2 概念设计
自从Palh&Beitz于1984年在其《Engineering Design》一书中提出概念设计这一名词以来，人们已经对概念设计进行了十几年的研究。将概念设计定义为：“在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这一部分设计工作叫做概念设计”。Frence在其书中也为概念设计下了一个定义：概念设计首先是要弄清设计要求和条件，然后生成框架式的广泛意义上的解。在此阶段中对设计师的要求较高，但却可以广泛地提高产品性能。它需要工程科学、专业知识、产品加工方法和商业运作知识等各方面知识相互融合在一起，以做出一个产品全生命周期内最为重要的决策。在这里“框架式的解”是指设计问题的一个轮廓，每个主要的功能都可以对应于其上，通过原理部件间的空间或结构上的关系，使它们有机地结合起来。从这个框架中得到产品大致的成本、重量或总体尺寸，以及在目前的环境下的可行性等。
概念设计不能简单地等同于过去理解的方案设计。概念设计的内涵是十分广泛和深刻的，它是根据产品生命周期各个阶段的要求，进行产品功能创造、功能分解以及功能和子功能的结构设计；进行满足功能和结构要求的工作原理求解和进行实现功能结构的工作原理载体方案的构思和系统化设计。概念设计的过程是一个发散思维和创新设计的过程，是一个求解实现功能的，满足各种技术和经济指标的，可能存在的各种方案并最终确定综合最优方案的过程。
概念设计具有如下特性：1）创新性。创新是概念设计的灵魂。只有创新才有可能得到结构新颖、性能优良、价格低廉的富有竞争力的机械产品。这里的创新可以是多层次的，在众多设计路径所产生的设计结果中，将产生一组可行的“新”方案；2)多样性。概念设计的多样性主要体现在其设计路径的多样化和设计结果的多样化。不同的功能定义、功能分解和工作原理等，会产生完全不同的设计思路和设计方法，从而在功能载体的设计上产生完全不同的解决方案；3)层次性。概念设计的层次性体现在两方面。一方面，概念设计分别作用于功能层和载体结构层，并完成由功能层向结构层的映射。另一方面，在功能层和结构层中也有自身的层次关系。功能的层次性也就决定了结构的层次性，不同层次的功能对应不同层次的结构。
3 发明问题解决原理
TRIZ理论的研究始于1946年，前苏联著名发明家G．S．Altshuller领导的研究机构分析了世界近250万件高水平的发明专利，并综合多学科领域的原理和法则后，建立起TRIZ理论体系。其目的是研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，即任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计，并能预测产品的未来发展趋势。TRIZ正是这些规律的综合。运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程，而且能得到高质量的创新产品。
国际著名的TRIZ专家Savransky给TRIZ定义如下：TRIZ是基于知识，面向人的发明问题解决系统化方法学。首先，TRIZ是基于知识的方法。I)TRIZ是发明问题解决启发式方法的知识，这些知识是从全世界范围内的250万件专利中抽象出来的；2）TRIZ大量采用自然科学及工程中的效应知识；3）TRIZ利用出现问题领域的知识，这些知识包括技术本身、相似或相反的技术，或过程、环境、发展及进化。其次，TRIZ是面向人的方法。TRIZ中的启发式方法是面向设计者的，而不是面向机器的。该理论本身是基于将系统分解为子系统，以及有害功能和有用功能的区分等等。这些都取决于问题和环境，本身就具有主观性和随机性。计算机软件仅仅起支持作用，根本不能完全代替设计者，只需要对处理这些随机性问题的设计者们提供方法与工具。第三，TRIZ是系统化方法。运用TRIZ解决问题的过程是一个系统化的能方便应用已有知识的过程。最后，TRIZ是发明问题解决理论。TRIZ研究人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的科学原理和法则，并将这些原理和法则用于解决设计中遇见的问题。
TRIZ工具可以分成两组：
①分析工具。分析工具帮助定义、描述和模拟问题，它包括：ARIZ;物质一场分析；创新问卷调查表(ISQ)；问题描述器。
②基于知识的工具。基于知识的工具来源于人类创新的经验所获得的知识的积累、组织和构造，为使用者提供了最高水平的问题解决价值，它包括：技术的演化模式；40条创新原理；分离原理；76条标准解决方案；创新指导；经挑选的创新实例；算子系统。
成功地运用TRIZ解决问题依赖于下列4个因素：①TRIZ方法／体系(M);②TRIZ工具(T);③问题领域相关的专家和专业人员的知识(PKN)；④问题解决者的个人能力( PC)，它包括动机、自然创造力的水平、计算机水平、持续性等。将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的实践验证了上述成分的不同组合所得到的结果。例如，自然创造力或持续性就可以弥补TRIZ知识的缺乏，反之亦然。这已经由TRIZ研究团体的一个知名现象所论证，即一位有经验的TRIZ专业人员可以在TRIZ分析的第一步就能找到问题的解决方案，而没有经验的专业人员差不多必须完全分析了所有步骤，才能找到解决方案。很明显，为了能够很好地运用TRIZ，就必须尽量排除PC和PKN的影响，而将注意力集中在方法论上。
如何在概念设计阶段快速地产生一个有竞争力的新概念，实现产品的快速创新是当今设计领域的前沿课题，又是工业界希望尽快运用的成果。发明问题解决理论( TRIZ)对创新有明确的定义、有较为完整且可操作的原理，是发明创造方法学的真正开始，很适合概念设计中对创新的要求。