我国创新工具研究现状分析

“工欲善其事，必先利其器”，在大力推行创新驱动发展战略和全民创新创业浪潮的大环境下，我国涌现出了一大批创新思维和创新方法理论成果，目前在国内外被广泛运用并具有代表性的创新工具主要包括大数据处理工具、计算机辅助虚拟设计工具、快速成型工具与技术等。

1）大数据处理工具

随着互联网、物联网、云计算、三网融合等IT与通信技术的迅猛发展，数据的快速增长成为众多行业或企业共同面对的严峻挑战，但同时也是机遇。因为大数据的涌现不仅颠覆了人们的生产、生活与工作方式以及企业的运作模式，同样也改变了科学研究的模式。如何更加快速、全面、高效地处理海量数据以从中获取所需信息并加以综合利用，对技术和产品的创新意义重大。

从数据的来源角度可以将创新方法领域的大数据处理工具分为专利分析工具和文献分析工具两大类。基于专利的分析工具可以对特定研究领域的所有专利进行数据统计、技术分类及专利文本聚类，通过分析得到该领域相关技术的发展方向及创新要素；基于文献的分析工具可以指明一个学科或知识领域的发展趋势及动向，形成若干前沿研究领域的演进历程，进而分析当前的研究热点、聚焦前沿研究领域。充分利用大数据处理工具，对技术创新提供及时、全面和翔实的数据支撑。

2）计算机辅助虚拟设计工具

虚拟设计技术是由多学科知识形成的综合系统技术，其本质是在计算机支持的仿真技术基础上，在产品设计阶段即能够实时并行模拟产品开发的全过程，并分析其对产品设计的影响，预测产品的性能、制造成本、可制造性、可维护性和可拆卸性等特征，以达到提高产品设计一次成功率的目的。

虚拟设计是一种近年来较为流行的设计理念和技术。本质上讲，它是将产品从概念设计到投入使用的产品全生命周期过程在计算机上模拟以构建目标实现的虚拟环境。虚拟设计工具主要有三维CAD（Computer Aided Design，CAD）、SolidWorks、Pro／E、ANSYS、CFD（Computational Fluid Dynamics，CFD）、VR（Virtual Reality，VR）技术等，使用计算机辅助虚拟设计工具，有利于降低创新产品的试制或改造费用，对提高创新产品研发成功率、减少研发周期至关重要。(www.xing528.com)

3）快速成型工具

进入20世纪80年代，伴随着个性化和多样化用户需求的日渐突出，迫使企业不得不逐步抛弃以往坚守的“规模效益第一”、少品种、大批量生产方式，进而选用多品种、小批量、按订单组织生产的现代化生产方式。同时，全球化、一体化市场进程的加快更是迫切要求企业必须不断提升其生产制造的敏捷性，面对瞬息万变的市场，不断开发新产品，以保证企业在激烈竞争的市场中立于不败之地，快速成型技术应运而生，被认为是20多年来制造领域的一项重大科技成果。

快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术是20世纪80年代后期发展起来的一项先进制造技术，是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维物理实体技术的总称，它集CAD、逆向工程技术、激光技术、数控技术、材料科学、机械工程、分层制造技术于一身，可以自动、快速、直接、精准地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，为零件的原型制作、新设计思想校验等提供了一种低成本高效率的实现手段。

快速成型技术目前已广泛应用于设计检验、模具制造、装配测试、工程测试、市场预测、医学和美学等领域，尤其是作为新产品开发的一项关键共性技术，由此还产生了一个新兴的技术领域。其基本流程如下：首先设计出所需创新产品或零部件的计算机三维模型（如CAD模型、数字模型等）；然后根据工艺要求将上述模型离散为系列有序单元，将前述三维模型转变成系列层片，并根据每个层片的轮廓信息输入加工所需要满足的具体参数，自动生成数控代码；最后由成形机成形系列层片，并自动进行联接，得到三维的创新产品或零部件实体。

快速成型技术的主要特点：不需机加工设备或模型浇铸、不需专用夹具或工具即可在短时间内快速制造任意复杂的三维几何实体，实现对复杂形状产品或零部件的加工；特别适合于复杂型腔、复杂型面等传统方法难以制造甚至无法制造的产品或零部件快速成型，实现了机械制造业追求的材料提取（气相、液相、固相）过程与制造过程一体化、设计与制造一体化两大先进制造目标。

3D（Three-Dimensional）打印作为快速成型技术的典型代表，在产品或零部件的模具制造阶段和样品试验阶段具有极为显著的优势，能够大幅缩短产品或零部件的制造周期、大幅提升制造效率。运用3D打印技术可结合使用Solidworks、Pro／E、UG、CAD等三维设计软件，在产品或零部件设计完成的第一时间为企业提供样机试制和消蚀模的快速成型，从而提升企业的产品开发速度。