《基于triz理论的产品平台进化研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于triz理论的产品平台进化研究（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于 TRI的产品平台进化研究 张换高 王炎 刘力萌 赵磊 陶涛 河北工业大学机械工程学院 河北工业大学国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心 摘 要： 由于需求的变化和技术的发展, 长期不变的产品平台就会成为提高衍生产品质量和竞争力的障碍, 因此, 平台需要适时进化。本文简述了产品平台进化的种类和过程, 并基于发明问题解决理论 (TRIZ) 对平台生命周期和平台进化时机与种类的选择进行了研究, 把 TRI中技术系统进化定律、冲突解决理论和效应等创新工具应用到平台进化中, 提出了基于 TRI的具有可操作性的具体的产品平台进化方法。最后以联合收割机风机平台为例, 验证了该方法的可行性。关键词
2、： 产品平台进化; TRIZ; 技术系统进化定律; 冲突解决理论; 效应; 风机平台; 作者简介：王炎, E-mail: 作者简介：张换高 (1973-) , 男, 教授, 国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心创新设计研究所所长;主要研究方向:产品平台设计与创新、创新设计, 已发表论文 40 余篇。收稿日期：2016-12-05基金：国家自然科学基金资助项目 (51305123) Research on Evolution of Product Platform Based on TRIZ TheoryZHANG Huangao WANG Yan LIU Limeng ZHAO Lei
3、TAO Tao School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology; Abstract： Due to the change of demand and the development of technology, the long-term constant product platform will become a barrier to improve the quality and competitiveness of derivative products. Therefore, the platform
4、needs to be evolved in due time. In this paper, the product platform evolution type and process are sketched, and platform life cycle, evolution platform time and type selection were studied based on the Theory of Invention Problem Solving ( TRIZ) , Laws of Technological System Evolution, Conflict R
5、esolution Theory. And effects of TRIZ are applied to product platform evolution, product platform evolution method with operability and implementation is proposed.Finally, the feasibility of the method is verified by the example of combine harvester fan platform.Keyword： product platform evolution;
6、TRIZ; laws of technological system evolution; conflict resolution theory; effect; fan platform; Received： 2016-12-05产品平台作为一组相似产品间在一定水平上共享的功能、技术和结构组成的产品架构, 以及表达功能、技术和结构信息的知识架构。基于产品平台进行产品族开发既能有效降低开发成本, 又能在一定程度上灵活满足顾客对新产品的需求。作为衍生产品开发的基础, 产品平台在一定时期内的稳定性是其实现产品快速设计与开发的必要条件。但是, 随着用户需求的不断变化和产品技术的不断进步, 产品平台若
7、不契合需求和技术的变化而进化就会成为产品竞争力提高的障碍。另外, 也应该以战略性的长远眼光对衍生产品尚有竞争力的平台提前规划, 提前掌握其核心技术的发展前景, 提前对产品平台进行技术更新, 培育平台产品新的竞争力, 始终保证市场地位。Tatsushi Takata1认为技术创新和需求的不确定性是平台开发的主要因素, 因此建立的平台在其生命周期内应该是动态的, 为适应需求和技术的变化而进化。Lehnerd2提出产品平台如果没有及时更新, 它的衍生产品将会失去市场, 相反如果平台能够适时更新, 那么它的各代衍生产品将始终保持竞争力。Kalid Ramadan 和 Waguih ElMaraghy3
8、认为通过产品平台进化升级实现平台多元化是使产品满足客户期望和提高竞争力的根本途径。Israel Aguilera Navarrete 和 Alejandro A.Lozano Guzmn4提出降低产品平台复杂性是平台进化的一个重要方向, 是产品性能提高的基础。郭立超5以内部要素变化和内外部影响因素两个层面, 提出了平台升级经历:平台扩展、平台跳跃和平台完善三个阶段。王浩伦、侯亮6等人基于产品平台生命周期的概念, 构建了产品平台创新和演化的理论架构, 对平台设计所涉及的支持理论、操作方法和使能技术进行讨论, 提出了使用多理论组合完成平台创新和进化过程。目前, 对产品平台进化的研究大都聚焦于需求拉
9、动下平台进化的原理和宏观规律。对技术推动下的平台进化, 更只是对其必要性和企业管理策略进行了分析, 没有提出具体的具有可操作性的产品平台进化方法, 缺乏对生产实践的实际指导意义。发明问题解决理论 (TRIZ) 是一套世界级的、基于知识的的系统化创新方法体系, 主要指导新产品开发和产品改进中的创新设计问题。王浩伦7把 TRIZ 中冲突解决理论用于平台演进, 通过模块基因操作引发冲突, 借解决冲突实现平台演进。该方法只从一个方面运用了冲突解决方法这一个工具, 也没有从平台出现的问题出发, 对需求变化不能产生有针对性的响应, 没有涉及到新的产品技术推动下的平台进化方法。本文把 TRI中的技术系统进化
10、定律、冲突解决理论和效应等创新工具应用到产品平台进化中, 提出了基于 TRI的平台进化时机选择方法和具有可操作性的平台进化方法, 为平台进化理论指导实践提供了重要基础。1 产品平台进化在需求变化和技术进步的共同推动下, 产品平台的元素和架构发展演化的过程称为产品平台进化, 其表现为以平台元素变化为主的升级和以平台架构变化为主的重构。1.1 产品平台进化种类根据平台进化的程度和等级, 把平台进化分为 3 类:优化进化, 升级进化和更新进化。(1) 优化进化:只对组成模块的零部件或模块特性进行改变, 以响应需求的变化。对产品平台的核心技术和基本架构不做改变。(2) 升级进化:在需求变化的拉动下,
11、以原有产品平台为基础, 增添具有新特性或更好特性的模块, 删除、替换原有模块或对原有模块进行变异或重组。这种进化是在模块层面上的操作, 主要改变的是平台架构, 产品平台的核心技术没有改变。(3) 更新进化:对产品平台的核心技术进行更新, 使平台在功能和技术上发生根本变化。从企业和市场的角度来看, 更新进化分为面向维持性创新的平台更新、面向低端破坏的平台更新和面向新市场破坏的平台更新。3 种方式的平台进化程度的顺序是:优化进化升级进化更新进化。产品平台进化就是 3 种进化渐次进行的结果, 使平台不断向前发展。图 1 是产品平台进化的一般过程。图 1 产品平台三种进化关系图 下载原图2 TRI在产
12、品平台进化中的应用TRIZ 是解决技术问题, 实现创新开发的各种方法、算法组成的综合理论体系。2.1 技术系统进化理论与产品平台进化技术系统进化理论是 TRI的基础, 用来主动预测未来技术的发展趋势, 今天设计明天的产品10。进化路线是产品进化的一些状态序列, 其实质是产品如何从一种核心技术移动到另一新的核心技术。文献10中列出了九条技术进化定律以及对应的进化路线。2.1.1 产品平台生命周期与平台进化时机和种类的选择产品生命周期一般分为四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期, 产品平台作为一组相似产品的共享子集, 产品平台生命周期也应该分为上述四个阶段。目前, 技术成熟度预测主要是用来确定
13、产品处于生命周期的哪个阶段, 对产品平台所处阶段的确定尚无研究, 本文认为, 目标产品族中主要代表性产品处于生命周期哪一阶段可以等同认为产品平台也处于同一阶段。目标产品族包括用于构建平台的一组相似产品和基于该平台开发出的衍生产品, 而主要代表性产品是指目标产品族中市场占有率高, 盈利效果好的某几种产品。利用基于专利分析的产品技术成熟度预测技术11, 对这几种主要代表性产品进行技术成熟度预测, 确定其处于哪一阶段, 进而可以确定产品平台处于哪个时期。产品平台处于不同的时期, 需要选择不同的进化方式:(1) 婴儿期:产品平台刚设计完成, 此时需要做的就是尽快的基于产品平台进行衍生产品开发, 抢占市
14、场。为了更好的衍生产品, 产品平台可能需要一些调整, 此时平台无需进化或者仅需一定程度的优化进化。(2) 成长期:这个时期需要充分利用产品平台进行衍生产品开发, 衍生产品也会越来越得到市场青睐, 需求也不会发生明显变化, 此时的产品平台需要稳定, 此时平台需要一定程度的优化进化和升级进化以吻合一定程度的需求变化和不同市场的多样化需求。(3) 成熟期:该时期是产品平台生命周期中时间最长, 对平台影响最大的一个时期, 此时的衍生产品市场需求饱和, 竞争加剧, 新的需求和技术也会出现, 所以产品平台的进化主要发生在这个时期。在成熟期的前期, 为了降低成本, 满足新需求, 提高竞争力, 需要对产品平台
15、采取升级进化为主, 优化进化为辅的进化策略。而在成熟期的中后期, 一般新的替代技术已经出现, 原有技术尚未被彻底淘汰, 此时对平台进行优化进化或升级进化已不能改变产品在市场中衰退的趋势, 最好对平台实施更新进化, 以提前培育新的核心竞争力, 始终引领市场。(4) 衰退期:此时, 出现了新的产品技术, 原有技术已不能满足市场需要, 产品若不进行技术革新就会被淘汰。这就要求产品平台必须进行核心技术的更新, 所以, 这个时期的产品平台一定要更新进化。2.2 基于冲突解决理论的产品平台进化方法TRI提出用 39 个通用工程参数描述冲突。在实际应用中, 首先要把一组或多组冲突均用该 39 个工程参数来进
16、行一般化描述, 利用该方法把实际工程设计中的冲突转化为一般的或标准的技术冲突。TRIZ 的 40 个发明原理是用于解决技术冲突。如图 2, 冲突矩阵为参数和发明原理建立了对应关系, 通过查找冲突矩阵, 确定解决该问题的发明原理, 为问题的解决提供创新思路。发现冲突是利用冲突解决理论实现产品平台进化的第一步, 也是最重要的一步。系统的不平衡发展是产生冲突的源头, 因此发现冲突应从发现系统不平衡发展入手。基本步骤12是:图 2 技术冲突解决原理 下载原图S1.通过需求分析, 确定当前衍生产品需要重点改进的特性 (每次分析 12 个特性为宜) 。S2.应用 QFD 确定与改进特性直接相关的产品平台子系统或模块13;S3.选择一个与某个改进特性相关的平台子系统, 分析该特性提高会对该子系统自身以及周围相关联子系统的造成哪些特性的损失, 形成系统冲突。S4.应用冲突解决原理进行冲突求解
