[发明专利]一种基于TRIZ与可拓发散树的废旧机床再制造创新设计方法

权利要求书

1.一种基于TRIZ与可拓发散树的废旧机床再制造创新设计方法，其特征在于具体操作步骤如下：

1)对需要进行创新的废旧机床结构构建形式化的物元模型。为了达到综合性能提升与充足的市场竞争力，需要对废旧机床的特定结构进行创新性设计。为了降低原废旧机床结构，功能及材料等方面对创新性设计带来的限制，宜采用一种标准化集成的方法。可拓学通过形式化的模型分析事物拓展的可能性及创新性规律，有益于创新性设计方法的规范化与流程化。形式化的废旧机床结构物元可表示为：

其中，O为需要进行创新性设计的废旧机床结构，特征向量C＝(c₁,c₂,…,c_n)为结构O对应的相关特征，特征值向量V＝(v₁,v₂,…,v_n)为每个特征对应的定量值或定性值。在对废旧机床特定结构进行形式化过程中，需要选取其与特定结构相关的特征。

2)分析该创新问题类型，若为物理冲突则通过物质-场模型进行创新分析；若为技术冲突则应用TRIZ矛盾矩阵获得创新原理，具体流程如图1所示。

3)根据步骤2中获得的创新原理对形式化的废旧机床结构物元模型进行可拓变换，进而发散为若干候选物元。

例如，由一个物元出发，可以拓展出多个非空物元集合，即：

则废旧机床结构物元可拓展出m个物元，这些拓展出的物元与原物元具有相同的物元特征及不同的特征量值。

4)构建可拓关联函数以表征不同候选物元与期望物元之间的关联程度。

当通过基于可拓发散树与TRIZ的创新方法对废旧机床结构物元进行发散后会得到若干候选物元，为了识别出与期望物元最为接近的候选物元，要对候选物元与期望物元之间的相似关系进行分析。对于期望物元，其特征值V通常为区间值(域)，而可拓关联函数是研究点与域相关关系的有效工具，结合科学出版社出版的《可拓工程》(2007年第一版)中对侧距，位值的定义，可得可拓关联函数以表征二者之间的关联度：

5)通过可拓优度评价决策出最佳候选物元作为再制造设计方案参考。

通过可拓优度法可对某个废旧机床结构物元的优劣进行定量分析，具体步骤如下：

①选取衡量指标

在对某一物元进行评价时，首先要从待评价物元确定评价特征，即衡量指标。例如对于期望物元M_e，其存在n个物元特征，可从中选取s个衡量指标，s≤n，则衡量指标集为：

S＝(s₁,s₂,…,s_s)

衡量指标的选取应保证所选取的指标具备目标相关性，全面性，可行性与稳定性，以保证评价结果之有效性。

②确定衡量指标权重

衡量指标指标以权重表征其重要程度。为了降低人为主观评价对决策结果的影响，可采用层次分析等方法确定指标权重，从而确定衡量指标权重集：

③计算规范关联度

在计算候选物元特征与期望物元特征之间的关联度时，若对应的衡量指标为定性指标或离散指标，则其关联度为：

即对期望物元的衡量指标s_k对应的的期望指标值V₀进行分级，每级评分可由专家通过资料进行评定。

若为连续的定量指标，则关联度计算方法由2.3节确定。若第k个衡量指标与第i个候选物元对应特征值的关联度为K_k(v)_i，则每个候选物元对应第k个衡量指标的关联度向量为：

K_k＝[K_k(v)₁,K_k(v)₂,…,K_k(v)_m]

k∈[1,s]

由式(2)对关联度进行规范化：

k∈[1,s],i∈[1,m]

即可得规范化关联度向量：

④计算优度值

由向量K_k可知，对于第i个候选物元，其每一特征关于衡量指标s的规范关联度向量为：

K_G＝[K_1i,K_2i,…,K_si]^T

i∈[1,m]

则第i个候选物元的优度值为

i∈[1,m]

通过优度评价，可选择优度最大的候选物元作为与期望物元最佳匹配的物元，并以此作为再制造设计方案的参考依据。