基于产品生态学的概念设计研究
发表时间:2007-10-12  作者: 何斌 冯培恩 潘双夏    来源: 万方数据
关键字: 概念设计 创新设计 产品生态学 

为提高产品的创新性,提出了一种基于产品生态学的概念设计框架。研究了生物工程和产品概念设计之间的相似性,在分析了产品基因、产品细胞、产品器官、产品生物体、产品种群和产品群落模型的基础上,提出了产品生态学模型,构建了相应的概念设计过程模型,并以纺织装备产业的产品创新为例进行说明。
产品生态学模型具备生物生态系统的主要特点:

    (1)产品是有生命的。同时,产品生态学模型也是个开放模型。各种生物成分和非生物成分通过能量流、物质流和信息流相联系。其生命力在于与外界环境的物质、能量和信息交换中获得新陈代谢。
   
    (2)产品生态学模型由各子模型构成,各子模型之间相互依存。
   
    (3)产品生态学模型是由生物成分中的动力系统、传动系统、执行系统、操纵控制系统和辅助系统中的若干原理解载体有机组合,以及非生物成分中的,如社会需求、科技发展状况等的相互作用、相互制约的结果。
   
    在复合功能原理解共存的单个产品中,不同原理解存在共适应过程,每一个原理解必须不断适应周围系统的进化,不断改变自身特性,向着有利于自身生存和发展的方向实现自进化。每个原理解在改变自身特性实现自进化的过程中,使共存的各原理解的相互作用方式发生改变,产品的结构也随之发生改变。在各共存要素的不断协调的过程中,不断产生新的结构,实现产品的进化,最终实现共进化。例如,由于采用了创新解的执行装置,使前续的传动系统发生改变,传动系统的改变导致动力系统的改变,控制系统也跟着改变,从而导致整个产品的进化。
   
    类似地,多个产品种群构成产品群落时,产品种群在设计需求等因素的影响下,各自发生进化的同时,导致整个产品群落发生进化,即共进化.因此,原理解之间和种群之间的共生合作关系是极其重要的,维持着整个产品生态系统的动态平衡。

2 基于产品生态学的概念设计模型
   
    概念设计进程始于阐明任务书阶段的结束,而终止于详细设计阶段的开始,经历着开拓、扩展、成熟、衰亡或自我更新的阶段。
   
    在开拓阶段,设计师需要明确设计要求,对设计要求表进行抽象化;接着在扩展阶段,运用功能分解的思想,将总功能分解为分功能,建立功能结构;进行功能求解时,利用产品基因,考虑应用某种效应,寻求作用原理,得到一些能实现功能并满足设计要求的解,这一阶段称为成熟阶段。对上述阶段得到的解加以评价、优选时,适应度低的解被淘汰,在该设计过程中衰亡,而适应度高的解则被保留。概念设计是一个支持产品创新的设计过程,能产生一些创新的解,把这些解添加到原理解知识库中,便实现了原理解资源的更新。概念设计过程是在原理解之间和种群之间的竞争和共生关系的影响下设计解的进化、演替的过程。在满足设计需求的前提下,设计师在原理解之间和种群之间进行评价并择优选取原理解和种群。而这些原理解和种群经过优选,最终得到能满足设计任务的原理解和种群,并在相应的产品和产品群落中得到运用,并被传递到后续设计阶段,而其余的原理解和种群则被淘汰,充分体现了“适者生存”的进化论观点。概念设计过程中,通过组合解的评价择优实现了产品生态系统的平衡。基于产品生态学的概念设计模型如图4所示。

 


<<首页 <上一页  1  2  3  4  下一页>  末页>>  
责任编辑:余婷