2.2 产品概念设计的基本内容
2.2.1 概念设计方案生成的基本内容
概念设计方案生成的基本内容与概念设计采用的方法有关，由图2.3所示基于功能分析的方案生成一般过程可知，概念设计内容包括需求分析、功能分析和功能结构图设计、工作原理解的搜索和确定、功能载体方案构思和决策、方案评价和决策等。
图2.3 基于功能分析方案生成的一般过程
（1）功能抽象化
把市场需求和用户要求通过分析进行功能抽象，形成抽象的、可操作的产品设计需求问题。在功能抽象化时，忽略个性和偶然性，突出普遍适用和本质的东西，突出任务核心和摆脱因循守旧，将会有利于找出新颖的方案。通过抽象化获得的问题表述，也包含功能关系，即追求的目的。如果表述总任务时抓住了核心，就能表达出总功能。功能抽象通常采用“黑箱法”进行。
（2）功能分解和功能结构设计
随着要解决的任务复杂程度的不同，所出现的总功能也有不同程度的复杂程度。和一个技术系统可以分解为系统和系统元件一样，总功能可以分解为几个复杂程度比较低的子功能，将各个子功能组合起来，就得到功能结构。概念设计的功能分解就是将所需要的总功能分解为较易求解的子功能，然后将这些子功能组合成简单、明确的功能结构。总功能应分解到什么程度，取决于设计问题的相对新颖性及所采用的求解方法。
（3）寻求子功能作用原理
根据所建立的功能原理知识库，直接寻找与每一基本功能相匹配的原理解。如找不到合适的原理解，则需要返回，重新进行功能抽象、功能分解和功能结构设计，直到找到与其匹配的原理解。寻求子功能作用原理可采用设计目录法。
（4）子功能作用原理组合
利用分解推理过程中所继承的功能实体之间的关系，将上述基本功能的作用原理组合成初始设计问题的若干个功能产品方案（由全部必需的功能、子功能及其相互的关系所组成的结构模型）。子功能作用原理组合可采用形态学矩阵法。
（5）功能产品方案评价
依据设计需求，建立相应的评级指标体系，对上述若干个功能产品方案进行功能满足度的评价，并选出满足设计功能需要的最佳功能产品解。
（6）构成原理方案
由于最佳的功能产品方案包含的每一个功能、子功能都可能对应着若干个与其相匹配的原理解，依据最佳功能产品方案内部所定义的功能结构，系统可依次推理将这些原理解构成若干个原理方案（由必需的原理解及其更加密切、更加详细的连接关系所组成的结构模型）。
2.2.2 概念设计方案评价的基本内容
评价是要查明一个解关于预定目标的价值、效用和优度。评价不能基于孤立的单个局部因素，而必须根据总的目标，按正确的比例关系来考虑所有的影响因素，建立相应的评价体系。概念设计方案评价就是以评价体系为依据，利用合适的评价方法对概念产品方案进行全面评价，以获得最优概念产品方案。评价决策的基本过程分为5个连贯的步骤进行：
（1）明确评价决策对象
通常，评价对象的特点直接决定着评价的内容、方式及方法，就产品概念设计方案评价决策而言，评价决策的对象当然是产品的各个概念设计方案。
（2）建立评价指标体系
评价决策对象的评价指标体系常具有递阶层次结构，尤其是复杂机械系统，常具有系统规模大、子系统和系统要素多、系统内部各种关系复杂等特点，因而使得描述这类系统的评价指标体系呈现多目标、多层次结构。建立评价指标体系要对评价对象（即产品的概念设计方案）进行系统分析，把它们逐步剖析，从而获得相应的评价指标。评价指标中上一级的因素由更具体的下一级因素组成，即上下级的因素是递阶层次的关系，它们呈现递阶层次结构。
从递阶层次结构的特点来看，它具有很大的灵活性和抗干扰性，某一层次的元素，即评价指标发生变化时，对整个层次结构的影响是有限的。递阶层次结构在某一程度上反映了事物的有序性，它提供了一种深入认识和处理事物的方法，把看起来杂乱无章、无从下手的各种复杂因素统一起来，按系统功能和行为进行深入研究。
实际应用中，如果评价对象比较简单，涉及的评价指标不是很多，则仅凭主观上的逻辑判断就可以建立合理的递阶层次结构。但是如果评价对象比较复杂，涉及的评价指标众多，相互关系复杂，则建立递阶层次结构比较困难，此时需要对递阶层次结构进行深入分析，建立一套理论或者引入适当的其他领域的理论进行指导。图2.4是机床类产品概念设计方案评价指标的递阶层次结构。
图2.4 机床类产品概念设计方案评价指标体系
（3）评价指标体系的量化
评价指标体系为评价决策提供了整体框架，为了对评价决策工作进行细化，需要对评价指标体系进行量化。在进行评价指标体系的量化时，应该对评价指标体系中的各个评价指标的标值予以量化，同时也应该对各个评价指标所占有的权值予以确定。
对各个评价指标的标值予以量化是指将各个评价指标由抽象的描述性的概念转化为具体的数值或者某一数值范围。对于那些只能进行定性评价的评价指标，可以采用评价等级隶属度的方法确定，以此将评价指标由定性的评价转化为定量的评价。权值是评价决策过程中非常重要的信息，往往反映了专家对评价对象理解的一个重要方面，是专家经验和决策者意志的体现，它对评价决策结果的准确性起着相当重要的作用。权值确定的方法有很多种，根据计算权值时原始数据的来源不同可以分为三类：主观赋权法、客观赋权法和组合赋权法。
（4）确定评价决策模型
确定评价决策模型是整个评价决策过程中核心的过程。所谓的评价决策模型是指在建立好评价指标体系之后，通过采用某些具体的评价理论、方法或技术来进行产品概念设计方案评价与决策的工具。评价决策模型很多，如在1.3.2节中介绍的层次分析法、价值工程评价法、模糊综合评价等。不同的产品方案，不同的应用场合，采用的评价决策模型也不相同，在选择评价决策模型时，应根据具体的产品具有的评价信息选择合适的评价模型。本书对方案评价研究的目的正是在于为不同应用条件下的方案评价问题提供相应的概念设计方案的评价决策模型，该模型有效地集成了模糊技术、人工神经网络、层次分析法、模糊数据包络分析、多目标优化和决策等技术，可以使概念设计方案评价决策的工作更加精确、客观、高效、可靠及实用，这是本书的一个主要任务和工作。
评价指标体系与评价决策模型二者构成了评价决策体系。建立评价指标体系与评价决策模型后就可以对评价对象进行评价决策，最终得出评价决策结果并进行评价决策结果分析。在此，将方案评价决策的基本过程以图2.5表示。图2.5反映的是所有评价决策活动的本质，体现的是所有评价决策活动的共性。也就是说，评价指标体系是进行评价决策的源，而得到的评价决策结果是评价决策的果，要从评价指标体系这个源得到评价决策结果这个果，必须通过评价决策模型这个中间渠道。
图2.5 方案评价决策的基本过程
（5）进行评价决策
在评价指标体系完成量化的基础上，利用评价决策模型，逐层综合，进行评价决策，最后，输出评价决策结果并解释其意义。
本书中将概念设计方案求解归结为两大核心内容：设计方案生成和设计方案评价。