计算机辅助创新技术(CAI)在产品设计过程中的应用研究
CAI中计算机技术的应用与研究
学 比较成 熟 的技 术之一 ， 多媒体 技术 在 Ｃ Ｉ Ａ 中的 引入 可 以 突 出教 学重 点 ， 突破 教学 难 点 ， 高教 学 效率 。 提 课 件是计 算机辅 助教学 的重要 形式 ， 而多媒体 课件 又是 目前课堂 计算机 辅助教 学 的主要形 式 。
领 学生穿越 时空 隧道 ， 温历史 事件 ； 重 实验课 也能将不 可能成 为 可能 ， 计算机 真实再 现遗 传变异 、 让 原子裂
收 稿 日期 ：００—１ ２ １ ２—２ ； 回 日期 ：００ １ ９ １修 ２ １ —１ —０
基 金项 目 ： 原 大 学外 语 师 范 学 院基 金 项 目（ Ｙ Ｉ ）） 太 Ｘ Ｙ ／ ９ Ｘ
１ 多媒 体课件 的应 用。在制 作 多媒 体 课 件 时 ， 先 应使 用 图像处 理 技 术 （ ｈｔ ｈｐ Ｃ ｒ Ｄ ａ ） 声音 ） 首 Ｐ ｏ ｓｏ 、 ｏ ｌｒｗ 、 ｏ ｅ 处理 技术 （ ｏｌ ｄ ｒ、 ｖ ｄ ） 动 画处 理技 术 （ ｌ ｈ Ａ ｉａ ｒＰ 、 Ｄ—Ｍ Ｘ 、 频 处理 技 术 （ ｄ Ｃｏ Ｅ ｉｐｏ ＷａｅＥ ｉ 、 ｔ ｔ Ｆａ 、 ｎｍ ｔ ｒ ３ ｓ ｏ ｏ Ａ ）视 Ｍｅｉ ａ Ｓ ｄｏＰｅ ｉｅ 等媒 体处 理技 术 对 课件 中所 使 用 的 素材 进 行 编 辑 和加 工 ， ｔ ｉ、ｒｍｅ ） ｕ ｒ 然后 再 利 用 Ａ ｔｏ ａ 、 ｏ ｅ－ ｕｈｒ ｒ Ｐ ｗ ｒ ｗｅ ｐｉ 、 ｉｃ ｒ ｏ ｔＤｒ ｔ 等多媒体 集成软 件进行课 件 的合成 与打包 …。利用 多媒 体课 件 可 以为 学 生创 设逼 真 的教 学 ｎ ｅｏ
计算机辅助创新技术
法则2 能量传递法则 能量传递法则的内涵包括： l）技术系统要实现其功能，必须保证：能量能够从 能量源流向技术系统的所有元件。 2）技术系统的进化应该沿着能量流动路径缩短的 方向发展，以减少能量损失。 用手摇绞肉机替代菜刀，刀片的旋转运动代替 了菜刀的垂直运动，能量传递路径缩短，能量损失 减少，因而提高了效率 很好地掌握“能量传递法则”，有助于我们减 少技术系统的能量损失，保证其在特定的阶段保持 最高效率。
第一节 计算机辅助创新的理论基础 —TRIZ理论 前苏联尽管在经济发展水平上与美国有很大 差距，但两超争霸时代，在高精尖科技领域， 前苏联不但毫不逊色，有些项目上还有相对 优势。究竟有什么秘诀能使前苏联的产品创 新水平远远高于其经济发展水平呢？冷战结 束后，人们才知道，答案是教育，是前苏联 的一流的工程教育和一个名为 Genrich Altshuller的科学家创立的TRIZ使其在相当长 时期内保持着旺盛的科技创新活力。
TRIZ是什么？它是 Theory of Inventive Problem Solving的俄文缩写，译意是“创造性解决问题方 法”。1946年，年仅20岁的Altshuller发明了TRIZ 理论。Altshuller是前苏联海军的一名专利顾问。在 处理世界各国著名的发明专利过程中，他常常考虑 这样一个问题：当人们进行创造发明、解决技术难 题时，是否有可遵循的科学方法与法则，从而能迅 速地实现新的发明创造或解决技术难题？答案是肯 定的！经过多达1500人／年和对世界上下250万个 专利的分析研究，Altshuller发现，任何领域的产品 改进技术的变革、创新和生物系统一样，都存在产 生、生长、成熟、衰老、灭亡的过程，是有规律可 循的，人们如果掌握了这些规律，就能主动地进行 新产品设计并能预测产品的未来发展趋势。
CAD技术在工业产品设计中的应用研究
CAD技术在工业产品设计中的应用研究引言：随着科技的不断发展和进步，计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）技术在各个领域中的应用逐渐成为常态。
尤其在工业产品设计领域，CAD技术的应用已经展现出巨大的潜力。
本文将探讨CAD技术在工业产品设计中的应用，并分析其对工业产品设计的影响。
一、CAD技术简介CAD技术是一项利用计算机来辅助设计、分析和优化产品的技术。
它通过数学建模、图形变换和数据交互等手段，将设计者的想法转化为图形化的设计，以实现产品的快速仿真、优化设计和制造等。
CAD技术的发展已经促使了工业产品设计进入了一个新的时代。
二、CAD技术在工业产品设计中的应用1. 三维建模和设计：CAD技术可以帮助设计师以三维视角构建产品模型。
通过CAD软件，设计师可以快速准确地创建和修改产品的外观和构造。
同时，CAD技术还可以增加设计师与产品的交互性，使得设计师能够实时调整设计方案，提高设计效率。
2. 产品仿真和分析：CAD技术可以帮助设计师进行产品的仿真和分析。
通过仿真软件，设计师可以对产品的运行原理、力学特性、流体流动性等进行模拟和分析，以便优化设计，提高产品的性能和可靠性。
3. 工艺和制造优化：CAD技术可以与计算机辅助制造（CAM）技术相结合，实现工艺和制造的优化。
通过CAD/CAM集成系统，设计师可以将产品设计转化为具体的工艺和制造过程，以实现产品的快速制造和降低生产成本。
4. 数据管理和协同设计：CAD技术可以帮助设计师实现数据的集中管理和协同设计。
通过CAD软件，设计师可以将设计数据存储在数据库中，并与其他设计师共享和协同编辑。
这样可以提高设计团队的工作效率，减少沟通和信息传递带来的误差。
三、CAD技术对工业产品设计的影响1. 提高设计效率和准确性：CAD技术使设计师能够快速构建和修改产品模型，大大提高了设计效率和准确性。
与传统手绘设计相比，CAD技术使得设计师能够实时调整设计方案，并快速生成最终的产品设计。
CAI 技术
CAI 技术一、CAI的缘起：概念设计的空白回顾过去，我们从甩图板开始，然后是CAD二维转三维，CAD/CAE/CAM集成，实施PDM和ERP，后来实施OA和EB等等……纵观制造业信息化的发展，如果说传统CAX体系是由CAD/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，并有力支持了创新设计和技术改进。
其实，产品设计大致分为两类：一类是详细设计，一类是概念设计。
概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分，其作用主要体现在产品设计的初期阶段，把根据产品功能的需求而萌发的原始构思形成产品的主体框架及其主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计；然后进行评估和优化，确定整体设计方案；最后，将设计思想落实到具体设计中去，实现详细设计。
可见，概念设计是个不断创新的过程，并且在概念设计期间，所涉及的设计需求和条件等，往往是不精确的、近似的或位置的，这造成了概念设计过程的复杂和困难。
作为详细设计的辅助工具，传统的CAX技术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，但传统的CAX工具不可能为设计者提供任何参考设计方案。
那么什么才是概念设计的工具？概念设计对产品的性能、研制成本和周期等方面的影响更甚于详细设计。
在20多年前，美国的国家科学基金会就提出了，产品的性能与成本的70%是由概念设计阶段决定的。
我们对于概念设计的缺失和概念生成的方法的缺失，是导致了我们目前从“中国制造”无法走到“中国创造”的主要原因。
二、何为计算机辅助创新CAI（Computer Aided Innovation）CAI，计算机辅助创新技术于20世纪90年代初，首现于前苏联。
苏联解体后，该技术伴随着前苏联大批科技人员流入欧美，进入中国则始于2002年亿维讯公司成立之时。
早期的CAI仅仅是将发明问题解决理论TRIZ的应用进行了电子化。
计算机辅助创新设计综述
学院：资源与安全工程学院专业班级：城市地下空间工程1003班题目：计算机辅助创新设计综述姓名：蔡鑫学号： 020*******计算机辅助创新设计综述蔡鑫（中南大学资源与安全工程学院湖南长沙）摘要:随着计算机技术普及和应用的不断拓展，社会各领域的科技水平得到了大幅度的提升，在机械创新设计方面，出现了一系列新技术，大大提高了机械设计制造过程的效率，降低了生产成本，对推动机械行业的发展发挥了越来越重要的作用。
本文对几种主要的以计算机知识为支撑的机械创新设计模式或手段的内涵、方法、特点及应用进行了简要阐述，也对创新设计领域前沿的几种设计方法和理论做了简要阐述，最后总结提出了一些发展意见和看法。
关键词：创新设计协同设计虚拟设计智能设计TRIZ理论A Survey of the Computer Assistance’s Innovation DesignCai Xin（School of Resource and Safety Engineering Central South University ChangSha China ）Abstract：Along with the computer technical prevalence and the continuous expanding of ap plication, the science and technology level of every field got significantly promotion. A new series of techniques have emerged in the designing aspect of machine innovation . This enhanced the ef ficiency of machine designing and manufacturing process to a large extent, lowered the productio n cost, and played a more and more important role in promoting the development of machine pr ofession. This text will make a brief interpretation about the content , methods , characteristics , and application of the patterns or means of innovation designing for machines , which is supporte d mainly by knowledge about computer. Several methods and theories on the forefront of the are as of innovative design are also shown in brief. Finally , it will come to a conclusion to show som e proposals on development.Key words：Innovation design Cooperation design Virtual design Intelligence design Theory of TRIZ1.常见的计算机辅助创新设计方法计算机辅助创新CAI （Computer Aided Innovation ）是新产品开发中的一项关键基础技术，它是以近年来在欧美国家迅速发展的创新问题解决理论（TRIZ ）研究为基础，结合本体论（Ontology）、现代设计方法学、计算机软件技术等多领域科学知识，综合而成的创新技术。
计算机辅助产品创新设计系统开发
信息与电脑 China Computer&Communication
2016 年第 4 期Leabharlann 计算机辅助产品创新设计系统开发
刘 翔
（四川城市职业学院，四川 成都 610000）
摘 要： 计算机辅助创新（CAI）作为推动企业产品创新的重要技术手段，在企业创新发展过程中发挥着至关重要的 作用。笔者对计算机辅助创新（CAI）软件需要实现的功能进行介绍，并在此基础上对计算机辅助创新（CAI）的功能体 系结构开发进行阐述，同时对计算机辅助创新（CAI）系统的功能模块及系统实现问题进行研究分析。 关键词：计算机；产品创新；设计系统；开发 中图分类号：TP391.72 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2016）04-098-02
１ 计算机辅助创新（ＣＡＩ）软件需要实现的功能
只有具备以下几点功能，才能够成为被称之为是一个 比较完善的计算机辅助创新软件。第一个功能是该软件首选 要具备发现和分析设计者技术系统中存在问题的能力，其次 是能够在此基础上对设计阶段可能会发生的问题进行预测分 析，最后能够很好地帮助设计者寻找产品的未知创新机会。 第二个功能是该软件能够在设计者设计过程中，为其提供大 量和丰富的设计工具和方法，从而促使设计者突破常规凝固 思维，使设计者的思维得到发散，促使其更好地进行产品设 计创新。第三个功能是该软件能够为设计者提供一个丰富的 数据库，该数据包含了各个领域的知识，一方面能够对设计 者的设计起到辅助作用，另一方面能够避免设计者使用他人 已经有的研究设计。这个功能主要的作用是帮助设计者实现 产品原理的创新。第四个功能是该软件要为设计者提供合理 的新产品设计概念的评估法则，通过评估使设计者概念设计 阶段的错误发生降到最低 [1]。
CAI技术在多媒体课件制作中的设计应用
前 言
随 着 信 息 的 高 速 发 展 ，信 息 化 教 育 时 代 也 随 之 到 来 。 如 今 的 计 算 机 辅 助 教 学 （ Ｃ ＡＩ ）已经 在大 学 、 中学 以及 小学 的教 学 中被广 泛 应用 。 Ｃ ＡＩ 的兴 起可 以说 是 信息 化 教 育时 代开 启 的代 表性 产物 。它 促使 知识 的 传授 通 过 多渠道 、多形 式 、多层 次和 多媒 体 来 完成 ，而 非传 统 的单 一渠 道 、单一 层次 和 简单 形 式的 课堂 教 学 。 随 着 ＣＡＩ 的 应 用 和 推 广 ，多 媒体 课 件 的制 作 逐步 成为 了教师所 必须 掌握 的 一 门技 术 。教 师作 为课 堂教 学 的组织 者 ，同时也是 多媒 体课 件 的使 用者 和操 作者 ，如果对 课件 的设 计制 作 不恰 当 ，就会 阻碍 教 师作用 的有 效发 挥 ，学 生也 得不 到很 好 的学 习效果 。因 此 ，多媒 体课 件 的设 计制 作是 多媒 体教 学活 动开 展 的基础 ，只有 制作 出理 想 的多媒 体课 件 ，才能 充分 发挥 出多媒 体教 学的 优势 。
关 键 词 Ｃ Ａ ／ ；制 作 ；设 计 ；原 则
２多媒体课件的设计策略
２ ． １设 计必 须符 合教学 目标 ，教学 层次
清晰 多 媒 体 课 件 的 设 计 必 须 依 据 教 学 大 纲 ，明确 本 堂课 的教 学 目 标 ，在课 件 中做到 突 出 重 点 和 突 破 难 点 。只 有 明确 了教 学 目
标 ，设计 才具 有针 对性 ，从 而 设计 出满 足教 学需 要 的课件 ，发 挥其 辅 助教 学的 功能 。字 幕 是 多媒 体课 件 的最重 要 的载 体 ，所以 文字 的设 置就 显得 非 常重要 。 １ ） 、字 体 颜 色 突 出 内 容 的 层 次 。根 据 教 学 内容 的层 次 ，如各 章节 、段落 ，使 用不 同颜 色的 文字 进行 标注 ，可 以使 得章 节 、段 落 之 间的 层次 更加 分 明。在 文字 颜 色的设 置 上 ，应 当使 用 与背 景色 反差 较大 的颜 色 ，如 在 深 色背景 中使用 浅色 文字 ，在 浅 色背景 中 使 用深 色文 字 ，这 样的 设置 可 以让文 字一 目 了然 ，方便 阅读 。 ２ ） 、字 体 的设 置要体 现 出层次 感 较 为 常 用 的 字 体 有 宋 体 、 黑 体 、 仿 宋 体 、隶 书或 楷体 等 。在设 置字 体 时 ，根 据 内 容 层次 ，字 体应 当 由粗到 细 、 由重到轻 进 行 排 列 。正文 字体 应 当避免 使用 行书 、草 书 或 者 艺术 字一 类 的字体 ，因为正 文字 数较 多 且 字号 较 小 ，使用过 于 花哨 的字 体 ，会使 得 文 字 不容 易辨认 。 ２ ． ２丰 富 多媒 体课 件的 素材 目前 来 说 ，很 多 的 多媒 体 课 件 都 存 在 着 以下两 种情 况 ：一种 是 将一 些直 观 、简单 的实 验 以动 画或者 录像 的 形式 放到 屏幕 上 ， 甚 至 某些 课件 中只有课 本 上的 插画 ，这 样 的 课 件 完全 体现 不 出 Ｃ Ａ Ｉ 的知识 面 广 、信 息量 大 的特 点 ；另外一 种则 是 一味追 求视 觉 上的 华 丽 ，将 很 多的有 趣动 画 、动 感音 乐以 及漂 亮 图片 都 集 中到课 件 中 ，却完全 无视 实 际需 求 ，使 得 多媒 体素 材脱 离 了教学 内容 。 优 秀 的 多 媒 体 课 件 ，应 当是 通 过 既 符 合 教学 内 容 ，又符 合课 件设 计情 景 的素材 来 集 中体 现 的 。对于 课件 素材 的选 择 ，通 常的 方 法可 以从 与 教材 配套 的教 学光 盘 、网站 或 者 远 程 教 育资 源 中 搜集 ，也 可 以使 用 Ｄ Ｖ、 数码相机等数码产品自行拍摄来获取 ，还可 以应用相关软件 （ ￣ Ｉ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｓ ｈ ｏ ｐ 、３ ＤＭＡＸ 等 ）进行 制 作 。在制 作课 件时 ，应 当保证 在 课 件 制 作 开 始 就 制 作 并 收 集 好 符 合 教学 需 要 、能 反映教 学 问题 ，并具 有 欣赏 价值 的 多 媒体 素材 。 ２ ． ３设 计 合理 的课件 布 局 课 件 的 制 作 可 以 多运 用 线 条 ， 线 条具 有 很 强的 概括 力和 视 觉表 现力 ，它 不仅 简洁
计算机辅助创新3篇
计算机辅助创新第一篇：计算机辅助创新——从历史到现在计算机辅助创新（Computer-Aided Innovation，CAI）是指利用计算机的处理能力和人工智能技术，为科技创新提供支持和辅助，促进成果的快速转化。
计算机辅助创新已经成为当今科技创新的重要手段之一。
这篇文章将从历史和现实两方面，探讨计算机辅助创新的发展。
历史上，计算机辅助创新扮演了重要的角色。
20世纪60年代，计算机在工程设计等领域的应用开始增加，逐渐发挥自己的作用。
20世纪80年代出现了计算机辅助设计（Computer-Aided Design，CAD）、计算机辅助制造（Computer-Aided Manufacturing，CAM）等软件，这些软件已经广泛应用于工业生产过程中。
此外，计算机在其他领域也展现出了强大的辅助创新能力。
例如，基于计算机模拟试验的产品开发、基于计算机的虚拟现实技术等，它们在优化生产效率、降低成本、提高质量等方面取得了显著的成果。
从现实的角度来看，计算机辅助创新的应用越来越广泛。
目前，计算机辅助创新在很多行业中都有着深入的应用，例如制造业、医疗保健、金融服务业、科技领域、能源行业等。
这些行业中的公司和研究机构，可以通过使用计算机辅助创新的工具，将复杂问题分解成一个个独立的模块，然后逐步解决。
这种分解和解决问题的方法，可以大大提高生产效率和质量，同时降低成本。
例如，医疗行业可以使用计算机模拟试验，快速开发出新的药物、器械等产品，以提高治疗效果和患者的生存率。
总体来说，计算机辅助创新从历史到现在，一直在不断发展和演进。
计算机辅助创新的发展，推动了科技创新的进程，进一步加快了产品和服务的研发、制造和交付。
这使得我们更加认识到计算机辅助创新在促进创新、降低成本、提高效率等方面的巨大潜力。
第二篇：计算机辅助创新——实现数字化创新随着数字经济和互联网智能化的发展，越来越多的科技创新和技术应用，开始依赖于计算机辅助创新。
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计算机辅助创新技术（CAI）在产品设计过程中的应用研究 摘要：详细介绍了产品的设计过程，概念设计在产品设计中的地位和特点，重点介绍了辅助创新（CAI）技术在概念设计中的应用范围，提出概念设计中的产品创新归结为功能、原理、布局、形状以及结构等五个方面的创新。
关键词：产品设计过程、概念设计、计算机辅助创新、发明问题解决理论 0 前言 面对二十一世纪产品竞争日益加剧的挑战，世界各国普遍重视提高产品和工艺开发的水平，不断提升企业的核心竞争力；随着工业生产的发展，设备和产品的功能与结构日趋复杂，产品更新换代也越来越快，新产品和新工艺开发在整个企业生命周期内占有越来越重要的位置。计算机辅助创新（Computer Aided Innovation）是新产品开发中的一项关键基础技术，它是以近年来在欧美国家迅速发展的发明创造方法学(TRIZ)研究为基础，结合现代设计方法学、计算机技术、本体论等多领域科学知识综合而成的创新技术。能够充分挖掘人才与知识的潜力与价值，提高人才及企业的创新能力，缩短设计周期，提高研发效率，提高产品的创新能力，为企业创造巨大的经济价值。
1 产品设计过程 产品设计过程没有统一而严格的定义，国内外已有很多的论述，主要是由于对产品设计过程的理解不同，或者说是由于对设计的内涵认识不同和对设计的理论理解不同。一般认为，产品设计过程是一个由综合到分析的反复迭代过程，从设计任务出发，把产品设计分为需求获得、需求分析、方案设计、结构设计和详细设计五个阶段，把需求分析环节、方案设计环节和部分结构设计环节规划到概念设计阶段，而这几个环节相互独立又彼此紧密相关，如图1所示。 图1产品设计过程几个环节
需求分析是新产品开发过程中的一个前期过程，通过对企业需求、用户需求和技术需求三大方面进行分析，确定新产品的开发方向和具体要求。
设计人员在需求分析的基础上，进一步提取需求信息中有用的设计参数、技术要求及产品约束，在概念设计过程中根据这些设计参数、技术要求及产品约束形成概念产品。在产品的结构设计和详细设计阶段将概念产品的技术参数进一步具体化，并确定其生产要求、加工精度及工艺流程等。
2 概念设计在产品设计中的地位 产品设计的目的是创新产品，满足市场需要和占领更大市场。产品设计本身是创造性的劳动，设计的本质是创新。因此，创新设计是增加产品竞争力的根本途径。
在产品设计的环节中，产品的概念设计是产品设计过程中最重要、最复杂，同时又是最活跃、最具创造性的设计阶段，产品的创新及其所具有的竞争能力，基本上也是在这个设计阶段被确定下来的。在概念设计阶段，产品各要素处于一种抽象、模糊的离散状态。这种状态既导致了设计的复杂性，又导致了产品的可塑性，为设计师提供了一个广阔的设计思维空间。而到设计后期或制造阶段，则要考虑到各种客观情形，如产品的材料、工艺、成本等，大大约束了创意思维的发挥，使得产品的创新难以得到体现。因此，概念设计是产品开发过程中最具创造性的阶段，好的概念设计可以为产品走向市场奠定良好的基础。 概念设计是产品整个设计过程中一个非常重要的阶段。这一阶段的工作高度地体现了设计的艺术性、创造性、综合性以及设计师的经验性。实践表明，一旦概念设计被确定，产品设计的60％－70％也就被确定了，主要包含产品全生命周期的成本、产品的质量和性能等，然而，概念设计阶段所花费的成本和时间在总的开发成本和设计周期中占的比例通常都在20％以下。因此，产品的概念设计阶段是产品创新性的关键阶段，对产品创新也主要集中在这一阶段。
同时我们也看到，随着以计算机技术为支柱的信息技术的不断发展，世界经济格局发生了巨大变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，市场竞争日趋激烈。同时，工业产品由传统的机械产品向信息电子产品方向发展，技术含量不断提高，而社会的消费观念也在不断地发生变化，需求层出不穷，概念设计作为需求分析和详细设计之间的桥梁，其主导地位和重要性日益明显。国外很多大公司的产品设计部门包括：Concept Design——概念设计、Detail Design——详细设计、Manufacturing Design——制造设计。由此可见，概念设计是设计领域中的一个重要方面。
3 概念设计的定义和特点 3.1 概念设计的定义 产品概念设计是设计过程的初始阶段，其目标是获得产品的基本形式或形状。广义上的概念设计（如图2所示）是指从产品的需求分析之后，到详细设计之前这一阶段的设计过程。它主要包括功能设计、原理设计、布局设计、形状设计和初步的结构设计等五部分。这几个部分虽存在一定的阶段性和相互独立性，但在实际的设计过程中，由于设计类型的不同，往往具有侧重性，而且互相依赖，相互影响。
概念设计应包括以下主要内容：①功能创新；②功能分析和功能结构图设计；③工作原理解的搜索和确定；④功能载体方案构思和决策。
图2 概念设计的定义 3.2 概念设计的特点 概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，在诸多方面都是孕育技术创新。
概念设计具有如下特性： （1）创新性；创新是概念设计的灵魂。只有创新才有可能得到结构新颖、性能优良、价格低廉的富有竞争力的机械产品。创新可以是多层次的，如从结构修改、结构替换的低层次创新工作到工作原理更换、功能修改和增加等高层次的创新活动都属于概念设计的范畴。在众多设计路径所产生的设计结果中，将产生一组可行的“新”方案。
（2）多样性；概念设计的多样性主要体现在其设计路径的多样化和设计结果的多样化。不同的功能定义、功能分解和工作原理等，会产生完全不同的设计思路和设计方法，从而在功能载体的设计上产生完全不同的解决方案。从而产生了机械式手表和石英手表这两种完全不同的设计结果。 （3）层次性；概念设计的层次性体现在两方面。一方面，概念设计分别作用于功能层和载体结构层，并完成由功能层向结构层的映射。如功能定义、功能分解作用于功能层上，而结构修改、结构变异则作用于结构层，由映射关系将两层连接起来。另一方面，在功能层和结构层中也有自身的层次关系。例如功能分解就是将功能从一个层次向下一层次推进。功能的层次性也就决定了结构的层次性，不同层次的功能对应不同层次的结构。例如结构“自行车”的功能是代步，而自行车的子功能之一“控制行进方向”则由子结构“车把”完成。
4 CAI在概念设计中的应用 4.1 TRIZ（萃智）理论的发展催生了计算机辅助创新技术（CAI） TRIZ（萃智）理论中文名字叫发明问题解决理论，它是由前苏联发明家G. S. Altshuller在1946年创立的，TRIZ就是 “发明问题解决理论”的俄语缩写。当初Altshuller在处理世界各国专利过程中，发现任何领域的产品改进、技术的变革、创新和生物系统一样，都是有规律可循的。掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。于是在他的领导下，前苏联的数十家研究机构、大学、企业组成了TRIZ的研究团体，分析了世界近250万份高水平的发明专利，总结出各种技术发展进化遵循的规律模式，以及解决各种工程矛盾的创新原理和法则，逐渐形成了当前著名的TRIZ创新理论体系。
TRIZ（萃智）理论的核心思想在于它采用科学的问题求解方法，首先将特殊的问题归结为TRIZ的一般性问题，然后应用TRIZ（萃智）理论寻求标准解法，在此基础上演绎形成初始问题的具体解法（见图1）。这其中包括一套科学系统的问题模型构建与分析方法，对问题和矛盾的定义，解决各种矛盾的创新法则，以及各种标准解法和算法等等，这都保证了它是一种科学，可操作的创新方法，为计算机环境下的创新提供了重要的理论与方法基础。 图3 TRIZ解决问题的模式 计算机辅助创新技术（CAI）作为工程领域又一个重要的计算机辅助技术而出现，和其它CAX技术一样，它得益于相关的先进创新理论、方法的发展及其和计算机技术的不断融合。传统的创新方法更多的是依赖心理因素，具有很大的随机性和偶然性，创新效果也很难保证。而TRIZ（萃智）理论的出现则彻底改变了这种情况，它是一种在前人创新成果与创新方法基础上的提升和集成，成功地揭示了创造发明的内在规律和原理，它着力澄清和强调系统中存在的矛盾，而不是逃避矛盾，其目标是完全解决矛盾，获得最终的理想解，而不是采取折衷或者妥协的做法，而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程，而不再是随机的行为。即：TRIZ（萃智）理论的发展催生了计算机辅助创新。
计算机辅助创新（CAI）技术以其科学的方法体系，直观的方案知识库成为辅助概念设计的利器，为自主创新、掌握关键技术知识产权的企业带来了方法与工具地支持。其中，计算机辅助创新软件Pro/Innovator是CAI技术的一个代表产品。借助该工具，技术人员可以有效地对问题进行分析，借鉴不同领域的知识，从而高质、高效地构建解决方案。
4.2 CAI在概念设计中的应用 4.2.1 面向产品创新的概念设计 在产品设计的全生命周期都需要创新，如概念设计阶段、工艺阶段、制造维护阶段等，但是它们创新的层次和特点是不同的，对整个产品的影响力也是不同的。其中，概念设计是产品设计的先导，又是产品构型设计的前提，自由概念设计搞