計算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計理論及工具開發(fā)的研究現(xiàn)狀與展望

    目前計算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計的研究內(nèi)容主要有以下幾方面：①計算機(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)計求解方法的研究；③CAI工具軟件開發(fā)，具體表現(xiàn)為：

   (1)針對物質(zhì)場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。法國斯特拉斯堡工業(yè)自動控制研究實驗室及福特公司等都將此作為一項重要的研究課題。

   (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)計在創(chuàng)新中的核心地位，產(chǎn)品創(chuàng)新包括7個方面的內(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，針對不同的設(shè)計內(nèi)容，給出了面向產(chǎn)品創(chuàng)新的人機(jī)工程計算機(jī)輔助設(shè)計的應(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的計算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計系統(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)計參考的專利技術(shù)知識，開發(fā)出基于專利知識的計算機(jī)輔助產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計系統(tǒng)。

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

    39個矛盾屬性經(jīng)實踐證明還不完備，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，發(fā)明原理如何變化是一個不容回避的問題。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)測失敗等領(lǐng)域的研究也比較多。

    (6)輔助創(chuàng)新設(shè)計軟件工具的開發(fā)

    目前，以TRIZ理論為基礎(chǔ)設(shè)計開發(fā)的計算機(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)計理論，從整體的角度來把握對創(chuàng)新問題規(guī)律性的認(rèn)識

    現(xiàn)有的創(chuàng)新設(shè)計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)計是人類高級而復(fù)雜的創(chuàng)造性活動，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狀態(tài)下，對事物內(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。同時創(chuàng)新設(shè)計問題涵蓋范圍廣泛，為減少求解的盲目性和發(fā)散性，需要對創(chuàng)新設(shè)計問題加以分類，以縮小求解空間，提高求解效率。在當(dāng)前的創(chuàng)新設(shè)計方法的研究中，雖然有一些針對某一特定類型的設(shè)計方法，但大多數(shù)都沒有從整體角度對所有創(chuàng)新設(shè)計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。