暴法、橫向思維法等；3)以工程技術(shù)為基礎(chǔ)的發(fā)明問題解決方法，如TRIZ、創(chuàng)造模版法等?？赏貙W(xué)是我國學(xué)者蔡文提出的一種解決矛盾問題的方法。趙燕偉、蘇楠[3]將可拓學(xué)理論應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)，形成可拓設(shè)計(jì)方法，該方法針對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的矛盾問題，利用可拓學(xué)理論進(jìn)行研究以尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)方案[4]；陳建等[5]根據(jù)可拓設(shè)計(jì)方法研究了轉(zhuǎn)換橋方法消解產(chǎn)品的綠色設(shè)計(jì)沖突問題，并將其應(yīng)用于油鋸的綠色設(shè)計(jì)；LIAO Yongqiang等[6]將可拓設(shè)計(jì)方法與Kano需求模型相結(jié)合，對(duì)產(chǎn)品族的創(chuàng)新設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

可拓學(xué)第三創(chuàng)造法[7-8]是從已有產(chǎn)品缺點(diǎn)出發(fā)并進(jìn)行改善的概念設(shè)計(jì)方法，其中對(duì)產(chǎn)品缺點(diǎn)的分析采用缺點(diǎn)列舉法。缺點(diǎn)列舉法[9]的關(guān)鍵是從產(chǎn)品的功能、使用過程和環(huán)境以及消費(fèi)者的反饋等方面找到產(chǎn)品的缺點(diǎn)或產(chǎn)品使用過程中的不便，產(chǎn)品表面的缺點(diǎn)易于發(fā)現(xiàn)并易于解決，但引起產(chǎn)品缺陷的內(nèi)在因素卻很難把握。另外，可拓學(xué)第三創(chuàng)造法采用的是建立產(chǎn)品物元模型，物元模型能夠描述產(chǎn)品的特征及特征的量值，但是不能清楚地反映產(chǎn)品與其作用對(duì)象之間的相互作用。

針對(duì)上述不足，本文提出改進(jìn)可拓學(xué)第三創(chuàng)造法。由可拓學(xué)基元理論可知，物與物之間的相互作用可用事元來描述，因此本文主要采用事元及其復(fù)合元模型對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行描述，并對(duì)各組件從功能特征方面用物元模型描述，以便從功能層面找出產(chǎn)品的缺點(diǎn)，進(jìn)而生成更多創(chuàng)意。對(duì)產(chǎn)品缺陷的分析采用功能分析和因果鏈分析。功能分析和因果鏈分析是源于社會(huì)科學(xué)研究的兩種基本方法[10-11]，在TRIZ理論中，這兩種方法作為重要的分析工具，在解決沖突問題中起著關(guān)鍵作用。

1 可拓學(xué)第三創(chuàng)造法

廣東工業(yè)大學(xué)楊春燕[12]提出利用拓展分析方法及可拓變換實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的第三創(chuàng)造法，該方法針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的缺點(diǎn)，通過有序的流程對(duì)產(chǎn)品中存在的不足進(jìn)行改進(jìn)，形成新的設(shè)計(jì)方案，使其滿足客戶需求。在此基礎(chǔ)上，齊寧寧等[13]在可拓變換前加入了物元特征相關(guān)分析，豐富了設(shè)計(jì)流程，使設(shè)計(jì)過程更加清晰合理，并用該方法對(duì)生活中的垃圾桶進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

可拓學(xué)第三創(chuàng)造法是針對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的缺點(diǎn)，通過可拓學(xué)理論將缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。其核心思想包括以下幾個(gè)方面。

1.1 物元建模

第三創(chuàng)造法中的物元建模包括產(chǎn)品的多元模型建立和缺點(diǎn)分物元的建立。產(chǎn)品的多元模型可用多維物元模型表示，缺點(diǎn)分物元用一維物元模型表示。

1.2 拓展分析

為了從盡可能多的途徑獲得解決矛盾問題的方法，可對(duì)基元進(jìn)行拓展，即拓展分析方法[7]。拓展分析方法包括發(fā)散分析方法、相關(guān)分析方法、蘊(yùn)含分析方法以及可擴(kuò)分析方法。拓展分析方法不能直接解決矛盾問題，而是給問題提供多種解決途徑，分析之后需采用可拓變換的方法才能獲得解決方案。

1.3 可拓變換

可拓變換是可拓理論中解決矛盾問題的主要方法，可將矛盾問題轉(zhuǎn)化為相容問題[7]，其包括基本變換(置換、增刪、擴(kuò)縮、分解、復(fù)制等)和傳導(dǎo)變換。

1.4 優(yōu)度評(píng)價(jià)

在可拓學(xué)中，優(yōu)度評(píng)價(jià)方法[7]是利用關(guān)聯(lián)函數(shù)來評(píng)價(jià)產(chǎn)品優(yōu)劣的基本方法。它從產(chǎn)品的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)角度確定衡量指標(biāo)，并賦予其權(quán)系數(shù)。通過建立關(guān)聯(lián)函數(shù)確定各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，最后計(jì)算得出設(shè)計(jì)方案的優(yōu)度。優(yōu)度的高低反映了方案的優(yōu)劣，選擇優(yōu)度最高的設(shè)計(jì)方案確定產(chǎn)品的最優(yōu)設(shè)計(jì)。

2 改進(jìn)可拓學(xué)第三創(chuàng)造法

2.1 改進(jìn)可拓學(xué)第三創(chuàng)造法流程

針對(duì)傳統(tǒng)可拓學(xué)第三創(chuàng)造法中缺點(diǎn)列舉的不足，本文首先從功能層面分析現(xiàn)有產(chǎn)品功能層面的缺點(diǎn)，再通過因果鏈分析方法找出缺點(diǎn)的內(nèi)在原因，形成關(guān)鍵問題；然后通過對(duì)產(chǎn)品的關(guān)鍵問題進(jìn)行拓展分析，并用可拓變換的方法生成眾多產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案；最后對(duì)改進(jìn)的方案進(jìn)行優(yōu)度評(píng)價(jià)，選擇優(yōu)度值最高者作為最終設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品方案。該方法的流程如圖1所示。

圖1 改進(jìn)第三創(chuàng)造法設(shè)計(jì)流程圖Fig.1 Flowchart of the modified third creation method

2.2 功能分析

功能分析是TRIZ理論解決問題的重要分析方法，該方法從產(chǎn)品各組件的功能出發(fā)，發(fā)現(xiàn)其中不足之處[14]。功能分析能完整定義系統(tǒng)各組件之間的功能關(guān)系，以便找出其中的問題。錢煒苗等[15]提出將功能分析與約束理論相結(jié)合的方法，對(duì)太陽能組件接線盒的設(shè)計(jì)問題的根本原因進(jìn)行分析并產(chǎn)生解決方案。盧希美等[16]利用功能分析方法找出系統(tǒng)組件之間的相互作用，建立了物場(chǎng)模型，并用實(shí)例檢驗(yàn)了該方法的可行性。蔡敢為等[17]針對(duì)傳統(tǒng)液壓裝載機(jī)的概念設(shè)計(jì)引入功能分析方法，設(shè)計(jì)了新型機(jī)構(gòu)式裝載機(jī)。通過功能分析能夠確定產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，從產(chǎn)品薄弱點(diǎn)確定設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。其主要過程包括組件分析、相互作用分析以及功能模型的建立。

1)在TRIZ理論中，組件分為系統(tǒng)組件和超系統(tǒng)組件，在進(jìn)行組件分析時(shí)需要根據(jù)研究對(duì)象劃分系統(tǒng)組件和超系統(tǒng)組件。

2)兩個(gè)物體相互接觸就會(huì)產(chǎn)生相互作用。相互作用一般是通過矩陣形式表示的，若某組件與其他組件之間均不存在相互作用，則表示該組件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不產(chǎn)生功能，可直接從組件中去除。

3)功能包括有用功能和有害功能，功能模型是用于描述系統(tǒng)組件或超系統(tǒng)組件的參數(shù)。從性能上看，有用功能中又存在正常功能、過度功能和不足功能，只有正常功能符合產(chǎn)品改進(jìn)的期望值，才可以保留，而過度功能、不足功能以及有害功能都是不希望在新產(chǎn)品中出現(xiàn)的，可以通過一定的方法對(duì)其改進(jìn)。

2.3 因果鏈分析

功能分析能夠找出產(chǎn)品功能層面的缺陷或問題，因果鏈分析能夠找出缺點(diǎn)或問題最根本的原因。因果鏈分析是以圖形的方式呈現(xiàn)工程系統(tǒng)中的初始缺點(diǎn)及其潛在聯(lián)系，通過探討具體問題實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的改進(jìn)[18]。該分析方法在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用：O. Abramov等[19]用該方法分析了在農(nóng)藥制備過程中的物理沖突；A. Zeller[20]在程序編譯過程中能自動(dòng)找到程序中出現(xiàn)問題的因果鏈；賈仁安[21]提出了用于火力發(fā)電系統(tǒng)的因果鏈分析法，采用系統(tǒng)反饋環(huán)模型，找出產(chǎn)生沖突的因素所在，并采取措施予以解決。在因果鏈分析中，缺點(diǎn)分為初始缺點(diǎn)、中間缺點(diǎn)和末端缺點(diǎn)，三者之間存在因果關(guān)聯(lián)。其分析過程如下[13]：

1) 根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、性能等列出需解決的初始缺點(diǎn)；

2) 從初始缺點(diǎn)出發(fā)，找出影響該缺點(diǎn)的直接因素，一般可通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)等方法來獲得，中間缺點(diǎn)可以有多層；

3) 重復(fù)2)，直至達(dá)到停止的條件，形成末端缺點(diǎn)；

4) 根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際情況，在中間缺點(diǎn)和末端缺點(diǎn)中篩選出關(guān)鍵缺點(diǎn)。

3 案例分析

斷線鉗是用于剪切鋼絲、鋼筋、電纜等棒材和線材的工具，廣泛應(yīng)用于建筑、通信等行業(yè)[22]，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，它是由兩個(gè)曲杠桿組成的復(fù)合式杠桿結(jié)構(gòu)，其工作方式是兩塊刀片的刀刃對(duì)材料進(jìn)行對(duì)口咬合。本文采用改進(jìn)后的第三創(chuàng)造法對(duì)斷線鉗進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

圖2 斷線鉗的結(jié)構(gòu)Fig.2 The structure of bolt cutter

3.1 模型建立

根據(jù)斷線鉗的功能，建立斷線鉗的事元模型：

其中

將斷線鉗的主要組件用物元表示：

3.2 功能分析

功能分析是對(duì)產(chǎn)品分析的基礎(chǔ)，通過功能分析，能夠?qū)a(chǎn)品各組件的功能詳細(xì)展現(xiàn)出來并能找出其中存在的問題。

3.2.1 組件分析

在組件分析之前，需根據(jù)產(chǎn)品的約束條件對(duì)斷線鉗進(jìn)行系統(tǒng)劃分。斷線鉗的操作方式是操作者內(nèi)壓手柄使兩刀片的刀刃擠壓材料，本文保持力的施加對(duì)象不變，因此將操作組件作為超系統(tǒng)，其他組件作為工程系統(tǒng)，相應(yīng)組件分析如表1所示。

表1 斷線鉗系統(tǒng)組件分析

3.2.2 相互作用分析

考慮表1中斷線鉗兩兩組件之間的相互作用，其分析如表2所示。其中“+”表示兩組件之間有相互作用，暗示兩者之間可能存在功能；“-”表示兩者無相互作用，則在后續(xù)分析過程中不再考慮這兩者的功能。斷線鉗組件的相互作用分析如表2所示。

表2 斷線鉗相互作用分析

3.2.3 功能建模

功能體現(xiàn)在兩組件之間發(fā)生參數(shù)或狀態(tài)變化。若某功能是有用的，可根據(jù)其作用對(duì)象的不同，將有用功能分為基本功能(對(duì)象是系統(tǒng)目標(biāo))、輔助功能(對(duì)象是超系統(tǒng)組件)或附加功能(對(duì)象是其他組件)，這3種功能的重要性是不同的。有害功能是產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必須要避免的，所以需特殊對(duì)待。對(duì)斷線鉗的各組件功能進(jìn)行兩兩分析，結(jié)果如表3所示。

表3 斷線鉗功能表

3.2.4 圖形化表示

對(duì)上述斷線鉗功能表進(jìn)行圖形化描述，能夠使各組件之間功能的關(guān)系更加直觀。不同功能的圖形化描述如表4所示。

表4 功能圖形化表示

將表3中的功能進(jìn)行圖形化表示如圖3所示。

圖3 斷線鉗的功能模型圖Fig.3 The function model of bolt cutter

3.2.5 功能缺點(diǎn)列舉

將圖3所反映出的問題列出來，就可得到如表5所示的功能缺點(diǎn)列表，根據(jù)這些缺點(diǎn)，就可以進(jìn)行下一步因果鏈分析，找出問題的潛在原因。

表5 斷線鉗功能缺點(diǎn)

3.3 因果鏈分析

因果鏈分析關(guān)鍵在于對(duì)矛盾的挖掘，對(duì)于某一個(gè)矛盾問題，引起其產(chǎn)生的原因可能有很多，但是在究其原因的時(shí)候，需要注意矛盾的層次性，在找某一缺點(diǎn)的原因時(shí)，只需分析其直接誘因，而不必究其內(nèi)涵，如果在找原因時(shí)跳躍性太大，會(huì)丟失很多產(chǎn)生問題的原因，減少了解決問題的關(guān)鍵點(diǎn)。

由功能分析找到了斷線鉗存在的3個(gè)缺點(diǎn)，針對(duì)缺點(diǎn)S1進(jìn)行因果鏈分析，其結(jié)果如圖4所示。

圖4 因果鏈分析Fig.4 Cause-effect chain analysis

每個(gè)缺點(diǎn)都可能是解決問題的突破口，材料方面的原因與斷線鉗的創(chuàng)新設(shè)計(jì)無關(guān)，因此無需繼續(xù)分析其深層次原因。從圖4的分析結(jié)果可以提煉出關(guān)鍵缺點(diǎn)，并可將其轉(zhuǎn)換為關(guān)鍵問題，以采用適當(dāng)方法加以解決。本文提取出的關(guān)鍵缺點(diǎn)、其問題表述以及可能解決的方案如表6所示。

表6 因果鏈分析結(jié)果

3.4 拓展分析

由功能分析和因果鏈分析得出產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，將這些問題用一維基元表示：

對(duì)這些缺點(diǎn)基元進(jìn)行如下拓展分析。

3.4.1 對(duì)刀片和待剪切材料進(jìn)行蘊(yùn)含分析

在刀片變鈍的情況下，必須對(duì)刀片進(jìn)行磨刀或者換刀，磨刀需要有磨刀裝置，磨刀裝置又可集成到斷線鉗上或采用獨(dú)立磨刀裝置兩種方式……。因此，其蘊(yùn)含分析過程如圖5(a)所示。

若采用在斷線鉗上安裝磨刀裝置，則根據(jù)可加分析原理，將斷線鉗與磨刀裝置構(gòu)成“聚合物”；若采用拿來其他獨(dú)立的磨刀機(jī)構(gòu)，則可根據(jù)可積分析原理將斷線鉗與磨刀裝置構(gòu)成完整的工程系統(tǒng)。

同理，對(duì)剪切材料蘊(yùn)含分析如圖5(b)所示。

(a)缺點(diǎn)D1蘊(yùn)含分析

(b)缺點(diǎn)D4蘊(yùn)含分析圖5 蘊(yùn)含分析Fig.5 Implication analysis

根據(jù)上述蘊(yùn)含分析結(jié)果，再利用發(fā)散分析將思路具體化：

D412┤

3.4.2 對(duì)刀片進(jìn)行可擴(kuò)分析

在刀片變鈍或者已經(jīng)無法再使用的情況下，可采取的另一種方法就是將其更換掉，但是目前的斷線鉗的刀片是一體化結(jié)構(gòu)，因此可按一定條件對(duì)刀片進(jìn)行可分解分析：

D2//(l){D21，D22}，l=用途

3.4.3 對(duì)斷線鉗的機(jī)械原理進(jìn)行發(fā)散分析

斷線鉗的功能是剪切材料，現(xiàn)有斷線鉗為雙杠桿機(jī)構(gòu)，兩刃口在剪切時(shí)呈現(xiàn)V形，材料會(huì)產(chǎn)生滑移，因此，可將斷線鉗的V形對(duì)口咬合改為平行對(duì)口咬合。故而對(duì)斷線鉗的機(jī)械原理進(jìn)行發(fā)散分析：

D3┤

3.4.4 對(duì)斷線鉗的組件進(jìn)行相關(guān)分析

由于斷線鉗的各組件之間具有相關(guān)性，通過相關(guān)分析能夠清楚表明它們之間的相互關(guān)系，其相關(guān)網(wǎng)模型如下：

3.5 可拓變換

可拓變換方法有多種，針對(duì)不同的模型可采取不同的變換。由上述拓展分析結(jié)果可知，斷線鉗的各項(xiàng)缺點(diǎn)都有很多不同變換方向，因此可以采用不同的設(shè)計(jì)方案。設(shè)可拓基本變換方法為

M31=(手柄，用途，傳送動(dòng)力)

M02=(斷線鉗，機(jī)械原理，杠桿)

則根據(jù)上述拓展分析，分別對(duì)其作如下可拓變換：

變換1

變換2

變換3

變換4

根據(jù)上述變換并結(jié)合實(shí)際分析，可得到以下設(shè)計(jì)方案。

方案1 替換壓板材料，使其具備磨刀功能，其物元模型可表示為

方案2 改變機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理，采用四邊形機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳動(dòng)，使刀刃剪切時(shí)保持平行，增大剪切力，其物元模型可表示為

方案3 將方案2中的刀片模塊化，其物元模型可表示為

3.6 優(yōu)度評(píng)價(jià)

針對(duì)普通斷線鉗的制造以及應(yīng)用情況，從其技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)方面進(jìn)行全方位衡量，確定其衡量條件：

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度高低，對(duì)MI1、MI2、MI3、MI4賦予權(quán)系數(shù)，即

則其關(guān)聯(lián)函數(shù)為

由上式計(jì)算改進(jìn)后方案的關(guān)聯(lián)度分別為K21(230)=0.895，K22(220)=0.947，K23(240)=0.842。

由于產(chǎn)品的創(chuàng)新等級(jí)和便利性指標(biāo)是一個(gè)離散的數(shù)據(jù)，對(duì)方案的創(chuàng)新等級(jí)、便攜性以及互換性衡量指標(biāo)進(jìn)行量化[18]，可令

則關(guān)聯(lián)度矩陣為

由關(guān)聯(lián)度規(guī)范化[19]公式

式中，kij表示第i個(gè)方案的第j個(gè)衡量指標(biāo)，m為方案總數(shù)量?？蓪⑸鲜鲫P(guān)聯(lián)度規(guī)范化為

由優(yōu)度計(jì)算公式：

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，選擇優(yōu)度最高者作為最終設(shè)計(jì)方案，即采用方案3作為斷線鉗的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，該方案的機(jī)構(gòu)原理如圖6所示。

圖6 方案3機(jī)構(gòu)原理圖Fig.6 Schematic diagram of the program 3

4 結(jié)束語

可拓設(shè)計(jì)以解決設(shè)計(jì)過程中的矛盾問題為目標(biāo)，其中提出的三個(gè)創(chuàng)造法能初步處理產(chǎn)品開發(fā)過程中的矛盾問題并可應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。本文改進(jìn)了可拓設(shè)計(jì)方法中第三創(chuàng)造法的不足之處，采用事元建立產(chǎn)品模型，采取功能分析和因果鏈分析相結(jié)合的分析方法對(duì)缺點(diǎn)進(jìn)行列舉，并利用可拓學(xué)中的方法對(duì)普通斷線鉗進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)出了3種不同的設(shè)計(jì)方案，通過優(yōu)度評(píng)價(jià)獲得最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供一種可行有效的思路。文中僅對(duì)結(jié)構(gòu)簡單的普通斷線鉗進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)于該方法在復(fù)雜裝備中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的應(yīng)用仍需進(jìn)一步研究。

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Product innovation design using the modified third creation method

GUI Fangzhi, REN Shedong, ZHAO Yanwei, LOU Jiongjiong

(Key Laboratory of Special Purpose Equipment and Advanced Manufacturing Technology, Minister of Education/Zhejiang Province, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China)

Due to the deficiency of product modeling and defect listing in the third creation method, a modified third creation method of Extenics was proposed using the affair model, and the functional analysis and cause-effect chain analysis were introduced. The product defects were found by functional analysis and the underlying cause can be determined by the cause-effect chain analysis. Then, the key defects were determined. Finally, the defects were resolved using the modified third creation method and a new product was formed with many design schemes. Also, new bolt cutters were designed by selecting the optimum scheme, and they proved the feasibility and effectiveness of the method.

third creation method; affair model; functional analysis; cause effect chain analysis; innovative design

桂方志，男，1992年生，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閿?shù)字化制造、可拓設(shè)計(jì)。

任設(shè)東，男，1989年生，博士研究生,主要研究方向?yàn)閿?shù)字化制造、可拓設(shè)計(jì)。

趙燕偉，女，1959年生，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)閿?shù)字制造/數(shù)字裝備建模與仿真的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)代物流系統(tǒng)智能配送與優(yōu)化調(diào)度、可拓設(shè)計(jì)等。

10.11992/tis.201610016

http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20170227.2211.020.html

2016-10-14.

日期：2017-02-27.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51275477).

任設(shè)東.E-mail：renshedong@zjut.edu.cn.

TP18;TH122

A

1673-4785(2017)01-0038-09

桂方志，任設(shè)東，趙燕偉，等. 基于改進(jìn)可拓學(xué)第三創(chuàng)造法的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]. 智能系統(tǒng)學(xué)報(bào)， 2017, 12(1): 38-46.

英文引用格式：GUI Fangzhi， REN Shedong， ZHAO Yanwei， et al. Product innovation design using the modified third creation method[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2017, 12(1): 38-46.