优化研发流程 推动技术创新

纵观世界计算机辅助技术(CAX)的发展，从最初的二维CAD、三维CAD到CAE、CAM、CAPP、PLM以及近年来兴起的CAI（计算机辅助创新），不难看出CAI已在世界上成为技术发展的趋势和热点。国外众多的实际应用经历告诉我们，CAI已成为继CAD、CAE之后的又一研发中不可或缺的手段。在创新技术方面，近年来在国外兴起的CAI是发明问题解决理论TRIZ、本体论、现代设计方法与计算机软件技术相结合的最新的计算机辅助技术。此项新技术使得人们在创新活动中最大限度地利用已有资源成为可能，极大地提高了人们进行技术创新的效率。
那么CAI是否也能够像以往的CAX软件一样，为企业的产品研发和设计带来巨大的变革，从而为企业带来巨大的利益呢？全球CAI技术及应用的领跑者美国亿维讯集团给这一问题做出了肯定回答。国外本世纪初对CAI的一项调查表明：运用CAI后，企业的研发流程大大得到了优化，技术创新进程也得到了巨大的推动，具体数据表现为，在产品设计和质量改进方案的形成速度上较采用CAI前提高了70%至300%。下面我们来看CAI是如何支持产品研发的。
按照TRIZ之父――G.S.Altshuller对创新问题解决方案的五级分类，一、二级解决方案非常简单，可以很容易地获得；而那些复杂的，如三、四级解决方案，如果纯粹运用手工进行系统的分析和求解，则可能在初始阶段就进入歧途，且工作量非常大且繁琐，而如果运用CAI软件，则问题将会变得异常清晰，求解过程也会更加容易。最高的第五级创新问题则有待人类科技的重大突破。亿维讯CAI解决方案――Pro/Innovator中包含许多创新问题解决功能、原理和方法，包括系统分析、问题分解、技术矛盾解决矩阵、创新原理、创新方案库等，为产品研发流程的优化和技术创新的成功提供了辅助工具。
事实证明，一个创新问题解决的困难程度取决于对该问题的分解和描述程度，分解得越细致、描述得越清楚，问题就越容易解决。
通常为了获取最理想的解决方案，需要从宏观和微观上分别分析、提取系统中所包含的物理矛盾，即系统本身可能产生对立的两个特性，例如：同一系统既要冷又要热、既要导电又要绝缘、既要透明又要不透明等。矛盾的消除需要最大限度地利用系统的原有资源，并借助物理学、化学、几何学等工程学原理。如果经过创新原理、解决方案库的应用后问题仍无解，则认为初始问题定义有误，需调对问题进行重新定义，然后选择进行问题分解或者技术系统分析。如下图1所示为一个完整的Pro/Innovator解决创新问题的典型流程。
图1 Pro/Innovator的创新问题解决流程示意图


下面是用Pro/Innovator相关功能解决一个航空领域创新问题的简单实例。
工程师们想要在现有系统的基础上提高喷气式飞机引擎的可靠性，其中最大的问题是飞机引擎燃烧室壁会受到高温、高压和燃烧物剧烈的化学作用等的破坏。这些作用的负面影响对引擎燃烧室的材料及其结构都提出了更高的要求，如果要更换新的材料，成本会非常大且未必可行。
我们利用Pro/Innovator的系统分析功能对飞机引擎这一技术系统全面分析后，获得如图2所示的解决方案：重新构建燃烧室内部物质和能量的流动路径（如图2）。这样约可降低引擎对燃烧室壁材料的要求15％。
图2 改进前（左）和改进后（右）的燃烧室