鄭州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 袁 峰 朱 俊 陳江義

基于TRIZ理論的產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)應(yīng)用

鄭州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 袁 峰 朱 俊 陳江義

通過(guò)對(duì)多種歷史數(shù)據(jù)分析表明，技術(shù)進(jìn)化過(guò)程有其自身的規(guī)律與模式，是可預(yù)測(cè)的?；赥RIZ理論的產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)化過(guò)程類似于物種的成長(zhǎng)過(guò)程，要經(jīng)歷嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和退出期。在時(shí)間區(qū)域上表現(xiàn)為產(chǎn)品的特性參數(shù)沿S曲線的增長(zhǎng)，該理論不僅能預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，而且還能展現(xiàn)預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品的可能結(jié)構(gòu)狀態(tài)，對(duì)于產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。現(xiàn)實(shí)中產(chǎn)品在技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程所處的S曲線位置就是產(chǎn)品的技術(shù)成熟度所在的區(qū)域，預(yù)測(cè)當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)成熟度的過(guò)程就是對(duì)產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)。產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)可以幫助現(xiàn)代企業(yè)認(rèn)清楚自身技術(shù)的發(fā)展水平和發(fā)展?jié)摿Γ瑢彆r(shí)度勢(shì)地進(jìn)行自身和產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新，降低企業(yè)投資的風(fēng)險(xiǎn)，提高企業(yè)投資的效益，營(yíng)造和保持企業(yè)在市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

一、TRIZ理論

當(dāng)代產(chǎn)品技術(shù)的創(chuàng)新是促進(jìn)企業(yè)利潤(rùn)增長(zhǎng)的重要因素。由于決定產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展水平和速度問(wèn)題解決隨時(shí)間的推移是有一定規(guī)律的，對(duì)此，前蘇聯(lián)G.S.Altshuller教授經(jīng)過(guò)對(duì)世界250萬(wàn)件專利發(fā)明的研究分析著就了聞名世界的TRIZ理論。TRIZ（theory of inventive problem solving）是俄文中發(fā)明問(wèn)題解決理論的詞頭。G.S.Altshuller依據(jù)世界上著名的專利發(fā)明，研究了消除沖突的方法，提出了消除沖突的發(fā)明原理，建立了消除沖突的基于知識(shí)的邏輯方法，這些方法包括發(fā)明原理（Inventive Principles）、發(fā)明問(wèn)題解決算法 （ARIZ，A lgorithm for Inventive problem solving）及標(biāo)準(zhǔn)解（TRIZ standard Techniques）。

TRIZ解決發(fā)明問(wèn)題的一般方法：首先將要解決的特殊問(wèn)題加以定義、明確；然后根據(jù)TRIZ理論提供的方法將需要解決的特殊問(wèn)題轉(zhuǎn)化為類似的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，而針對(duì)類似的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題已總結(jié)、歸納出類似的標(biāo)準(zhǔn)解決方法；最后依據(jù)類似的標(biāo)準(zhǔn)解決方法就可以解決用戶需要的特殊問(wèn)題。

二、基于TRIZ理論的產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)

TRIZ理論歷經(jīng)50多年的發(fā)展已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外特別是歐美國(guó)家工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，許多世界著名大公司都開(kāi)始研究TRIZ理論并用來(lái)解決實(shí)際的產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)造。A ltshuller通過(guò)對(duì)大量專利研究發(fā)現(xiàn)：產(chǎn)品進(jìn)化滿足生物進(jìn)化中的S曲線，同一代產(chǎn)品進(jìn)化分為四個(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期、退出期。確定產(chǎn)品在S曲線上的位置是產(chǎn)品進(jìn)化理論研究的重要內(nèi)容，稱為產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)。4種曲線用于技術(shù)系統(tǒng)在“S曲線”上所處位置的預(yù)測(cè)。這4種曲線分別是：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的專利數(shù)、單位時(shí)間內(nèi)的專利或發(fā)明級(jí)別、單位時(shí)間內(nèi)的技術(shù)性能、單位時(shí)間內(nèi)的利潤(rùn)。收集當(dāng)前產(chǎn)品的有關(guān)數(shù)據(jù)建立這4條曲線，所建立曲線的形狀與這4條曲線的形狀比較，就可確定產(chǎn)品的技術(shù)成熟度。

產(chǎn)品的技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)的過(guò)程：首先要對(duì)專利數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后選擇相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)擬合成曲線，最后將擬合好的曲線與標(biāo)準(zhǔn)S曲線相比較，做出技術(shù)成熟度判斷。處于成熟期或衰退期的產(chǎn)品，通過(guò)開(kāi)發(fā)新的核心技術(shù)從低水平過(guò)渡到高水平S曲線，以保證企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。處于嬰兒期和成長(zhǎng)期的產(chǎn)品，對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而盡快為企業(yè)帶來(lái)利潤(rùn)。技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線如圖1所示。

三、應(yīng)用TRIZ原理對(duì)液壓支架進(jìn)行技術(shù)預(yù)測(cè)

在采煤工作面的煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，液壓支架是綜合機(jī)械化采煤工作面的主要設(shè)備之一，液壓支架可以防止頂板冒落，維持一定的作業(yè)空間，保證工人安全和各項(xiàng)作業(yè)的正常進(jìn)行，還能實(shí)現(xiàn)支撐、切頂、移架和推移輸送機(jī)等一整套工序。液壓支架的應(yīng)用可以增加采煤工作面產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本、減輕工人的體力勞動(dòng)和保證安全生產(chǎn)。由于礦井下條件非常惡劣，安全重于泰山，則液壓支架的技術(shù)先進(jìn)性、安全性、可靠性顯得特別重要。近幾十年液壓支架行業(yè)發(fā)展迅速，企業(yè)投資力度加大，因此，預(yù)測(cè)液壓支架的技術(shù)成熟度對(duì)該行業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的指導(dǎo)作用。

對(duì)中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，查詢2001－2010年與液壓支架的技術(shù)和設(shè)計(jì)相關(guān)的專利共743項(xiàng)，對(duì)這些專利按申請(qǐng)年份進(jìn)行分類并分級(jí)。TRIZ從性能參數(shù)、專利等級(jí)、專利數(shù)量和經(jīng)濟(jì)收益4個(gè)方面來(lái)描述技術(shù)各個(gè)階段的特點(diǎn)。將所描繪的4個(gè)圖形與標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線相對(duì)比，就可以確定當(dāng)前液壓支架在其S曲線上的位置。

1.專利數(shù)曲線。將專利數(shù)量按時(shí)間段分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪出時(shí)間-專利數(shù)量的關(guān)系曲線，從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，在2002年該領(lǐng)域的專利數(shù)隨時(shí)間有逐漸上升又下降的趨勢(shì)出現(xiàn)在第一個(gè)拐點(diǎn)，在2003年有了逐步上升的趨勢(shì)。技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線上有兩處和實(shí)繪圖相符合，通過(guò)進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)第二處比第一處更符合一些，處于現(xiàn)有技術(shù)處于標(biāo)準(zhǔn)曲線的第三個(gè)階段。

2.專利級(jí)別曲線。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，液壓支架的創(chuàng)新級(jí)別處于下降趨勢(shì)，目前專利級(jí)別處于第一級(jí)和第二級(jí)之間， 與特征曲線比較， 處于生命周期的成熟階段。將圖3與圖1技術(shù)成熟度曲線中時(shí)間-專利級(jí)別曲線進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)也有兩處相符合，其中第2處更符合一些。在該處，專利級(jí)別一直處于下降趨勢(shì)，與圖3的曲線趨勢(shì)一致，而第1處表示的曲線在下降到一定程度時(shí)有上升的趨勢(shì)。

3.性能曲線。將液壓支架的性能確定為安全性，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并繪制成圖4。由圖4可以發(fā)現(xiàn)，液壓支架的主要性能指標(biāo)處于上升階段。將圖4與圖1中時(shí)間-性能曲線相比較，發(fā)現(xiàn)液壓支架的主要性能一直處于緩慢上升的趨勢(shì)，處于成熟度曲線中的成熟期。

4.利潤(rùn)曲線。雖然收益很難評(píng)估，但是可以利用液壓支架的銷售數(shù)量作近似估計(jì)。根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總得到圖5。由圖5可以看出，2003年以來(lái)銷售量一直處于上升階段。

綜合圖6中實(shí)繪圖與標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)成熟度曲線的相似位置可以看出，目前，液壓支架的技術(shù)研發(fā)處于成熟階段，雖然對(duì)輔助、次要和不足進(jìn)行改進(jìn)能夠優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)，但不能滿足長(zhǎng)期競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)展要求。因此TRIZ建議開(kāi)發(fā)新的核心技術(shù)來(lái)代替目前的技術(shù)。

四、結(jié)論

產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)是TRIZ理論的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容，當(dāng)前產(chǎn)品在其進(jìn)化過(guò)程中所處的位置，就是當(dāng)前產(chǎn)品的技術(shù)成熟度。本文，筆者以TRIZ進(jìn)化理論為基礎(chǔ)，介紹了產(chǎn)品技術(shù)成熟度的預(yù)測(cè)方法，以液壓支架技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)為例，詳細(xì)論述了應(yīng)用TRIZ進(jìn)化理論進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)化預(yù)測(cè)的方法與過(guò)程。

產(chǎn)品技術(shù)成熟度代表了產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展水平和發(fā)展趨勢(shì)，是衡量產(chǎn)品和技術(shù)的重要的參考指標(biāo)，具有非常重要的意義：

1.產(chǎn)品技術(shù)成熟度是企業(yè)制定戰(zhàn)略計(jì)劃時(shí)首先要考慮的問(wèn)題之一，因此進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)對(duì)于企業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。

2.產(chǎn)品技術(shù)成熟度可以為技術(shù)引進(jìn)和技術(shù)貿(mào)易提供參考依據(jù)，降低投資風(fēng)險(xiǎn)，提高投資效益。

3.產(chǎn)品技術(shù)成熟度可以作為某些職能部門進(jìn)行項(xiàng)目審批的重要參考依據(jù)。

4.產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)的過(guò)程可以幫助企業(yè)了解技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程，從中發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)化路線，為技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考，還可以幫助尋找自身的差距，趕超同類先進(jìn)技術(shù)?？傊ㄟ^(guò)研究產(chǎn)品技術(shù)成熟度可以幫助企業(yè)和相關(guān)部門認(rèn)清現(xiàn)狀。加快企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和綜合技術(shù)實(shí)力具有重要意義。