第19章 计算机辅助创新软件 InventionTool系列软件简介,创新设计研究所,主 要 内 容,本体论,多领域科学知识,现代设计方法学,计算机技术,发明问题解决理论（TRIZ）,19-1 概述,计算机辅助辅助创新CAI,有力地支持了产品生命周期各方面的创新设计和技术改进工作。,19-1 概述,数据库技术；信息管理 人工智能 网络技术；搜索引擎技术 数据挖掘 ,创新理论、方法,计算机辅助创新软件系统,计算机技术,知识库,科学原理库 专利库 专业技术网站 行业知识库 企业知识库 个人知识库 ,TRIZ QFD FA VE AD TOC FMEA ,经过十多年的发展，基于TRIZ 的计算机辅助创新软件从最初的计算机化TRIZ 工具已发展成为了以TRI为核心，融合现代创新方法、计算机技术、多领域科学知识为一体的综合创新系统。,方法,知识,19-2 计算机辅助创新原理,1. CAI软件应用流程框架,产品分析,过程管理,网络支持,技术进化,创新知识库,物化知识,2. CAI软件组成,技术支持,问题求解,（专利、设计实例、物理效应等）,19-2 计算机辅助创新原理,分析上述主流CAI 软件的功能模块，目前较完善的CAI 软件的主要功能包括以下几个方面：,CAI软件功能,创新导航,解决问题,技术预测,方案评价,3. CAI 软件的主要功能,专利查询,知识管理,预期失效分析,19-2 计算机辅助创新原理,生成专利,知识管理,方案知识库管理,创新方案库,工程实例库,4. InventionTool软件应用流程框架,19-2 计算机辅助创新原理,分析问题实质； 对初始问题进行分解、分析及规范化处理； 进入相应的功能模块寻求问题解； 获得启发性方案； 评价所得方案； 结合实际生成最佳可行方案； 专利规划及知识管理。,5. CAI软件解决创新设计问题的一般流程,19-2 计算机辅助创新原理,类比与转换,领域问题,TRIZ标准问题,TRIZ通用解,领域解,问题转化,1. 基于CAI的发明问题解决过程模型,19-3 基于CAI的辅助创新原理,1. 基于CAI的问题解决过程,CAIs中不同问题的解决方法,19-3 基于CAI的辅助创新原理,原理1,发明原理,原理实例,路线1,技术进化模式及路线,进化实例,效应1,效应,效应实例,标准解1,标准解,标准解实例,全 球 专利库,抽象,CAI 领域,领域问题,设计领域,转换、匹配,检索、浏览,选出的TRIZ通解及工程实例,2. 基于CAI的创新设计场景,19-3 基于CAI的辅助创新原理,3. 基于CAI的辅助创新原理过程,CAI软件,场景：选定的TRIZ通用解及工程实例,未预见的发现：UXDs,设计问题,问题的领域解,设计人员的知识和经验,UXDs： 发明原理UXD-p， 技术进化UXD-t， 效应UXD-e， 标准解UXD-s,19-3 基于CAI的辅助创新原理,1. InventionTool3.0 主界面,19-4 InventionTool3.0软件简介,2. InventionTool3.0 冲突模块界面,19-4 InventionTool3.0软件简介,3. InventionTool3.0进化模块界面,19-4 InventionTool3.0软件简介,4.InventionTool3.0技术成熟度模块界面,19-4 InventionTool3.0软件简介,5.InventionTool3.0 效应模块界面,19-4 InventionTool3.0软件简介,6.InventionTool3.0 标准解模块界面,搜索引擎,效应实例,实例说明,19-4 InventionTool3.0软件简介,1. 蝶阀总体结构,1-阀体 2-蝶板 3-阀杆 4-阀座 5-接座 6-驱动装置 双偏心蝶阀总体结构,19-5 工程案例：蝶阀创新,2.现有蝶阀产品问题分析,现有产品： 通过对蝶阀产品总体结构设计规范、产品结构状况的研究分析，三偏心蝶阀结合了不同种类蝶阀产品的优点，使其在产品的结构和密封效果上都有了很大的提高，在各行业得到了广泛的应用，因此选择其作为创新设计的原型产品。 三偏心蝶阀是在双偏心的阀杆轴心位置偏心的同时，再加上圆锥形密封面中心线相对于阀门中心线偏转一个角度，形成第三个偏心。可使阀座与阀板在阀门的整个行程中完全脱离，阀板与阀座的接触只是在密封时的一瞬间。因此极大地减少了阀座与阀板之间在开关过程中的摩擦，减少了磨损，延长使用寿命，提高了操作的可靠性。,19-5 工程案例：蝶阀创新,2.现有蝶阀产品问题分析,系统缺点： 虽然三偏心蝶阀在产品的结构和密封效果上都有了很大的提高，但是三偏心蝶阀还存在一定的缺陷：三偏心蝶阀对结构设计和选材要求严格，特别是密封圈，其椭圆形截面尺寸要求精确，工作条件亦苛刻；并且由于蝶板和阀座的弹性变形，在其接触和脱离的瞬间，仍存在着摩擦；又由于存在着正流和逆流两种不同的工作状态，要达到零泄漏比较困难。所以需要开发新的产品。,19-5 工程案例：蝶阀创新,技术进化潜能预测,1）阀杆、蝶板与阀体中心线三者之间的结构关系： 无偏心（专利 86208284） 单偏心（专利 92227598.x） 双偏心（专利97241076.7） 三偏心（专利 98226652.9），如图中：； 2）阀杆与蝶板之间的链接方式： 刚性链接（专利 86208284） 一个铰接（专利 86100768） 两个链接（专利 87208019 U） 柔性链接（专利03279456.8），如图中：； 3）密封圈结构： 软密封 硬密封 软硬组合密封；如图中： 或 。,3.确定产品改进方向,19-5 工程案例：蝶阀创新,技术进化潜能预测,蝶阀的实现密封功能的关键结构部为四部分： 驱动装置； 动力传输装置； 执行部分，包括阀杆、蝶板、阀座和密封圈； 连通管路部分，包括阀体及其它附属部件。,蝶阀的主要密封结构 技术进化过程,3. 确定产品改进方向,19-5 工程案例：蝶阀创新,分析蝶阀核心技术的进化趋势，应用InventionTool3.0的技术进化模块下的进化潜力预测模块选择相关的进化模式和进化路线及确定技术进化程度，总共有可控性、动态性、减少人的介入、新物质、功能相似集成、空间分割、线的几何进化、维数，共8条相关进化路线符合蝶阀密封技术的进化趋势。,蝶阀的技术进化潜力图,3. 确定产品改进方向,技术进化潜能预测,19-5 工程案例：蝶阀创新,3.确定产品改进方向,创新设计设想,结合分析上述的三条进化路线的潜力状态，给出较具体的设想方案： 方案1：基于物体分割路线（图19.16）分析：将传统的固定阀座进行“分割”，设计成能够沿蝶板中心轴线方向平行移动的结构，这样可使上述的设想方案更易于实现。开启蝶板时，以较低的驱动力矩使阀座动作脱开密封面，使蝶板两边的介质压力卸掉大部分，可大大降低开启力矩。,“物体分割”进化路线,19-5 工程案例：蝶阀创新,3.确定产品改进方向,创新设计设想,方案2：基于动态性增加路线（图19.16）分析：在阀体内部设置弹簧装置，辅助阀座的复位以及压紧密封面。,“结构柔性化”进化路线,19-5 工程案例：蝶阀创新,创新设计设想,方案3：基于添加新物质性路线（图19.16）分析：将密封圈和阀座的材料添加新型物质，增强密封副的耐磨性和耐腐蚀性。,“向复杂物质-场进化”进化路线,3.确定产品改进方向,19-5 工程案例：蝶阀创新,蝶阀创新设计方案图及三维装配图,最终方案设计,综合分析蝶阀的创新设计设想，经过与合作企业技术人员的交流，结合企业的设计水平、制造水平和开发人员的经验等，并进行评估，确定蝶阀创新设计方案如图（a）所示，图（b）是根据创新设计方案进行设计的蝶阀三维装配模型图。,（a）,（b）,3.确定产品改进方向,19-5 工程案例：蝶阀创新,本章小结,计算机辅助创新CAI技术的出现和发展补充了传统的CAX技术，可以针对不同行业技术特点进行产品创新。它可辅助设计者有效地利用多学科领域的知识和前人已有的研究成果，结构化的分析问题，并充分调动既有知识，创造性的寻求问题的解决方案。 计算机辅助创新原理 常见CAI软件 InventionTool3.0软件操作,谢谢！,