黎   靜 （1971-）
男，湖北當(dāng)陽(yáng)人，本科，1992年畢業(yè)于哈爾濱船舶工程學(xué)院水聲電子工程系，就職于中船重工集團(tuán)公司第七一O研究所，主要從事自動(dòng)控制、信號(hào)處理等方面的工作。

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前的創(chuàng)新形勢(shì)、計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)CAI及其相關(guān)理論——TRIZ和本體論，并對(duì)CAI的發(fā)展與現(xiàn)狀做了簡(jiǎn)單介紹。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新；TRIZ；本體論；CAI

Abstract: This paper introduces the current innovation, Computer Aided Innovation(CAI) technology and some  related theories including TRIZ and ontology. 
This paper also briefly introduces the development and current situation of CAI.

Key words: innovation; TRIZ; ontology; CAI

1 創(chuàng)新形勢(shì)

    現(xiàn)今階段，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，“創(chuàng)新”幾乎已成為了所有企業(yè)的經(jīng)營(yíng)理念。毋庸置疑，創(chuàng)新能力是企業(yè)持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力，它讓企業(yè)從被動(dòng)地適應(yīng)環(huán)境轉(zhuǎn)而主動(dòng)地創(chuàng)造環(huán)境，從而在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局中擁有顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，甚至握有市場(chǎng)規(guī)則的制定權(quán)。而有資料顯示，目前我國(guó)對(duì)外技術(shù)依存度高達(dá)50%，美國(guó)、日本僅為5%左右；我國(guó)設(shè)備投資有60%以上要靠進(jìn)口；由于不掌握核心技術(shù)，我們不得不將國(guó)產(chǎn)手機(jī)售價(jià)的20%、數(shù)控機(jī)床售價(jià)的20-40%拿出來(lái)向國(guó)外支付專利費(fèi)。因此，要避免依賴于人、受制于人，提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，就必須把技術(shù)創(chuàng)新真正置于優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位，大力提高自身的技術(shù)創(chuàng)新能力，努力打造創(chuàng)新型企業(yè)。“十一五”規(guī)劃更是將“自主創(chuàng)新”從理念層面提升到了國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的具體運(yùn)籌層面。

    隨著國(guó)家信息化工程的推進(jìn)，借助ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）和PDM（產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理）、SCM（供應(yīng)鏈管理）以及CRM（客戶關(guān)系管理）等信息化技術(shù)，企業(yè)的信息及資源集成、共享和協(xié)同的整體信息管理解決方案日趨完善。實(shí)踐表明，這些信息化技術(shù)已經(jīng)為產(chǎn)品研發(fā)和企業(yè)管理的高效率及低成本的整體信息管理提供了日趨完善的解決方案。它們已構(gòu)成企業(yè)信息化進(jìn)程中的“效率體系”。

    但越來(lái)越多的企業(yè)還認(rèn)識(shí)到，要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，除了要提高效率和降低成本之外，還需要建立高效的“創(chuàng)新體系”，需要高效、實(shí)用的創(chuàng)新工具加以支持，這成為了企業(yè)信息化建設(shè)的新需求。

2 基于知識(shí)創(chuàng)新的理論——TRIZ

    1946年，當(dāng)時(shí)在前蘇聯(lián)里海海軍專利局工作的Genrich Altshuller在研究和整理世界各國(guó)著名的發(fā)明專利過(guò)程中發(fā)現(xiàn)任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)的變革、創(chuàng)新和生物系統(tǒng)一樣，都存在產(chǎn)生、生長(zhǎng)、成熟、衰老、滅亡的過(guò)程，是遵循著一定的客觀規(guī)律的。人們進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)新、解決技術(shù)難題時(shí)，是有特定的方法和規(guī)律的。人們?nèi)绻莆樟诉@些規(guī)律，就能能動(dòng)地進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)并能預(yù)測(cè)產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

    在Altshuller看來(lái)，解決發(fā)明問(wèn)題過(guò)程中所尋求的科學(xué)原理和法則是客觀存在的，大量發(fā)明面臨的基本問(wèn)題和矛盾（技術(shù)矛盾和物理矛盾）也是相同或類似的，一個(gè)的技術(shù)創(chuàng)新原理和相應(yīng)的解決問(wèn)題方案，會(huì)在其它領(lǐng)域中一次次地得到應(yīng)用。

    因此，將那些已有的“創(chuàng)新知識(shí)”進(jìn)行提煉和重組，形成一套系統(tǒng)化的理論，就可以用來(lái)指導(dǎo)后來(lái)的發(fā)明創(chuàng)造、創(chuàng)新和開發(fā)。正是基于這一思想，在Altshuller的帶領(lǐng)下，與前蘇聯(lián)的專家們一起，經(jīng)過(guò)數(shù)十年對(duì)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的專利加以搜集、研究、整理、歸納、提煉，建立起了一整套體系化的、實(shí)用的解決發(fā)明問(wèn)題的理論方法體系——TRIZ（發(fā)明問(wèn)題解決理論）。

    TRIZ的理論前提和基本認(rèn)識(shí)是：

    創(chuàng)新是有規(guī)律的；

    創(chuàng)新就是不斷地、不折衷地解決創(chuàng)新過(guò)程中所遇到的各種矛盾；

    一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中所采用的創(chuàng)新技術(shù)和方法能夠應(yīng)用于其它不同的領(lǐng)域。

    TRIZ的核心是消除矛盾和技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化原理，并建立了基于已有知識(shí)消除矛盾的邏輯方法，用通用解的方法解決特殊問(wèn)題或矛盾。

    相對(duì)于傳統(tǒng)的創(chuàng)新方法，比如試錯(cuò)法(Trial-and-error)，頭腦風(fēng)暴法（Brainstorming）等，TRIZ具有鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。它成功地揭示了創(chuàng)造發(fā)明的內(nèi)在規(guī)律和原理，著力于澄清和強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目標(biāo)是完全消除矛盾，獲得最終的理想解，而不是采取折衷或者妥協(xié)的做法；而且它是基于技術(shù)的發(fā)展演化規(guī)律研究整個(gè)設(shè)計(jì)與開發(fā)過(guò)程，而不再是隨機(jī)的行為。

    基于TRIZ理論，可以有效地解決產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中的多種技術(shù)問(wèn)題。比如：如果技術(shù)人員在研發(fā)中遇到了需要某個(gè)工程參數(shù)既要大，又要小（同理：既要厚，又要薄；既要重，又要輕；既要轉(zhuǎn)，又要不轉(zhuǎn)；既要強(qiáng)度高，又要強(qiáng)度低等）這種“A”和“非A”的問(wèn)題，傳統(tǒng)上解決起來(lái)是十分頭痛的。在TRIZ的矛盾矩陣中，表示為可以采用分離原理來(lái)妥善解決問(wèn)題，其它的原理和方法并不奏效。如在TRIZ的指導(dǎo)下，人們已經(jīng)知道了沿著分離原理的思路去考慮問(wèn)題肯定是正確的，而具體又有四種分離原理（時(shí)間分離、空間分離、條件分離、整體和部分分離）可以為技術(shù)人員選用。

    又如如何預(yù)測(cè)下一代產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的問(wèn)題，是一個(gè)帶有戰(zhàn)略決策意味的問(wèn)題，用試錯(cuò)法等根本無(wú)法解決。而在TRIZ理論中，對(duì)技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化法則有著明確的分析和示意，讓決策者清晰地了解到在什么階段該采用什么樣的技術(shù)來(lái)發(fā)展自己的產(chǎn)品，搶先一步取得產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

    由以上所述不難看出，TRIZ理論對(duì)研發(fā)或解決問(wèn)題的思路有明確的指導(dǎo)性。這種指導(dǎo)性避免了耗費(fèi)大量人力等資源進(jìn)行盲目的嘗試，讓問(wèn)題的解決變得有律可循、有術(shù)可依，給技術(shù)創(chuàng)新留下了易操作的空間。讓創(chuàng)新不僅僅是一個(gè)概念或一句口號(hào)。

    實(shí)踐證明，運(yùn)用TRIZ理論，可大大加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進(jìn)程而且能得到高質(zhì)量的創(chuàng)新設(shè)計(jì)解決方案。它能夠幫助我們系統(tǒng)地分析問(wèn)題，快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題本質(zhì)或者矛盾，它能夠準(zhǔn)確確定問(wèn)題的探索方向，不會(huì)錯(cuò)過(guò)各種可能；而且，它能夠幫助我們突破思維障礙，打破思維定勢(shì)，以新的視角分析問(wèn)題；還能根據(jù)技術(shù)進(jìn)化規(guī)律預(yù)測(cè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，幫助我們開發(fā)富有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品。

    經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展，TRIZ這一方法學(xué)體系在實(shí)踐中不斷豐富完善，取得了良好的應(yīng)用成果。

3 描述知識(shí)組織與關(guān)聯(lián)的理論——本體論

    本體論（Ontology：O大寫）作為一個(gè)名詞，最初來(lái)源于古希臘哲學(xué)，由希臘語(yǔ)的ontos（存在）與logos（學(xué)說(shuō)、言論）派生出來(lái)，被解釋為“關(guān)于存在的學(xué)說(shuō)、言論”。哲學(xué)上的本體論旨在解決這樣的問(wèn)題——對(duì)某一定義的知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)一的概念化，主要是從自然內(nèi)部、從客體與客體之間的聯(lián)系中去尋找萬(wàn)物的本質(zhì)，力圖擺脫人在自然、客體中的作用和影響，努力構(gòu)建一個(gè)客觀世界的本體。

    而在人工智能等計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，本體論是研究客觀事物間相互聯(lián)系的學(xué)科，本體是共享概念模型的明確的形式化規(guī)范說(shuō)明。

    自從20世紀(jì)80年代末90年代初以來(lái)，隨著人工智能和知識(shí)工程的發(fā)展，本體論被賦予了新的定義，本體論成為了知識(shí)工程和知識(shí)管理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。例如美國(guó)斯坦福大學(xué)計(jì)算機(jī)系的知識(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（Knowledge Systems Laboratory）的R.Fikes教授和T.Gruber等人從20世紀(jì)90年代初（1993年）開始了名為“How Things Work”的研究計(jì)劃，主要目的是研究面向科學(xué)工程的基于工程本體（Engineering Ontology）的“共享的可重用知識(shí)庫(kù)（Shared Reusable Knowledge Bases）”。該研究大大推動(dòng)了知識(shí)工程中本體論的研究，較早地提出借用哲學(xué)概念本體（Ontology）來(lái)描述特定領(lǐng)域相關(guān)基本術(shù)語(yǔ)以及術(shù)語(yǔ)之間的關(guān)系（概念模型），并以此作為知識(shí)獲取和表達(dá)，從而建立共享知識(shí)庫(kù)的基本單元。其目標(biāo)是捕獲相關(guān)的領(lǐng)域的知識(shí)，提供對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯（術(shù)語(yǔ)）和詞匯之間相互關(guān)系的明確定義。而大規(guī)模的模型共享、系統(tǒng)集成、知識(shí)獲取和重用依賴于領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)構(gòu)分析。

    按照本體論的觀點(diǎn)來(lái)看，世間萬(wàn)物皆有聯(lián)系——這種聯(lián)系近似于一個(gè)網(wǎng)狀的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。本體論客觀地描述了既有的“世界”（自然成果+人類成果）的關(guān)系，并能指導(dǎo)人類去開發(fā)和認(rèn)識(shí)未知的世界。

    自2001年起，億維訊從計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新（Computer Aided Innovation，CAI）的角度對(duì)本體論開展了深入而廣泛的研究，把本體論從狹義應(yīng)用中釋放了出來(lái)，并創(chuàng)造性地將本體論與TRIZ相結(jié)合，把本體論用于計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)之中。

4 計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新技術(shù)CAI

    在整個(gè)產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程中，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的關(guān)鍵是在概念設(shè)計(jì)階段。此時(shí)，能否有效利用各種創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新決定了概念設(shè)計(jì)的成敗。基于成熟創(chuàng)新理論的CAI技術(shù)的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)快速技術(shù)創(chuàng)新提供了前所未有的利器。許多世界知名企業(yè)，如福特、三星、波音等等，都在研發(fā)流程中引入了此項(xiàng)技術(shù)并獲得了巨大成功。

4.1 CAI技術(shù)的現(xiàn)狀

    回顧每一信息化技術(shù)的發(fā)展歷程，我們不難看出，完備的理論是新技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)；人們的認(rèn)識(shí)與肯定是其發(fā)展的動(dòng)力；而相應(yīng)軟件工具的普及化是技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。這一規(guī)律同樣適用于CAI的發(fā)展。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，相關(guān)創(chuàng)新理論已經(jīng)相當(dāng)成熟，為CAI技術(shù)的推廣普及打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.1.1軟件工具

    以往的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的推廣普及，軟件工具的普及是關(guān)鍵。CAI的發(fā)展已經(jīng)有了十多年的歷史，但早期的CAI技術(shù)僅僅是將TRIZ理論中的創(chuàng)新問(wèn)題解決方法進(jìn)行了程序化，是將TRIZ和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的簡(jiǎn)單結(jié)合。那時(shí)CAI工具應(yīng)用的好與不好更多地取決于使用者對(duì)TRIZ理論的掌握程度：對(duì)TRIZ理解得越深，CAI就越有用，效果就越好。這樣，CAI工具就變成了專家級(jí)的工具，而CAI也變?yōu)椤皩＜逸o助創(chuàng)新”而非“計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新”。而企業(yè)迫切的創(chuàng)新需求需要CAI工具成為真正的普通設(shè)計(jì)人員能夠使用的創(chuàng)新工具。如何使CAI軟件工具大眾化成為急待解決的問(wèn)題。

4.1.2社會(huì)認(rèn)知

    隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，越來(lái)越多的人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了創(chuàng)新的重要性，“創(chuàng)新”成為了各個(gè)行業(yè)最熱門的話題，似乎在社會(huì)上，創(chuàng)新已經(jīng)蔚然成風(fēng)。然而具體到各個(gè)行業(yè)的研發(fā)工作中如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，卻往往大都不知從何入手，在概念和實(shí)現(xiàn)之間存在著巨大的鴻溝，創(chuàng)新依然是遙不可及。這就是我們的創(chuàng)新現(xiàn)狀：越來(lái)越多的人和企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到創(chuàng)新的重要性，但能夠具體進(jìn)行創(chuàng)新的人卻很少。我們所面臨的問(wèn)題是：能否在短時(shí)間內(nèi)“制造”出大批懂得如何創(chuàng)新的專家，如何快速地使人們掌握實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的技術(shù)和手段。

4.2 CAI技術(shù)的新進(jìn)展

4.2.1對(duì)工具

    針對(duì)上述問(wèn)題，世界頂級(jí)的創(chuàng)新技術(shù)專家經(jīng)過(guò)近幾年的深入研究，取得了突破性的進(jìn)展。通過(guò)廣泛的研究，億維訊創(chuàng)造性地將發(fā)明問(wèn)題解決理論TRIZ、本體論、多工程領(lǐng)域中的創(chuàng)新技法、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、自然語(yǔ)言處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了新一代的CAI技術(shù)工具——計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)Pro/Innovator。作為簡(jiǎn)單易用的創(chuàng)新工具，Pro/Innovator既繼承了TRIZ理論中獨(dú)特有效的創(chuàng)新技法，又將本體論所描述的對(duì)象關(guān)系應(yīng)用于行業(yè)創(chuàng)新方案庫(kù)的組織中，使得創(chuàng)新方案的獲得更準(zhǔn)確快捷。在正確地描述問(wèn)題、創(chuàng)造性地解決問(wèn)題、客觀地評(píng)價(jià)方案，直至全面地保護(hù)創(chuàng)新成果等不同階段，為普通的研發(fā)人員提供了全面的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新解決方案。

    這一最新的CAI工具使產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)不再是少數(shù)“創(chuàng)新專家”的專屬。每一位研發(fā)人員都可以在自己的設(shè)計(jì)中對(duì)不同的問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐并取得創(chuàng)新成果。創(chuàng)新不再像以前那樣神秘，它將成為日常工作的組成部分；創(chuàng)新工具也成為工作中像字處理軟件一樣不可或缺的工具。

4.2.2對(duì)人

    科學(xué)研究告訴我們，人的創(chuàng)新能力會(huì)因年齡的增長(zhǎng)和長(zhǎng)期從事單一專業(yè)造成的思維定勢(shì)而下降。但這并非說(shuō)創(chuàng)新能力的下降不可逆轉(zhuǎn)，通過(guò)系統(tǒng)科學(xué)地訓(xùn)練，可以將創(chuàng)造潛能激發(fā)出來(lái)。事實(shí)上，很多國(guó)際化的大公司都已在內(nèi)部進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新能力的培訓(xùn)，如寶潔、聯(lián)合利華、三菱研究中心（MRI）、波音、三星等。

    將以上研究成果與企業(yè)需求相結(jié)合而開發(fā)出的創(chuàng)新能力拓展平臺(tái)CBT/NOVA就是采用全面、科學(xué)的創(chuàng)新潛能激發(fā)手段，通過(guò)循序漸進(jìn)的拓展訓(xùn)練，最終使人們能夠在短時(shí)間內(nèi)打破思維定勢(shì)、以全新的思維方式分析問(wèn)題，最終能夠主觀能動(dòng)地進(jìn)行創(chuàng)新。創(chuàng)新能力拓展平臺(tái)CBT/NOVA的誕生使短時(shí)間內(nèi)快速“制造”創(chuàng)新專家成為可能。

5 CAI技術(shù)在中國(guó)

    作為今后企業(yè)信息化建設(shè)不可或缺的部分，CAI已受到廣泛關(guān)注。國(guó)家科技部863計(jì)劃軟件重大專項(xiàng)特設(shè)計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新課題，這意味著國(guó)家對(duì)CAI技術(shù)的重視與支持；2004年，機(jī)械工程協(xié)會(huì)也在其所推出的機(jī)械工程師認(rèn)證體系中將計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新作為考試科目之一，而且引入CBT/NOVA作為CAI技術(shù)認(rèn)證培訓(xùn)平臺(tái)，標(biāo)志著創(chuàng)新技能今后將成為國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師必備的職業(yè)素質(zhì)，表明國(guó)家對(duì)于加快推進(jìn)行業(yè)科技創(chuàng)新步伐、加快培養(yǎng)高水平創(chuàng)新人才的重視。中國(guó)最大的通訊設(shè)備制造業(yè)上市公司之一的中興通訊集團(tuán)于2004年末引入億維訊的創(chuàng)新體系后短短半年時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)5次進(jìn)階性培訓(xùn)，在2005年4月份的中興通訊應(yīng)用TRIZ技術(shù)創(chuàng)新成果發(fā)布會(huì)暨中興通訊與億維訊戰(zhàn)略合作框架協(xié)議簽字儀式上就發(fā)布：在TRIZ理論的指導(dǎo)下以及億維訊CAI軟件Pro/Innovator的輔助下，中興通訊有21個(gè)技術(shù)難題取得了突破性進(jìn)展，其中6個(gè)項(xiàng)目遞交了相關(guān)專利的申請(qǐng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

    縱觀全球計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的發(fā)展，從最初的二維CAD、三維CAD到CAE、CAM、CAPP、PLM以及近年來(lái)興起的CAI技術(shù)，不難預(yù)料，CAI將成為全球計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)發(fā)展的新一輪熱點(diǎn)。國(guó)外眾多應(yīng)用案例也表明，CAI將成為研發(fā)中又一不可或缺的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，CAI極大地提高了人們的創(chuàng)新效率。

    在“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，以工業(yè)化促進(jìn)信息化”的信息化建設(shè)進(jìn)程中，隨著效率體系的逐漸完善，提高企業(yè)創(chuàng)新能力的需求日益突顯。以成熟的創(chuàng)新理論作為支撐的CAI技術(shù)填補(bǔ)了CAX領(lǐng)域的技術(shù)空白，成功地把信息化技術(shù)應(yīng)用到了產(chǎn)品生命周期的最前端。

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