产品创新是企业生存与发展的关键。针对当前高尖端科技产品需求与用户个性化需求的日益旺盛,企业开发这类产品往往在先进性、高效性、安全性、环保性及可靠性等方面缺乏实际有效的比较与验证手段。为此,论文提出一种将仿生设计、重构设计、TRIZ(Theory of inventive problem solving)、QFD(Quality function deployment)等相集成的产品创新概念设计模型,以便能更好地驱动产品创新。论文主要围绕5个模块开展工作:(1)基于QFD和TRIZ的冲突发现模块。通过QFD实现从用户需求向功能需求的转化,通过功能分析(Functional Analysis,FA)及TRIZ物—场模型发现产品系统中存在的冲突,进而确定设计目标。(2)基于生物特征的产品创新模块。首先,基于生物与产品两技术系统的相似性,利用两者之间的功能联系,建立生物功能与产品功能的对应关系,并编制生物仿生原型获取的可视化操作界面。然后,基于功能基、功能建模方法及生物耦合理论,提出生物功能模型的建立方法。利用所建立的混合类比映射模型实现从生物到产品的多层次转化。最后,建立基于生物特征的产品创新设计模块。(3)基于产品特征的多层次重构模块对产品技术系统功能、原理、行为、结构特征进行定义,基于产品技术系统内部各特征的相似性,提出各类特征的多层次重构设计方法,建立基于产品特征的多层次重构模块。(4)基于生物与产品特征的集成创新设计模型。利用生物与产品、产品与产品各特征间的相似性,结合冲突发现模块与方案综合评价模块建立产品集成创新设计模型。将该模型应用于空气制水装置的产品设计中,验证所提出模型的合理性及有效性。(5)基于离散粒子群算法的方案综合与评价。利用离散粒子群算法(Discrete particle swarm optimization,DPSO)综合模块,对空气制水装置的原理解进行方案综合,提出一种新型结构的空气制水装置,最后利用一种理想解逼近排序法(Technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)对方案进行评价,以验证新型空气制水装置的可行性。该课题研究将为产品创新设计方法的拓展及应用提供一定的参考。