1 計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新理論的研究動(dòng)態(tài)

    目前計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容主要有以下幾方面：①計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新理論及方法學(xué)的研究；②創(chuàng)新模型及基于模型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)求解方法的研究；③CAI工具軟件開發(fā)，具體表現(xiàn)為：

    (1)針對(duì)物質(zhì)場(chǎng)模型分析問題效率不高而作的改進(jìn)

    James Kowalick在文章中提出用triads模型取代TRIZ的物質(zhì)場(chǎng)模型，在世界500強(qiáng)企業(yè)中應(yīng)用并得到很好的效果。ToruNakagawa也提出了3種系統(tǒng)功能模型。法國(guó)斯特拉斯堡工業(yè)自動(dòng)控制研究實(shí)驗(yàn)室及福特公司等都將此作為一項(xiàng)重要的研究課題。

    (2)集成其他創(chuàng)造性思維技法

    頭腦風(fēng)暴法、6-3-5法、奧斯本檢核表法、5W2H法、希望點(diǎn)列舉法、組合法、模仿法、six sigma、9 wingdows、forced analogy等90多種思維技法已被用來彌補(bǔ)問題分析與矛盾矩陣以及發(fā)明原理與實(shí)際解決方法之間的距離，賈黎峰等提出了網(wǎng)上頭腦風(fēng)暴法的設(shè)想。

    (3)概念延伸及領(lǐng)域的擴(kuò)展

    這方面的研究強(qiáng)調(diào)概念設(shè)計(jì)在創(chuàng)新中的核心地位，產(chǎn)品創(chuàng)新包括7個(gè)方面的內(nèi)容：功能創(chuàng)新、原理創(chuàng)新、布局創(chuàng)新、形態(tài)創(chuàng)新、色彩創(chuàng)新、人機(jī)工程創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。文獻(xiàn)從人機(jī)界面和人機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化創(chuàng)新2方面，針對(duì)不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容，給出了面向產(chǎn)品創(chuàng)新的人機(jī)工程計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用圖表。目前，TRIZ的應(yīng)用已擴(kuò)展到管理、生物學(xué)、人際關(guān)系、教學(xué)、建筑、軟件工程、微電子和生態(tài)等領(lǐng)域，其中商業(yè)領(lǐng)域的軟件已出現(xiàn)，但這些領(lǐng)域的矛盾矩陣及相應(yīng)的發(fā)明原理仍不完備。文獻(xiàn)提出了一種基于專利知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，以鉆夾頭為例系統(tǒng)分析了專利文獻(xiàn)中可供創(chuàng)新設(shè)計(jì)參考的專利技術(shù)知識(shí)，開發(fā)出基于專利知識(shí)的計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)系統(tǒng)。

    (4)39個(gè)矛盾屬性和40條創(chuàng)新原理的抽象和擴(kuò)充

    39個(gè)矛盾屬性經(jīng)實(shí)踐證明還不完備，40條創(chuàng)新原理的抽象層次也不一致，且互有交叉。當(dāng)矛盾屬性增刪時(shí)，發(fā)明原理如何變化是一個(gè)不容回避的問題。有關(guān)學(xué)者擴(kuò)充了矛盾矩陣、發(fā)明原理，用生物進(jìn)化、自然界利用資源的方式引入TRIZ的研究。

    (5)理想解和產(chǎn)品進(jìn)化理論的擴(kuò)展

    產(chǎn)品進(jìn)化、理想解、技術(shù)成熟度和預(yù)測(cè)失敗等領(lǐng)域的研究也比較多。

    (6)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)軟件工具的開發(fā)

    目前，以TRIZ理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件按功能多少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度以及用途的不同有數(shù)10種之多，軟件所用開發(fā)語言以英文為主，也有用俄文、中文等其他語言開發(fā)的軟件。

2 現(xiàn)有的產(chǎn)品創(chuàng)新理論及輔助工具軟件開發(fā)中亟待解決的問題

    (1)豐富創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論，從整體的角度來把握對(duì)創(chuàng)新問題規(guī)律性的認(rèn)識(shí)

    現(xiàn)有的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及工具大多基于TRIZ理論，過分強(qiáng)調(diào)邏輯思維在創(chuàng)新中的作用。創(chuàng)新設(shè)計(jì)是人類高級(jí)而復(fù)雜的創(chuàng)造性活動(dòng)，除了邏輯思維之外，直覺思維在創(chuàng)新中的作用也不可忽視。直覺思維是一種在下意識(shí)狀態(tài)下，對(duì)事物內(nèi)在復(fù)雜關(guān)系突發(fā)性的領(lǐng)悟過程，它是一種跳躍式尋求問題解的方式，包括形象思維、抽象思維、發(fā)散思維、聯(lián)想、靈感與頓悟、創(chuàng)造性想象等多種方式，主要使用非邏輯思維法。而邏輯思維是找出事物內(nèi)在規(guī)律，采用概念、判斷、推理的思維形式，包括展開、分解、綜合、歸納演繹和數(shù)理邏輯的方法，主要采用收斂思維的方式，TRIZ理論是其典型代表。對(duì)于創(chuàng)造性思維全過程來說，直覺思維與邏輯思維都是必不可少的，它們相互聯(lián)系，相互依賴，相互補(bǔ)充。同時(shí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題涵蓋范圍廣泛，為減少求解的盲目性和發(fā)散性，需要對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題加以分類，以縮小求解空間，提高求解效率。在當(dāng)前的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的研究中，雖然有一些針對(duì)某一特定類型的設(shè)計(jì)方法，但大多數(shù)都沒有從整體角度對(duì)所有創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題的分類做出詳細(xì)的研究。文獻(xiàn)在這方面做了較為深入的探討，將創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題分為4類，并提出了每種類型相應(yīng)的求解方法及思路，如圖1所示。這方面的研究還有待于進(jìn)一步的深入。

圖1 創(chuàng)新設(shè)計(jì)的分類及策略

    (2)多種理論和方法的集成及與現(xiàn)有CAD系統(tǒng)的集成

    近年來在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究中出現(xiàn)了諸如并行設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)字化設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)新方法，并部分地應(yīng)用于創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，提出了諸如協(xié)同環(huán)境中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、基于資源優(yōu)化利用的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法及工具研究、面向產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)研究等方面的設(shè)想。但不可否認(rèn)，上述現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法雖然從一方面反映了設(shè)計(jì)的綜合性和集成性，但它們實(shí)現(xiàn)的仍是局部的“并行”和局部的“優(yōu)化”，它們相互獨(dú)立，缺乏一個(gè)系統(tǒng)的理論體系將這些先進(jìn)思想、方法集成，并有效應(yīng)用于創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)中。同時(shí)，傳統(tǒng)意義上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)軟件，其輸出多是概要設(shè)計(jì)的方案，表達(dá)的是設(shè)計(jì)方案總體方面的信息，它不可能對(duì)局部細(xì)節(jié)有很深入的表達(dá)，而詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的輔助工具在局部細(xì)節(jié)表達(dá)方面可提供很好的支持，如何實(shí)現(xiàn)兩者的有機(jī)集成將是以后的一個(gè)值得探索的課題。鑒于此，初步想法是：利用統(tǒng)一的、基于廣義特征的產(chǎn)品信息模型來完成這一任務(wù)。

    (3)合理高效的知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建

    產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需知識(shí)的獲取、組織和運(yùn)用能力是決定一項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能否成功的關(guān)鍵。在紛繁多樣的學(xué)科領(lǐng)域里，要求設(shè)計(jì)師從不計(jì)其數(shù)的信息數(shù)據(jù)庫(kù)中找到與設(shè)計(jì)方案求解相關(guān)的大量知識(shí)信息顯得格外重要。但僅有少量數(shù)據(jù)庫(kù)的信息功能在設(shè)計(jì)問題的解決過程中得以使用。按照百科全書中系統(tǒng)化排列的關(guān)鍵詞字母順序來查找具體設(shè)計(jì)問題的方法對(duì)設(shè)計(jì)者來說將很難有很大的幫助。但書本知識(shí)、編撰雜志和網(wǎng)絡(luò)搜索引擎等作為獲取設(shè)計(jì)的可能信息來源對(duì)設(shè)計(jì)者的幫助將是很大的，表1說明了這一問題。對(duì)設(shè)計(jì)者來說，一個(gè)理想的數(shù)據(jù)庫(kù)將是一個(gè)滿足功能或結(jié)構(gòu)特征的、涵蓋不同學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域、展示具有解決實(shí)際相關(guān)問題的高度專業(yè)化的知識(shí)庫(kù)。但少量系統(tǒng)化信息在結(jié)構(gòu)化的同時(shí)，還要尋找跨學(xué)科集成的概念信息。所以，高效率的信息獲取與搜集是構(gòu)建一個(gè)知識(shí)庫(kù)的重要前提，這方面可以利用當(dāng)今發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)資源，但必須豐富其信息檢索能力，以提高所搜集的信息與領(lǐng)域的聯(lián)系程度，為此，可以通過構(gòu)建多層次Web信息檢索模型來有效解決這一問題。

    表1 各種不同信息數(shù)據(jù)類型的典型特征分析

    除了信息的獲取外，如何高效地組織和運(yùn)用所獲取的信息則是知識(shí)庫(kù)構(gòu)建的另一個(gè)重要方面。設(shè)計(jì)過程涉及多種不同類型知識(shí)的表達(dá)和應(yīng)用，包括經(jīng)驗(yàn)性、常識(shí)性以及結(jié)構(gòu)性知識(shí)等。任何單一的知識(shí)表示方式都不足以有效地表達(dá)各種設(shè)計(jì)知識(shí)。所以需采用多層知識(shí)表達(dá)模式，從表達(dá)能力、推理效率與可維護(hù)性等方面綜合考慮。這里，可考慮在傳統(tǒng)的基于規(guī)則、基于實(shí)例的知識(shí)庫(kù)構(gòu)建方式的基礎(chǔ)上融人人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的部分特性的方法來進(jìn)行。

3 結(jié)語

    當(dāng)前，提高企業(yè)創(chuàng)新能力的需求日益突顯。以日漸成熟的創(chuàng)新理論作為支撐的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)填補(bǔ)了CAX領(lǐng)域的技術(shù)空白，成功地把信息化技術(shù)應(yīng)用到了產(chǎn)品生命周期的最前端，為產(chǎn)品創(chuàng)新提供了切實(shí)可行的可操作工具。然而產(chǎn)品創(chuàng)新輔助軟件的開發(fā)是一項(xiàng)涉及諸多方面的系統(tǒng)工程，其中存在許多關(guān)鍵性問題有待解決：從整體的角度來把握對(duì)創(chuàng)新問題規(guī)律性的認(rèn)識(shí)；多種理論和方法的集成及與現(xiàn)有CAD系統(tǒng)的集成；合理高效的知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建等。這些關(guān)鍵性問題的解決將有助于產(chǎn)品創(chuàng)新輔助軟件工具的成功開發(fā)，從而為企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提高提供可靠的技術(shù)手段。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處：拓步ERP資訊網(wǎng)http://www.ezxoed.cn/

本文標(biāo)題：計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)理論及工具開發(fā)的研究現(xiàn)狀與展望

本文網(wǎng)址：http://www.ezxoed.cn/html/solutions/1401935970.html