基于计算机辅助产品创新设计系统的开发

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基于TRIZ和领域本体的计算机辅助创新设计平台框架_林岳

收稿日期:2004-07-19基金项目:国家863高技术研究发展计划资助项目(2003AA4Z3160)文章编号:100622343(2005)022015204基于TRIZ 和领域本体的计算机辅助创新设计平台框架林　岳,　段海波(亿维讯科技有限公司,北京100020,E 2mail :alp 2lin @ ) 摘　要:分析了企业技术创新的需求,指出指导技术创新的理论和方法学体系,工程技术领域的创新知识,以及渴望创新、具有创新思维能力的个体和组织,是企业实现技术创新必不可少的三要素。

回顾了发明问题解决理论(TRIZ )的发展历程和趋势,提出TRIZ 与描述工程领域知识的领域本体的集成是计算机辅助创新理论发展的新方向,以及基于这一集成的计算机辅助创新设计平台的功能框架,包括系统分析和问题定义、系统进化预测、问题求解、方案评价、专利生成和创新知识管理等部分,为企业的技术创新活动提供有力的支持。

关键词:计算机辅助创新;创新问题求解;领域本体;软件平台中图分类号:TP391.72;G 305;G 306 文献标识码:AThe Frame work of Computer Aided Innovative Design PlatformB ased on TRIZ and Domain OntologyL IN Yue ,　DUAN Hai 2bo(IWIN T ,Inc.Beijing 100020,China ) Abstract :The requirements of technology innovation for enterprises are analyzed.It is indicated that (1)theories andmethodologies of innovation ,(2)engineering knowledge and previous inventions ,and (3)individuals and teams with the ability of creative thinking and craving for innovation ,are three indispensable factors for implementing the technology in 2novation of enterprises.And the evolution and state of art of Theory of Inventive Problem S olving (TRIZ )is reviewed.It is presented that the integration of TRIZ and ontological domain knowledge is an evolution directrion of Computer Aided Innovation Theories.Also ,the functional architecture of Computer Aided Innovation (CAI )System ,Pro/Innovator ,is proposed.It is based on TRIZ and domain ontology ,including patents analysis ,technical system analysis and problem re 2formulation ,technical system evolution prediction and problem solving ,solutions evaluation ,patents generation and inno 2vative knowledge management.The CAI system will promote the technology innovation ability of Chinese enterprises.K ey w ords :computer aided innovation ;creative problem solving ;domain ontology ;software platform1　企业技术创新的现状与需求创新已成为当今经济生活中最常用的名词。

面向人机协同的计算机辅助创新设计系统开发

有系统的优势与不足，出人机协同设计的系统开发思想。基于这一思想，影响设计者创造力的可控提分析因素，出系统的基本构成要素，提包括知识库系统、息检索系统、信概念设计空间及创造性思维方法，并描述了系统应具备的基本功能，支持设计问题外部表征、包括支持问题空间表象化、支持设计者工作记忆的
ｅｈｆｎａｅｔｆｎｔｎｈｃｅｙｔｍｓｏｌａｅａｅｒｏｅ．ｃｕｉｐｏｔｇｒｂｅＳ凡ｔｅｕｄｍｎａｕｃｉｓｉｔｓｕｄｈｖｒｐｏｓｄｉｌｄｎｓｐｒｎｐｏｌｍ’ ｌｏｗｈｈｓｅｈｐｎｇｕｉ
ｓｓｅｙｔｍ
… ｉ、ｉ、ｎ、ｒ ‘ 、ｔｊ…
中图分类号：Ｈ１，Ｈ１２文献标识码：Ｔ６Ｔ２Ａ
１引言
经济的全球化带来ｒ动态多变的市场环境，同时也加剧了全球
２系统的功能需求
根据创造力研究可知，设计者的创造力由智力、知识、思维风
新设汁系统将专家系统、实例推理、神经网络、遗传算法等智能技术或边界条件等，这些信息只能被知觉系统觉察、分析和加：对于［。
应用于产品概念设汁过程。但创新设计过程是非常复杂的智能行为，许多问题来说，外部表征是其必不可少的构成要素，没有它『题口Ｊ并且至今还没有一个统一的概念没计的定义和完善的概念设计理论就无法成立或问题的性质就会发生根本的变化。系统应尽量采做指导，开发出的创新设计系统常常局限于某一具体应用领域，且远用图表、比曲线图、状图、对柱图片等多种形式表征设计问题，辅达不到智能化的水平。因此，以人机协同为目的，结合已有系统的优助设计者全面掌握产品的设计目标与设计约束，为确定具体设计

计算机辅助工作研究系统的研究与开发

计算机辅助工作研究系统的研究与开发
彭竹云;许映秋;苏春
【期刊名称】《工业工程》
【年(卷),期】2007(10)4
【摘要】从系统分析与设计角度探讨了计算机辅助工作研究系统的总体结构框架和功能模块体系,并在此基础上简要介绍了在2003平台上开发的计算机辅助工作研究系统.该系统由界面表示层、应用逻辑层和数据服务层组成,不仅能够辅助企业进行方法研究获得最佳工作程序和作业方法,同时提供多种作业测定方法以辅助作业标准时间的制定.最后简述了系统开发中涉及的一些关键技术及其实现原理.
【总页数】4页(P92-95)
【作者】彭竹云;许映秋;苏春
【作者单位】东南大学,机械工程学院,江苏,南京,210096;东南大学,机械工程学院,江苏,南京,210096;东南大学,机械工程学院,江苏,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】TP273+.5
【相关文献】
1.学校规模英语口语课程考试评分信度研究：计算机辅助评分系统研究与开发 [J], 陆军;范劲松
2.金属热处理计算机辅助工艺设计系统的研究与开发 [J], 朱彦
3.酸奶生产原辅料计算机辅助设计系统的研究与开发 [J], 刘海军;孙井坤;郑先哲;刘成海
4.计算机辅助产品创新设计系统的研究与开发 [J], 吴承毅
5.液压系统计算机辅助设计系统的研究与开发 [J], 吴晓兰;陈亮
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基于Pro／E开发平台的产品形态创新设计系统

图１系统总体框图
Ｆｖｔｆａｅｙ
１系统结构
本设计系统以Ｐ０Ｅ为支撑软件，用其ＰＲｒ，ＡＴ模块
和ＡＳＭＢＹ模块建立所有的基本实体模型。在面向ＳＥＬ对象的开发环境ＶＣ＋．，利用ＭＦ＋６０中Ｃ技术设计出友
ＡＯ与ＶＤＣ连接，对模型参数进行管理。根据设计者选择的特征自动组合成产品。
系统采用便于管理和维护的模块化设计思想．总共分为管理、建模、渲染、方案评价四大部分，每部分又由若干模块组成，其结构如图１示。所
收稿日期：２０ — ０２０７１— ４基金项目：广西大学科研基金资助项目（０１３）Ｘ６０１作者简介：黄江（９０，女，广西桂平人．硕士研究生。１７－）
２系统开发关键技术
好的用户界面。进入产品各零部件可视化设计的人机交互界面，实现设计参数从界面控件中传递到ＰｏＥ中．ｒ／在ＰｏＥ中执行ＰＩＯ ⅪＴ应用程序．实现对基本特ｒ／ｍ厂ＯＬ ’ 征模型参数的改变。用Ａｃｅｓ立数据管理库，通过ｃｓ建
２１基本信息特征的划分．
形态组合创新设计方法（态分析法）是通过形态形
的分解和组合搜索各种可能设计方案的一种方法．其基

计算机辅助创新技术

法则2 能量传递法则能量传递法则的内涵包括： l）技术系统要实现其功能，必须保证：能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。 2）技术系统的进化应该沿着能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量损失。用手摇绞肉机替代菜刀，刀片的旋转运动代替了菜刀的垂直运动，能量传递路径缩短，能量损失减少，因而提高了效率很好地掌握“能量传递法则”，有助于我们减少技术系统的能量损失，保证其在特定的阶段保持最高效率。
第一节计算机辅助创新的理论基础 —TRIZ理论前苏联尽管在经济发展水平上与美国有很大差距，但两超争霸时代，在高精尖科技领域，前苏联不但毫不逊色，有些项目上还有相对优势。究竟有什么秘诀能使前苏联的产品创新水平远远高于其经济发展水平呢？冷战结束后，人们才知道，答案是教育，是前苏联的一流的工程教育和一个名为 Genrich Altshuller的科学家创立的TRIZ使其在相当长时期内保持着旺盛的科技创新活力。
TRIZ是什么？它是 Theory of Inventive Problem Solving的俄文缩写，译意是“创造性解决问题方法”。1946年，年仅20岁的Altshuller发明了TRIZ 理论。Altshuller是前苏联海军的一名专利顾问。在处理世界各国著名的发明专利过程中，他常常考虑这样一个问题：当人们进行创造发明、解决技术难题时，是否有可遵循的科学方法与法则，从而能迅速地实现新的发明创造或解决技术难题？答案是肯定的！经过多达1500人／年和对世界上下250万个专利的分析研究，Altshuller发现，任何领域的产品改进技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可循的，人们如果掌握了这些规律，就能主动地进行新产品设计并能预测产品的未来发展趋势。

基于专利知识的计算机辅助产品创新设计系统研究

ｂｓｎｐｔｔｋｏｅｇｎａｅｔｉｆｎｐｍｅｔｃｅｋｕｐｒａｈＡｏｕｅｉｅｒｄｃｎｏａｉｎａｅｏａｅｗｌｅａｄｐｔｄｌｎｈｃ－ｐａｐｏｃ．ｃｍｐｔａｄｐｏｕｔｉｎｖｔｄｎｎｄｎｎｒｄｏｄｓｇｙｔｍａｅｎｐｔｔｋｏｅ￣Ｗａｅｅｏｅ．ｅｓｓｅｃｌｓａｃａｅｔｎｉｎｖｉｅｌｅｓｅｉｓｓｅｂｓｏａｅｗｌｄｎｄｎｎｓｄｖｌｐｄＴｈｙｔｍａｅｒｈｐｔｓｏｏａｖｙｒｌｎｎｔａ
ｆｍａｅｔｋｏｅｇａａａｅａｃｒｉｇｔｅｉｅｎｓａｄｈｈｕｃｉｎｏｍｐｔｒａｅａｅｔｒｏｐｔｗｌｅｄｔｂｃｏｄｏｄｇｄｍａｄ，ｎｎｄｓｎｓｎｎａｔｅｆｎｏｆｃｓｔｏｕｅｉｄｐｔｄｎ
ｉｆｉｇｍｅｔｃｅｋｕｒｎｗｅｉｓｗｈｃａｅｔｒｒｅｔｖｉｅｉｆｎｍｅｔｅｅｔｅｎｒｅｎｈ，ｐｆｅｄｇ，ｉｈＣｈｌａｅｅｐｉｏａｏｄｄｇｉｒｇｎｆｃｉｌｎｃｏｓｎｎｐｎｎｓｓｎｎｉｅｖｙ
（浙江大学机械设计研究所，杭州３０２）１７０
摘要：基于对专利重要性的认识，以钻夹头产品为例，系统分析了专利文献中可供创新设计参考的专利
技术知识，出了基于专利知识的产品设计和专利侵权检查的方法。在此基础上开发了基于专利知识提

计算机辅助设计技术在工业制造中的应用

计算机辅助设计技术在工业制造中的应用计算机辅助设计技术（CAD）是指使用计算机辅助系统进行产品设计和绘图的技术。

随着计算机技术和数字化技术的不断发展，CAD技术已经成为现代工业制造的基础设施之一，广泛应用于制造、机械、建筑、电子等各个领域。

CAD技术的主要优势是提高设计效率和减少成本。

在传统的手工绘图方式下，设计师需要花费大量的时间和精力进行绘图和修改，耗费不少人力和物力资源。

而通过CAD技术，只需在计算机上进行操作，即可快速完成各种图形的设计和修改，提高了效率，节省了成本。

在工业制造领域中，CAD技术的应用非常广泛。

下面，我们将从三个方面介绍CAD技术在工业制造中的应用。

一、产品设计与模拟CAD技术在产品设计和模拟方面的应用十分广泛。

利用CAD技术，工程师可以通过三维建模来快速的设计出复杂的产品。

同时，CAD技术也可以与其他相关软件，如计算机辅助工艺规划技术（CAPP）、计算机辅助工程分析技术（CAE）进行联合使用，需要优化和分析产品性能。

其中CAPP技术可分析产品的工艺性能，CAE技术可以模拟产品的各项物理性能以供产品测试。

二、工艺设计与加工CAD技术在工艺设计和加工方面的应用主要是靠计算机辅助制造（CAM）技术实现自动化加工。

在工艺设计方面，CAD技术可以生成具有标准的机械零件图形，同时还可以以良好的精度自动生成切削工具的建模。

通过CAM技术，这些建模可以直接输入数字化机床进行加工。

这种数字化加工模式可以大大缩短产品加工的周期、减少加工误差以及极大限度地提高生产效率。

三、质量控制与托管CAD技术在工业制造中的应用还包括了质量控制和托管。

在工程项目中，往往需要起草和审批各类设备或构件的设计文件。

CAD技术的应用能实现自动生成和托管所有相关的工程图纸和文件。

同时，CAD技术也可以帮助生产过程中对产品进行实时监测和质量分析，以便及时发现和纠正工艺、设备和素材不当之处，提高产品的质量和性能。

总之，CAD技术在工业制造中的应用不断拓展，已经成为现代工业制造不可缺少的基础设施之一。

计算机辅助设计与制造的意义与应用

计算机辅助设计与制造的意义与应用在当今科技飞速发展的时代，计算机辅助设计与制造（Computer Aided Design and Manufacturing，简称CAD/CAM）已经成为了现代制造业必不可少的工具。

本文将探讨计算机辅助设计与制造的意义与应用，并分析其在工程设计、制造流程和产品开发方面的重要性。

一、计算机辅助设计与制造的意义1. 提高设计效率：传统的手绘设计需要耗费大量时间和精力，而借助计算机辅助设计软件，设计师可以通过简单的操作来完成复杂的设计任务，大大提高了设计效率。

2. 提升设计质量：计算机辅助设计软件提供了强大的功能和工具，能够帮助设计师进行三维建模、虚拟仿真等，从而更好地评估设计方案的可行性和效果，提升设计质量。

3. 减少错误和重复工作：传统设计中存在因手工操作而产生的错误和重复工作的风险，而计算机辅助设计软件可以自动进行检查和校正，避免了这些问题的发生，提高了工作的准确性和可靠性。

4. 降低成本：计算机辅助设计与制造可以在设计过程中进行数字化建模和虚拟仿真，减少了实验和样机制作的成本。

此外，通过计算机辅助制造技术，可以实现自动化生产和智能化制造，进一步降低了成本。

二、计算机辅助设计与制造的应用1. 工程设计：计算机辅助设计软件在工程设计中广泛应用。

它可以帮助工程师进行复杂零部件和装配体的三维建模，进行结构和功能的分析与优化，并完成相关的工程图纸和技术文件。

2. 制造流程：计算机辅助制造技术具有灵活性和高度自动化的特点，能够实现生产线的智能化和高效化。

它可以实现零部件的自动加工、装配流程的优化和监控，从而提高制造效率和质量。

3. 产品开发：计算机辅助设计与制造在产品开发过程中扮演着重要角色。

它可以帮助企业进行创新设计、产品模拟与测试、批量生产计划等，有效提升产品的竞争力和市场占有率。

4. 教育和培训：计算机辅助设计与制造已经成为高等教育和职业培训的重要内容。

学生和从业人员通过学习和应用CAD/CAM软件，能够更好地适应现代制造业的需求，提升就业竞争力。

基于机械产品计算机辅助创新设计系统的

【关键词】机械设计；创新设计；创新思维；相似性【作者简介】杨峰，北华大学工程训练中心助理实验师
计算机辅助创新是新产品开发中的一项关键基础技术，它是在欧美国家迅速发展的发明问题解决理论研究为基础，结合本体论、现代设计方法学、计算机软件技术、多领域科学我国企业存在着产品设计知识综合而成的创新技术。目前，落后、创新能力不强的问题严重影响了企业的长远发展，而问题出自于企业的新产品开发及制造技术创新的机制和能力不够，面对这样的困境企业需要获得新产品开发的具体技术支持才能走出来。计算机辅助创新技术就是最先进的方法之一，它在整个产品开发过程中起着重要的的作用。在研发过程中，计算机辅助技术能够有效地提高产品设计质量和产品效率，帮助研发人员从不同学科领域中借鉴有效的技术和方法，得到科学的创新设计方案，优化研发进程，实现研发料含泥量（ ≤3% ）和泥块含量（ ≤1% ）。四是严格控制泵送剂掺量（ ≤水泥掺量的 1． 5% ）早强剂（ ≤水泥掺量的 5% ）。 2．混凝土的制备和运输。一是严格控制混凝土的搅拌时间，清水混凝土搅拌时间比普通混凝土长 20 30s。二是保证混凝土拌合物的工作性能稳定，无泌水离析现象。在材应采用尽可能低的坍落度和水料和浇筑方法允许的条件下，灰比，以减少泌水的可能性。现场一般选择 120mm 140mm 坍落度。三是严格控制清水混凝土拌合物坍落度值，逐车检查混凝土的坍落度，不得有分层、离析现象。四是严格控制在昼夜温差大时控制混凝土初凝时间混凝土内早强剂掺量，相差不大。利用自制量具控制掺量的多少，温度低时掺量按配合比最大化百分比来控制。 3．混凝土的浇筑和养护。一是清水混凝土浇筑前应保证模板内清洁、无积水。二是严格控制分层浇筑间隔时间，分层厚度不宜超过 500mm。三是清水混凝土振捣应均匀，严严禁漏振、过振、欠振；振捣棒插入下层混格控制振捣时间，凝土表面的深度大于 50mm。振捣时间以混凝土翻浆不再下沉和表面无气泡泛起为止。四是浇筑过程要严格控制温差、风力对混凝土及平台的影响，采用浇灌流向法，即在浇灌混凝土时，宜从背阴面先浇筑，减少日照温差对混凝土出模强度的影响，而导致滑升模板系统向阴面倾斜风力三级以上

CAID系统开发综述

CAID系统开发文献综述CAID系统概述：计算机辅助工业设计(CAID)是一个庞大的系统，，其包含有计算机辅助形态设计、色彩设计和人机设计三大单元技术以及设计评价、设计管理两大平台技术。

CAID是现代工业设计与信息技术相融合而产生的新技术，它与CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM一起为制造业信息化提供着技术支持。

CAID技术是工业设计理论与CAD技术的有机结合，它分为两维、三维和四维三个层次，分别对应在这三个领域的计算机辅助工业设计理论和方法，一个真正意义上的CAID系统应具备的特征有：系统处理的信息除了采用实体模型表示的几何信息之外，还应包括大量的非几何信息，具有艺术性、抽象性和概括性的特点；系统能够与CIMS实现集成应用，设计数据可以在工程设计环节重用；系统工具应充分融汇工业设计的领域知识；典型的CAID系统还应涵盖形态设计、色彩设计、人机设计和设计评价四个最核心的功能模块等。

研究意义：伴随着科技的迅速发展，越来越多的信息技术融入了制造业，产生了显著的社会效益与经济效益。

以CAD技术为依托，产品设计与制造流程中的多个环节与计算机辅助制造技术交叉融汇，形成CAX技术群，成为CIMS工作流的重要组成部分。

社会的进步发展离不开工业设计的发展，而计算机在工业设计领域已逐渐成为不可或缺的一部分，研究如何深入开发CAID系统的理论和方法对于促进整个CAID技术发展具有重要意义。

而工业设计又是一个庞大的系统工程，目前仍然缺乏一个集一统的软件来辅助整个工业设计流程，设计师们常常需要掌握多个软件以便灵活切换，包括形态设计、色彩材质设计、人机设计以及后期的设计评价，如果能有一个可以集合这所有功能于一身的软件CAXD，那么对设计师而言又岂不是一大幸事？因此CAID系统开发的研究仍需要继续进行。

文献综述：CAID这个概念在国内是由西北工业大学工业设计研究所提出来的，而在国内也是西北工业大学工业设计研究所首先开展这方面的研究。

计算机辅助设计(CAD)软件开发及应用方案(一)

计算机辅助设计（CAD）软件开发及应用方案一、实施背景随着全球数字化趋势的加强，计算机辅助设计（CAD）软件在各产业领域的应用越来越广泛。

传统的CAD软件无法满足多元化、个性化的需求，同时，随着5G、物联网、人工智能等新技术的发展，对CAD软件提出了更高的要求。

因此，进行产业结构改革，开发新一代的CAD软件势在必行。

二、工作原理本方案旨在开发一款基于云计算、大数据、人工智能的新一代CAD软件。

软件将采用模块化设计，包括基础绘图模块、高级设计模块、定制化设计模块等。

用户可以通过统一的界面进行操作，也可以根据需求选择相应的模块进行个性化定制。

1.基础绘图模块：提供基础的绘图工具，如直线、圆、矩形等，用户可以通过简单的拖拽、点击进行基础绘图操作。

2.高级设计模块：在基础绘图模块的基础上，提供高级设计工具，如曲面、渲染、物理模拟等，帮助用户进行更为复杂的设计。

3.定制化设计模块：通过人工智能技术，根据用户的使用习惯和需求，为用户提供定制化的设计建议和方案，提高设计效率。

三、实施计划步骤1.需求分析：深入调研各行业对CAD软件的需求，包括机械制造、建筑、电子等不同领域的需求。

2.技术研发：根据需求分析结果，开发相应的功能模块，包括基础绘图模块、高级设计模块和定制化设计模块。

3.测试与优化：对开发完成的功能模块进行严格的测试，确保软件的稳定性和性能。

根据测试结果，对软件进行优化和改进。

4.市场推广：针对不同行业进行市场推广活动，包括线上宣传、参加行业展会、与行业领导者合作等。

5.持续服务：提供持续的技术服务和技术支持，确保用户可以顺利使用和维护软件。

四、适用范围本软件适用于各种需要进行复杂设计的行业，如机械制造、建筑、电子等。

同时，对于需要进行个性化定制的用户，本软件也提供了强大的定制化功能。

五、创新要点1.云计算与大数据应用：通过云计算和大数据技术，实现大规模数据的处理和分析，为用户提供更为精准的设计建议和方案。

计算机辅助图形设计技术在产品设计中的应用研究

计算机辅助图形设计技术在产品设计中的应用研究随着计算机技术的不断进步，计算机辅助设计技术应用越来越广泛，其中计算机辅助图形设计技术在产品设计中的应用越来越受到人们的关注。

计算机辅助图形设计技术是指利用计算机软件进行图形设计的过程，通过对模型的建立、修改和优化，辅助完成图形设计的工作，这种技术已经被广泛应用于建筑设计、家居设计、工业设计等领域。

本文将探讨计算机辅助图形设计技术在产品设计中的应用研究。

一、计算机辅助图形设计技术在产品设计中的基本原理产品设计是企业成功的关键之一，好的产品设计除了需要拥有精美的外形外，还需要具备优越的性能和可靠的质量。

计算机辅助图形设计技术在产品设计中的应用，可以大大提高设计效率和质量，降低设计成本。

计算机辅助图形设计技术可以帮助设计师将图形设计转换成数字模型，进而进行计算机模拟和优化，以便更好的实现设计要求。

二、计算机辅助图形设计技术在产品设计中的应用1. 三维建模三维建模是计算机辅助图形设计技术的核心，通过三维建模可以将产品的各个部分进行拆分，建立具体的数字模型，然后进行计算机模拟，以评估产品是否符合设计要求。

三维建模同时也可以更好地模拟产品的成品效果，提供更真实的展示效果给用户。

2. 线框图线框图是指产品数字模型在计算机上呈现出的线条图像，它可以清晰地表现出产品在空间中的形状和结构，方便设计师进行更好的修改和优化工作。

3. 动态模拟在产品的开发和设计过程中，设计师可以利用动态模拟技术，进行实时的产品模拟展示，以便更好地评估产品是否符合使用要求。

动态模拟技术可以模拟产品在不同使用环境下的行为，并进行更精细的优化和调整。

4. 可视化效果计算机辅助图形设计技术可以生成非常逼真的产品模型，设计师可以通过可视化效果，将数字模型转换为真实的产品效果，展示给客户或用户。

可视化效果可以大大提高产品的吸引力和应用性能，增强客户体验。

三、计算机辅助图形设计技术在产品设计中的优势1. 减少生产成本采用计算机辅助图形设计技术，可以大大降低产品制作成本，避免了传统模型制作过程中人工浪费，提供更快速、更精准、更经济的设计方案。

基于TRIZ的计算机辅助创新系统设计

基于TRIZ的计算机辅助创新系统设计伴随着计算机技术和发明问题解决理论的发展及应用，一种基于TRIZ的计算机辅助创新系统应运而生，为提高创新能力、加快技术创新速度开拓了一条新的途径。

本文分析计算机辅助创新系统的国内外研究现状，结合TRIZ理论对软件设计进程的思考，提出基于TRIZ的计算机辅助创新系统的优化设计方案，促使CAI 软件工具走向智能化、大众化。

回顾人类社会发展史，我们发现，创新是推动民族、国家、企业进步和发展的不竭动力。

然而，技术创新不仅有丰富的专业知识为基础，还需要有先进的创新方法做指导。

伴随着计算机技术的广泛应用，一种基于TRIZ的计算机辅助创新系统应运而生，为提高创新能力、加快技术创新速度提供了全新的方法。

一、计算机辅助创新系统的国内外研究现状计算机辅助创新(Computer Aided Innovation，简称CAI)是以发明问题解决理论(TRIZ)为基础，结合本体论(Ontology)、现代设计方法学、计算机软件技术等多领域科学知识，综合而成的创新技术。

纵观全球计算机辅助技术的发展，从最初的二维CAD、三维CAD，到CAE、CAM，以及近年来兴起的CAI技术，不难看出，CAI已成为全球计算机辅助技术发展新热点。

国内外众多实例证明，CAI将成为继CAD、CAM之后的新一代计算机辅助技术。

TRIZ为前苏联成为军事强国作出了巨大贡献，一直是国家机密。

苏联解体后，TRIZ得以解密，随之传播到欧美国家，并得到了发展。

1990年，基于TRIZ的计算机化产品问世，随着计算机技术的发展和TRIZ理论研究的推广，更多的专家学者致力于基于TRIZ理论的计算机辅助创新技术的研究开发。

基于TRIZ的计算机辅助创新软件从开始简单的程序化已成长为以TRIZ理论为基础，结合多种创新方法、软件工程技术、各学科领域知识为一体的创新系统，朝着智能化、个性化方向发展。

我国自主研发的CAI软件有河北工业大学TRIZ研究中心研发的Invention Tool软件和黑河TRIZ理论研究所的WINTRIZ软件。

计算机辅助设计与制造技术

计算机辅助设计与制造技术计算机辅助设计与制造技术（Computer-Aided Design and Manufacturing, 简称CAD/CAM）是一项综合利用计算机技术和相关软件来辅助设计和制造产品的技术。

它在工业领域有着广泛的应用，为产品的设计、开发和制造提供了高效、精确和创新的解决方案。

一、CAD技术的应用CAD技术是计算机辅助设计的主要组成部分，它以数字化的方式替代了传统的手工绘图，大大提高了设计效率和准确性。

1. 二维CAD设计二维CAD设计主要应用于平面布局和构造细节的绘制，它可以实现精确的尺寸和比例，使得设计师能够更加清晰地展示和表达设计意图。

同时，CAD软件提供了丰富的绘图工具和符号库，使得设计过程更加便捷。

2. 三维CAD建模三维CAD建模是CAD技术的重要发展方向，它可以创建具有立体感的模型并模拟不同视角下的效果。

通过三维CAD建模，设计师可以更加真实地预览产品的外观和结构，进一步完善设计方案。

此外，三维CAD建模还可以与其他软件进行集成，如有限元分析软件，以评估产品的强度和稳定性。

3. 参数化设计参数化设计是CAD技术的一项重要功能，它通过将设计参数与几何形状相结合，实现了设计的自动化和可配置化。

设计师可以通过调整参数值，快速生成不同规格和变体的产品设计。

这使得产品开发更加灵活，能够更好地满足市场需求。

二、CAM技术的应用CAM技术是计算机辅助制造的重要工具，它与CAD技术相辅相成，使得产品的制造过程更加高效和精确。

1. 数控加工数控加工是CAM技术的核心应用之一，它利用计算机控制机床进行产品加工。

通过CAM软件生成的数字化工艺数据，可以直接传输给机床控制系统，从而实现自动化的加工过程。

数控加工具有高精度、高稳定性和高效率的特点，可以大大提高生产效率和产品质量。

2. 材料切割和成型CAM技术还可应用于材料切割和成型过程。

例如，激光切割和注塑成型可以通过CAM软件精确控制，实现复杂形状的材料加工。

北京亿维讯同创科技有限公司总经理林岳

. All Righ得t学s员R能e够s轻er松v地e学d.习知识、掌握方法；语言幽默、观点深刻，兼具理论性和实操性。
作为北京亿维讯同创科技有限公司的创始人及总经理，背后还拥有一支技术先进、经验丰富的创新方法专业服务团队。北京亿维讯同创科技有限公司成立于2002年，是世界领先的知识驱动创新解决方案提供商，凭借在各个行业领域积累的丰富管理咨询经验，以及对国际创新方法的深入研究，为企业和院校提供领先的知识工程和技术创新软件、培训、咨询及实施服务，从知识复用和方法优化两个维度支持企业进行管理创新与产品创新。亿维讯同创是国内首家将发明问题解决理论TRIZ方法和计算机辅助创新CAI技术引入中国并推广应用的公司，也是率先开展面向业务应用的知识工程平台研发，并将两者有机结合，服务于企业并实现知识智能化应用的公司。2017年，e创新协同创新综合服务平台（www. ）上线运营，平台主要针对科技型制造业中小企业在管理创新、产品创新、政策及项目申报、科技金融四大领域面临的问题，提供企业在线需求发布、服务资源精准匹配与对接、创新成果跟踪与验收等协同创新综合服务，帮助企业降低创新成本，提高创新效率。
创新方法推广任重道远，大有可为。创新方法当前对于中小企业的创新发展更有现实的推进作用。“互联网+创新方法”必将为创新方法推广应用贡献更大的力量。
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曾为上海交通大学海外技术学院、北大光华管理学院、清华大学工程实训基地、西南交通大学格拉斯学院、中国科协企业创新服务中心、中国航天科技集团培训中心、中国电子科技集团南京十四所、中石油勘探开发研究院、东风汽车研究院、中国农机院、中国航天科工集团培训中心、中国机械工业集团、中国航空工业集团、中国船舶重工集团、中兴通讯、华为技术、中粮集团、海尔、比亚迪、富士康、康佳、TCL、美的、格力电器、中冶南方、特变电工、鄂尔多斯、新疆天业集团、武钢集团、宝钢集团、大庆油田、德朔实业、德昌电机、东软、远大创新、上海电气、北京新能源汽车、泸州老窖、宁夏共享集团、云内动力、贵研铂业、昆船、洛轴、许继、中国烟草机械研究中心、北方微电子、昆山麦格纳、玉柴、潍柴、广西五菱、柳工、广西欧维姆、东方电气、上海电气、瓮福、星火机床、长城开关、洛阳一拖、中广核、内蒙一机、北汽福田汽车、UT斯达康等600多家企业、高校、科研机构提供过培训及咨询服务，取得了丰硕的实践成果。

计算机辅助设计在产品创新中的应用

计算机辅助设计在产品创新中的应用在当今竞争激烈的市场环境中，产品创新成为了企业获取竞争优势、满足消费者需求的关键。

而计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称 CAD）的出现和发展，为产品创新带来了前所未有的机遇和可能性。

计算机辅助设计是一种利用计算机技术来辅助完成产品设计过程的方法和工具。

它涵盖了从二维绘图到三维建模、仿真分析、虚拟样机制作等多个方面，极大地改变了传统的产品设计模式。

首先，CAD 能够显著提高设计效率。

在过去，设计师们需要依靠手工绘图，不仅费时费力，而且修改起来极为繁琐。

而有了 CAD 软件，设计师可以快速地绘制出精确的图形，并且能够轻松地进行修改和调整。

例如，当需要对某个零件的尺寸进行修改时，只需要在软件中更改相关参数，与之相关的其他部分就会自动更新，大大节省了时间和精力。

其次，CAD 有助于提升设计的精度和质量。

通过计算机的精确计算和模拟，设计师可以更加准确地把握产品的尺寸、形状、比例等各种参数，避免了手工绘图可能产生的误差。

而且，CAD 软件还能够进行力学分析、热分析等各种仿真，提前发现产品可能存在的问题，从而在设计阶段就进行优化和改进，提高产品的性能和可靠性。

再者，CAD 为创新设计提供了更广阔的空间。

三维建模功能让设计师能够更加直观地看到产品的立体形态，从不同角度进行观察和思考，激发更多的创意灵感。

同时，CAD 还支持参数化设计，设计师可以通过设定一系列的参数和规则，让计算机自动生成多种设计方案，从中筛选出最优的方案。

在工业设计领域，CAD 的应用使得汽车、飞机等复杂产品的设计变得更加高效和精确。

以汽车设计为例，设计师可以利用 CAD 软件构建出汽车的外观和内饰模型，对车身线条、零部件布局等进行精细调整。

并且通过风洞模拟等技术，优化汽车的空气动力学性能，提高燃油效率和行驶稳定性。

在家居设计方面，CAD 让消费者能够在装修前就看到房间的虚拟效果。

设计师可以根据客户的需求和房间的实际尺寸，快速生成家具摆放、色彩搭配等多种方案，让客户直观地感受未来的家居环境，从而更好地做出决策。

计算机辅助设计技术及其应用

计算机辅助设计技术及其应用计算机辅助设计技术（Computer Aided Design，简称CAD）是一种基于计算机技术的现代设计工具，它将计算机技术与设计相结合，提供了更高效、更精准、更便捷的设计方法与工具。

在计算机辅助设计技术的发展过程中，人们逐渐发现它可以广泛应用于各个领域，如机械设计、建筑设计、电子设计等，成为了现代产业和科技的必备技术之一。

CAD是一种数字化的设计手段，可以将人类的概念和想象力转化为计算机程序，并让这些程序在计算机上进行运算和控制，最终产生出符合设计要求的产品或工程。

CAD技术的出现，不仅极大地提高了设计效率和准确度，也丰富了设计手段和表现形式。

比如，在机械设计领域，CAD技术可以用来完成三维实体建模、装配分析、结构强度分析、数控编程等多种设计任务，减少了人为因素对设计结果的影响，提高产品质量和生产效率，同时也缩短了项目的研发周期。

在建筑设计领域，CAD技术可以用来进行建筑方案设计、施工图的制作、土建结构力学分析等工作，让建筑师更加直观、快捷地表达设计意图，为建筑师和工程师的合作提供更好的沟通平台。

除了提高工作效率和设计精度，CAD技术还为设计师提供了更加灵活多样的设计空间。

比如，在产品设计中，设计师可以通过CAD技术来进行虚拟实验，模拟不同情况下的运动轨迹、强度承受能力等，从而找到最优的设计方案，减少试错率。

在电子设计中，CAD技术可以帮助工程师完成电路分析、布线、仿真等工作，快速验证设计方案的可行性和性能，降低产品的研发成本和风险。

总之，CAD技术为设计师们提供了更加便捷、高效、灵活、精准的设计手段，让他们可以更好地完成各种创新性工作。

随着CAD技术的不断发展，它也逐步融合了其他技术和手段，形成了更加强大的设计工具链。

比如，通过与三维打印技术相结合，可以将CAD模型直接转化为实物，快速制作出原型，促进产品开发和市场营销。

通过与虚拟现实（VirtualReality，VR）和增强现实（Augmented Reality，AR）技术相结合，可以让设计师们更加真实地模拟产品的使用场景和效果，并进行可视化演示。

基于WEB的计算机辅助机械创新设计系统研究

鞍山师范学院学报J ou rnal of A nshan N or m a l U niversit y 2008208,10(4):52-54基于W E B 的计算机辅助机械创新设计系统研究智　莹(鞍山师范学院数学系,辽宁鞍山114007)摘　要:总结了创新设计思维的两项原则:最短路径原则与相似性联想原则.分析了基于实例推理技术当前研究的不足并提出用遗传算法进行组合优化来解决.介绍了基于web 的创新设计知识库,提出了功能要求、作用原理及物理结构的相似性的量化方法,用相似度作为计算机辅助联想及遗传算法初始群体筛选的依据,形成一种改进的遗传算法.基于上述理论开发了基于web 的机械产品计算机辅助创新设计系统.关键词:机械设计;创新设计;创新思维;相似性中图分类号:TP391.72 文献标识码:A 文章篇号:100822441(2008)0420052203机械创新设计是一个极其重要而又困难的实践性较强的研究课题.目前创新设计方法研究虽然已取得一些成果,但创新学还处于发展初期,各种不同理论及工具不断涌现,远没有形成普遍可以接受的统一的理论体系.本文认为,要进行机械创新设计要有两个必要条件:一是充分获取适用的知识;二是要使用符合创新设计思维并能激发创新思维的设计系统.设计过程充满了矛盾,所获取的知识应有助于矛盾的迅速解决,这就要求知识获取工具紧密集成到设计过程中,因此要统一研究知识获取工具与设计系统.另外,人类的创新设计思维模式是在长期的成功设计经验中总结形成的,因此设计系统必须符合创新设计思维规律.创新设计思维规律应作为算机辅助创新设计系统的理论基础.基于上述考虑,本文从创新设计思维的研究出发,融合知识获取方法,研究创新设计理论,进而开发机械产品创新设计系统.1　机械创新设计思维规律本文提出两个机械创新设计思维原则:一是最短路径原则,设计者得到产品的功能要求后,往往检索出最佳设计实例,得出最优结果;二是相似性联想,本文只研究从机械产品实例中挖掘相似性,以促进机械创新设计.机械设计过程是从功能要求到作用原理,再到物理结构的映射过程[1].在cbr 系统中,功能要求、作用原理与物理结构可作为实例索引,因此可统称它们为索引项目.同一索引的不同类索引项目之间的联想可称为纵向联想,而不同索引的同类索引的联想可称为横向联想.判断联想是否合理的依据是相似性,相似性由已有产品实例确定.比如,“超声波研磨机产品实例”使“超声波振动”作用原理与“研磨”功能要求纵向地产生了内在联系.功能要求是联想的起点,经验丰富的设计师通常记忆有大量的设计实例,因而掌握纵向及横向相似性,所以能迅速地进行横向及纵向的联想,能触类旁通,得出具有相似作用原理及物理结构的实例(简称相似实例)并进行组合优化,最后得到最优解.这两项原则已被多种设计方法不自觉地采用了,基于实例推理不但能迅速接近最优解,体现最短路径原则;物场分析法(简称triz )分析了上百万设计实例,确定功能要求与作用原理及物理载体的内在联系,以及不同作用原理或物理载体的可替代关系,使设计师可根据功能要求找到适当的作用原理及物理载体,体现相似性联想原则.收稿日期作者简介智莹(),女,辽宁海城人,鞍山师范学院数学系副教授:2007-10-27:1972-.2　计算机辅助创新设计系统1　基于计算机辅助创新技术的产品开发过程两项创新设计思维原则充分体现在计算机辅助创新设计系统的设计中,系统还利用了多种创新设计方法及人工智能技术.计算机辅助创新设计系统的流程如图1所示,它包含如下关键技术:2.1　实例检索利用基于实例推理(cbr )技术时首先要深入研究它的优缺点.cbr 是一种以实例为知识载体的知识供应方法.当前它仍有如下不足:首先,系统为了达到实用通常建立庞大的实例库,这导致管理困难,系统运行效率低;其次,通过检索得到的只是一个或很少实例,而其它不符合检索要求但含有适用知识的实例没有利用,支持创新的力度不够;最后,实例调整严重依赖领域知识,难度大,所以很多cbr 系统简化为实例检索系统[2].导致这3项缺点的深层原因是实例是独立的,不同实例所蕴含的知识难以组合利用.为了克服这个矛盾,本文提出通过相似性联想找出相似实例,并利用遗传算法进行组合优化,实现实例知识的重用.本系统的实例检索功能用商品化pd m 系统i m an 中的产品结构与配置管理功能及搜索功能来实现,实例的可视化表示与管理依靠i m an 的产品结构树功能实现.2.2　可视化的实例模型表达及矛盾分析概念设计技术的发展方向为研究一种统一的设计方案表达方法[3].文献[4]对日本学者吉川弘之提出的fbs 图进行扩充,使用两个框架分别描述一个设计方案的功能层次与结构层次,并存储功能单元与结构单元的对应关系,使计算机理解产品的结构及其功能.这种方法的缺点是结构与功能的关系不够直观,因此本系统在功能层次图与结构层次图的基础上增加功能关系图,以语义网络的方式描述结构及之间的作用关系,使结构与功能处于同一张图中,设计者可直观地理解产品原理,根据功能关系图并运用价值工程方法分析实例存在的矛盾.实现创新的关键是正确分析产品中所存在的矛盾[5].产品设计中的基本矛盾是产品功能成本比不能满足用户要求,它有两种表现形式,一是未能实现某些产品功能质量目标;二是某些功能质量得到改善而某些功能质量却恶化.矛盾分析结果用于指导新作用原理、新物理结构的联想,进而找出相似实例.2.3　基于web 的创新设计知识库本系统的创新设计知识库包括作用原理库、物理结构库与实例库.当系统根据相似性搜索到新作用原理或物理结构后,相应的实例自动调出.作用原理库与物理结构库的开发借鉴了triz 的成果,再针对机械领域补充整理出240余种作用原理(其中包括50余种基本措施).在每种作用原理下分别存储多种物理结构,形成物理结构库.实例库主要针对几种常见的家电产品进行开发.创新设计知识库是创新设计系统的核心部件,它是一种web 文本知识库,文本经过笔者开发的机械知识x m l 标记处理,使知识库建立在国际标准x m l 文本之上,因此可实现知识资源的异地共享,并且在此知识库之上可建立基于web 的机械产品计算机辅助创新设计系统,满足异地协同设计的需要.2.4　相似性的量化方法及改进的遗传算法每种产品的结构不同,需要不定相同的遗传算法编码.本系统为了提高运行效率,采用浮点数编码方式.在传统的遗传算法中,初始群体是通过用随机的方法来产生的,这具有一定的盲目性.因此本文提出利用实例的作用原理或物理结构的相似性作为筛选实例产生初始群体的依据.实现该途径的关键在于相似性的量化也即相似度的计算方法[6]相似度实质是实例的关联知识,必须以一定的算法在实例集合中挖掘得到纵向联想的相似度实质是功能目标与实现手段的关系程度,横向联想的相似度实质是实现手段的可替代关系程度相似度越高意味着得到已有产品实例的更多支持根据相似度来筛选初始35第4期智　莹:基于W E B 的计算机辅助机械创新设计系统研究....群体就等于利用以前的设计经历,使初始群体的产生有合理的基础,因此能加快遗传算法的收敛.本文根据相似性联想原理提出如下纵向及横向联想的相似度计算方法.设产品实例集合为c,功能元素集合为f ,作用原理或物理结构元素集合为g.分别记为:c ={c i |i =1,2,…,n};f ={f j |j =1,2,…,m };g ={g k |k =1,2,…,q}.实例集合中的实例c i 以不同的隶属度u ij 及u ik 分别隶属于f j 及g k .设元素g k 到元素f j 的纵向联想相似度为r k j ,则:r k1=∑ni =1(u ik ×u ij )∑n i =1u ij ,又设g 空间中有元素g k 和g m .实例c ji 分别以隶属度u ik 和u i m 隶属于元素g k 和g m ,设从g k 到g m 的横向联想相似度为r k m ,则:r k m =∑n i =1u ik ×m in (u ik ,u im )∑n i =1ui m ,隶属度作为实例对象的一项属性来存储.系统根据以上算法从实例集合中挖掘相似度知识,辅助设计师从相似度较高的方向进行联想,并用于指导遗传算法初始群体的产生,从而促进设计创新.3　结论本文研究创新设计思维规律并用于指导机械产品创新设计系统的开发,系统的成功应用证明了关于创新设计思维规律论断的正确性以及多种新技术的可行性.系统可通过矛盾分析与联想,搜索到适用的作用原理、措施、物理结构及实例以解决矛盾,完成概念设计阶段的功能优化与原理优化,是实现机械广义优化设计方法的新成果.参考文献:[1]张亮.演化式事例改写策略[J ].武汉大学学报,1997,43(1):51-56.[2]W ynne hsu .Current Re s ea rch in t he Concep tua lDe sign of M echani ca l Products Compute r 2a ided Design[J ].Irene my woon,1998,30(5):377-389.[3]王漫,王志海,胡学钢,等.智能概念设计的设计知识表示[J ].合肥工业大学学报,1997,20(2):34-38.[4]牛占文,徐燕申,林岳,等.实现产品创新的关键技术———计算机辅助创新技术[M ].机械工程学报,2000,36(1):11-14.[5]阎平凡,张长水.人工神经网络与模拟进化计算[M ].北京:清华大学出版社,2000.[6]马垣.基于二进制可辨矩阵的知识约简[J ].鞍山师范学院学报,2003,5(4):64-68.Resear ch on Appli ca t i on of W eb 2ba sedC o m puter 2a i ded M echan i ca l C r ea ti veD esi gn SystemZH I Ying(D epa rt m ent of M a t he m atics,Anshan N orma l U niv ersity,Anshan L iaoning 114007,China )Abstrac t:T wo principles of creative design thinking are summ arized in this pa pe r :shortest r oute principle and si m ila rity associa tion p rinci p le .It analyzes the disadvantage of the current study on cbr and pr oposes a pplying ga in co m bina tion and opti m izing t o s olve the m ,and intr oduces a kind of web 2based creative design repository .It advances a kind of m easure m ethod of si m ilarity a mong f uncti on de m and 、ac tion principium and substance structure using si m ilarity degree a s the base son which computer 2a ided association can be realized and the orig 2y f y,f 222y y K y M ;;;S y (责任编辑张冬冬)45鞍山师范学院学报第10卷ina l colon o ga can be selected reas onabl thus a kind o i mp r oved ga com es int o be ing .A web based com puter aided creative design s ste m has been deve l oped based on above theor .e wor ds:echanica l design Crea tive design C rea tive thinking i m ilarit :。

计算机辅助设计在产品开发中的应用

计算机辅助设计在产品开发中的应用在当今竞争激烈的市场环境中，产品开发的速度和质量对于企业的生存和发展至关重要。

计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）作为一种强大的工具，已经在产品开发领域得到了广泛的应用，并为企业带来了显著的优势。

CAD 技术的出现彻底改变了传统的产品设计方式。

过去，设计师们需要依靠手工绘图和模型制作来表达他们的创意，这不仅费时费力，而且修改和完善设计也非常困难。

而 CAD 软件的出现，使得设计师们可以在计算机上直接进行设计，通过数字化的方式精确地表达产品的形状、尺寸和结构。

首先，CAD 技术大大提高了设计效率。

设计师可以利用 CAD 软件中的各种工具和功能，快速绘制出复杂的图形和曲线。

例如，在汽车设计中，设计师可以通过 CAD 软件轻松地设计出车身的流线型外形，并且可以在短时间内进行多次修改和优化。

此外，CAD 软件还支持参数化设计，设计师可以通过设置参数来控制产品的尺寸和形状，从而实现快速的设计变更。

其次，CAD 技术提高了设计的准确性。

在传统的手工绘图中，由于人为因素的影响，往往会存在误差。

而 CAD 软件可以精确地计算出产品的尺寸和形状，避免了误差的产生。

这对于一些对精度要求较高的产品，如航空航天产品和医疗器械，尤为重要。

再者，CAD 技术使得设计的可视化效果更加出色。

通过 CAD 软件，设计师可以生成逼真的三维模型和渲染图像，让客户和团队成员在产品开发的早期阶段就能直观地看到产品的最终效果。

这有助于更好地理解设计意图，发现潜在的问题，并及时进行调整。

在机械产品开发中，CAD 技术发挥着重要的作用。

例如，在设计零部件时，CAD 软件可以帮助工程师进行强度分析和运动模拟，从而确保零部件的性能和可靠性。

同时，CAD 软件还可以生成详细的工程图纸，为生产制造提供准确的指导。

在电子产品开发中，CAD 技术同样不可或缺。

电路板的设计、外壳的造型以及内部结构的布局等都可以通过 CAD 软件来完成。