一. 创新理念的变革
  在计算机辅助创新(CAI)技术诞生之前,由于在创新设计和技术改进方面没有系统的理论方法和实用的技术工具,人们往往把实现创新归结为发明家和专家的任务。并且对于一个解决具体的创新性问题或者技术矛盾,人们更多的是采用试错法,凭借自己的经验和知识,一次次尝试性地去解决,结果费时费力,效果也不好。人们不禁希望创新可否像数学运算一样,有计算器可用。
  在实现创新的过程中是否也有类似的方法甚至工具可以借助呢?答案是肯定的。
  CAI是新产品开发中的一项关键基础技术,它是以20世纪90年代来在欧美国家迅速发展的发明问题解决理论(TRIZ)研究为基础,结合本体论(Ontology),现代设计方法学、计算机软件技术、多领域科学知识,综合而成的创新技术。在研发过程中,计算机辅助技术(包括CAD/CAM/CAE等)有效地提升了我们的设计质量和效率,对产品开发起到巨大的推动和支撑作用。在CAI产生后,亦如CAD等技术有效支持详细设计阶段一样,CAI技术为概念设计提供了先进的创新理论、方法与多学科知识的支持。它能够帮助研发人员有效地运用创新原理和方法,全面地分析问题,从不同学科领域中借鉴有效的技术和方法,从而构建出科学的创新设计方案。
二. CAI中的创新原理模块
以往的创新方法只是将人们在生活中一些零散的创新经验加以归纳,没有形成系统的体系。TRIZ的出现虽然极大地改进了这一点,但由于TRIZ的抽象性和难掌握性以及企业普遍对系统化创新的极大需求,便促进了CAI技术的诞生。CAI中的创新原理模块完整嵌入了TRIZ的创新原理,并优化了创新原理在的软件中的应用。这一模块拥有系统的理论体系和问题解决流程,能有效地辅助人们有规律地进行创新或技术改进。
l 创新原理模块具有广泛适用性  

  Altshuller在对当时世界上数百万份发明专利分析研究的基础上建立了由解决技术矛盾、实现创新的各种方法和算法组成的综合理论——TRIZ。其中的40条创新原理对人们的创新活动具有很强的指导作用。进一步的研究表明,不同领域的问题解决往往遵循着共同的规律,同一条创新技法往往在不同工程领域反复出现。因此,TRIZ创新原理包含的具有普遍性的创新方法和规律,可以广泛应用到多个技术领域。例如“抽取”原理,该原理建议从物体中抽取出带有负面影响的部分或属性。空调就是这一原理的应用实例:将产生噪音和热气的压缩机分离放置到室外。
l 通用、统一的求解参数

  创新设计过程中会不可避免地产生矛盾,即:当我们用已有的方法改进系统的某个性能时,结果出现系统其它性能恶化的情况。例如在建筑上,要想提高承重梁的强度,就会增加其截面积,从而导致承重梁的重量增加。不同领域中,人们所面临的创新问题不同,其中包含的矛盾也是千差万别。若要解决这些矛盾,我们首先要对它们进行统一的描述。TRIZ首先将不同领域中的各种技术特性进行了概括,抽象为39个TRIZ标准技术特性。运用这39个技术特性,可对不同问题中所包含的矛盾进行统一、标准的描述。以矩阵的形式表示它们之间不同的矛盾组合,这就是TRIZ中著名的技术矛盾解决矩阵。CAI中已经完整纳入这一矩阵,与创新原理模块一起,构成创新设计问题强大的解决利器。
l 规范、科学的创新步骤

  TRIZ创新原理为我们提供了统一的创新步骤和思路,即将特殊的问题归结为TRIZ的一般性问题,然后应用TRIZ带有普遍性的创新理论和算法寻求标准解法,在此基础上演绎形成初始问题的具体解法。这种从特殊到一般的方法,充分体现了科学的问题解决思想,富有可操作性,为CAI的产生提供了重要的理论与方法基础。
三. CAI创新原理模块应用实例
  生活中我们常用扳手拧紧或者松卸螺栓,这时经常会出现螺栓棱角被磨损的问题。为了方便地拧紧或者松动螺栓,又不损坏螺栓,我们采取的方法一般是通过减小扳手卡口和螺栓的配合间隙,增加螺栓的受力面,来减少对棱角的磨损。但这样做提升了制造精度,难度很大。为解决这一矛盾,我们可以用39个技术特性中的两个技术特性来描述该矛盾。进入CAI中的创新原理模块,获得相应的创新原理,如“不对称性”原理,“空间维数变化”原理等。应用空间维数变化原理,我们会有这样一个创新解决方案:在扳手卡口内壁开几个小弧。扳手之所以会磨损螺栓,就是因为作用力都集中在棱角上,是作用在一条线上。现在经过增加几个小弧,使作用力加到螺栓的棱面上,有效地解决了螺栓棱角磨损问题。
  通过上面的例子可以看出,经过深入分析,扳手磨损螺栓的问题首先被CAI定义为软件可分析的标准矛盾,然后运用创新原理模块获得有效的解决方案。
运用CAI中的创新原理模块,我们还可以解决其他很多创新过程中的具体技术难题。但更重要的是,CAI的应用使我们的创新过程有规律可依循、有理论可依据、有工具可借助,让更多的人掌握科学创新方法和工具。这对于普及创新工具,提升企业的整体创新能力都有着极其重要的价值。