La tecnología al servicio de la innovación

Tecnología al Servicio de
la Innovación
Computer Aided Innovation
Seminario Internacional de Innovación
Sistemática:
“Nuevas posibilidades, mejores resultados”
Organiza: Cofinanciado por: Asociados:

 Dr. Noel León Rovira

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.


CAI & TRIZ

• 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
Algunos productos de software
TRIZ disponibles en el mercado:
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


CAI & Mercado
(Sosa and Gero,2007).

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 & 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#


CAI & Sentimientos del consumidor


CAI & Optimización

• 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 topológica

• 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

Optimización topológica


Optimización topológica


CAI, AGs & Optimización

• 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.



• 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.

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

• 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 & 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

Frente de Pareto y Contradicciones Técnicas

El frente de Pareto f2(x)

utilizado en procesos de
Optimización multi-
objetivo muestra un
límite que divide la Alternative ideal

región de soluciones Direction of solution

factibles del punto donde
se encuentra la solución f2(x*)

ideal. Ideal point Pareto front

Esto se asemeja a la
noción de contradicción f1(x*) f1(x)

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

Spheroidality

Segmentation

Another dimension
Assymetry

Merging
Use of mechanical vibrations

Implementación de
mutaciones cataclísmicas


Segmentación


Segmentación

With the Scrollbar the size of the elements may be
changed in real time


Hibridación
Sistema 2
Sistema 1
Características buena y
Características buena y
malas
malas

Nuevo Sistema
con lo mejor de ambos


Mutación
Sistema 1
Características Sub-sistema 2
Características
buena y malas nuevas .
.
.
.

Sub-sistema 1
Características Sub-sistema n
nuevas Características
nuevas

Nuevo Sistema
Nuevas características
superiores

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?
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.
Parece una esfera y crea un flujo de viento que se
asemeja a los rápidos de un río.


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


COMPUTER AIDED INNOVATION

Está surgiendo
una nueva
categoría de
herramientas
conocidas como
CAI
(innovación/
inventiva
asistida por
computadora)


¿Preguntas, comentarios?

Innovation Management & Sustainable Technologies
(IM&ST)
noel.leon@imandst.com

Cátedra de Investigación Diseño e Innovación en Ingeniería
ITESM, Campus Monterrey
noel.leon@itesm.mx

Asociación Mexicana de TRIZ (AMETRIZ)

Working Group 5.4 Computer Aided Innovation

Skype: nleon46


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