随着经济全球化的日益加深，激烈的国际市场竞争对技术产品的竞争力和创新性提出了更高的要求。如今，企业仅依靠自身内部的资源进行高成本的创新活动，已经难以适应快速发展的市场需求和日益激烈的市场竞争。在这种背景下，创新模式正在经历一场从传统的封闭式创新逐渐向互联网时代的开放式创新进行转变。本文以面向开放式创新的产品集成设计理论与方法为主题，探讨在开放式创新模式下产品集成设计中的若干问题，取得了一些创新性的研究成果，主要体现在以下四个方面：一、建立了以“知识集成”为视角的产品集成设计理论。在以五个不同的视角分析了集成设计相关领域国内外研究现状的基础上，论述了设计科学的四个基本定律：(1)设计以已有知识为基础定律；(2)设计知识的不完整性定律；(3)设计以新知识获取为中心定律；(4)设计知识的竞争性定律。以设计科学的四个基本定律为理论依据，提出以“知识集成”为视角的矩阵式产品集成设计理论框架，并建立了以“新知识获取为中心”的知识集成设计过程模型。该理论模型可以帮助设计师在更高的抽象层次上理解集成设计过程，从而提高设计师对集成设计过程的认知，该模型也是本文后续章节的理论基础。二、提出基于智能规划的概念设计集成方法。从人工智能领域中的智能规划过程与概念设计过程的相似性得到启发，提出了基于智能规划的概念设计集成方法。明晰了概念设计中的功能、系统、功能知识、以及功能知识集成等基本概念。在智能规划理论的基础上，借助状态-动作的设计状态和动作功能的知识表达方法，提出了一种启发式的功能知识集成方法以此来支持创新设计。该方法基于规划图技术，将概念设计过程分为两个阶段，即设计规划阶段和设计组合阶段。通过海浪发电照明系统的概念设计为例表明：该方法能够帮助设计师在多学科的解空间内找到更多可行的创新解提供了可能，从而提高了计算机辅助概念设计系统的集成创新设计能力。三、提出基于状态方程的行为知识集成设计框架与在线知识服务研究。基于系统状态空间法，提出了行为知识集成设计框架及其求解技术。基于框架Frame的知识表示方法作为知识服务接口，开发了两个点对点的知识服务组件：知识服务发布组件和知识服务消费组件。以内燃机活塞二阶运动与摩擦学行为仿真计算过程为例，说明系统行为知识集成设计和知识服务过程。通过这两个组件实现对其计算过程进行服务封装、发布和调用，从而实现知识服务提供方和知识服务消费方在互联网上进行知识服务全过程。四、集成创新设计资源环境的构建与实践。将上述集成设计理论与方法与企业项目实际应用相结合，构建了集成创新设计资源环境示范工程，开发了基于互联网的分布式设计资源知识服务平台。以该网络平台为依托，在企业内部选择了12个试筹建的资源单元进行建设，实现在设计资源知识服务平台上发布知识服务、请求知识服务、提供知识服务、交易知识服务、仲裁知识服务等功能。该网络平台可以帮助企业充分高效地利用其分布式的设计资源，实现产品快速集成创新，对进一步提升企业产品设计的竞争力具有重要的战略意义。