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一、CAI的缘起:概念设计的空白

产品设计大致分为两类:一类是详细设计,一类是概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分,其作用主要体现在产品设计的初期阶段,把根据产品功能的需求而萌发的原始构思形成产品的主体框架及其主要模块和组件,以完成整体布局和外型初步设计;然后进行评估和优化,确定整体设计方案;最后,将设计思想落实到具体设计中去,实现详细设计。
 
纵观制造业信息化的发展,我们从甩图板开始,然后是CAD二维转三维,CAD/CAE/CAM集成,实施PDM和ERP,后来实施OA和EB等等……由CAD/CAM/CAPP/CAT/CACD等组成的传统CAX体系作为详细设计的辅助工具,解决了将思想表达为实际图形或成果的问题,如:将设计者头脑中的成形飞机总体或零部件的设计方案很好地表达为图纸、造型、仿真结果等。
 
而概念设计对产品的性能、研制成本和周期等方面的影响更甚于详细设计。在20多年前,美国的国家科学基金会就提出了,产品的性能与成本的70%是由概念设计阶段决定的。我们对于概念设计的缺失和概念生成的方法的缺失,是导致目前从“中国制造”无法走到“中国创造”的主要原因。
 
概念设计是个不断创新的过程,并且在概念设计期间,所涉及的设计需求和条件等,往往是不精确的、近似的,这造成了概念设计过程的复杂和困难。传统的CAX工具不可能为设计者提供任何参考设计方案。CAI的出现发展和补充了传统的CAX技术,并有力支持了创新设计和技术改进。
 
二、何为计算机辅助创新CAI(Computer Aided Innovation)

CAI(Computer Aided Innovation)——计算机辅助创新技术于20世纪90年代初,首现于前苏联。苏联解体后,该技术伴随着前苏联大批科技人员流入欧美,进入中国则始于2002年亿维讯同创公司成立之时。
 
早期的CAI仅仅是将发明问题解决理论TRIZ的应用进行了电子化。由于TRIZ理论自身使用门槛高,致使其传播推广速度受到阻滞。现代的CAI技术是“创新理论+创新技术+ IT技术”的结晶,使TRIZ理论不再只是专家们才能使用的创新工具,降低TRIZ理论门槛的同时,也加速了TRIZ理论的传播应用。
 
经过多年的发展, CAI已经成为新产品开发中的一项关键基础技术。经过在欧美国家的迅速发展,进入中国后,通过广泛的研究,亿维讯同创公司专家创造性地将发明问题解决理论TRIZ研究、本体论(Ontology)、多工程领域的创新技法、现代设计方法学、自然语言处理技术和计算机软件技术相结合,开发出新一代的CAI技术工具——计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator。
 
三、现代CAX体系的创新优势

集合了CAI技术的现代CAX体系具备了创新的优势。一般来说,一件产品的完整的生命周期,如图1,从客户需求到产品报废,CAI可以支持从“创新概念构造”到“仿真分析”阶段;“仿真分析”之后直到“库存”阶段可由CAD等支持;“库存”之后属运作管理阶段,可由ERP、CRM等加以支持。CAI为整个流程提供“非物化知识”,包括隐性知识、规则、方法等;CAD等所提供的是“物化知识”,包括外观设计、总体布置、零件造型、装配、说明书等;运作管理流程一般又包括:原材料管理、计划进度、物流等。非物化知识和物化知识均属于企业的智力资产,而非物化知识的应用更需要强大且易用的计算机辅助工具加以支持。由此可以看出,CAI技术是企业信息化整体解决方案中的重要组成部分,在产品的生命周期中具有举足轻重的作用。由创新知识和产品知识所共同组成的企业智力资产是企业交付最终产品的不竭源泉,也是企业核心竞争力之所在。 
 图一 CAI在产品生命周期中的作用阶段
 
四、CAI在中国

作为制造业信息化建设不可或缺的部分,CAI在上世纪90年代末受到关注。国家科技部863计划软件重大专项特设“计算机辅助创新”课题。同时作为CAI技术与应用领跑者的亿维讯同创公司结合各项世界领先技术开发出新一代CAI技术工具——计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator。作为简单易用的创新工具,Pro/Innovator既继承了TRIZ理论中独特有效的创新技法,又将本体论所描述的对象关系应用于行业创新方案库的组织中,使得创新方案的获得更准确更快捷。在正确地描述问题、创造性地解决问题、客观地评价方案,直至全面地保护创新成果等不同阶段,为普通的研发人员提供全面的计算机辅助创新解决方案。
 
2005年3月25日,亿维讯同创创新能力拓展平台CBT/TRIZ正式通过国际TRIZ协会鉴定,并获得其颁发的证书,成为目前世界上唯一通过国际TRIZ协会认证的TRIZ培训软件。该软件能够让使用者在短时间内了解并掌握最先进的创新理论和方法,以全新的思维方式分析问题。它可以按照使用者需求量身定制,即按照实际情况来做培训拓展,从而提高企业全员创新能力,或者针对高校特点来提高学生的创新素质和就业能力。2005年上半年,机械工程协会也在所推出的机械工程师认证体系中将CBT/TRIZ作为资格认证考试科目之一,预示着创新技能未来必将成为国内工程师必备的职业素质,从中也不难看出国家对于加速推进行业科技创新步伐、加速创新型人才培养的决心。
 
五、结论

综上,CAI的两块基石,其一为以TRIZ为核心的创新理论,体现了人类解决问题、实现创新的共性知识和智慧,通过一系列理论原理和工具,揭示了“创新是有规律的”这样一个客观事实;其二,是体现在企业创新知识的组织上,实现创新知识的有效获取、组织、表达、检索、利用等知识管理的基础之上,基于本体论把知识串联起来。
 
今天,当中国企业不得不面对中国制造业亟待转型的迫切要求时,“自主创新”成为“中国制造”突出重围走向“中国创造”不可回避的独木桥。无论是国家适时提出的信息化与工业化融合,还是工业和信息化部的成立,都昭示着我国制造业企业必须通过信息化创新实现企业根本技术创新的本质。CAI作为企业研发信息化的生力军,在这场突围战役中必将发挥至关重要的作用。