La tecnología al servicio de la innovación

Dr. Noel León Rovira

Tecnología al Servicio de

la Innovación Computer Aided Innovation

Seminario Internacional de Innovación

Sistemática:

“Nuevas posibilidades, mejores resultados”

Organiza: Cofinanciado por: Asociados:


Objetivo de las herramientas

CAI

• El objetivo de estas nuevas herramientas es

ayudar a los innovadores, inventores,

diseñadores y administradores en su

accionar creativo, en busca de cambios de

paradigmas.

• CAI, por lo tanto, es un cambio de

paradigma.


CAI: Vision integral

Una visión integral concibe las herramientas CAI:

1. Partiendo el “fuzzy front-end” ayudando a percibir

oportunidades de negocio y exigencias del cliente,

2. Continuando durante la etapa creativa ayudando a

desarrollar ideas e invenciones y, finalmente,

3. Proporcionando ayuda para convertir las invenciones

en innovaciones exitosas en el mercado.


Nuevas TI y CAI

Nuevas tecnologías de información y métodos como:

• Web semántica,

• Minería de datos,

• Minería de textos,

• Teoría del caos y

• Algoritmos evolutivos,

se utilizan cada vez más para lograr una mayor

precisión en el pronóstico de los próximos pasos en la

evolución tecnológica y en el desarrollo de nuevos

productos.


• TRIZ constituye la base de varios paquetes

de software que contienen métodos,

procedimientos y directrices para ayudar a

resolver problemas tecnológicos,

administrativos y financieros mediante la

ayuda en la generación de conceptos.

CAI & TRIZ


1. Goldfire Innovator:

www.inventionmachine.com

2. Creax Innovation Suite + Creation Suite:

www.creaxinnovationsuite.com

http://www.creax.com/CreationSuite.htm

3. Innovation Workbench (IWB):

http://www.ideationtriz.com/new/iwb.asp

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CAI & TRIZ Algunos productos de software

TRIZ disponibles en el mercado:

http://www.inventionmachine.com/

http://www.creaxinnovationsuite.com/






Simulaciones computacionales sobre

comportamientos sociales abordan el vínculo

entre la creatividad y la innovación con el

objetivo de aclarar la interacción entre el

agente de cambio con su contexto social y

cultural en los procesos de generación y

evaluación de las innovaciones.

CAI & Mercado (Sosa and Gero,2007).


• Centrado en la idea de grupos sociales, implementado

sistemas multi-agentes como autómatas celulares.

• Los miembros interactúan para generar y evaluar una serie de

ideas.

CAI & Mercado (Sosa and Gero,2007).


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CAI & QFD QFDesigner: Convierta la voz del cliente en objetivos de diseño

http://www.ideacore.com/index.php?option=com_content&view=article&id=111&Itemid=90#

http://www.ideacore.com/index.php?option=com_content&view=article&id=111&Itemid=90

http://www.ideacore.com/index.php?option=com_content&view=article&id=111&Itemid=90


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CAI & Sentimientos del consumidor


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CAI & Sentimientos del consumidor


• Han sido distinguidos tradicionalmente dos

tipos de problemas: los que pueden

resolverse por métodos de optimización y

aquellos que no pueden ser resueltos por

tales métodos

• (Bendsoe, M.P., Sigmund, O.: “Topology Optimization - Theory,

Methods and Applications”, Springer, 2003)

CAI & Optimización


• Mejoras del desempeño son comúnmente

obtenidas primero a través de cambios

paramétricos cuantitativos: optimización.

• Una vez que las mejoras resultantes alcanzan su

límite y no son posibles mejoras de desempeño

por optimización, nuevas búsquedas deben

llevarse a cabo a través de cambios cualitativos o

de paradigma lo que conlleva a la innovación.

CAI & Optimización


• Métodos de optimización han sido introducidos en entornos de simulación con mallado para mejorar el rendimiento del producto.

• Conocidos como optimización topológica, se

utilizan actualmente para encontrar topologías óptimas y formas de partes bajo condiciones dadas.

CAI & Optimización topológica


Optimización topológica

CAI & Optimización


Optimización topológica


• Algoritmos evolutivos, también conocidos como

algoritmos genéticos o AGs, simulan el método de

la evolución biológica.

• En la reproducción sexual, los genes de los padres,

combinados con mutaciones genéticas aleatorias

crean organismos con nuevas características y los

organismos menos adaptados al medio a no

transmiten sus genes a las generaciones venideras.

• Los algoritmos evolutivos trabajan de forma

similar, pero dentro de un proceso computacional.

CAI, AGs & Optimización


• A mediados de la década de 1990,

ingenieros de General Electric utilizaron

métodos evolutivos en una herramienta de

diseño llamada EnGENEous, que fue

utilizada para encontrar la forma más

eficiente de las aspas en los motores a

reacción GE90 utilizados en aviones de

Boeing 777.



Los algoritmos evolutivos son diferentes de los

métodos de optimización "clásica" de varias

maneras:

• operación aleatoria vs. determinista

• población vs. mejor solución simple

• creando nuevas soluciones a través de

mutaciones

• combinando soluciones a través de cruzamientos

y seleccionando soluciones mediante

“supervivencia del más apto"



• Los sistemas CAD y CAE originalmente

fueron concebidos para facilitar sólo

variaciones paramétricas de los modelos.

• La modelación paramétrica ha simplificado

el proceso de diseño, ya que permite la fácil

modificación de piezas.



• Nuevos desarrollos están en proceso para la aplicación de métodos que pueden integrarse en los sistemas CAD/CAE convencionales.

• Estos nuevos métodos buscan implementar cambios de forma y topología en entornos CAD-CAE que trascienden los valores paramétricos, mientras buscan mejoras en el desempeño con la ayuda de algoritmos genéticos y variaciones de forma y topología. .



Splinization

Una optimización paramétrica estándar de la geometría no puede

dar este tipo de resultados, donde no sólo los parámetros de la función, sino

también sus formas necesitan cambiarse.


• Sistemas CAI se usan para producir imágenes en 3D para estimular la creatividad de los diseñadores.

• Este enfoque se basa en algoritmos genéticos actuando sobre un árbol binario para generar imágenes 3D.

• Este enfoque es ilustrado por un ejemplo de diseño, que utiliza expresiones de función compleja para formar imágenes en 3D de flores artísticas.

CAI & diseño industrial (Liu, H., Liu, X., 2007 )


Este ejemplo de

diseño de obras de

arte utiliza

expresiones generales

de función compleja

para formar imágenes

en 3D de flores

artísticas.

Muestra que este

enfoque es capaz de

generar algunas

soluciones

innovadoras y

demuestra el poder de

este enfoque

computacional.

CAI & diseño industrial (Liu, H., Liu, X., 2007 )


CAI & Arte

Evolvotron es una

aplicación interactiva

de "arte generativo"

para Linux que

evoluciona imágenes,

texturas, patrones y

animaciones a través

de un proceso

iterativo de mutación

aleatoria y selección

de usuario guiada por

evolución. (Este

proceso es también

conocido como "arte

evolutivo" o "arte

genético".)

http://www.bottlenose.demon.co.uk/share/evolvotron/index.htm

http://www.bottlenose.demon.co.uk/share/evolvotron/index.htm


Frente de Pareto y Contradicciones Técnicas

Ideal point Pareto front

Alternative ideal

Direction of solution

f1(x*) f1(x)

f2(x*)

f2(x) El frente de Pareto

utilizado en procesos de

Optimización multi-

objetivo muestra un

límite que divide la

región de soluciones

factibles del punto donde

se encuentra la solución

ideal.

Esto se asemeja a la

noción de contradicción

técnica en TRIZ


PRONOSTICO DE EVOLUCIÓN

• Los patrones de evolución de Altshuller parten de la analogía que los sistemas tecnológicos evolucionan de una forma análoga a los organismos vivos,

• La idea de hibridación es por tanto inherente a los patrones de evolución tecnológicos.


Mutaciones cataclísmicas

• En el Instituto de Tecnológico y de

Estudios Superiores de Monterrey se

desarrollan investigaciones con vista a la

creación de nuevas aplicaciones de

algoritmos evolutivos para innovación de

productos y buscando los vínculos entre los

patrones de evolución y los principios

inventivos


Mutaciones cataclísmicas

Interpretaciones geométricas TRIZ

Segmentation

Assymetry

Merging

Spheroidality

Another dimension

Use of mechanical vibrations


Implementación de mutaciones cataclísmicas


Segmentación


With the Scrollbar the size of the elements may be

changed in real time

Segmentación


Hibridación

Sistema 1 Características buena y

malas

Sistema 2 Características buena y

malas

Nuevo Sistema

con lo mejor de ambos


Mutación Sistema 1

Características

buena y malas

Sub-sistema 1 Características

nuevas

Nuevo Sistema

Nuevas características

superiores

Sub-sistema 2 Características

nuevas

Sub-sistema n Características

nuevas

.

.

.

.


Procesos de hibridación tecnológica (según Zlotin)


Ejemplos de

hibridación en

aerogeneradores


Ejemplos de hibridación en

aerogeneradores

Se realizó un proceso de búsqueda con algoritmos genéticos

(GA) mediante variaciones de la geometría de un generador

eólico de tipo Savonius.

Los resultados fueron evaluados con software de dinámica

de fluidos computacional (CFD).


CFD Analysis


Ejemplo de hibridación transgénica

en generadores eólicos

Nuevos tipos de generadores eólicos de eje vertical

híbridos resultaron de la combinación de tipos

Savonius y Darrieus

a)

b)


Esferoidalidad?

Parece una esfera y crea un flujo de viento que se

asemeja a los rápidos de un río.

Una compañía

sueca ha

diseñado una

nueva turbina

eólica que es

muy silenciosa.

Se basa en seis

álabes curvos

conectados a un

concentrador

de rotor en

ambos

extremos.


Nuevos operadores genéticos

dialécticos

• Se requiere una comprensión más detallada y

profunda de los enfoques de mutación e

hibridación.

• Esto requiere considerar desde el punto de vista de

la dialéctica que operaciones deberán llevarse a

cabo para el desarrollo de nuevos productos


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COMPUTER AIDED INNOVATION

Está surgiendo

una nueva

categoría de

herramientas

conocidas como

CAI

(innovación/

inventiva

asistida por

computadora)


Innovation Management & Sustainable Technologies

(IM&ST)

[email protected]

Cátedra de Investigación Diseño e Innovación en Ingeniería

ITESM, Campus Monterrey

[email protected]

Asociación Mexicana de TRIZ (AMETRIZ)

Working Group 5.4 Computer Aided Innovation

Skype: nleon46

¿Preguntas, comentarios?

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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