工艺创新设计机理、方法及系统

创新思维方法以及创新设计是当前设计方法学研究的热点问题，但主要研究内容是辅助产品创新设计，对工艺设计师进行工艺创新的帮助是有限的。工艺创新设计是与产品创新设计相互对应又相互关联的一种创新形式, 对企业降低成本、提高产品质量、赢得竞争优势具有非常重要的意义。当前由于缺乏工艺设计创新理论及方法的系统化指导，使得工艺设计过程中存在很大的盲目性，导致工艺创新设计效率不高。因此，系统化地研究工艺创新设计机理、方法及计算机辅助创新工具意义重大。本项目拟从工艺设计、认知和创造性思维原理出发，研究工艺创新设计机理，建立工艺创新设计策略及工艺创新流程，建立基于问题求解策略的工艺创新设计方法及模型，建立工艺知识应用模型。以此为基础，开发计算机辅助工艺创新设计原型系统，该系统能激发工艺师的创新思维、辅助工艺师灵活运用知识进行工艺创新设计。预期成果将对创新设计技术提供新的思路，并具有良好的应用前景。

设计是人类一切有目的活动的起始，是为实施制定目标和路径，工艺创新设计是以设计为驱动的工艺变革，进而实现创新，它是制造系统的重要环节。过程创新针对生产制造的工艺过程或装备进行创造或改进，实现优化生产过程、改善生产工艺进而得到低成本和高质量的产品。工艺创新有助于提升工艺水平。现有研究主要内容是辅助产品创新设计，对工艺设计师进行工艺创新的帮助是有限的，很多研究还停留在理论策略指导方面，在工艺创新设方面缺乏系统性的支持。因此，系统化地研究工艺创新理论、方法及计算机辅助创新工具就显得迫在眉睫。 .本课题基于认知和创造性思维，对工艺创新设计的概念、目标、内容、可行性、困难性等进行了研究；①建立工艺创新设计流程：结合工艺创新设计的内涵与现状研究进行工艺创新设计的进化特性研究与协同特性研究，构建集成化工艺技术预测模型、基于知识的工艺创新设计问题求解模型、基于工艺问题分类解决的工艺创新设计流程模型以及面向服务的工艺创新设计平台架构，总结出两种工艺创新设计一般流程；②建立基于问题求解策略的工艺创新设计方法及模型：对问题发现与问题分析方法、创新理论及方法在工艺设计中的应用进行研究，构建了工艺创新设计问题解决模型、需求模式下的工艺进化模型、基于问题求解模型的工艺创新设计流程以及基于AHP和TRIZ的工艺创新设计模型；③建立面向工艺创新的知识应用模型：对工艺领域知识搜集、整理进行研究，构建双向多层次工艺创新设计知识获取模型、多个体知识库分层管理模型、基于本体的工艺知识检索系统框架以及基于案例推理技术的多智能体系统体系结构；④开发了策略化计算机辅助工艺创新设计系统以及计算机辅助创新知识库系统。.在项目的研究探索过程中，从工艺创新和创造性思维的原理出发，完成了对工艺创新及机理的认识，完成对工艺创新设计策略以及工艺创新一般流程的搭建；构建出工艺创新设计模型和知识应用模型；建立2项原型系统软件，并获得计算机软件著作权2项。多家企业运用软件成果对实际机电产品的工艺设计问题进行了探索性的应用；专利共计15项，其中发明专利授权4项、发明专利申请2项、实用新型专利授权9项；研究过程中所产生的科研结果以论文形式实际发表27篇，其中SCI2篇、EI17篇、中文核心6篇；培养博士研究生3名、硕士研究生17名；本项目组于2013年1月获教育部科技进步一等奖、2014年8月获大学生“小平科技创新团队”称号等荣誉。

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