基于FBS-TRIZ的园艺拖拉机设计研究

目的关注园艺拖拉机使用过程中驾驶者的相关行为,提取园艺拖拉机驾驶者的使用需求,并将其转化为产品技术特性的设计要求,提升园艺拖拉机驾驶者的用户需求满意度。方法将FBS-TRIZ理论融合作为研究园艺拖拉机功能需求映射的方法。通过对用户行为特征的分析,结合用户访谈、问卷调研等方式获取用户需求,运用FBS模型,构建出园艺拖拉机功能需求模型,将行为作为连接功能需求与产品结构的纽带,通过分析获取解决设计问题的方法;运用TRIZ理论进行冲突问题的分析与转化,并针对设计层面产品特性的矛盾提出解决方案。结论FBS与TRIZ理论的融合应用能够将用户需求精准转化为技术特性层面的设计要求,对园艺拖拉机用户需求设计方面的不足提出了相应的解决方案,为设计师提供了将用户需求向功能结构的映射转化的指导,验证了该方法的有效性。

基于AHP/QFD/FBS模型的果园管理机创新设计研究

目的 改善本土农机装备现行设计流程在方案创新中的不足,实现果园管理机要素的优化和设计的创新。方法 面向农业4.0场景应用,引入工业设计创新思维到农机装备设计,构建层次分析法(AHP)、质量功能展开(QFD)和FBS(Function-Behavior-Structure)模型相结合的创新设计流程。首先,通过AHP和QFD的分析过程,将用户需求转化为关键产品特性。然后,结合相关特性指标,优化、更新、重组产品功能的内在属性,逐步建立概念性功能系统。最后,通过FBS模型的“功能-行为-结构”映射,求解功能实现的结构载体,以满足产品功能创新和结构要素为设计条件。最终完成果园管理机创新设计。结果 集成AHP/QFD/FBS的创新设计流程包含完整的需求分析、特性发掘、功能创新和结构求解过程。通过设计实践,果园管理机在用户体验、功能配置、适应性和智能化方面得到了提升。结论 该流程在农机装备方案创新中呈现出的有效性,能够为农业4.0中相关产品设计提供新思路和参考。

基于Kano-FAST-FBS的智能扫地机改良设计研究

目的智能扫地机是智能家居生活中不可或缺的产品,但现有扫地机交互性和功能性趋于一致,为了有效识别居家清扫需求,进一步提升交互性和趣味性,并将其科学转化为产品的功能要素及结构参数,提出一种基于Kano-FAST-FBS模型的产品改良设计方法,以提升智能家居产品的满意度。方法首先,基于Kano模型量化评估智能家居产品的用户需求属性,获得用户需求优先级;其次,运用功能分析系统技术(FAST)将用户需求分别转化为对应的产品功能要素;最后,以功能-行为-结构(FBS)设计模型为基础,实现了产品功能到结构参数的合理映射,进而得到改良产品的各个结构模块,输出最终设计方案。结果以扫地机器人为例,验证了基于Kano-FAST-FBS模型的设计流程。结论在该方法指导下的产品设计能系统地解决用户需求和功能结构模块之间的匹配问题,从而得出更符合用户功能预期的设计方案,并可以为其他类似产品设计提供参考思路。

基于可供性理论与FBS模型的台灯创新体验设计

目的设计一款具有创意交互方式的台灯产品。方法以可供性理论为研究基础,使用交互方式发掘设计点,构建可供性与FBS集成设计模型,采用问卷调查和访谈法挖掘台灯创新设计的用户需求,与产品功能发生映射关系,并运用AHP层次分析法对需求重要度进行排序,将预期可供性转化为实际可供性。继而运用FBS模型对台灯结构设计构建情境、分析冲突,完成期望功能、预期行为以及结构的映射,对相关要素及操作方式逐层进行关联分析。结果最终设计出创新交互形式的、适合各个年龄段与各种家庭环境使用的台灯创新设计。结论将可供性理论、AHP和FBS框架结合起来,形成一个跨学科的新方法,用于优化设计和决策过程,通过理论融合、方法创新、技术开发和实践应用,提高设计的功能性、行为预测和结构的有效性,为台灯创新设计的研究提供了新思路。

基于QFD-FBS的儿童游泳辅助产品创新设计研究

目的为消除儿童游泳时的恐水心理,助其更好地学习游泳,探索儿童游泳辅助产品的创新设计路径。方法首先,采用实地问卷调查法提取儿童初学游泳的需求并在层次分析法(AHP)中筛选出最大权重项;其次,运用QFD建立“用户需求-设计要求”关系矩阵,将关键设计目标转化为主要功能;最后,在FBS模型中映射出功能对应的结构模块。结果提出儿童游泳辅助产品以用户行为需求为导向的四大功能模块,即预警功能模块、学习功能模块、娱乐功能模块、调节功能模块,并以此为起点完成功能层-行为层-结构层的映射,从而指导游泳辅助产品的创新设计表现。结论QFD-FBS相结合能够填补空白点,在游泳辅助产品创新开发领域具有较好的指导意义,提高了儿童学习游泳的满意度,为游泳辅助产品设计领域引入新思路。

基于FBS的汽车起重机远程操控系统人机交互设计研究

目的通过人机交互分析与FBS设计模型得出远程操控过程中的用户交互范式与原型设计,构建出远程操控系统的人机交互过程,形成起重机远程操控系统设计方案。方法首先,根据用户调研与实验对现有起重机操控系统中的人机交互特征进行分析和研究,构建起重机远程操控系统的人机交互模型;其次,结合功能需求与用户行为特征,结合FBS(功能-行为-结构)的设计分析方法得出起重机远程交互系统的结构组成,根据人机交互相关研究设计出具体的解决方案;最后,运用CreoManikin进行人机工程仿真分析验证。结论通过人机交互分析和FBS设计模型确定设计因素并进行方案设计,形成起重机远程操控系统设计方案,对工程机械远程操作系统产品的设计研发具有一定的理论研究意义与应用价值。

结合FAST-FAHP-FBS整合模型的适老化智能床头柜设计研究

为了优化现有适老化智能床头柜设计,改善当今适老化家具市场存在的定位失焦、同质化严重、智能乱象等问题。首先,依据扎根理论构建需求体系,通过FAST理论将需求转化为功能并进一步功能细化;其次,采用FAHP进行功能权重求解。基于权重计算结果并借助FBS将权重较高的功能转化为结构设计点进行设计,应用模糊综合评价方法进行设计反馈。FAST-FAHP-FBS整合模型设计流程将质性与量化研究整合,将适老化智能床头柜设计建立于用户需求之上,为今后适老化家具的设计提供理论与实践参考。

结合AHP/QFD/FBS模型的智能学习桌产品设计研究

针对智能学习桌开发设计过程中过度依赖生产企业和设计人员的主观判断、缺少用户参与导致用户对于现有产品满意度较低的问题,结合AHP/QFD/FBS模型辅助设计,得到更加贴合用户实际需求的智能学习桌。首先,通过访谈法和问卷调查法获得学习桌的初始用户需求,利用层次分析法(AHP,Analytic Hierarchy Process)计算得出用户需求权重和优先级;其次,利用QFD(质量功能展开,Quality Function Deployment)将用户需求进行分析得出产品技术特性,进而将其量化得到关键设计要素;将获取的关键设计要素转化为功能导入FBS(Function-Behavior-Structure)模型中完成“功能—行为—结构”映射,得出智能学习桌的关键设计结构。最终输出更加贴合用户实际需求的智能学习桌,并利用模糊综合评价法对设计方案的可行性进行验证。结合AHP-QFD-FBS模型的产品设计方法可以更加有效地将实际用户需求与产品方案相结合,为解决此类问题提供了新的思路。

基于QFD与FBS的树干涂白装备设计与仿真

为解决城市园林绿化中人工树干涂白工作效率低下、工作繁琐、涂料浪费等问题,综合人、机、环境间的相互作用,提出并设计基于QFD与FBS的树干涂白装备。构建QFD与FBS集成模型,应用QFD方法建立树干涂白装备设计要求关系矩阵,通过FBS模型进行功能-行为-结构的映射转换;结合树干涂白操作行为分析,获得关键结构化信息,提出环绕式树干涂白装备设计方案实现对涂白方式、操作流程、涂白剂容量等的改良设计。验证表明,设计的树干涂白装备具有良好的操作性和适用性,提高了树干涂白工作的效率和质量,为城市园林绿化建设的服务系统设计提供了参考。

结合KANO-FBS-TRIZ模型的居家办公家具设计方法与实践

为弥补市面上的居家办公家具功能与种类方面的缺漏,以20~35岁职场青壮年群体为研究对象。首先通过桌面研究与线下访谈提炼需求关键词并利用KJ法绘制亲和图以划分需求维度;其次借助KANO模型判别需求类型,提炼关键需求功能点导入FBS模型,进而转化为结构要素为设计提供参考。最终基于上述研究结果并结合TRIZ理论提出居家办公家具的设计方案。基于KANO-FBS-TRIZ模型的居家办公家具的创新设计着眼于居家办公者的使用需求,采用量化与质性相结合的研究方法,优化现有家庭办公类家具设计,丰富现有设计方法研究,为相关产品的研发提供理论与实践参考。

基于FBS模型的视障人群助行产品设计

针对目前视障人群助行产品过于强调技术和功能,忽视了视障人群的情感需求和经济承受能力问题,文章从用户体验的视角出发,结合FBS模型理论,为视障人群助行产品的设计提供可行性建议。首先,对现有助行产品进行分类对比及优缺点分析,梳理存在的问题;其次,结合视障人群的特征,借助用户旅程地图分析视障人群出行的痛点及需求;最后,通过应用FBS模型进行变量之间的层级映射,提出视障人群助行产品的设计策略,并进行产品的优化设计实践。以期为视障人群助行产品设计提供新的方向和思路。

基于Kano-FBS模型的智能桌面便签机设计

为帮助办公人群更高效率地完成工作并获得更多乐趣,同时缓解工作压力,将使用便利贴记事这一行为向智能化趋势靠拢,文章首先基于Kano模型深入分析智能桌面便签机用户需求,确定功能特性类型,并明确相对重要的用户体验需求。其次采用FBS模型将关键需求与产品设计相对应,确保设计方案的合理性。最后通过理论模型的应用得到更具创新性和实用性的设计方案,提高用户工作效率的同时增添趣味性,为办公用品创新发展和改进提供有针对性的指导。

基于QFD-Kano与FBS的产科等待座椅设计研究

为减缓孕妇在医院等待产检过程的焦虑,客观理性地将孕妇对于等待区座椅的需求转化为产品的设计特性,提升孕妇产检过程以及整个围生期的用户体验。本研究首先进行用户访谈和文献查询获取孕妇对于等待空间座椅的需求,采用Kano模型分析各需求类型;其次,运用QFD矩阵将孕妇的需求转化为座椅的设计需求并得出各项设计需求的权重;最后,将关键的设计需求引入FBS模型,推导出座椅的结构化信息,得到等待空间座椅的设计。通过QFD-Kano与FBS模型的综合运用,对产科等待空间座椅的材质、造型、隐私、舒适性等方面的不足提出相应的解决方案,座椅的结构与设计需求相匹配,整个设计流程科学规范。同时验证了QFD-Kano与FBS融合运用的可能性。

融合TRIZ理论和FBS模型的担架车创新设计

目的提出TRIZ理论和FBS模型融合的创新设计模式,以更充分地发挥两者在产品创新设计上的特点,形成优势互补,基于该模式设计一款代替救护车通过狭小路段实施救援的新型担架车。方法基于现有担架车产品,运用FBS模型挖掘医护人员和伤者的用户需求,并由用户需求推导分析用户行为,进而得到担架车创新结构特征。之后,应用TRIZ理论矛盾冲突矩阵对担架车结构及功能设计中出现的矛盾冲突进行分析,找到问题解决的思路并形成方案。结果根据产品创新设计模式设计出一款带有动力系统、可快速转移伤员、携带一定数量的救援物资,并能够通过狭窄空间、可承载多人的新型担架车。结论融合TRIZ理论和FBS模型的产品创新设计模式,为产品创新设计过程中的问题挖掘与问题解决,提供了一套系统且有效的设计思路与工具。

基于FBS扩展模型的适老化产品易用性设计研究

目的 为改进适老化产品易用性问题,提出一种融合需求分析和外观编码的产品概念设计扩展模型。方法 首先运用文献分析法了解适老化产品易用性设计研究和经典概念设计模型的发展现状,同时结合产品语义学中外观具备的传达产品功能和操作方式的价值,提出将产品外观编码应用于改进适老化产品易用性的新思路。其次对传统FBS模型进行扩展,构建一个包含“需求–功能–行为–结构–外观”多种要素的概念设计扩展模型。以需求分析和外观编码为重点,具体阐述模型推导过程。进而通过老年用户判断产品功能和操作方式的正确概率和反应时间量化产品易用性,从而优选出最佳的适老化产品设计方案。最后在设计应用中,以家用电动护理床智能遥控的易用性改进设计为例,验证了NFBSA模型的可行性。结论 NFBSA模型能有效改进产品易用性,有助于缩小老年用户与适老化产品之间的使用鸿沟,进一步增强老年用户对新兴产品的信心,同时给予设计师与相关产品的易用性设计研究以参考价值。

结合Kano-QFD与FBS模型的露营椅创新设计方法研究

针对露营椅开发设计主要依赖生产企业和设计师的主观判断、设计方案与用户需求匹配度低、缺少科学量化的设计要素获取方法等问题,结合Kano-QFD与FBS模型,探索针对露营椅的创新设计方法。首先,通过用户访谈和调查问卷获取露营椅的初始用户需求,利用Kano模型得到用户需求类别及重要度;其次,基于QFD理论对用户需求进行量化分析,获取露营椅各项设计要求及权重;最后,将获得的关键设计要求导入FBS模型,完成露营椅功能要素到结构要素的映射转化,最终实现露营椅的创新设计。实践证明,结合Kano-QFD和FBS模型,能全面获取及分析用户需求,输出露营椅的具体解决方案,实现了用户需求到产品设计要素的精准映射,为展开露营椅创新设计提供一条新路径。

基于DFAD-FBS的自适应前臂骨折外固定护具设计

目的 针对前臂骨折外固定护具实时贴合性差的问题,进行自适应前臂骨折外固定护具产品设计研究。方法 将自适应设计方法(DFAD)与功能-行为-结构模型(FBS)相结合,构建自适应前臂骨折外固定护具设计方法,并基于形状记忆聚合物的仿生设计研究,进行自适应前臂骨折外固定护具产品设计。结果 基于DFAD-FBS设计方法对前臂骨折外固定护具进行分析,将仿生蜂窝结构的形状记忆聚合物应用于自适应前臂骨折外固定护具产品设计,并通过有限元分析和贴合度试验验证了产品设计的可行性。结论 DFAD-FBS设计方法为解决前臂骨折外固定护具的实时贴合问题提供了新的方向,并验证了形状记忆聚合物用于解决前臂骨折外固定护具贴合性的可行性,对产品的适应性设计问题提供了有意义的参考。

基于FBS模型的下肢残疾者游泳假肢设计研究

该文针对膝下截肢者游泳方面的需求,为其提供新的活动可能性。通过FBS模型确定主要研究思路,并融入用户需求构建设计方案,根据该类人群的游泳模式,结合腿部在游泳时的运动规律,对需求-功能-行为-结构的系列分析,体现游泳假肢概念模型映射过程。为膝下截肢人士寻找更适合的方式辅助游泳,有效提升用户体验,为从用户需求到产品设计研究的过程提供新思路。

COST FB2钢热变形行为及热加工图

利用Thermecmastor-Z热模拟试验机对COST FB2钢进行了等温压缩试验,研究了其在不同热变形工艺参数下的热变形行为、显微组织演变规律以及最优的热加工工艺窗口。结果表明,热变形过程中,流变应力随着变形温度的升高及应变速率的降低而降低,在不同的应变速率与变形温度下,流变应力曲线呈现出动态再结晶、动态回复与加工硬化特征。基于Arrhenius方程和Zener-Hollomon函数,求得COST FB2钢的热变形激活能Q为449.56 kJ·mol-1。建立了本构模型,该模型预测值与试验值吻合度较高。基于Prasad失稳判据建立了COST FB2钢热加工图,结合热变形后的显微组织特征,发现失稳区主要集中分布于变形温度900~950℃、应变速率0.04~0.5 s^(-1)范围内,其显微组织为沿变形方向拉长的带状组织,并存在局部流动性,对应的功率耗散值η较低;安全区显微组织主要特征是部分动态再结晶组织,功率耗散值η较高。确定了其0.8应变量下合理的热加工工艺窗口为:变形温度975~1050℃、应变速率0.01~0.14 s^(-1)以及变形温度1050~1175℃、应变速率0.01~0.5 s^(-1)。

基于QFD与FBS模型的盲文书写修改器设计研究

目的 针对盲文书写错误率偏高的问题,探索盲文书写修改器的创新设计路径。方法 首先通过用户访谈来了解盲生对盲文书写修改器的用户需求;其次根据QFD理论构建用户需求与技术目标之间的关系矩阵,得到技术目标的优先级排序,确定盲文书写修改器设计的关键技术目标;再次引入FBS模型,将关键技术目标转化为功能,通过FBS映射获得盲文书写修改器的结构化信息;最后根据分析结果进行盲文书写修改器设计实践。结果 F12(按键)、F21(点字结构)及F32(修正结构)是技术目标重要度排序前三位,将排序前六位的技术目标分别对应交互功能、点字功能、修正功能、替换功能4个功能,以之作为功能起点进行功能到行为、行为到结构的映射转化,指导盲文书写修改器的设计。结论验证了QFD与FBS模型在盲文书写辅助工具设计中应用的可行性,从创新设计的角度为盲生提高盲文书写效率提供了新思路。