高常青，杨 波,吕 冰,王 成

(济南大学 机械工程学院，济南 250022)

科学效应在产品概念设计中的应用*

高常青，杨 波,吕 冰,王 成

(济南大学 机械工程学院，济南 250022)

从功能元模式、效应链模式、流参量模式三个方面，分析了科学效应对于功能原理解形成的作用。建立了科学效应的知识表示模型，辅助设计人员从功能元层面、效应链层面、流参量层面实现知识推理。通过一款清洁工具的开发过程，说明科学效应在产品创新设计过程中的作用，验证相关理论的正确性。

系统化设计理论 ; 概念设计; 效应 ;知识工程 ;发明问题解决理论

0 引言

概念设计的结果是产生设计方案，形成有效的原理解是概念设计阶段的重要输出形式，因此方案设计是概念设计过程中的重要内容。该过程大都与功能、行为、结构之间的映射有密切关系，是一个基于知识的推理过程[1-2]。

科学效应是关于物理、化学、几何等领域的定律与法则。设计方案的形成与科学效应的应用密切相关。

1 理论基础

设计理论与方法是研究产品设计本质规律、步骤与策略的学科，质量功能展开(Quality Function Deployment，QFD)、公理设计(Axiomatic Design，AD)、系统化设计方法(Systematic Approach of Pahl and Beitz, SAPB)等均为该领域的研究成果。SAPB是德国经典设计理论的代表，对设计过程进行了全面的分析，提出了较完整的设计方法学，对于指导产品设计具有很大的实用价值。本论文的工程案例设计活动是基于SAPB过程展开的。

1.1 方案设计与概念设计

SAPB将设计流程分为阐明任务、方案设计、技术设计和施工设计四个阶段。……