劉志峰 高 洋 胡 迪 張敬東

合肥工業(yè)大學(xué)，合肥，230009

0 引言

近年來，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及理論的研究得到了充分的發(fā)展，尤其是發(fā)明問題解決理論（theory of inventive problem solving，TRIZ）和其他產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的集成，成為了很多學(xué)者研究的重點(diǎn)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)沖突消解研究方面，何川等［1］將TRIZ理論應(yīng)用于產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段的沖突消解，解決了產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的生成問題；劉曉敏等［2］將 TRIZ與約束理論（theory of constraints，TOC）相結(jié)合，利用所構(gòu)造的產(chǎn)品當(dāng)前實(shí)現(xiàn)樹、沖突解決圖表和TRIZ矛盾沖突矩陣解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)沖突問題。在基于知識(shí)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究方面，姜亮等［3］將本體概念和語義網(wǎng)技術(shù)與TRIZ相結(jié)合，提出了基于本體的技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)重用和知識(shí)共享在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用；為了實(shí)現(xiàn)客戶知識(shí)在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，楊育等［4］提出了基于TRIZ的客戶協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，并建立了面向知識(shí)利用的協(xié)同產(chǎn)品創(chuàng)新框架，能夠?qū)崿F(xiàn)從客戶知識(shí)→產(chǎn)品工程參數(shù)→產(chǎn)品創(chuàng)新原理解的映射。在產(chǎn)品的快速創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究方面，張付英等［5］將TRIZ進(jìn)化理論集成到產(chǎn)品創(chuàng)新解的產(chǎn)生環(huán)節(jié)，能夠預(yù)測(cè)未來技術(shù)的可能結(jié)構(gòu)狀態(tài)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)者沿著正確的方向產(chǎn)生創(chuàng)新解，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品快速創(chuàng)新設(shè)計(jì)；高常青等［6］基于TRIZ中的問題解決工具及分解重構(gòu)原理，建立了支持原理、結(jié)構(gòu)集成化創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例表達(dá)機(jī)制及其編碼規(guī)則，提出了支持產(chǎn)品原理、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的統(tǒng)一設(shè)計(jì)流程，能夠支持產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的快速創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)系統(tǒng)開發(fā)方面，王冀強(qiáng)等［7］將TRIZ工具作為構(gòu)建實(shí)例庫的規(guī)則，并據(jù)此開發(fā)了基于TRIZ與實(shí)例的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新系統(tǒng)；楊伯軍等［8］根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)解方法在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用過程和已有標(biāo)準(zhǔn)解的方法流程，開發(fā)了基于標(biāo)準(zhǔn)解方法的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件；鎮(zhèn)璐等［9］開發(fā)了基于TRIZ理論創(chuàng)新知識(shí)查詢平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了面向產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的知識(shí)查詢；黃兆飛等［10］從功能、結(jié)構(gòu)和作用原理三個(gè)方面研究了專利信息的獲取方法和規(guī)范描述，構(gòu)建了專利知識(shí)庫查詢系統(tǒng)，用于支持產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

上述研究取得了一系列的研究成果，但是在產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究上還較為匱乏，尤其是在利用TRIZ方法與實(shí)例知識(shí)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究方面。本文將實(shí)例推理方法和TRIZ相結(jié)合，提出了基于TRIZ與實(shí)例推理原理的產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，并在該方法指導(dǎo)下開發(fā)了產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)支持工具，用于產(chǎn)品的綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

1 基于實(shí)例推理與發(fā)明問題解決理論的產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.1 基于實(shí)例的推理

根據(jù)調(diào)查，產(chǎn)品設(shè)計(jì)活動(dòng)中大約有75%左右的設(shè)計(jì)是基于實(shí)例的產(chǎn)品設(shè)計(jì)［11］?；趯?shí)例推理方法（case－based reasoning，CBR）將知識(shí)的表達(dá)與實(shí)例庫建立相結(jié)合，以過去實(shí)例屬性為特征來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，所以CBR方法成為近年來人工智能領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)［5］?；趯?shí)例推理的過程如圖1所示，主要分為4個(gè)步驟，即檢索、重用、修正和保存。CBR的優(yōu)點(diǎn)主要有：①能夠迅速檢索相關(guān)成功案例并解決新的問題，縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間；②具有學(xué)習(xí)能力，通過學(xué)習(xí)將新的案例存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中，便于下次案例的檢索和使用。但是將CBR方法應(yīng)用于產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)中存在一些不足：①當(dāng)案例庫中沒有相似案例時(shí)，不能給出問題的解決方案；②目前的CBR技術(shù)多針對(duì)某類產(chǎn)品和特定領(lǐng)域的應(yīng)用而展開，不涉及所有的技術(shù)領(lǐng)域［5］；③CBR是基于以前成功案例來解決問題的，創(chuàng)新水平不高，不能系統(tǒng)地指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；④缺乏有效的實(shí)例表達(dá)機(jī)制。

圖1 基于實(shí)例的推理過程

1.2 發(fā)明問題解決理論

以 Altshuller［12－13］為首的研究人員在分析世界各國250萬件專利的基礎(chǔ)上，提出了發(fā)明問題解決理論，即TRIZ，它是一種創(chuàng)新性解決問題的理論。在TRIZ理論中，設(shè)計(jì)過程遇到的問題是用沖突來描述的，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中首先要保證或提高產(chǎn)品的某些內(nèi)部性能，但這種提高往往導(dǎo)致產(chǎn)品其他內(nèi)部性能的下降，即設(shè)計(jì)中往往存在沖突［7］，TRIZ解決沖突的流程如圖2所示。TRIZ的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在它為創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中矛盾問題的解決提供了新思路，能夠系統(tǒng)地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，而且最重要的是TRIZ涉及各種技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新。但是其缺點(diǎn)是：①從零開始創(chuàng)新，解決問題的時(shí)間較長(zhǎng)；②沒有自我學(xué)習(xí)能力，不能積累成功的案例；③設(shè)計(jì)人員需要具有豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以及具備能夠使用TRIZ解決實(shí)際問題的能力。

圖2 TRIZ求解的一般過程

1.3 基于CBR與TRIZ的產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)

基于CBR與TRIZ的產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)，是在CBR方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合TRIZ理論，利用兩者的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)相互的不足（兩種方法的比較見表1［14］）從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)?；贑BR與TRIZ的產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程如圖3所示，其具體步驟如下：

表1 CBR與TRIZ的比較

（1）相似案例的檢索。根據(jù)待改進(jìn)的綠色性能查找案例庫中的相似案例，套用案例的解決辦法，或者借鑒案例的思路對(duì)其進(jìn)行修改以形成產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)的解決方案。

（2）設(shè)計(jì)問題向TRIZ工程參數(shù)轉(zhuǎn)化。當(dāng)案例庫中沒有相似案例時(shí)，需要TRIZ工具的指導(dǎo)來進(jìn)行系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。分析設(shè)計(jì)問題，確定沖突并明確要改進(jìn)和惡化的設(shè)計(jì)屬性，然后利用關(guān)聯(lián)表將其轉(zhuǎn)化成沖突矩陣相應(yīng)的工程參數(shù)。

（3）利用沖突矩陣進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。針對(duì)上步得到的工程參數(shù)，利用TRIZ沖突矩陣中相應(yīng)的發(fā)明原理消解沖突，形成創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。

（4）方案的可行性分析。當(dāng)有多個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案滿足沖突消解的要求時(shí)，需要從創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、拆卸性和回收性上對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，來確定最優(yōu)的創(chuàng)新方案。

圖3 基于CBR與TRIZ的綠色產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程

2 面向綠色產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)例推理技術(shù)

2.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)

產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)是人類在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律。任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)都是利用一定的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、從定性到定量，綜合運(yùn)用各種知識(shí)的過程［15］。因此實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)知識(shí)的有效利用，能夠支持產(chǎn)品快速設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，提高產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)水平。產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例知識(shí)的表達(dá)是基于實(shí)例推理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法中的關(guān)鍵部分之一，但是當(dāng)前產(chǎn)品實(shí)例知識(shí)表達(dá)不能很好地滿足產(chǎn)品功能、行為等語義信息描述，不能有效地支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2.2 基于本體的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例表達(dá)

本體論（ontology）是一種概念化的說明，是對(duì)客觀存在的概念及其關(guān)系的一種描述［16］。本體定義了共享的詞匯，提供了概念的分類和關(guān)系，有力地支持了知識(shí)的表達(dá)。另外本體能夠從形式化上描述知識(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)知識(shí)跨學(xué)科和跨領(lǐng)域的應(yīng)用和共享［17］。因此基于本體的實(shí)例設(shè)計(jì)知識(shí)表示方法可以彌補(bǔ)CBR方法在實(shí)例表達(dá)機(jī)制上的欠缺，有效地支持綠色產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例的表示。文獻(xiàn)［16］給出了本體的定義。

定義1 本體是某一領(lǐng)域D的概念化描述，它可以用一個(gè)四元組Ont＝（D，Con，Att，Ass）表示。其中，D 為本體應(yīng)用的領(lǐng)域集；Con為領(lǐng)域D中的概念實(shí)體的有限集；Att為概念實(shí)體屬性的有限集；Ass是概念實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)。

產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)屬性的改進(jìn)一般通過產(chǎn)品系統(tǒng)、部件或零件的綠色性能的改進(jìn)而實(shí)現(xiàn)，而系統(tǒng)、部件綠色性能的改進(jìn)最終也歸結(jié)于零件綠色性能的改進(jìn)，因此可以用基本元和復(fù)合元來描述產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)例的組成，圖4給出了綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例本體結(jié)構(gòu)。

定義2 基本元（basic unit）。基本元是描述實(shí)例的最小基本單元，不可再分，用BU來表示。

定義3 復(fù)合元（complex unit）。復(fù)合元由若干個(gè)基本元組成，可以再分，用CU來表示，其中CU＝（BU1，BU2，…，BUn）

定義4 復(fù)合元本體的描述。復(fù)合元是由若干個(gè)基本元組成的復(fù)合體，其描述如下：

其中，CU＿D 為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的復(fù)合元域；CU＿Con為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例復(fù)合元的概念實(shí)體，具體組成見表2；CU＿Att為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例復(fù)合元的概念實(shí)體屬性，具體組成見表2；CU＿Ass為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例復(fù)合元的概念實(shí)體關(guān)聯(lián)，具體組成見圖4。

表2 復(fù)合元概念實(shí)體的組成

定義5 基本元的本體描述。根據(jù)本體的概念，用4元組來定義基本元的本體：

圖4 面向綠色設(shè)計(jì)的產(chǎn)品實(shí)例本體結(jié)構(gòu)

其中，BU＿D 為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的基本元域；BU＿Con為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例基本元的概念實(shí)體，主要由基本信息（BC＿Con）、綠色設(shè)計(jì)屬性（GDA＿Con）和技術(shù)沖突消解（TCR＿Con）三類概念構(gòu)成，具體組成見表3；BU＿Att為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例基本元的概念實(shí)體屬性，具體組成見表3；BU＿Ass為綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例基本元的概念實(shí)體關(guān)聯(lián)，具體組成見圖4。

表3 基本元概念實(shí)體的組成

2.3 實(shí)例的檢索

為了提高檢索效率，本文采用檢索機(jī)制和過濾機(jī)制兩種機(jī)制（圖5）相結(jié)合的方法來進(jìn)行綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的檢索。

圖5 綠色產(chǎn)品實(shí)例檢索模型

2.3.1 基于XML的實(shí)例檢索機(jī)制

本文采用XML技術(shù)表示本體，采用XMLQL查詢語言實(shí)現(xiàn)實(shí)例檢索。基于XML格式的表示方法具有很強(qiáng)的表達(dá)能力，易于閱讀，便于組織、管理、維護(hù)和搜索知識(shí)點(diǎn)，而且可以利用XML結(jié)構(gòu)中的元素類型和屬性表示本體對(duì)象和屬性，利用XML的嵌套結(jié)構(gòu)描述本體中的層次關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域本體在XML結(jié)構(gòu)中的映射，形成領(lǐng)域本體知識(shí)的XML表示［18］。

采用XML－QL查詢語言實(shí)現(xiàn)實(shí)例檢索，該語言基本語法結(jié)構(gòu)是 WHERE／CONSTRUCT，其中WHERE指明要檢索的對(duì)象、變量以及條件，而CONSTRUCT部分指明要檢索出的結(jié)果。

2.3.2 基于三角模糊數(shù)的過濾機(jī)制

通過檢索機(jī)制檢索到的實(shí)例雖然從綠色設(shè)計(jì)屬性和沖突消解方面滿足要求，然而這些實(shí)例可能在回收性、拆卸性、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性方面不能滿足用戶的要求，因此本文建立一個(gè)基于三角模糊數(shù)的過濾機(jī)制對(duì)檢索到的實(shí)例進(jìn)行篩選，提高檢索的效率?；厥招浴⒉鹦缎?、經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的語言變量的三角隸屬函數(shù)如圖6所示，表4給出了三角模糊數(shù)及其與語言變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。假設(shè)通過檢索機(jī)制得到的綠色設(shè)計(jì)實(shí)例集合為Mf。

圖6 語言變量的三角隸屬函數(shù)圖

表4 語言變量及對(duì)應(yīng)的三角模糊數(shù)

（1）定義一個(gè)閾值δ，δ∈ ［0，1］。

（2）定義目標(biāo)實(shí)例過濾指標(biāo)集合Pf，Pf＝；定義待檢索實(shí)例過濾指標(biāo)集合 Qf， Qf＝。

（3）確定目標(biāo)實(shí)例與檢索實(shí)例的相似度SimPQ：

其中，L（）表示取三角模糊數(shù)左邊的數(shù)值，M（）表示取三角模糊數(shù)中間的數(shù)值，R（）表示取三角模糊數(shù)右邊的數(shù)值。D（~a，~b）為兩個(gè)三角模糊數(shù)間的距離，距離越小說明兩個(gè)三角模糊數(shù)越相似，如圖7所示。

圖7 三角模糊數(shù)的距離

（4）從實(shí)例集合Mf中過濾不滿足要求的實(shí)例，得到實(shí)例集Jf，Jf＝｛Mf｜SimPQ≥δ｝。

3 基于TRIZ的綠色設(shè)計(jì)沖突消解

如果案例庫中沒有找到相似案例，那么需要利用TRIZ來解決產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)過程中遇到的沖突，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)?；赥RIZ的綠色設(shè)計(jì)沖突消解，需要先將綠色設(shè)計(jì)屬性轉(zhuǎn)化成TRIZ沖突矩陣的工程參數(shù)（表5），然后根據(jù)工程參數(shù)利用TRIZ沖突矩陣表獲得發(fā)明原理。在綠色設(shè)計(jì)屬性向TRIZ工程參數(shù)的轉(zhuǎn)化中，文獻(xiàn)［19］把世界企業(yè)可持續(xù)發(fā)展委員會(huì)（world business council for sustainable development，WBCSD）提出的7個(gè)環(huán)境效率要素與TRIZ的工程參數(shù)相關(guān)聯(lián)，建立了環(huán)境效率要素與TRIZ工程參數(shù)的關(guān)聯(lián)表。在此基礎(chǔ)上，筆者建立了綠色設(shè)計(jì)屬性與TRIZ工程參數(shù)的關(guān)聯(lián)表（表6），可方便、快速地將綠色設(shè)計(jì)屬性轉(zhuǎn)化為TRIZ工程參數(shù)?？紤]產(chǎn)品設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，可能會(huì)出現(xiàn)無法確定TRIZ工程參數(shù)和遇到空矩陣（沒有發(fā)明原理）的情形，此時(shí)可以利用文獻(xiàn)［20－21］中的方法解決該問題。

表5 TRIZ沖突矩陣的39個(gè)工程參數(shù)

4 創(chuàng)新方案可行性評(píng)價(jià)

創(chuàng)新方案的可行性評(píng)價(jià)有兩個(gè)作用：第一，作為過濾指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果；第二，可能有多個(gè)創(chuàng)新方案可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突的消解，因此需要對(duì)創(chuàng)新方案進(jìn)行可行性評(píng)價(jià)，選取最優(yōu)的方案給予實(shí)施。綠色產(chǎn)品創(chuàng)新方案的可行性評(píng)價(jià)矩陣如表7所示，用Sco表示綠色產(chǎn)品創(chuàng)新方案的可行性評(píng)價(jià)結(jié)果：

式中，w1、w2、w3、w4分別為指標(biāo) C1、C2、C3、C4的權(quán)重；w1i、w2j、w3k、w4l分別為子指標(biāo)C1i、C2j、C3k、C4l的權(quán)重；ScoC1i、ScoC2j、ScoC3k、ScoC4l分 別 為 子 指 標(biāo) C1i、C2j、C3k、C4l的評(píng)分。

表6 綠色設(shè)計(jì)屬性與TRIZ工程參數(shù)的關(guān)聯(lián)表

表7 產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)創(chuàng)新方案的可行性評(píng)價(jià)矩陣

采用打分法對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，各指標(biāo)的評(píng)分范圍為1（差）～9（優(yōu)）。指標(biāo)權(quán)重由模糊層次分 析 法 （fuzzy analytic hierarchy process，F(xiàn)AHP）確定，其步驟可見參考文獻(xiàn)［22］。

5 實(shí)例研究

筆者以上述方法為基礎(chǔ)，利用可擴(kuò)展標(biāo)記XML語言，開發(fā)了產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)支持平臺(tái)（其基本框架組成如圖8所示），用于綠色產(chǎn)品的開發(fā)，以某型號(hào)洗碗機(jī)零部件為例闡述創(chuàng)新過程。

圖8 產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)支持平臺(tái)基本框架組成

洗碗機(jī)屬于EuP（eco－design requirements for energy－using products directive）指令監(jiān)管的第十四類產(chǎn)品，因此對(duì)產(chǎn)品綠色性能有較高的要求。產(chǎn)品維修商和回收商對(duì)洗碗機(jī)底板的拆卸性提出了要求，洗碗機(jī)銷售商要求廣東某洗碗機(jī)制造企業(yè)改進(jìn)其出口洗碗機(jī)底板的拆卸性能，使其能夠?qū)崿F(xiàn)非工具拆卸，并且成本變動(dòng)范圍要小。洗碗機(jī)的關(guān)鍵零部件（如水杯、洗滌泵和電熱管等）位于洗碗機(jī)底部，原洗碗機(jī)的底板與下前橫檔和側(cè)板用螺釘連接（圖9）。改進(jìn)前的拆卸順序?yàn)樽笥覀?cè)板→前提腳板→下前橫檔→下后橫檔→底板，而且洗碗機(jī)經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后螺釘容易銹死，因此不便于洗碗機(jī)的維護(hù)和維修以及廢棄后的拆卸回收處理。

圖9 底板零件的三維模型及其連接關(guān)系

首先運(yùn)用產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)支持平臺(tái)的實(shí)例檢索模塊，通過借鑒以往成功案例的經(jīng)驗(yàn)對(duì)洗碗機(jī)進(jìn)行改進(jìn)。為了借鑒其他類別產(chǎn)品的設(shè)計(jì)知識(shí)，擴(kuò)大實(shí)例檢索范圍，不限定產(chǎn)品類別、功能等參數(shù)，將材料設(shè)定為“鋼材”，將綠色設(shè)計(jì)原則設(shè)定為“拆卸設(shè)計(jì)”，設(shè)計(jì)屬性設(shè)定為“連接類型”。為了滿足成本和拆卸性能的要求，在過濾條件中，將拆卸性能和經(jīng)濟(jì)性設(shè)定為“很好”，技術(shù)性能和回收性能設(shè)定為“良好”，然后進(jìn)行實(shí)例檢索。從實(shí)例庫中搜索出的實(shí)例為電腦機(jī)箱側(cè)板，特征是將螺釘連接改為卡槽連接，實(shí)現(xiàn)了非工具手工拆卸，目前卡槽連接在很多產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用，技術(shù)十分成熟，因此本文借鑒該類型實(shí)例。

主機(jī)箱側(cè)板的卡槽不承受主機(jī)箱的重量，主要保證連接的可靠性，而洗碗機(jī)底板需要承受洗碗機(jī)以及餐具的重量，其強(qiáng)度要求較高，需要對(duì)原有實(shí)例進(jìn)行修改后再用。利用TRIZ對(duì)原有實(shí)例進(jìn)行修改，可將其對(duì)應(yīng)為改善的工程參數(shù)No14“強(qiáng)度”，惡化的工程參數(shù)No11“應(yīng)力或壓力”。調(diào)用基于TRIZ的沖突消解模塊對(duì)這一技術(shù)沖突進(jìn)行問題求解，發(fā)現(xiàn)可采用發(fā)明原理3“局部特性”來進(jìn)行求解，即將一物體或外在環(huán)境（動(dòng)作）由相同成分組成的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成由不同成分組成的結(jié)構(gòu)。由此產(chǎn)生的綠色創(chuàng)新方案即在底板的左邊和右邊增加卡槽，使其共同承擔(dān)洗碗機(jī)的重量，從而改善底板應(yīng)力狀況。為了驗(yàn)證改進(jìn)后底板的可靠性，在Abaqus的環(huán)境下進(jìn)行應(yīng)力分析，卡槽受到的最大應(yīng)力為286MPa，小于底板材料的抗拉強(qiáng)度500MPa，滿足強(qiáng)度要求。改進(jìn)后，只需將洗碗機(jī)底板直接從洗碗機(jī)底部抽出就可完成拆卸操作。

利用表7對(duì)綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果見表8。根據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的最大值和最小值以及表4中的語言變量，建立語匯轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，將評(píng)價(jià)結(jié)果轉(zhuǎn)換為評(píng)價(jià)語匯。最后根據(jù)綠色設(shè)計(jì)實(shí)例存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)將該設(shè)計(jì)案例存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中。

6 結(jié)語

（1）將TRIZ與實(shí)例推理方法有效地集成，提出了基于TRIZ與實(shí)例推理原理的產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，能夠很好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

（2）以本體論為基礎(chǔ)，結(jié)合TRIZ工具，給出了綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的描述模型和檢索模型，實(shí)現(xiàn)了綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例的檢索、重用和修正。

（3）建立了綠色設(shè)計(jì)屬性與TRIZ工程參數(shù)的關(guān)聯(lián)表，便于設(shè)計(jì)人員將綠色設(shè)計(jì)屬性轉(zhuǎn)化為TRIZ工程參數(shù)，縮短綠色創(chuàng)新設(shè)計(jì)的時(shí)間。

表8 綠色產(chǎn)品創(chuàng)新方案的可行性評(píng)價(jià)

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