田永超,于麗英

(上海大學管理學院,上海200444)

認識并準確把握國內外科技發(fā)展的新趨勢,以技術創(chuàng)新為引領開拓企業(yè)發(fā)展新境界,已經成為企業(yè)在未來提升核心競爭力的必要選擇.企業(yè)技術創(chuàng)新的速度與質量在競爭中扮演著越來越重要的角色,但企業(yè)技術創(chuàng)新的收益與風險存在準對稱性.每一個技術創(chuàng)新項目無論是前期的機會確認還是后期的應用擴散,每個過程、每個環(huán)節(jié)都有發(fā)生風險的可能.因此,降低企業(yè)技術創(chuàng)新風險是提高企業(yè)技術創(chuàng)新績效的關鍵.

失效模式與影響分析(failure mode and eあect analysis,FMEA)是一種用來確定、識別和消除在系統(tǒng)、設計、過程或服務中所有潛在失效或風險的特殊方法,其本質就是一種檢查失效或風險所有可能發(fā)生方式的bottom-up分析方法.在技術創(chuàng)新風險評價中應用FMEA方法,就是要針對每種確定的風險(不管是已知的還是潛在的)分析其對技術創(chuàng)新過程的影響,同時評估風險的嚴重度、發(fā)生度和檢測度進而獲得其風險優(yōu)先級.從這一點出發(fā),可確定是立即采取必要的預防和改進措施還是忽略該風險,其本質上需要決策的是減少風險發(fā)生的可能性還是減小風險發(fā)生的危害.

企業(yè)技術創(chuàng)新是一種持續(xù)性的活動,風險管理需要貫穿整個過程,而FMEA是一種持續(xù)性的動態(tài)分析方法,可以對整個企業(yè)技術創(chuàng)新過程中的各種風險進行管理,通過不斷地更新風險管理的評估準則,并采取措施,從而降低技術創(chuàng)新過程中的各種風險.所以在企業(yè)技術創(chuàng)新活動中應用FMEA方法進行風險管理也就顯得十分必要.由于實際技術創(chuàng)新風險管理問題的復雜性和多樣性,風險管理人員很難定量地使用精確值對風險進行評價,實踐中常常還會用到模糊評價.三角模糊數[1-2]、梯形模糊數[3]和直覺模糊集[4]等工具和方法在技術創(chuàng)新風險評價中的應用都得到了國內外學者的廣泛研究,應用場景也包括半導體晶圓制造[5]、醫(yī)療器械升級[6]和互聯(lián)網金融[7]等多個領域.另外,區(qū)間值直覺模糊集因其在模糊性和不確定性等方面的靈活性和實用性[8-9],在復雜決策領域也被廣泛關注研究.本工作構建了基于區(qū)間值直覺模糊集的技術創(chuàng)新風險評價模型,并以D公司的座椅開發(fā)項目為例,驗證了該風險評價模型的可行性.

1 基礎知識

定義1[10]若論域X上給定2個映射μ~A:X→[0,1]和ν~A:X→[0,1],使得x∈X|→μ~A(x)∈[0,1]和x∈X|→ν~A(x)∈[0,1],并且滿足條件0≤μ~A(x)+ν~A(x)≤1,則稱μ~A(x)和ν~A(x)確定了論域X上的1個直覺模糊集~A,可簡記為

式中,μ~A和ν~A分別為~A的隸屬函數和非隸屬函數,μ~A(x)和ν~A(x)分別為元素x屬于~A的隸屬度和非隸屬度.另外,稱π~A(x)=1-μ~A(x)-ν~A(x)為~A中元素x的直覺模糊指標或猶豫(hesitancy)度.它是對評價對象猶豫程度的一種度量.若直覺模糊集~A={.

定義2[11]將單位區(qū)間[0,1]上的所有閉子區(qū)間記為集合I[0,1],若論域X上給定2個區(qū)間值映射μ~A:X→I[0,1]和ν~A:X→I[0,1],使得x∈X|→μ~A(x)?[0,1]和x∈X|→ν~A(x)?[0,1],并滿足0≤sup{μ~A(x)}+sup{ν~A(x)}≤1,則稱μ~A和ν~A確定了論域X上的1個區(qū)間值直覺模糊集可簡記為

2 技術創(chuàng)新的階段劃分與風險識別

企業(yè)技術創(chuàng)新是一個系統(tǒng)行為過程,以知識創(chuàng)新為起點,以技術產業(yè)化為終點[12].要充分認識技術創(chuàng)新風險以及更好地進行風險管理,就必須對企業(yè)技術創(chuàng)新的階段劃分進行深入的探討.切入的角度不同,就有不同的技術創(chuàng)新階段劃分方法.管理學界一直認為技術創(chuàng)新是一個多階段的決策過程,本工作引入羅伯茨按決策單元劃分的技術創(chuàng)新階段模型(見圖1),將企業(yè)技術創(chuàng)新過程分為6個階段,以此作為識別技術創(chuàng)新風險的基礎.

圖1 羅伯茨的技術創(chuàng)新階段模型Fig.1 Roberts’stage model of technological innovation

階段Ⅰ是確認機會的階段,也可說成是探究市場需求的階段.成功的創(chuàng)新往往是以一個新思想產生為契機,這種新思想必須把市場需求和技術可行性結合起來.由于企業(yè)技術創(chuàng)新風險存在連鎖集中性,所以階段Ⅰ的風險潛在危害性較大.市場風險是階段Ⅰ潛在風險的主要種類,例如客戶群不準確、市場前景預測不準確、新產品功能不確定等風險.

階段Ⅱ是思想形成的階段.所認識到的市場需求和技術可行性在該階段中被一個設計思想融為一體,這種思想要體現出以科技為基礎、以需求為導向的原則.思想形成階段的企業(yè)技術創(chuàng)新活動要求實現需求和技術上的統(tǒng)一,也就是要求企業(yè)不同部門對于創(chuàng)新要有統(tǒng)一的思想意識.階段Ⅱ的目標可以借助需求功能展開等方法實現,潛在風險可能有開發(fā)團隊不匹配、開發(fā)策略不清晰、未識別出開發(fā)難點等.

階段Ⅲ是問題求解的階段.之前提出的一些需要解決的問題,就必須在本階段投入一定的人力、物力、財力去尋求解決方法.階段Ⅲ的企業(yè)技術創(chuàng)新活動主要依賴于企業(yè)現有的技術創(chuàng)新能力,這與企業(yè)的研發(fā)團隊規(guī)模、研發(fā)人員素質和研發(fā)經費支出等因素有關.階段Ⅲ的潛在風險有研發(fā)成本大、開發(fā)能力不足、技術路線有偏差等.

階段Ⅳ是問題解決的階段.問題的解決方式有發(fā)明、模仿或仿造.企業(yè)技術創(chuàng)新活動進入這一階段就說明主要的探索過程已經完成,此時技術創(chuàng)新潛在風險可能來源于技術成果的轉化過程,例如某部件技術突破引起其他部件質量問題、開發(fā)目標轉換不足、技術創(chuàng)新成果被侵害等.

階段Ⅴ是批量生產的階段.在這一階段,技術創(chuàng)新的主要活動是完善批量生產的工藝技術、降低生產成本以及滿足市場需求等內容.階段Ⅴ的技術創(chuàng)新風險主要與企業(yè)的生產運營及采購活動有關,潛在風險有產能不足、產品制造工藝復雜、質檢環(huán)節(jié)紕漏等.

階段Ⅵ是應用擴散的階段,是決定技術創(chuàng)新商業(yè)化成功與否的關鍵階段.新技術、新產品在這階段首次得到應用并向市場擴散.階段Ⅵ的技術創(chuàng)新活動更多地體現在市場營銷活動中.保證新產品的技術優(yōu)勢或主要改進以獲得消費者的認可是這一階段的主要目的.階段Ⅵ的潛在風險有定價過高、售后服務差、競爭環(huán)境預估不足等.

綜上,已識別出的技術創(chuàng)新潛在風險如表1所示.

表1 技術創(chuàng)新潛在風險匯總Table 1 Summary of potential risks of technological innovation

3 技術創(chuàng)新風險評價模型

本工作根據表1中的18項主要潛在風險,參考了區(qū)間值直覺模糊集評價語言標度[13],優(yōu)化了傳統(tǒng)FMEA分析方法的步驟,建立了一套適合技術創(chuàng)新風險評價的模糊FMEA工作流程,如圖2所示.

圖2 模糊FMEA工作流程Fig.2 Fuzzy FMEA workflow

設識別出的潛在風險集為X={x1,x2,···,xn},潛在風險的嚴重度、發(fā)生度和檢測度組成的要素集為O={o1,o2,o3},要素oi(i=1,2,3)的權重為區(qū)間值直覺模糊集

式中,i=1,2,3,j=1,2,···,n.

根據式(4),可將基于區(qū)間值直覺模糊集的技術創(chuàng)新風險評價模型的求解問題看作是一個多準則決策問題.本工作根據逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)思想,結合區(qū)間值直覺模糊集的性質與特點,首先確定該模型的正負理想解,然后構建潛在風險的相對貼近度函數,通過非線性規(guī)劃方法計算風險優(yōu)先級,最后通過排序得到影響較大的潛在風險.該評價模型的求解過程主要包括以下4個步驟.

步驟1 正負理想解的確定.為進行潛在風險之間的比較,首先選擇2個參考點,稱為區(qū)間值直覺模糊集正、負理想解,分別記為和其中x+是評價者對所有要素(嚴重度、發(fā)生度和檢測度)最消極的評價,x?是評價者對所有要素(嚴重度、發(fā)生度和檢測度)最積極的評價.

xj與x+,x?的歐幾里得距離分別為

步驟2 相對貼近度函數的構建.根據TOPSIS思想,可以定義潛在風險xj的相對貼近度為

變量νij的單調不增函數.

步驟3 風險優(yōu)先級的計算.易于看到,非線性規(guī)劃求解模型(8)和(9)通過減少變量數量,求解也相應簡化.根據連續(xù)函數的性質可以推得≤CjU,即潛在風險xj的相對貼近度為單位區(qū)間[0,1]上的區(qū)間值[CjL,CjU].

根據定義,區(qū)間值[CjL,CjU]可以等價地表示為直覺模糊集Cj=.相較于區(qū)間值的排序,轉化后的直覺模糊集排序可以更有效地保留數據中的模糊信息.此時的Cj就可看作潛在風險xj的風險優(yōu)先級,下一步就是要對其進行比較、排序.

步驟4 潛在風險的排序.用xj≥xk(j,k=1,2,···,n)表示“潛在風險xj不劣于xk”,用p(xj≥xk)表示“事件xj≥xk的概率”,p(xj≥xk)=p(Cj?Ck).這里將直覺模糊集Cj和Ck的包含比較概率定義為

對潛在風險xj和xk進行兩兩比較,可以轉換為對其相應的直覺模糊集xj和xk包含關系的比較.通過計算得到所有潛在風險的包含比較概率,并表示為如下的矩陣:

式中,pjk=p(Cj?Ck).潛在風險xj(j=1,2,···,n)的優(yōu)屬度θj可表示為

顯然,θj越大,則潛在風險xj越嚴重.根據優(yōu)屬度θj從大到小排序,可確定潛在風險的排序.排名靠前表明該潛在風險的影響越大,應及時采取預防和改進措施.

4 案例應用

D公司是一家生產輕型客車、輕型卡車及特種改裝車的制造型企業(yè).本工作將基于區(qū)間值直覺模糊集的技術創(chuàng)新風險評價方法應用于D公司的座椅開發(fā)項目,針對18項潛在風險進行評價,確定需要及時采取預防和改進措施的潛在風險.

首先,確定潛在風險嚴重度、發(fā)生度和檢測度的權重,分別用區(qū)間值直覺模糊集表示為<[0.1,0.4],[0.2,0.55]>,<[0.2,0.5],[0.15,0.45]>,<[0.25,0.6],[0.15,0.38]>.權重值在一定程度上反映了模糊FMEA管理團隊的風險承受能力和風險偏好程度.

接著,對識別出的18項潛在風險的嚴重度、發(fā)生度和檢測度進行分析與模糊評分.管理團隊參考模糊語言標度(見表2),根據自己的直觀判斷給每一要素的隸屬度和非隸屬度確定一個區(qū)間值.相較于語言變量評價,使用區(qū)間值評價更能充分表達評價者態(tài)度的復雜性與不確定性.經過統(tǒng)計處理后,可以得到模糊FMEA風險評價模型的決策矩陣,如表3所示.

表2 語言變量與區(qū)間值直覺模糊集轉換參照表Table 2 Conversion reference between language variablesand interval value intuitionistic fuzzy set

表3 各潛在風險的模糊評價值Table 3 Fuzzy evaluation values of the potential risks

最后,利用本工作所提出的技術創(chuàng)新風險評價模型進行求解:①確定模型的正負理想解;②構建相對貼近度函數;③計算風險優(yōu)先級;④潛在風險排序.得到的各潛在風險的評價結果如表4所示.

表4 各潛在風險評價結果匯總Table 4 Summary of the potential risk assessment results

通過比較,可以確定風險優(yōu)先級排名前5位的是xC-02>xD-02>xB-03>xA-02>xB-01.對于這些排名靠前的潛在風險,要引起足夠的重視.因為這些潛在風險可能是整個座椅開發(fā)項目中最需要進行預防和改善的.對于那些排名靠后的潛在風險可以暫時不采取預防和改善措施,但要進行記錄和監(jiān)控,以防情況有變可以及時采取行動.

5 結束語

區(qū)間值直覺模糊集能更確切反映人們主觀的、模糊性的偏好信息,在評價中也更加靈活與實用.本工作基于區(qū)間值直覺模糊集構建了應用于企業(yè)技術創(chuàng)新風險評價的模糊FMEA方法.該方法充分考慮了管理者在進行技術創(chuàng)新風險評價時的猶豫態(tài)度,保留了決策信息中的不確定性成分,使評價結果更加真實可靠.同時,該方法將基于TOPSIS的非線性規(guī)劃求解模型應用其中,簡化了計算過程,增強了該方法的可操作性.最后的案例應用充分體現了該方法計算簡便、決策準確的特點,也為其今后的實際推廣進行了有益嘗試.