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孙永伟博士系列讲座:TRIZ - 打开创新之门的金钥匙 (之一)

2015-1-4 15:45:42

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    作者简介:孙永伟,博士,国际TRIZ协会副主席,国际TRIZ协会中国大陆地区协调人,中国发明协会发明方法研究分会常务副理事长,获得MATRIZ(国际TRIZ协会)三级证书、中国神华集团北京低碳清洁能源研究所六西格玛设计黑带大师,全国六西格玛管理工作推进委员会委员。曾任通用电气(GE)中国研发中心研发工程师,GE能源集团黑带,GE油气集团NPI项目经理等职,具有丰富的企业内部推行TRIZ理论和六西格玛设计的经验,并利用这些方法论解决或者指导解决了多个新产品研发项目中的难题,并获得多项美国专利。
    邮箱: ywsun@yeah.net QQ:80892215,  新浪 微博:weibo.com/trizchina
    国际TRIZ协会中文网站http://www.matrizchina.cn 国际TRIZ协会中文论坛 http://bbs.matrizchina.cn  国际TRIZ协会QQ群:214504596
    创新的重要性及瓶颈
    创新,这已经是企业获得竞争力赢得发展的必由之路,在企业发展的过程中非常重要。从历史上已经倒下去的巨人中,我们可以看到,创新稍一停歇,失败的脚步就会快速赶上它们。唯有创新,持续不断的创新,才是企业成功的保证,才能让我们不再重蹈失败的覆辙。中国政府也在也从不同的层面上鼓励创新,但是如何创新却是却没有标准的答案。是什么给我们在迈向创新道路时带来阻碍?我们对创新过程中存在的主要瓶颈进行了如下一些分类:
    思维惰性。科研人员自身由于知识的局限性,只关注自己领域的发展,对自己领域以外的知之甚少,正所谓的隔行如隔山,从而造成遇到问题只停留在从自己熟悉的领域中寻找答案,而很少在自己不熟悉的领域去寻找解决方案。而这个问题的最佳解决方案恰恰有可能在另外一个领域,从而造成解决问题的成本过高,解决问题的时间过长,而且解决方案也不是最优。有人曾经统计出一个规律,那就是在一个专业领域中研究得越深,就越难从这个领域中跳出来。
    重复解决某一类问题。工程师遇到的某个技术难题,对于这个人来说可能是一个新问题,但对于其它工程师来说可能已经有了一个不错的解决方案了。或许这个技术问题对于这个企业的研发人员来说可能是一个新问题,但对于其他企业来说,可能这个问题已经解决了。即使对于某个行业内的新问题,在其它行业中可能碰到过,而且已经有了类似的解决方案,已经不是一个新问题了。但由于知识面的局限性,工程师们并不能很好地将其它领域的解决方案移植过来,从而导致研发效率低下。
    急于求成,欲速则不达。由于思维惰性的问题,当遇到一个新问题的时候,没有对问题进行深入的分析,比如背景、相关领域、可能的研究方向等等,而是立即着手解决这个问题,比如查找文献、进行实验,以及测试等等。但这种方法往往费时费力,反而会延长研发的时间。事实证明,分析问题要比匆匆忙忙的解决问题重要得多。
    试错法。与高校以及科研单位的研发不同,企业的研发要求时效性非常强。如果不能比竞争对手更快地解决问题,将很难在市场中处于有利地位。而造成这个局面的主要原因是试错法。也就是一次又一次地做试验,直到找到合理的答案为止。这种方法不但需要的时间长,而且浪费资源,造成开发成本过高,得到的解决方案也不一定很理想。伟大的发明家爱迪生在发明灯丝的时候曾经做过1000多次实验,现在看来,这并不是明智的做法。
    基于以上的各种瓶颈,要想提高研发效率,就必须有新的方法论来指导创新。
    他山之石,可以攻玉
    世界著名的大企业无一例外地重视高效率的研发。比如通用电气(GE,General Electric),拥有全球最多元化的研发中心,为了解决前瞻性的世界性难题,它雇用了数以千计的优秀科学家,并且来自于不同的领域,几乎涵盖了所有可能用到的学科。在这种架构下,科学家们可以相互取长补短,在不同的领域寻找解决方案,以尽量缩短研发时间,加速研发进程,获得先机。即使在一个具有不同背景的团队中,有时候仍然会感觉到知识的局限。因此,除了优秀的科学家以外,这些企业还非常注重方法论的引入,比如六西格玛设计、TRIZ等理论。
    三星最近几年发展迅速,这要是由于企业重视创新,不断推出吸引客户的新产品。在方法论方面,三星也引入了六西格玛设计和TRIZ,它们在三星的新产品开发中起到了举足轻重的作用。
    六西格玛的理论相对比较成熟,已经被一些企业广泛接受。六西格玛对于提高产品的质量,提高流程的能力,降低次品率,降低成本,提高系统的可靠性等方面都能起到相当大的作用,这一点早已经被各个大公司出色的业绩所证实。但作为一种理论,它也有自己的弱点。在六西格玛的定义、测量、分析、设计、优化、提高六大步中,分析中的创新环节比较薄弱。在六西格玛的新概念设计中,往往是对旧流程的修修补补,难以突破常规,提出突破性的解决方案。而TRIZ在新概念设计中的表现却是相当出色。因此,将六西格玛与TRIZ相结合是一种很完美的组合(图1)。
 


    图1 TRIZ理论与六西格玛形成了非常完美的互补
    介绍精益、六西格玛的文章已经有很多了。我们这里主要介绍TRIZ理论的发展阶段。
    什么是TRIZ
    TRIZ是俄文中Teoriya Resheniyva Izobretatel’skikh Zadatch的缩写,意思是发明性解决问题的理论,翻译成英文是Theory of Inventive Problem Solving。
    阿奇舒勒的发现
    它是在前苏联专利分析专家根里奇•阿奇舒勒(Genrich Altshuller)的带领下,从1946年开始,经过1500人年的努力,对20万份专利进行了分析,从其中选出了5万份被认为是有真正突破的专利进行深入,从中得出了发明的一般规律。阿奇舒勒的发现主要有以下几个方面:
    1) 40个发明原理和39个通用参数以及技术矛盾冲突矩阵。
    a. 通过大量的专利分析发现,虽然专利发明解决的问题各种各样,即每个专利都解决了一个技术难题,所用到的解决方案不尽相同,但少数的几个原理却一次又一次地被重复使用。他们对这些少数的原理进行了总结,这也就是TRIZ中的40个发明原理。
    2) 技术发展的趋势。
    通过专利的分析,他们还发现,技术的进化是遵从一定的规律。阿奇舒勒等人进一步将这些进化的趋势做了总结,从而总结出了技术发展的S曲线等八大进化法则。阿奇舒勒的弟子们又进一步将这些法则做了更加深入的研究,并将这些法则进行了细化,目前它是一个非常活跃的领域。利用这些归纳出来的技术进化法则,就可以采取合理的策略,制定产品或技术开发路线图,从而使企业有更好的竞争优势。
    3) 科学效应库。
    总结了各种各样的科学效应达数百条,如静电现象,电磁感应,超流等等,后人还对其进行了大量的扩充。
    TRIZ的历史
    TRIZ自1946年开始创立以来,主要经历了以下几个发展阶段;
    第一阶段:创立阶段:


    这个时期主要是创新和发展了TRIZ的理论,并在前苏联得以利用。但由于前苏联的封锁,外界很少知道这个理论。这个时期的主要理论有40个发明原理,发明算法,最终理想解,科学效应库,物场模型,标准解和技术发展的趋势等等。
    第二阶段:传播阶段
    20世纪90年代,以前苏联解体为标志。前苏联解体后,大量的科学家到了美国和欧洲,创办了一系列的公司(如Invention Machine),开发基于TRIZ理论的软件系统,并为一些公司提供咨询服务。这个时候,前苏联以外的工程师们才开始接触到这个理论,少量的公司在这个时候开始引入TRIZ理论,如1995年的P&G和1997年的Samsung。
    第三阶段,开始应用阶段
    从2005年开始,一些大公司开始引入TRIZ理论,并开始在内部推广。如通用电气,西门子,英特尔,波音,霍尼维尔,飞利浦,3M等等。中国的企业,如中兴通讯和一些国有大企业也开始积极行动起来,利用TRIZ理论来培训自己的员工,解决项目中的难题。
    TRIZ理论解决问题的基本思路
    我们所通常遇到的问题都是具体的问题,我们所要寻求的解决方案也是具体的解决方案。我们在研究的过程中所采用的一般做法是,迅速利用自己的经验做一系列的试验,以图尽快解决这个问题。但事与愿违,这种试错的方法虽然在一些简单的问题上效果比较明显,在一些比较难一些的问题上却要往往花很长的开发时间,需要消耗较多的资源。
    1) TRIZ理论先引导我们将遇到的具体问题有非常清楚的定义,问题定义得越清楚,则解决问题的可能性越大,如果这个问题还没有弄清楚,则需要将这个问题研究透彻后再着手解决;
    2) 利用因果分析和功能模型分析对问题进行分析,找到其它突破问题瓶颈的其它路径,或者找到问题出现的根源,然后将这个问题抽象成一个一般化的问题;
    3) 对于这个一般化的问题,根据TRIZ的工具,如标准解,发明原理,科学效应库,技术发展趋势等找到一般的解决方案,也就是说遇到类似的问题,一般可以有哪些种解决方法;
    4) 将这些一般化的解决方案引入到我们的具体项目中,转化成我们自己的解决方案。
    TRIZ理论更注重问题的分析以及借用,从前人的解决方案中,从其它领域的类似的问题中去寻找答案。所以通过TRIZ理论所得到的解决方案通常是被证实可用的,所以可靠性高,易于操作,项目失败的风险也比较小。


 

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中国发明协会发明方法研究分会是中国发明协会五个下设的分支机构之一。中国发明协会发明方法研究分会是中国专业从事以TRIZ发明方法为核心的发明方法研究、实践与推广组织。本分会的业务范围如下:(一) 对TRIZ发明方法进行深入研究,与国际TRIZ学术界接轨;(二) 以咨询式服务推动TRIZ在企业的深化应用,解决企业实际技术难题;(三) 开展基于发明方法的发明能力认证培训,颁发培训结业证书以及发明能力资格认证证书;(四) 不定期主办与TRIZ相关的研讨会、主题论坛、应用交流活动。中