《創(chuàng)新設(shè)計-TRIZ系統(tǒng)化創(chuàng)新教程》課件 第19章 計算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件

第19章計算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件

——InventionTool系列軟件簡介創(chuàng)新設(shè)計研究所主要內(nèi)容

概述計算機(jī)輔助創(chuàng)新原理基于CAI的輔助創(chuàng)新原理InventionTool系統(tǒng)簡介工程案例：蝶閥創(chuàng)新設(shè)計

本體論多領(lǐng)域科學(xué)知識現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué)

計算機(jī)技術(shù)發(fā)明問題解決理論（TRIZ）19-1概述傳統(tǒng)的CAX技術(shù)體系

計算機(jī)輔助設(shè)計CAD計算機(jī)輔助工藝規(guī)劃CAPP計算機(jī)輔助制造CAM

計算機(jī)輔助輔助創(chuàng)新CAI作為詳細(xì)設(shè)計的輔助工具，所解決的只是將思想表達(dá)為實(shí)際圖形或數(shù)據(jù)的問題，對真正的設(shè)計活動支持較少，不能為設(shè)計者提供任何參考設(shè)計方案?，F(xiàn)代CAX技術(shù)體系

有力地支持了產(chǎn)品生命周期各方面的創(chuàng)新設(shè)計和技術(shù)改進(jìn)工作。19-1概述數(shù)據(jù)庫技術(shù)；信息管理人工智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；搜索引擎技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘……創(chuàng)新理論、方法計算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件系統(tǒng)計算機(jī)技術(shù)知識庫科學(xué)原理庫專利庫專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站行業(yè)知識庫企業(yè)知識庫個人知識庫……TRIZQFDFAVEADTOCFMEA……經(jīng)過十多年的發(fā)展，基于TRIZ的計算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件從最初的計算機(jī)化TRIZ工具已發(fā)展成為了以TRIZ理論為核心，融合現(xiàn)代創(chuàng)新方法、計算機(jī)技術(shù)、多領(lǐng)域科學(xué)知識為一體的綜合創(chuàng)新系統(tǒng)。方法知識19-2計算機(jī)輔助創(chuàng)新原理1.CAI軟件應(yīng)用流程框架產(chǎn)品分析過程管理網(wǎng)絡(luò)支持

標(biāo)準(zhǔn)解效應(yīng)技術(shù)進(jìn)化創(chuàng)新知識庫物化知識CAI系統(tǒng)2.CAI軟件組成發(fā)明原理技術(shù)支持問題求解（專利、設(shè)計實(shí)例、物理效應(yīng)等）19-2計算機(jī)輔助創(chuàng)新原理分析上述主流CAI軟件的功能模塊，目前較完善的CAI軟件的主要功能包括以下幾個方面：CAI軟件功能創(chuàng)新導(dǎo)航解決問題技術(shù)預(yù)測方案評價3.CAI軟件的主要功能專利查詢知識管理預(yù)期失效分析19-2計算機(jī)輔助創(chuàng)新原理系統(tǒng)問題分析問題定義概念設(shè)計方案方案評價最終方案生成報告項目總結(jié)報告生成專利知識管理方案知識庫管理創(chuàng)新方案庫技術(shù)成熟度預(yù)測技術(shù)進(jìn)化原理物質(zhì)-場模型及標(biāo)準(zhǔn)解沖突矩陣及發(fā)明原理效應(yīng)知識庫創(chuàng)新導(dǎo)航預(yù)期失效分析工程實(shí)例庫4.InventionTool軟件應(yīng)用流程框架19-2計算機(jī)輔助創(chuàng)新原理①分析問題實(shí)質(zhì)；②對初始問題進(jìn)行分解、分析及規(guī)范化處理；③進(jìn)入相應(yīng)的功能模塊尋求問題解；④獲得啟發(fā)性方案；⑤評價所得方案；⑥結(jié)合實(shí)際生成最佳可行方案；⑦專利規(guī)劃及知識管理。5.CAI軟件解決創(chuàng)新設(shè)計問題的一般流程19-2計算機(jī)輔助創(chuàng)新原理類比與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域問題TRIZ標(biāo)準(zhǔn)問題TRIZ通用解領(lǐng)域解問題轉(zhuǎn)化1.

基于CAI的發(fā)明問題解決過程模型CAI中知識應(yīng)用發(fā)明原理技術(shù)進(jìn)化法則標(biāo)準(zhǔn)解39個技術(shù)特性物場分析法ARIZ…19-3基于CAI的輔助創(chuàng)新原理1.

基于CAI的問題解決過程TRIZ問題操作（檢索）TRIZ解相沖突的工程參數(shù)沖突矩陣40條發(fā)明原理基于物質(zhì)-場的功能分析標(biāo)準(zhǔn)解搜索算法76個標(biāo)準(zhǔn)解技術(shù)進(jìn)化分析技術(shù)進(jìn)化路線技術(shù)進(jìn)化預(yù)測功能集功能本體效應(yīng)CAIs中不同問題的解決方法19-3基于CAI的輔助創(chuàng)新原理…原理1發(fā)明原理原理實(shí)例……路線1技術(shù)進(jìn)化模式及路線進(jìn)化實(shí)例……效應(yīng)1效應(yīng)…效應(yīng)實(shí)例……標(biāo)準(zhǔn)解1標(biāo)準(zhǔn)解…標(biāo)準(zhǔn)解實(shí)例………全球?qū)＠麕斐橄驝AI領(lǐng)域領(lǐng)域問題設(shè)計人員設(shè)計領(lǐng)域轉(zhuǎn)換、匹配檢索、瀏覽選出的TRIZ通解及工程實(shí)例2.基于CAI的創(chuàng)新設(shè)計場景19-3基于CAI的輔助創(chuàng)新原理3.基于CAI的輔助創(chuàng)新原理過程CAI軟件場景：選定的TRIZ通用解及工程實(shí)例未預(yù)見的發(fā)現(xiàn)：UXDs設(shè)計問題問題的領(lǐng)域解設(shè)計人員的知識和經(jīng)驗(yàn)UXDs：發(fā)明原理UXD-p，技術(shù)進(jìn)化UXD-t，效應(yīng)UXD-e，標(biāo)準(zhǔn)解UXD-s19-3基于CAI的輔助創(chuàng)新原理1.InventionTool3.0主界面19-4InventionTool3.0軟件簡介2.InventionTool3.0沖突模塊界面19-4InventionTool3.0軟件簡介3.InventionTool3.0進(jìn)化模塊界面19-4InventionTool3.0軟件簡介4.InventionTool3.0技術(shù)成熟度模塊界面19-4InventionTool3.0軟件簡介5.InventionTool3.0效應(yīng)模塊界面19-4InventionTool3.0軟件簡介6.InventionTool3.0標(biāo)準(zhǔn)解模塊界面搜索引擎效應(yīng)實(shí)例實(shí)例說明19-4InventionTool3.0軟件簡介1.蝶閥總體結(jié)構(gòu)1-閥體2-蝶板3-閥桿4-閥座5-接座6-驅(qū)動裝置雙偏心蝶閥總體結(jié)構(gòu)19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新2.現(xiàn)有蝶閥產(chǎn)品問題分析現(xiàn)有產(chǎn)品：通過對蝶閥產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)狀況的研究分析，三偏心蝶閥結(jié)合了不同種類蝶閥產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，使其在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和密封效果上都有了很大的提高，在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，因此選擇其作為創(chuàng)新設(shè)計的原型產(chǎn)品。三偏心蝶閥是在雙偏心的閥桿軸心位置偏心的同時，再加上圓錐形密封面中心線相對于閥門中心線偏轉(zhuǎn)一個角度，形成第三個偏心?？墒归y座與閥板在閥門的整個行程中完全脫離，閥板與閥座的接觸只是在密封時的一瞬間。因此極大地減少了閥座與閥板之間在開關(guān)過程中的摩擦，減少了磨損，延長使用壽命，提高了操作的可靠性。19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新2.現(xiàn)有蝶閥產(chǎn)品問題分析系統(tǒng)缺點(diǎn)：雖然三偏心蝶閥在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和密封效果上都有了很大的提高，但是三偏心蝶閥還存在一定的缺陷：三偏心蝶閥對結(jié)構(gòu)設(shè)計和選材要求嚴(yán)格，特別是密封圈，其橢圓形截面尺寸要求精確，工作條件亦苛刻；并且由于蝶板和閥座的彈性變形，在其接觸和脫離的瞬間，仍存在著摩擦；又由于存在著正流和逆流兩種不同的工作狀態(tài)，要達(dá)到零泄漏比較困難。所以需要開發(fā)新的產(chǎn)品。19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)化潛能預(yù)測1）閥桿、蝶板與閥體中心線三者之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系：無偏心（專利86208284）→單偏心（專利92227598.x）→雙偏心（專利97241076.7）→三偏心（專利98226652.9），如圖中：①→③→⑦→⑩；2）閥桿與蝶板之間的鏈接方式：剛性鏈接（專利86208284）→一個鉸接（專利86100768）→兩個鏈接（專利87208019U）→柔性鏈接（專利03279456.8），如圖中：①→③→⑥→⑨；3）密封圈結(jié)構(gòu)：軟密封→硬密封→軟硬組合密封；如圖中：①→②→⑤或①→④→⑧。3.確定產(chǎn)品改進(jìn)方向19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)化潛能預(yù)測蝶閥的實(shí)現(xiàn)密封功能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部為四部分：①驅(qū)動裝置；②動力傳輸裝置；③執(zhí)行部分，包括閥桿、蝶板、閥座和密封圈；④連通管路部分，包括閥體及其它附屬部件。蝶閥的主要密封結(jié)構(gòu)技術(shù)進(jìn)化過程3.確定產(chǎn)品改進(jìn)方向19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新分析蝶閥核心技術(shù)的進(jìn)化趨勢，應(yīng)用InventionTool3.0的技術(shù)進(jìn)化模塊下的進(jìn)化潛力預(yù)測模塊選擇相關(guān)的進(jìn)化模式和進(jìn)化路線及確定技術(shù)進(jìn)化程度，總共有可控性、動態(tài)性、減少人的介入、新物質(zhì)、功能相似集成、空間分割、線的幾何進(jìn)化、維數(shù)，共8條相關(guān)進(jìn)化路線符合蝶閥密封技術(shù)的進(jìn)化趨勢。蝶閥的技術(shù)進(jìn)化潛力圖3.確定產(chǎn)品改進(jìn)方向技術(shù)進(jìn)化潛能預(yù)測19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新3.確定產(chǎn)品改進(jìn)方向創(chuàng)新設(shè)計設(shè)想結(jié)合分析上述的三條進(jìn)化路線的潛力狀態(tài)，給出較具體的設(shè)想方案：方案1：基于‘物體分割’路線（圖19.16）分析：將傳統(tǒng)的固定閥座進(jìn)行“分割”，設(shè)計成能夠沿蝶板中心軸線方向平行移動的結(jié)構(gòu)，這樣可使上述的設(shè)想方案更易于實(shí)現(xiàn)。開啟蝶板時，以較低的驅(qū)動力矩使閥座動作脫開密封面，使蝶板兩邊的介質(zhì)壓力卸掉大部分，可大大降低開啟力矩?！拔矬w分割”進(jìn)化路線19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新3.確定產(chǎn)品改進(jìn)方向創(chuàng)新設(shè)計設(shè)想方案2：基于‘動態(tài)性增加’路線（圖19.16）分析：在閥體內(nèi)部設(shè)置彈簧裝置，輔助閥座的復(fù)位以及壓緊密封面?！敖Y(jié)構(gòu)柔性化”進(jìn)化路線19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新創(chuàng)新設(shè)計設(shè)想方案3：基于‘添加新物質(zhì)性’路線（圖19.16）分析：將密封圈和閥座的材料添加新型物質(zhì)，增強(qiáng)密封副的耐磨性和耐腐蝕性。“向復(fù)雜物質(zhì)-場進(jìn)化”進(jìn)化路線3.確定產(chǎn)品改進(jìn)方向19-5工程案例：蝶閥創(chuàng)新蝶閥創(chuàng)新設(shè)計方案圖及三維裝配圖最終方案設(shè)計綜合分析蝶閥的創(chuàng)新設(shè)計設(shè)想，經(jīng)過與合作企業(yè)技術(shù)人員的交流，結(jié)合企業(yè)的設(shè)計水平、制造水平和開發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)等，并進(jìn)行評估，確定蝶閥創(chuàng)新設(shè)計方案如圖（a）所示，圖（b）是根據(jù)創(chuàng)新設(shè)計方案進(jìn)行設(shè)計的蝶閥三維裝配模型圖