基于U-TRIZ理论的产品概念设计SAFC模型分析

目的针对经典TRIZ体系过于庞大,解题工具之间缺乏集成联系,以及难以掌握和运用等现状,通过运用U-TRIZ理论以功能为导向,以属性为核心,将因果分析模型和功能分析模型通过物质属性有机地集成,构建的物质—属性—功能—因果(SAFC)分析模型将有效解决上述问题。方法分析SAFC模型在产品概念设计过程中的应用现状和研究进展,综述SAFC分析模型在矛盾类型问题求解、置换型问题求解、内调型问题求解的解题方法,给出SAFC分析模型的基本构成、功能因果链绘制图和差异性特征展示表,阐述U-TRIZ理论的解题流程总框架。结果SAFC模型是一个从物场模型到功能模型演化而成的实用问题分析工具,有多种问题解题模式,能有效解决各种问题。结论以智能手机概要设计为例,验证了SAFC分析模型的相关解题方法,该研究将为手机企业寻找创新方向和解决工程难题,提供一种可供借鉴的解决方案。

基于感性工学和U-TRIZ理论的老年助行器设计

为合理利用用户的情感需求进行产品创新,提出感性工学和U-TRIZ理论结合的设计方法。以老年助行器为例,构建了产品设计要素与感性意象的判断矩阵,采用主成分分析法对数据降维,明确影响老年助行器感性判断的主要因素。通过功能分析线对老年助行器及其功能属性进行结构化表达,建立助行器物质-属性-功能-因果(Substance-Attribute-Function-Causality,SAFC)模型,使用冲突理论对老年助行器进行创新设计。利用Jack软件分析了设计方案的人机适配关系,并结合下背部分析和快速上肢评估工具对产品进行客观评价。结果表明:运用感性工学和U-TRIZ理论结合的设计方法具有较好的可行性,不仅能有效挖掘用户需求,而且能对用户需求进行结构化表达,使设计过程更高效和严谨。

基于U-TRIZ理论的家庭应急产品开发设计研究

目的针对目前国内家庭地震应急产品设计与理论的研究比较匾乏的现状,为保证应急产品在灾害发生时能更好地提供应急功能,提升其实用性、有效性和普及率。方法将国内颁布的家庭物资储备清单中的专业应急产品和家庭常见日用品进行分析和挖掘,通过对专业应急产品进行功能分析,并与家庭日常用品进行资源匹配,形成新的设计框架,在此框架下,利用U-TRIZ理论中的SAFC模型分析、矛盾分析、功能属性效应知识等方法对应急产品和日用品进行整合和设计。结论为家庭应急产品设计提供新的思路,有助于设计师在进行此类产品设计时,设计出更多以"平灾结合"为理念的创新型产品。

基于U-TRIZ的SAFC分析模型

汲取经典TRIZ以及现代TRIZ各分支理论的精华,构建了物质-属性-功能-因果(SAFC)分析模型,明确了统一TRIZ(U-TRIZ)的解题流程,统一并准确定义了关键术语,并结合3个实例介绍了SAFC分析模型的应用与转换步骤。结果表明:SAFC分析模型便于工程师们准确找到技术系统中产生有害功能的物质或组件的属性,并借助于"效应知识库"对那些不需要的属性实施变、增、稳、减、测的有效操作,极大地提高了TRIZ的学习和使用效率。

针对疫情时期防护用口罩不适问题的结构改良设计

目的针对防护用口罩在长时间穿戴时普遍存在的不适问题进行改良设计,以求提高人体穿戴体验、避免不适感对人体产生负面影响。方法基于U-TRIZ理论的解题方法,探讨了防护用口罩的不适问题,提出疫情突发时期物资紧缺、社会生产压力大、医护人员长时间工作等特殊情况下的口罩改良原则和结构改良设计方案,并通过设计实践和穿戴实验对改良设计方案进行可行性验证。结论经新冠肺炎疫情期间的穿戴实验证明,可调节式口罩带、分散压力式气囊口罩沿和眼镜防滑条的口罩结构改良设计,可有效解决现有口罩大部分不适问题。有效改善因压力不均而脸部疼痛、因口罩带拉力而耳部疼痛和眼镜滑动的问题,有效缓解因密合度不够而眼镜起雾的问题,使口罩的穿戴舒适度提升,同时更加契合面部形态、缩短穿戴时间。

基于TRIZ裁剪法的桥面U肋板焊接工艺改善

基于功能分析的裁剪法,运用组件识别、组件相互作用、功能模型分析的创新方案,对正交异性板桥面U肋板焊接工艺进行改善。结果表明,正交异性板桥面U肋板焊接质量对确保大跨度钢结构桥梁承重能力至关重要,而焊接工艺是保证焊接质量的关键因素之一。通过运用TRIZ功能裁剪法提出的创新方案,简化了设备结构,降低了工艺控制的难度,减小了设备运行对操作空间的占用,解决了正交异性桥面板U肋板单元焊接工艺的技术难点。

注塑模具弧形抽芯机构的创新设计

针对现有注塑模弧形抽芯采用齿轮齿条机构存在的问题,根据该机构特征,利用TRIZ冲突求解工具对其进行了具体的分析,运用冲突解决矩阵推荐的发明原理,结合塑料模具结构特点和工程实际,对其部分结构进行了优化和创新设计,采用油缸通过动力销轴和U形槽相配合的结构来完成旋转抽芯,经实践应用表明该机构结构简单,易于制造,使用维护方便,完全满足弧形抽芯要求。