[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

说明书

本发明公开了一种基于TRIZ与可拓发散树的废旧机床再制造创新设计方法，其步骤为：首先构建废旧机床再制造设计目标结构的形式化物元模型，根据判断阻碍废旧机床创新设计因素的类型，应用物质‑场模型或矛盾矩阵获得创新原理，并根据创新原理对目标结构物元模型进行结构创新设计与可拓发散，形成包含若干候选物元的可拓发散树。其次引入基于侧距与位值的可拓关联函数，以表征候选物元与期望物元之间的关联度，进而由可拓优度评价法得到候选物元优度值，最终决策出最优候选物元。本方法能够有效摆脱原有废旧机床在结构，功能与材料等方面对于设计自由度的限制，从而使再制造机床具备更高的市场竞争力与顾客满意度。

技术领域

本发明属于机床再制造领域，尤其涉及一种基于TRIZ与可拓发散树的废旧机床再制造创新设计方法。

背景技术

随着再制造机床产业化不断深入，市场与顾客不仅希望再制造机床的性能、成本、可靠性等技术性与经济性与新机床一样，更期望其综合性能的提升。这就需要对废旧机床及其废旧零部件的功能结构进行重新规划与设计。然而与自由度较高的新机床设计相比，废旧机床在功能、结构、材料等方面的固定性严重压缩了设计自由度，极大地增加了设计难度。因此，对废旧机床无法实施大范围的重新规划与设计，导致再制造设计结果往往无法达到预期的设计目标。因此，迫切需要寻找再制造创新设计方法来摆脱废旧机床的功能、结构与材料等方面的限制，最终实现再制造机床综合性能提升，从而满足顾客需求。

目前关于产品创新设计方法的研究与应用取得了诸多进展，并广泛应用于各个领域。然而，直接应用TRIZ对废旧机床进行创新设计存在一定问题：

1)当前废旧机床及废旧零部件的再制造设计过程缺乏系统性，规范性，致使再制造设计目标无法有效转化为TRIZ工程特征，造成再制造设计效率低下，设计思路混乱等现象；

2)由于废旧机床在原有结构、功能与材料等方面的阻碍，在一定程度上制约了TRIZ创新原理的实施，造成TRIZ创新原理向创新方案转化的过程效率低下甚至无法转化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于TRIZ与可拓发散树的废旧机床再制造创新设计方法，在缩短再制造设计周期的同时提高再制造设计效率，从而降低再制造设计成本，有效提高再制造机床的顾客满意度，增强其市场竞争力，并有效促进机床再制造行业的发展。本发明的实现步骤为：

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。