[发明专利]结合生命系统理论和FBS的产品概念设计方法

说明书

本发明公开了一种结合生命系统理论和FBS的产品概念设计方法，该方法首先基于生命系统理论对FBS设计元素进行表达，利用生命系统理论的关键子系统分别对产品的功能、行为和结构进行规范化表达；其次对传统FBS模型重构，在基于生命系统理论的FBS设计元素表达的基础上对FBS设计流程进行重新构建，弥补了传统FBS设计流程无法解决局部变形与局部创新的设计问题，以及通过增加检查操作提高了设计质量。该方法利用生命系统理论对FBS模型进行设计元素的表达以及设计流程的重新构建，形成具有可操作性的LST‑FBS模型。本发明在具有通用性和全面性的基础上同时具有可实施性与可靠性，可同时支持变型设计与创新设计，形成了规范化的具有可指导性的设计流程。

技术领域

本发明涉及一种概念设计方法，涉及一种结合生命系统理论和FBS的产品概念设计方法。

背景技术

概念设计处于产品设计的早期，在设计过程中是非常重要的。研究表明产品生命周期70％的成本在概念设计阶段被确定，同时概念设计对设计人员的约束最少具有较大的创新空间最能体现设计者的经验智慧和创造性，被认为是设计过程中最关键最具创造性的阶段。FBS(Function-Behavior-Structure)设计模型目前已广泛应用于概念设计领域，如创新设计，变型设计。FBS模型将一系列设计的功能需求通过行为、结构转化为设计描述，符合设计思维习惯，易于实现创新，能够有效支持概念设计。但是虽然应用于概念设计的FBS模型给出了进行设计的操作框架，却没有给出全面、详细的概念设计过程操作，对设计人员进行概念设计的指导性不强。

另外FBS模型可以支持创新设计，但无法有效的利用已有的设计实例。虽然修正FBS模型可以利用已有实例，但是直接从功能直接推导出结构，无法支持概念设计的创新性。针对这一问题，Farrokh Mistree等人利用生命系统理论从决策的角度对概念设计进行了研究，以生命系统理论中的20个关键子系统表示产品设计中的功能，解决了FBS模型功能描述不全面的问题，但是Farrokh Mistree等人并没有对行为、结构进行进一步研究，并没有给出具有可实施性的概念设计过程操作。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种结合生命系统理论和FBS的产品概念设计方法，用来解决传统应用于概念设计的FBS模型没有给出全面、详细的概念设计过程操作，对于概念设计的指导性不强，同时无法同时支持变型设计与创新设计的问题。

一种结合生命系统理论和FBS的产品概念设计方法，包括以下步骤：

第一步：对产品进行基于生命系统理论的FBS设计元素表达；

第二步：在FBS设计元素表达方式的基础上对产品进行FBS模型重构。

进一步地，所述第一步中FBS设计元素表达包括基于生命系统理论的功能表达、结构表达和行为表达。

进一步地，所述基于生命系统理论的功能表达分为功能形式化表达以及功能关系表达两个方面，

功能形式化表达

为便于基于生命系统理论的FBS模型更具有可操作性，对基于生命系统理论的功能表达(LST-F)进行形式化表达；借用功能定义的六元组形式，构建基于生命系统理论的功能表达(LST-F)；

LST-F＝(DF,NF,TF,CF,GF,BF) (1)

功能成分DF：使用生命系统关键子系统的图符表达；

功能名称NF是指：生命系统关键子系统的标准名称；

功能所属类型TF：概念设计所涉及对象的类型，有物质、能量、信息三种可能；

功能应用环境CF：功能的约束条件；

功能目标GF：该功能所要实现的设计目标；

功能因果描述BF：由功能推导出的期望行为参数。