本研究属于工程设计方法领域,提出了一套面向用户协同且易于一般工程技术人员掌握的设计理论和方法,探讨了用户分别作为使用者、资源提供者以及设计人员如何理解设计流程、掌握设计方法并参与到设计过程中。本文提出了以一般工程技术人员主导、理解用户和用户参与为核心的工程设计方法的概念,在此基础上建立了一套设计方法体系,并且通过大量没有工程设计经验人员参与的实例证明了这套方法的可行性和有效性。论文首先论述了学术界和企业界关于产品创新模式、设计理论的研究以及发展趋势,诸多著名企业已经向创新的民主化、开放创新、用户合作创新等新型创新模式转型,在管理学领域已经有很多研究的基础,从事一般设计理论和设计方法的学者对用户参与协同设计这种新的设计形式也开展了若干理论和实证研究,工程设计领域的研究学者们也利用数量经济学等手段和工程学方法相结合将用户需求、偏好和效用等融入工程设计的研究中。介绍了用户协同设计的基本定义和内涵,在此基础上通过完整的理论框架表示了论文各部分内容之间的逻辑体系关系,并陈述了论文的基本内容。论文主要研究内容部分按照一般工程设计的过程进行组织,从用户需求的获取和分析出发展开,而后对确定拟开发的产品功能,通过产品的结构进行分析得到可行的设计方案或生成更多的创新方案。另外,为了解决用户参与带来的工程复杂性,还从系统集成和优化角度提出了通过工程域和用户域协同得到最合理的方案配置,以及成本分析和产品设计资源优化的具体理论模型。具体研究工作介绍如下：(1)工程设计始于需求,以用户为中心提出了三个有效获取和分析需求的方法。传统的定性需求分析方法及定量需求分析方法对用户参与的设计过程同样有效,同时还重点论述了基于产品使用过程的情境分析方法,即从用户、环境、任务和产品四个方面对与产品有关的要素进行影响程度分析,以此确定产品的需求的优先次序和产品的开发策略。(2)功能决定了方案结构可能性,也影响了产品的价值和用户接受的可能性,在此提出了三种不同情形下的功能分析方法：对于简单结构的产品通过情境分析可以直接得到产品的特征和可能的结构形式；对于复杂产品可以通过功能—状态—行为—结构逐级映射分析的方法得到产品的结构形式；而对于市场上比较成熟且存在竞争的产品则可以利用数量经济学领域的效用分析方法通过量化分析得到产品的结构特征参数与和用户选择之间的关系。(3)从用户角度看,方案是最佳体验过程的体现形式,行为故事流方法可以对产品完整的体验过程进行分析,确保产品在使用过程中的逻辑合理性,同时也可以更好地理解和比较现有方案和拟开发方案。通过产品在使用过程的状态和运动学特性分析可以得到可行的机构形式,再通过实际工作条件的约束和结构优化可以得到符合工作要求的具体方案。可拓学中的物元、事元、关系元和一般人理解机械产品的零部件、运动形式和装配关系的思路是一致的,可以从产品装配的角度通过可拓变换方法提出更多创新的设计方案形式。(4)通过用户域、设计域和系统域之间的协同优化可以从系统的角度确定合理的参数水平和满足市场需求的方案组合；设计组织者可以通过成本分析和优化决策方法可以从全局控制和分配产品的开发成本；针对用户参与到产品设计过程中使得产品开发相关资源的组织更加复杂,提出了可以在自律计算环境下实现这种资源的优化,除资源自身的价值外,还考虑了资源之间相互转化的价值,从而可以减少产品开发的成本。与理论相阐述对应的证明实例包括自膨胀封隔器、替代逃生锤的开窗器、新型座便器、多功能家具、电动自行车、机器人等,在这些例证中的用户角色主要是由没有接受过相关工程专业的课程教育、更是没有设计方法基础的一二年级本科生甚至是中学生来担任,通过作者提出的方法进行训练和实践,不少方案都已获得或申请国家专利；同时,一些案例直接来自企业的一线需求,合作过程中企业的设计人员开始意识到方法设计过程中的重要意义,并组织人员开展文中方法的相关培训,这些都很好地证明论文中所提出理论的有效性、方法的实用型和结果的创新性。因此,该研究具有重要的理论和现实意义。