產(chǎn)品概念設計之屬性猜想法

基于屬性猜測的產(chǎn)品概念設計概念設計是產(chǎn)品開發(fā)過程中最具創(chuàng)造性的階段，也是最困難和復雜的階段，在該階段要充分利用一切已有資源對產(chǎn)品進行創(chuàng)新設計來縮短整個產(chǎn)品的開發(fā)周期，進步產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)本錢，增加產(chǎn)品創(chuàng)新價值。根據(jù)文獻(1對產(chǎn)品創(chuàng)新設計的分類研究，假如現(xiàn)有產(chǎn)品已在市場上有很好的信譽，不改變現(xiàn)有產(chǎn)品的主要功能，著重開發(fā)和改進產(chǎn)品的次要功能，這類創(chuàng)新設計屬于面向產(chǎn)品的創(chuàng)新，所采取的策略是挖掘產(chǎn)品本身信息和功能跟隨形式。其理論基礎是以為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)成為過往市場選擇或者過往消費者喜好的覆信的物質(zhì)表現(xiàn)，基于市場的信息己經(jīng)編碼到了產(chǎn)品中。因此，通過分析產(chǎn)品本身就可以猜測市場趨勢，從而開發(fā)出消費者滿足的新產(chǎn)品。文中嘗試運用這種挖掘產(chǎn)品本身信息的方法來進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計，使產(chǎn)品更貼近消費者的需求。首先對產(chǎn)品屬性猜測方法及其相關概念進行了定義，并將反向魚骨圖與屬性猜測方法相結(jié)合，建立了概念設計過程模型，最后以洗衣機的創(chuàng)新設計為例驗證了概念設計過程模型的有效性和實用性。1 屬性猜測方法Jacob Goldenberg等人提出的創(chuàng)造性模板法是以工程技術發(fā)展規(guī)律為基礎的創(chuàng)新方法，該方法揭示了產(chǎn)品背后的深層次規(guī)律，使人們能夠理解產(chǎn)品以往變化的一般機制，并預見緊接著的下一個變化。在該方法的基礎上，利用屬性猜測方法進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計。屬性猜測方法是在明確產(chǎn)品特征的基礎上建立屬性猜測矩陣，尋找無關聯(lián)的屬性，在它們之間建立依靠關系，從而獲得新的想法。1.1 屬性猜測法中的相關定義屬性猜測方法涉及到的基本概念定義如下:定義1:變量，獨立部分或者子系統(tǒng)(靜態(tài)的物體)。變量是一個重要的概念。變量分為內(nèi)部變量和外部變量，內(nèi)部變量是指處于制造廠商完全控制下的變量，制造廠商決定它的值和特征;外部變量是緊鄰產(chǎn)品四周環(huán)境并和產(chǎn)品有直接聯(lián)系的變量，但不處于制造廠商的控制之下。定義2:特征，組件或?qū)傩跃煞Q為一個特征。定義3:鏈接，用于描述了兩個特征之間的關系。鏈接僅存在于同一個空間中的特征之間，即組件僅可以鏈接到其它的組件，屬性也僅可以鏈接到其它的屬性，同時還要滿足鏈接的兩個特征有直接影響，它們均為一個功能的分配。定義4:產(chǎn)品組態(tài)，產(chǎn)品的所有特征和鏈接的完全集合。產(chǎn)品組態(tài)明確后，意味著它的邊界已經(jīng)固定。屬性猜測在屬性空間進行操縱，屬性空間包括產(chǎn)品的變量或者它能夠變化的組件，這里僅考慮含有實際信息的屬性，抽象的概念或推論在開發(fā)階段考慮。1.2 屬性猜測方法的應用多數(shù)情況下新產(chǎn)品開發(fā)是在原產(chǎn)品基本功能的基礎上開發(fā)新的功能。研究表明，既包含了一些新事物，又具有消費者熟悉的產(chǎn)品屬性的新產(chǎn)品，更受消費者歡迎。由于新產(chǎn)品中僅僅改變了很少的幾個屬性或組件，這樣一來，它沒有破壞消費者已有的知識結(jié)構(gòu)，更輕易使消費者接受。屬性猜測方法利用產(chǎn)品本身的消費者熟悉的產(chǎn)品特征要素構(gòu)造猜測矩陣，在對矩陣分析的基礎上建立屬性之間新的依靠關系，最后構(gòu)成新的組態(tài)。該方法從消費者的角度出發(fā)，通過最小限度的市場信息來獲得極具競爭力的新產(chǎn)品。2 基于屬性猜測的產(chǎn)品概念設計模型為了進一步擴大已在市場上取得良好信譽的目標產(chǎn)品的市場份額，需要在不改變主要功能的條件下，對目標產(chǎn)品的次要功能進行創(chuàng)新開發(fā)。針對這一具體需求，提出了基于屬性猜測的產(chǎn)品概念設計模型，如圖1所示。 2.1 目標產(chǎn)品的功能分解一般來說，產(chǎn)品的總功能很難由一個獨立的零件來完成，而是由很多零部件共同完成的。因此，需要將目標產(chǎn)品的總功能按照功能實現(xiàn)的邏輯關系進行逐層分解。首先，確定實現(xiàn)總功能需要哪幾個分功能;這些分功能哪些是基本功能，哪些是輔助功能;某個分功能又是由哪幾個子功能實現(xiàn)。這樣層層分解，最后形成如圖2所示的功能分解樹。功能分解的程度是根據(jù)目標產(chǎn)品的具體情況而定，若實現(xiàn)部件層次的創(chuàng)新，則功能分解不必太細，若實現(xiàn)組件層次的創(chuàng)新，則功能需要分解到子功能或功能元。 2.2 產(chǎn)品特征的獲取通過功能分解建立了目標產(chǎn)品的各個功能模塊(功能元)，利用反向魚骨圖實現(xiàn)從功能域的功能模塊向產(chǎn)品特征域的轉(zhuǎn)換，如圖3所示。反向魚骨圖是一種產(chǎn)品設計過程中規(guī)劃其零部件再用、回收時拆卸順序的工具，借助于該工具實現(xiàn)了產(chǎn)品特征的獲取。反向魚骨圖的建立過程為:(1)在功能域中列出各個功能模塊;(2)在脊骨的右側(cè)按拆卸順序標注各功能模塊;(3)在脊骨的左側(cè)標注相應右側(cè)功能模塊分解成的功能元件，它們是構(gòu)成這一功能模塊的組件、屬性，即功能模塊包含的特征。2.3 建立猜測矩陣猜測矩陣是猜測產(chǎn)品未來發(fā)展趨勢的一個工具，建立猜測矩陣的目的是建立一個結(jié)構(gòu)化的方式來分析產(chǎn)品包含的各個特征。猜測矩陣的建立過程為:(1)產(chǎn)品的內(nèi)部變量組成矩陣的列，列代表因變量;(2)產(chǎn)品的內(nèi)部變量和外部變量組成矩陣的行，行代表自變量;(3)建立每一個因變量和自變量之間的連接，即標出所有單元的模式(0模式或1模式),0模式表示變量間無依靠關系，1模式表示變量間具有依靠關系;(4)分析矩陣的趨勢(衰敗或飽和)是否具有開發(fā)潛力。若矩陣元素全部或盡大多數(shù)都是0模式，則為衰敗矩陣，則該產(chǎn)品在整個進化過程初期，有很大的潛力為市場提供新效用的產(chǎn)品。若矩陣元素盡大多數(shù)為1模式，則為飽和矩陣，表示很多變量是互相依靠的，那么該產(chǎn)品可以開發(fā)的潛能可能已經(jīng)快耗盡。以某數(shù)控機床為例，建立其猜測矩陣，如表1所示。 2.4 增加屬性依靠關系建立新組態(tài)在猜測矩陣中，增加屬性依靠關系，定義為一個單元格的值從0到1的轉(zhuǎn)變。猜測矩陣用一個結(jié)構(gòu)化的方式在兩個獨立變量之間建立一個新的依靠關系，這是利用屬性猜測進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計的關鍵步驟。兩個變量之間增加一個依靠關系(改變成1模式)可能呈現(xiàn)出多種不同的形式，如圖4所示。其中，圖4a是屬性依靠的典型圖形描述，兩個獨立變量有一個非0的斜率(Y常數(shù))，即從一個常數(shù)關系(變量之間沒有依靠關系)變化到一個階躍函數(shù)?？擅枋鰹榉至押瘮?shù)Y1=常數(shù)，Y1=Y(X)。產(chǎn)品結(jié)合各種市場特性增加依靠關系后，會帶來一些獨特的性質(zhì)，使原本普通的產(chǎn)品產(chǎn)生新的特性，這些特性在大多數(shù)情況下符合產(chǎn)品自身進化發(fā)展的規(guī)律。最后，建立新產(chǎn)品組態(tài)，評估各個方案的可行性，選擇最符合當前市場的方案。3 實例分析通過功能域到組態(tài)域的映射，得到了完整的產(chǎn)品特征。為了獲得設計方案，需要對組態(tài)結(jié)構(gòu)層進行操縱，依靠猜測矩陣在各種變量之間尋找依靠關系，使用矩陣分析產(chǎn)品。為了展示文中所提出的基于屬性的概念設計過程，下面以洗衣機概念設計作為一個簡單示例。(1)明確目標產(chǎn)品。普通洗衣機使用時間過長，內(nèi)部會產(chǎn)生一種霉味，且滋生細菌，設計的目標產(chǎn)品應該具有殺菌除味的功能。(2)功能模塊分解為產(chǎn)品特征。產(chǎn)品已有功能模塊:容納功能模塊、動力模塊、支承模塊，各功能模塊根據(jù)反向魚骨圖分解為特征。(3)建立猜測矩陣。內(nèi)部變量:內(nèi)桶、外桶、電機、機身;外部變量:細菌、衣物、水、洗衣粉。建立猜測矩陣(表2)，此矩陣非飽和，在產(chǎn)品本身的進化中還有很大發(fā)展?jié)摿Α?4)增加屬性依靠關系建立新產(chǎn)品組態(tài)。方案一:如可以在內(nèi)桶與細菌之間建立一個依靠關系，將對應單元由0轉(zhuǎn)變?yōu)?。銀離子目前已經(jīng)成為國際上較為新型和理想的抗菌技術和材料，具有抗菌長效性好、高效廣譜、安全環(huán)保，以及無色無味、無毒無害等獨特上風，可以將采用納米技術含有銀離子的抗菌材料作為制造內(nèi)桶的材料，建立產(chǎn)品組態(tài)，如圖5所示。方案二:建立水與機身的依靠關系。機內(nèi)的氣泵和臭氧發(fā)生器產(chǎn)生含有大量臭氧的壓縮空氣注人洗滌內(nèi)桶，臭氧溶解于水后，成為強氧化劑，具有很強的洗滌消鴆殺菌能力，在臭氧和氣泡撞擊的雙重作用下，進步洗滌能力。氣體過濾裝置中的活性炭能把未溶解于水的臭氧吸收分解掉，保障人體健康。該洗衣機不用任何洗滌劑，洗滌殺菌效果好，省水節(jié)電，有利于環(huán)境保護。最后建立產(chǎn)品組態(tài)，如圖6所示。 (5)評估與選擇。在上述可選方案中，利用抗菌材料開釋銀離子殺滅細菌達到抗菌、抑菌、除異味的效果，在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下最為可行。其優(yōu)點是在現(xiàn)有生產(chǎn)線上易生產(chǎn)，不用增加新的裝置就可以達到滿足的效果。因