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。

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。

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。

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。

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。

高干扰和室内场景下的5G语音EPS FB回落策略方案研究

目前5G VoNR尚未大规模部署商用,5G语音解决方案主要是使用EPS FB技术。由于无线网络结构复杂和覆盖场景差异巨大,在多制式网络共存下,不合理的EPS FB策略会导致EPS FB回落失败或时延过长,影响用户感知。因此提出基于高干扰场景和室内场景下的EPS FB差异性设置策略,并利用回落数据归类场景精准控制B1测量时间,降低EPS FB回落时延,为优化提升5G SA用户语音体验提供参考建议。

基于AHP法和FBS模型的抗洪无人沙袋机设计研究

为解决我国近些年洪涝灾害的频繁发生,文章首先通过定性、定量研究来了解抗洪工作中的用户需求;其次,根据AHP法构建出影响抗洪因素的指标权重,得到需求功能的优先级排序,确定抗洪沙袋机设计的关键目标;再次,利用FBS模型,通过功能映射行为与行为映射结构来思考沙袋机的结构化模型;最后,根据综合分析进行抗洪沙袋机设计实践。同时,也验证了AHP法与FBS模型在抗洪沙袋机产品设计中应用的可行性,从设计创新的角度提高抗洪效率,以期为保障抗洪安全提供全新的思路。

基于FBS场景构建的产品预期失效分析方法

为降低产品因设计而发生失效的概率,提高产品失效预测的准确性,以场景构建理论为基础,通过构建功能-行为-结构(Function-Behavior-Structure,FBS)设计场景,开展产品预期失效分析方法的研究。首先根据功能-行为-结构映射提出逆映射并采用规范式表达构建产品设计过程成功场景,通过逆向提问获取失效场景,并根据功能、行为和结构三类失效表现形式挖掘失效场景形成原因,预测其失效模式;然后应用当前现实树和冲突解决图表确定失效根本原因及存在的冲突,并结合TRIZ工具提出解决策略;最后通过流体自动灌装鹤管的预期失效分析验证该方法的可行性。

基于Kano-FBS模型的妊娠期女性鞋履设计研究

针对妊娠期女性穿鞋适脚性差、舒适性低等问题,开发设计一款符合妊娠期女性生理特性的鞋履。从妊娠期女性生理变化特性出发,运用文献研究法和深度访谈法提取妊娠期女性足部形变的特征及穿鞋需求信息;采用Kano模型并结合Better-Worse系数和敏感度计算分析法,对需求进行属性归类及优先度界定;并以FBS模型为框架,对关键性需求进行功能-行为-结构映射,得到妊娠期女性鞋履设计方案。基于Kano-FBS模型的妊娠期女性鞋履设计解决了女性妊娠期间因足部产生形态变化而造成的穿鞋舒适性低、普通鞋身适脚性差等问题,对鞋履产品开发设计具有参考意义。

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FBS模型的输液架设计研究

为了满足进行静脉注射治疗患者的多种需求,文章基于FBS模型,首先对输液架的设计现状进行调研与归纳,再对患者的生理、心理、操作及安全方面的特殊需求进行分析。然后根据FBS模型进行“功能—行为—结构”的映射,指导输液架产品的设计流程和思路。最后设计一款满足患者在输液治疗时多种需求的新型多功能输液架产品,并通过设计实践验证输液架设计的可行性与实用性。

基于FBS模型的手部复健仪设计研究

为减轻手部运动功能失效患者家庭的看护压力,给手部运动功能失效患者提供更便捷的康复方式,现研究设计一款用户能独立完成复健任务的手部复健仪。文章采用FBS模型构建设计思路,根据功能与用户行为的映射关系推导出最终的结构模块。通过应用FBS模型发现手部复健仪在实现独立复健功能的同时,还需要实现功能与形式上的统一,使外观具有一定的美观性,以期在满足康复市场多样化需求的同时,提升患者的康复效果,为同类产品设计提供新的思路。

基于FBS模型和基元理论的货物牵引车设计研究

为解决机场货物牵引车人工装卸效率和卫生防护问题,基于功能-行为-结构(Function-Behaviour-Structure, FBS)模型和基元理论,通过对概念产品功能的层次形式化综合,提出以功能创新为导向的机械化产品设计映射方法。采用层次分析法获取关键需求要素并转化为关键需要;对得到的关键需要和现有功能性行为、非功能性行为进行事元建模,经可拓变换后得到机械化产品的基本功能、辅助功能和附加功能;以FBS模型为设计框架,完成货物牵引车从功能—行为—结构的映射,确定产品各结构模块,从而得到货物牵引车的最终设计方案。结果表明:基于FBS模型和基元理论重新设计的机械化货物牵引车,减少了人为参与,机械化结构模块提升了装卸效率,为相关产品机械化设计提供设计理论基础。

大型FB2钢锭制造冶炼控制技术的实践与研究

主要从FB2钢冶炼难点出发,分析研究了该钢种制造过程中B元素、残余元素等的控制方法。通过采取炉前强化脱氧等手段,保证了炉前B的收得率;通过保护浇注严格控制浇注过程的二次氧化,降低了电极坯的氧含量;通过采用保护气氛和多元渣系进行电渣重熔,基本实现了电渣重熔过程B的准确控制,最终生产出了质量合格的大型FB2电渣钢锭。