2 概念設計
自從Palh&Beitz于1984年在其《Engineering Design》一書中提出概念設計這一名詞以來，人們已經對概念設計進行了十幾年的研究。將概念設計定義為：“在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能結構，尋求適當的作用原理及其組合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案，這一部分設計工作叫做概念設計”。Frence在其書中也為概念設計下了一個定義：概念設計首先是要弄清設計要求和條件，然后生成框架式的廣泛意義上的解。在此階段中對設計師的要求較高，但卻可以廣泛地提高產品性能。它需要工程科學、專業知識、產品加工方法和商業運作知識等各方面知識相互融合在一起，以做出一個產品全生命周期內最為重要的決策。在這里“框架式的解”是指設計問題的一個輪廓，每個主要的功能都可以對應于其上，通過原理部件間的空間或結構上的關系，使它們有機地結合起來。從這個框架中得到產品大致的成本、重量或總體尺寸，以及在目前的環境下的可行性等。
概念設計不能簡單地等同于過去理解的方案設計。概念設計的內涵是十分廣泛和深刻的，它是根據產品生命周期各個階段的要求，進行產品功能創造、功能分解以及功能和子功能的結構設計；進行滿足功能和結構要求的工作原理求解和進行實現功能結構的工作原理載體方案的構思和系統化設計。概念設計的過程是一個發散思維和創新設計的過程，是一個求解實現功能的，滿足各種技術和經濟指標的，可能存在的各種方案并最終確定綜合最優方案的過程。
概念設計具有如下特性：1）創新性。創新是概念設計的靈魂。只有創新才有可能得到結構新穎、性能優良、價格低廉的富有競爭力的機械產品。這里的創新可以是多層次的，在眾多設計路徑所產生的設計結果中，將產生一組可行的“新”方案；2)多樣性。概念設計的多樣性主要體現在其設計路徑的多樣化和設計結果的多樣化。不同的功能定義、功能分解和工作原理等，會產生完全不同的設計思路和設計方法，從而在功能載體的設計上產生完全不同的解決方案；3)層次性。概念設計的層次性體現在兩方面。一方面，概念設計分別作用于功能層和載體結構層，并完成由功能層向結構層的映射。另一方面，在功能層和結構層中也有自身的層次關系。功能的層次性也就決定了結構的層次性，不同層次的功能對應不同層次的結構。
3 發明問題解決原理
TRIZ理論的研究始于1946年，前蘇聯著名發明家G．S．Altshuller領導的研究機構分析了世界近250萬件高水平的發明專利，并綜合多學科領域的原理和法則后，建立起TRIZ理論體系。其目的是研究人類進行發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則，即任何領域的產品改進、技術的變革、創新和生物系統一樣，都存在產生、生長、成熟、衰老、滅亡的過程，是有規律可循的。人們如果掌握了這些規律，就能能動地進行產品設計，并能預測產品的未來發展趨勢。TRIZ正是這些規律的綜合。運用這一理論，可大大加快人們創造發明的進程，而且能得到高質量的創新產品。
國際著名的TRIZ專家Savransky給TRIZ定義如下：TRIZ是基于知識，面向人的發明問題解決系統化方法學。首先，TRIZ是基于知識的方法。I)TRIZ是發明問題解決啟發式方法的知識，這些知識是從全世界范圍內的250萬件專利中抽象出來的；2）TRIZ大量采用自然科學及工程中的效應知識；3）TRIZ利用出現問題領域的知識，這些知識包括技術本身、相似或相反的技術，或過程、環境、發展及進化。其次，TRIZ是面向人的方法。TRIZ中的啟發式方法是面向設計者的，而不是面向機器的。該理論本身是基于將系統分解為子系統，以及有害功能和有用功能的區分等等。這些都取決于問題和環境，本身就具有主觀性和隨機性。計算機軟件僅僅起支持作用，根本不能完全代替設計者，只需要對處理這些隨機性問題的設計者們提供方法與工具。第三，TRIZ是系統化方法。運用TRIZ解決問題的過程是一個系統化的能方便應用已有知識的過程。最后，TRIZ是發明問題解決理論。TRIZ研究人類進行發明創造、解決技術難題過程中所遵循的科學原理和法則，并將這些原理和法則用于解決設計中遇見的問題。
TRIZ工具可以分成兩組：
①分析工具。分析工具幫助定義、描述和模擬問題，它包括：ARIZ;物質一場分析；創新問卷調查表(ISQ)；問題描述器。
②基于知識的工具?；谥R的工具來源于人類創新的經驗所獲得的知識的積累、組織和構造，為使用者提供了最高水平的問題解決價值，它包括：技術的演化模式；40條創新原理；分離原理；76條標準解決方案；創新指導；經挑選的創新實例；算子系統。
成功地運用TRIZ解決問題依賴于下列4個因素：①TRIZ方法／體系(M);②TRIZ工具(T);③問題領域相關的專家和專業人員的知識(PKN)；④問題解決者的個人能力( PC)，它包括動機、自然創造力的水平、計算機水平、持續性等。將上面的因素代入到下列方程：
S=PC×PKN×(1+ M)×(I+T) (l)
式(l)中S就表示成功。
研究TRIZ的實踐驗證了上述成分的不同組合所得到的結果。例如，自然創造力或持續性就可以彌補TRIZ知識的缺乏，反之亦然。這已經由TRIZ研究團體的一個知名現象所論證，即一位有經驗的TRIZ專業人員可以在TRIZ分析的第一步就能找到問題的解決方案，而沒有經驗的專業人員差不多必須完全分析了所有步驟，才能找到解決方案。很明顯，為了能夠很好地運用TRIZ，就必須盡量排除PC和PKN的影響，而將注意力集中在方法論上。
如何在概念設計階段快速地產生一個有競爭力的新概念，實現產品的快速創新是當今設計領域的前沿課題，又是工業界希望盡快運用的成果。發明問題解決理論( TRIZ)對創新有明確的定義、有較為完整且可操作的原理，是發明創造方法學的真正開始，很適合概念設計中對創新的要求。
