概念設計是機械產品開發中決定其創新性與技術經濟性的關鍵階段。系統化方法通常始于明確的設計任務書，其核心是“功能分析”。通過黑箱法抽象出系統的總功能（如“分離物料”），再運用“功能樹”或“功能結構圖”將其逐級分解為易于實現的分功能或功能元（如“夾緊工件”、“傳遞扭矩”、“移動刀具”）。

隨后進入尋求“原理解”的創造性過程。針對每一個功能元，廣泛檢索物理效應（如杠桿原理、電磁效應、流體壓力等）和已有的技術載體（如齒輪、氣缸、螺桿等），形成“形態學矩陣”。將各功能元的不同原理解進行有機組合，便能生成多個可行的原理方案。對這些方案進行初步的技術、經濟評價與篩選，終確定優原理方案，并以示意圖（原理草圖）形式表達。此階段強調發散思維與多學科知識融合，是避免設計思維過早固化、實現創新的重要保障。