创新有道――CAI技术在产品生命周期中的作用
 
飞机是制造业的创新杰作
 
飞机的发展历程,是一部充满创新色彩的历史长卷。无论是100多年前莱特兄弟的“飞行者1号”,还是今天各式各样的大型客机、水陆两栖飞机,都是人类智慧的结晶,都是创新的结果。
 
从技术层面上来说,飞机是一种复杂的产品系统,由数百万个零部件构成。复杂产品的设计和制造过程是一项涉及多学科、需要多专业人员协作的系统工程。由于飞机具有功能复杂、结构精巧、性能要求高、生产工艺复杂等特点,不仅研制周期长、耗资巨大、设计验证难度大,更为重要的是,在整个设计过程的每一步,设计错误、数据误差和设计管理中的疏忽都可能给最终的产品带来不良后果,甚至会造成大规模的返修。
 
计算机辅助创新(CAI)技术
 
在整个产品的研发或改进进程中,实现创新设计的关键时期是概念设计(或称方案设计)阶段。概念设计阶段所定义的产品性能基本上就是最后用户所得到的产品性能。此时,能否有效利用各种创新技术进行源设计创新决定了概念设计的成败,同时也决定了最终产品的成败。基于成熟创新理论的计算机辅助创新(CAI ,Computer Aided Innovation)技术的出现为实现技术创新提供了前所未有的利器。许多世界知名企业,如福特、通用汽车、三星、波音等,都在研发流程中引入CAI技术并取得了显著成功。
 
CAI技术的核心理论之一是被誉为“神奇点金术”的TRIZ理论――它源于前苏联军方,前所未有地提出将人类进行发明创造、解决技术难题过程中所遵循的客观规律加以总结。90年代传入西方国家后,TRIZ被广泛应用到军事以外的很多工程技术领域。俄罗斯、日本、韩国、美国、以色列等国家都设有专门的TRIZ研究中心。多年来,TRIZ已经为众多世界著名企业带来了巨大的效益。TRIZ发展到今天,经过众多专家的不断完善、世界知名企业实践应用的检验,其理论体系已经相当成熟。但其难用性也往往令一定数量的企业望而却步。因此,如要在企业中大规模应用TRIZ,其软件化是关键所在。
 
现代CAX体系的创新优势
 
如果说传统的CAX体系是由CAD/CAE/CAM/CAPP/CAT/CACD等组成的话,那么我们可以说,CAI的出现发展和补充了传统的CAX技术,并有力地支持了各方面的创新设计和技术改进工作。
 
传统的CAX技术工具作为详细设计的辅助工具,所解决的只是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的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,但是传统的CAX工具不可能为设计者提供任何参考设计方案。
 
一件产品的完整的生命周期一般是:需求分析-创新概念构造-产品创新方案-详细设计-仿真分析-工艺-样件-检测-量产-组装-库存-市场销售-使用/维护-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/CAE/CAM/CAT/RE/CAPP等支持;“库存”之后属运做管理阶段,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、技巧、经验、原理等;CAD等所提供的为“物化知识”,包括:外观设计、总体布置、零件造型、装配、工程绘图、仿真分析、测试结果、说明书、计算结果等;运做管理流程一般又包括:原材料管理、计划进度、物流、人力资源等。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起着举足轻重的作用。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的源泉,也是企业核心竞争力之所在。
 
CAI技术不仅很好地解决了TRIZ理论的软件化问题,而且也解决了上述问题。以亿维讯同创集团的计算机辅助创新设计平台Pro/Innovator为例,它包括问题全面分析(TSA)、问题求解、创新原理、方案评价、专利查询、智力资产管理和报告生成等功能模块,这些模块相辅相成,共同组成了先进的计算机辅助创新解决方案,来提高研发人员解决技术难题、实现技术突破的效率。根据以往所总结出的一系列创新问题求解的规律和方法,Pro/Innovator能够不折衷地解决各种技术矛盾,使得我们在面对具体的技术难题时,更加有的放矢,避免以往盲目地"尝试"。
 
结语
 
在“以信息化带动工业化,以工业化促进信息化”的信息化建设进程中,提高企业创新能力的需求愈显重要。航空工业作为企业信息化应用的先锋,已经走在了创新的前列。可以说,没有创新的航空工业是没有活力的行业;没有CAI技术的信息化技术更是不完整的信息化技术。CAI技术的出现为中国的航空工业实现跨越式的发展提供了一个可行思路。
 
CAI技术将过去枯燥无味、需要设计者冥思苦想的概念设计工作变成了普通的技术工作。随着CAI技术的推广与普及,我们有理由相信“处处皆创新之处,人人为创新之人”的时代即将到来!