产品创新过程与方法.ppt

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1、产品创新过程与方法,江苏省生产力促进中心 陈洪平,2010年10月,一、创新设计过程模型二、需求进化定律三、用户需求确定方法四、用户需求表达五、功能建模六、几种产生设想的方法,内容,一、创新设计过程模型,4,描述型设计过程模型（French模型）,问题分析-对待设计的对象定义、确定各种约束、标准及可用资源等。概念设计-要产生确多个原理解，并经评价选定一个或几个可行的原理解。技术设计-要完成产品的总体结构设计。如有几个可行方案，还须最后确定一个方案。详细设计-完成全部生产图纸及技术文件。,描述型设计过程模型,5,规定型设计过程模型,6,概念设计过程模型,7,P&B方法,8,案例1,豆浆机功能结构

2、,9,产品创新实例：土豆收获机,案例2,10,11,12,土豆收获机实例,13,土豆收获机实例,14,公理设计（Axiomatic Design）是美国MIT，以Suh为首的设计理论研究小组所提出的设计理论。,公理设计理论,15,16,Independence Axiom,Independence of FRs-Avoid CouplingMapping FRs to DPsDecoupled/Uncoupled/Coupled Design,17,18,发明问题解决理论（TRIZ）是诞生于前苏联的创新理论。该理论依据如下三条重要原理：(1)问题及其解在不同的工业部门及不同的科学领域重复出现；

3、(2)技术进化模式在不同的工业部门及不同的科学领域重复出现；(3)发明经常采用不相关领域中所存在的效应。这些原理表明：多数创新或发明不是全新的，而是一些已有原理或结构在本领域的新应用，或在另一领域的应用。TRIZ是以分析大量专利为基础所总结出的概念、原理与方法，这些原理与方法的应用解决了很多产品与过程创新中的难题,对创新设计确有指导意义。,发明问题,TRIZ,技术创新,解决阻碍其进化的深层次冲突,发明问题解决理论:TRIZ,国际空间站,自加热容器,三叉戟式火箭,海狼号潜艇,卡西尼号卫星,20,发明问题解决流程,技术创新过程,22,系统化产品创新过程,创新设计,创造是创新的基础。创新的过程是将创

4、造的新设想转变为产品及效益的过程，没有创造的设计，就不存在创新的潜力。创新设计是将新的产品设想转变为新设计的过程，该过程要解决困难问题（发明问题），是创新的核心过程。全面理解创新设计而不是常规设计的过程不论对设计者还是企业都是十分重要的。通用的创造过程模型分为：分析、产生、评价三个阶段。,创新设计,定义：创造性输出：一个设想即属于原始的，又是可用的。创新设计输出：一个设计至少在系统级有一个创新性输出。通常设计输出：一个设计在子系统层面上均不含有创新性输出。三类创新设计输出原始设计输出：在行为层存在创新性输出的设计输出。适应性设计输出：在功能层存在创新性输出的设计输出。变参数设计输出：在结构层存

5、在创新性输出的设计输出。,二、需求进化定律,人类需求的最基本描述,人类需求的最基本描述是由Abraham Maslow提出的如下七组：生理需求：如食物、衣服、房子、消除疼痛感等安全需求：对生命的可靠保证（不要过早的死亡）、物理伤害等友谊及爱的需求：朋友、爱、被爱、亲人等享受尊敬的需求：被他人及自己对自己天姿表达的需求学习及理解环境的需求，以能更好地满足上述需求审美的需求,产 品,用户需求实现系统,用户需求,新需求,已有需求,已有功能,新功能,已有结构,已有结构的组合,新结构,工艺域,需求进化存在很多趋势。可以将这些趋势归为如下5类：需求进化理想化趋势（Idealization of needs

6、）.需求进化动态化趋势（Dynamization of needs）.需求进化协调化趋势（Coordination of needs）.需求进化集成化趋势（Integration of needs）.需求进化专门化趋势（Specialization of needs）.,理想化由动态化、集成化、专门化实现，协调化是另一类的需求,需求进化定律,定律1：需求进化理想化,定律1：需求进化理想化 该定律指增加需求的数量、提高需求的质量，减少实现这些需求的时间消耗及副作用是需求进化的趋势。,用如下公式定性描述:I需求进化理想化水平 Qi需求的数量 Qj需求的质量 Ck满足需求所需的成本,包括时间 Hl实

7、现需求的副作用,定律2、需求进化动态化,定律2、需求进化动态化 需求进化动态化定律预示如下4种进化趋势：（1）需求在时间、空间、结构及其基于条件的变化趋势（2）需求要适应特定的位置、场所、地区及特定的人群。（3）需求将体现民族特性、职业、年龄、性别、受教育水平、宗教信仰、季节或一天中的时刻等。（4）需求将体现减少人的介入，如机械化、自动化、可控制等。,定律3、需求进化协调化,定律3、需求进化协调化 需求协调化是构成系统的各子系统之间在参数、结构、条件、空间、时间等方面的协调。协调可以是动态的。失调导致失望、矛盾、破产、灾难、战争、生态破坏等。需求协调还可以理解为系统存在不协调因素，从而需要改进

8、。,定律4、需求进化集成化,定律4、需求进化集成化 需求进化集成化定律包括有用功能或特征集成应用，有害功能或特征得到补偿、或保持在一定的水平之下。有如下5种集成的方法：集成相同或相似的需求 产生具有不同特征的相似需求 产生竞争或多花样的需求 集成不同种类的需求 集成相反的需求,定律5、需求进化专门化,定律5、需求进化专门化 需求进化专门化定律是指将需求细分与深化，即深刻理解需求，不仅要满足需求，而且要提高其质量。需求专门化是按如下顺序进行的：1.选择需求中最重要的部分；2.发展需求中的该部分;3.提供好的条件满足该部分的需求。,已有产品潜在需求及新需求预测,基于上述的5类需求进化定律，可以预测

9、已有产品未来需求及满足这些需求的功能和系统。同时，也可以预测产品或技术进化的最主要方向。需求预测分为潜在需求、新需求、及未来需求三个方面。首先确认已存在产品或系统的未确认缺点及未来可能发生的潜在问题，然后确认用户目前及未来还没有满足的希望，用户也许不知道后者。采用的方法为3步 1、确认己存在系统或产品潜在的缺点或问题。2、确认已存在系统未来的缺点或问题。可以采用需求进化定律分析。3、将己存在的及未来的缺点及问题分类及系统化。如可以用潜在需求及未来需求树表达。,面向未来产品的需求预测,未来产品是目前不存在的产品，该类产品的需求预测包含构建需求 及确定实现该需求的原理或方法。首先确定一个领域，在该

10、领域可以发现新需求，该需求是原始需求，或创新性需求。之后构建一方法或方法树，树中的任一方法都可满足或实现新的需求，其步骤如下:1、明确表达需求：在所选定的领域中通过需求进化定律的应用预测需求并明确表达需求;2、描述满足需求的各种方法：要描述所有可能想到的(真的或假的）满足需求的各种方法，可以用方法树表达这些方法;3、分析满足需求的各种方法；描述方法的完整性;确认方法目前是否可用 确认满足需求的方法的缺点或问题;确认存在的可以化解缺点或问题的方法;按-扩展已确认的方法,37,S-Curves,Parameter P,Life Time,38,S-Curve Jump,39,三、用户需求确定方法,

11、客户需求获取方法,客户需求获取和分析建立了目标市场中的客户和企业设计开发产品之间的桥梁，形成了一个高效率的信息通道，它将客户以及与客户相关联的工程设计人员和产品使用环境有机地结合起来。通过和客户交流获取其需求信息，这些经验为企业更好的确定合理技术方案、发现潜在的市场、开发新产品提供了依据。客户需求分析主要包括以下几个目标：确保产品升发面向客户;挖据潜在的和外在的客户需求;为确定产品技术规范提供现实基础；形成开发过程中需求活动的文档记录;深入分析客户需求得到客户对产品的真正要求，即客观客户需求;确保实现所有关键客户需求;设计团队所有成员都能理解的通用需求；建立需求信息文档。,客户群体,新产品有成

12、千上万潜在的购买者，但是客户群体是指产品开发人员认定的购买产品的顾客群体。比如sony公司开发的运动型随身听是为了年轻人在休闲运动时使用，所以该随身听的客户群体是年轻的音乐爱好者。可以将客户需求定义为直接需求和潜在需求。直接需求 当进行客户调查时，客户会不假思索的说出对产品的要求，或者使用特性等，直接需求是客户对产品的最基本的最直观的要求，也是比较容易获得的客户需求。潜在需求 通过客户调查分析获得用户对产品的要求，客户自己没有意识到不能直接表达出的需求。潜在需求不能直接被产品满足，只有将潜在需求转换为新用户需求，在开发新产品时考虑这些新需求，提高产品竞争力。,客户群体,从技术进化的角度分析对客

13、户需求影响，需求可以分为固定需求和变化需求固定需求 客户对产品功能内在的基本要求，只要使用产品就必须能实现这些需求。通过客户需求分析就可以有效地确定产品的固定需求。例如，曝光对是照相机的基本功能要求，虽然不同的胶卷或者数码照像对相机的曝光要求不一样，但是，只有曝光了才能记录下影像。变化需求 这种需求随产品技术进化发生变化，当某种新技术出现或者技术发展后，产品的某些功能相对于客户而言没有意义，而客户也不再关心这方面的要求。例如，在数码相机没有出现之前，用户非常关心胶卷的存贮对间和效果，但是随着数码技术的发展，现在胶卷己经不是客户在购买照相机时的考虑因素了。变化需求是客户很难预知的，只有设计开发人

14、员通过市场调查和技术预测，发现新的可能出现的技术，满足客户这些变化的需求，提高产品性能的同对具有更强的竞争力。,客户群体,从市场引起客户需求变化的角度分析，分为通用需求和领域需求。通用需求：客户群体中所有的客户对产品共同的要求，也可以说是产品的基本功能和固定需求类似，但通用需求的范围更广。例如：人们在乘坐交通工具时，所有的乘客都会要求所有交通工具提供方便的场所。领域需求：整个客户群体中某个市场网格内的客户对产品的需求，这些需求是针对一定范围的不同客户群体而言。比如对于交通工具的选择而言，不同的客户可以有不同的选择，要求时间效率的可以选择飞机，要求最安全的选择火车，在没有铁路和机场的地方只能选择

15、汽车等等，这都是不同的客户群体根据自身的需求对与产品或者服务的不同需求，体现了产品的个性化。,获取客户需求过程,确定客户需求本身就是一个过程，Karl及steven将该过程分为五步:1、获取客户原始信息(1)、会谈：设计开发团队的成员邀请一个客户进行会谈，会谈在客户所处的环境中进行，设计开发人员通过和客户直接交流获取客户的要求和意见，经过多次的会谈，综合多个客户对产品的要求和意见，客户获得比较全面的客户需求信息。(2)集中讨论:由主持人组织若干个客户集中讨论对产品的意见，主持人应该是专业的市场调查人员，也可以是设计开发人员，在讨论过程中要记录下整个讨论过程，方便设计开发人员了解整个讨论过程。(

16、3)观察产品使用:观察客户使用现有产品或者新产品实现某个任务时，可以发现客户需求中许多非常重要的细节。观察的对象强调是在实际使用环境中产品，观察可能是被动的，完全不和客户进行任何接触，也可能是和客户一起工作，不管在哪种情况下，设计开发人员都获得了产品的第一手使用经验资料。,获取客户需求过程,2、把原始数据翻译成客户需求(1)以产品必须实现而不是产品如何做才能满足需求的形式表示客户需求。用户通常会表达一种概念、方案或者实现方法来表达自己的要求，但用户需求独立于任何技术方案。(2）表达客户需求的程度应该和原始信息的程度相同。需求表达可以分为不同级别，但是为了避免信息丢失，需求表达的程度和原始信息的

17、程度保持一致。（3）采用积极的而不是消极的词语表达容户需求。为了便于将用户需求转换为产品技术规范，尽量采用积极的词语表达客户需求，但是在某些情况下会出现无法用积极词汇表达的需求。（4）客户需求表示为产品特性。用客户需求描述产品的状态是为了保证需求分析的一致性，同时也便于将需求转换为产品技术规范。并不是所有的需求都可以描述为产品特性，但是大部分可以转变为产品用户的特性。（5）避免使用“必须”和“应该”词语表示客户需求。词汇“必须”和“应该”表明了需求不同程度的重要性，在没有建立需求等级结构之前，尽量不用建立产品的重要程度分析，避免产生需求评价的双面性(“必须”和“应该”的对比)。,获取客户需求过

18、程,3、建立客户需求的等级结构 首先产品需求由一系列一级需求组成，一级需求可以进一步分解为二级需求表示，对于复杂系统或者产品，二级需求可以分解为三级需求。一级需求是产品最通用的基本需求，也称为策略需求，为产品或者服务提供策略方向；二级需求也称为战术需求，是对首要需求的详细描述，每一个主要需求都可以分解为三到十个二级需求。二级需求更详细地表明设计开发应该如何进行才能满足其相关的主要需求。三级需求也称为操作需求，帮助设计开发人员确定工程方案满足二级需求。,通常建立客户需求等级结构的步骤如下：（1）将需求独立地打印或者写在卡片上;（2）去除多余的需求表述;（3）根据需求的相似性将卡片分组;（4）为每

19、一组制定通用标签，每一个通用标签表示一个二级需求;（5）将两到五个组同样按照相似性组成超级组，并为每个超级组定义一个通用标签;（6）评价需求等级结构。,获取客户需求过程,4、建立客户需求相对重要性关系 客户需求具有相对重要性，即不同的优先权，不同的客户需求权重同时表示了客户对产品族中产品的重要程度，在设计过程中，按照这种优先权安排和分配资金和人员来满足不同用户需求，实现产品成本的平衡，开发出市场上急需的、具有竞争力的产品。此外，客户需求的相对权重为确定产品的通用客户需求和个性化客户需求提供了依据，客户认为最重要的需求是产品要实现的首要需求，也是设计开发任务的根本目标。5、对结果和过程进行反思

20、虽然确认客户需求的过程可以很有效地结构化，但它并不是严格的科学。团队必须挑战其结果，以证实这些结果与团队通过与客户长期沟通而建立起束的知识和直觉相一致。,混合型用户需求获取,新需求确定以分为如下为5步：,第1步 选择原型产品：本企业或市场上销售的 产品，经过选择都可以作为产品创新原 型。第2步 确认原型产品的缺点或问题：可以按传 统方法进行，如现场考察、用户之声、产品沟通会等。第3步 确认原型产品未来的缺点或问题：采用 需求进化定律逐条分析的方法。第4步 问题分类及系统化：将已存在的、未来 的缺点及问题分类并系统化，如采用质 量屋（HOQ）或需求树表达目前及未来 的需求。第5步 确定新需求：分

21、析上述需求，结合开发 人员的经验与实现的可能性，确定新需 求。,四、用户需求表达,产品设计需求说明,五、功能建模,功能建模,步骤1:通过分析顾客需求，抽象待设计产品的总功能，即待设计产品或系统总的输入/输出关系，输入/输出由能量流、物料流、信号流组成。,功能建模,步骤2:按照顾客需求，将产品总功能分解为伴有能量流、物料流、信号流，且容易实现的分功能集合。,功能建模,步骤3：将分功能继续分解为功能元，由功能元组成的模型即为功能结构。,六、几种产生设想的方法,头脑风暴法,头脑风暴法是美国创造学之父奥斯本在20世纪30年代创立的。在韦氏国际大字典中被定义为：一组人员通过开会方式对某一特定问题出谋献策

22、，群策群力解决问题。按其英文字头（brain storming）又称为BS法。,头脑风暴法实施步骤,第一 准备阶段：提出问题；组建小组、通知会议内容、时间、地点第二 热身活动：为使会议活跃，会前可作一些智力游戏、讲幽默小故事、作简单的发散思维练习等活动第三 正式开会：明确问题，简单明了第四 自由畅谈第五 会后收集：整理设想、提案第六 未达目的，重复上述过程第七 评价选出最佳设想、方案,63,（1）自由畅想原则（2）延迟评判原则（3）以量求质原则（4）不同行业原则（5）结合改善原则,头脑风暴法五项基本原则,确定创新活动主题,6人一组，每人准备一张纸,每人每次5分钟内在纸上写下3个解，然后传给邻座,后者读后再用5分钟，再提出3个进一步解或作补充，然后再传给邻座,依次类推，30分钟完成6个循环，每一个参加者的建议都将经过5个人的补充或组合发展，故称六三五法,每一个小组把108条“解”进行分析、筛选，确定3-5条最佳答案,每一个小组推荐1-2人，上台讲解交流,635法,635法示意图,30分钟产生108个设想,66,基于TRIZ的产品创新设想产生,67,工程实例:镜头系统,68,工程实例:照明系统进化,美成功开发无线输电系统（参考消息：）能量通过磁场传递，应用了 MIT物理学上的一项新突破),让创新掌握在您的手中！,Thanks！,http:/E-mail:,