[發明專利]一種基于TRIZ與可拓發散樹的廢舊機床再制造創新設計方法

在審

• 申請號: 201711398059.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108133105A
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 姜興宇;趙地;王子生;石敏煊;楊世奇
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 北京金岳知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11585
• 代理人: 王文生

1.一種基于TRIZ與可拓發散樹的廢舊機床再制造創新設計方法，其特征在于具體操作步驟如下：

1)對需要進行創新的廢舊機床結構構建形式化的物元模型。為了達到綜合性能提升與充足的市場競爭力，需要對廢舊機床的特定結構進行創新性設計。為了降低原廢舊機床結構，功能及材料等方面對創新性設計帶來的限制，宜采用一種標準化集成的方法。可拓學通過形式化的模型分析事物拓展的可能性及創新性規律，有益于創新性設計方法的規范化與流程化。形式化的廢舊機床結構物元可表示為：

其中，O為需要進行創新性設計的廢舊機床結構，特征向量C＝(c₁,c₂,…,c_n)為結構O對應的相關特征，特征值向量V＝(v₁,v₂,…,v_n)為每個特征對應的定量值或定性值。在對廢舊機床特定結構進行形式化過程中，需要選取其與特定結構相關的特征。

2)分析該創新問題類型，若為物理沖突則通過物質-場模型進行創新分析；若為技術沖突則應用TRIZ矛盾矩陣獲得創新原理，具體流程如圖1所示。

3)根據步驟2中獲得的創新原理對形式化的廢舊機床結構物元模型進行可拓變換，進而發散為若干候選物元。

例如，由一個物元出發，可以拓展出多個非空物元集合，即：

則廢舊機床結構物元可拓展出m個物元，這些拓展出的物元與原物元具有相同的物元特征及不同的特征量值。

4)構建可拓關聯函數以表征不同候選物元與期望物元之間的關聯程度。

當通過基于可拓發散樹與TRIZ的創新方法對廢舊機床結構物元進行發散后會得到若干候選物元，為了識別出與期望物元最為接近的候選物元，要對候選物元與期望物元之間的相似關系進行分析。對于期望物元，其特征值V通常為區間值(域)，而可拓關聯函數是研究點與域相關關系的有效工具，結合科學出版社出版的《可拓工程》(2007年第一版)中對側距，位值的定義，可得可拓關聯函數以表征二者之間的關聯度：

5)通過可拓優度評價決策出最佳候選物元作為再制造設計方案參考。

通過可拓優度法可對某個廢舊機床結構物元的優劣進行定量分析，具體步驟如下：

①選取衡量指標

在對某一物元進行評價時，首先要從待評價物元確定評價特征，即衡量指標。例如對于期望物元M_e，其存在n個物元特征，可從中選取s個衡量指標，s≤n，則衡量指標集為：

S＝(s₁,s₂,…,s_s)

衡量指標的選取應保證所選取的指標具備目標相關性，全面性，可行性與穩定性，以保證評價結果之有效性。

②確定衡量指標權重

衡量指標指標以權重表征其重要程度。為了降低人為主觀評價對決策結果的影響，可采用層次分析等方法確定指標權重，從而確定衡量指標權重集：

③計算規范關聯度

在計算候選物元特征與期望物元特征之間的關聯度時，若對應的衡量指標為定性指標或離散指標，則其關聯度為：

即對期望物元的衡量指標s_k對應的的期望指標值V₀進行分級，每級評分可由專家通過資料進行評定。

若為連續的定量指標，則關聯度計算方法由2.3節確定。若第k個衡量指標與第i個候選物元對應特征值的關聯度為K_k(v)_i，則每個候選物元對應第k個衡量指標的關聯度向量為：

K_k＝[K_k(v)₁,K_k(v)₂,…,K_k(v)_m]

k∈[1,s]

由式(2)對關聯度進行規范化：

k∈[1,s],i∈[1,m]

即可得規范化關聯度向量：

④計算優度值

由向量K_k可知，對于第i個候選物元，其每一特征關于衡量指標s的規范關聯度向量為：

K_G＝[K_1i,K_2i,…,K_si]^T

i∈[1,m]

則第i個候選物元的優度值為

i∈[1,m]

通過優度評價，可選擇優度最大的候選物元作為與期望物元最佳匹配的物元，并以此作為再制造設計方案的參考依據。