TRIZ应用于创新发明的咨询服务模式研究

TRIZ应用于创新发明的咨询服务模式研究

姬志刚

河北省创新方法咨询服务基地（邯郸市一站式科技服务中心）

项目组研究、总结、推广TRIZ应用于创新发明的咨询服务模式，是在国家乃至全球宏观创新驱动的大背景下进行的。从“十二五”规划到“十四五”规划，国家重点强调构建国家创新体系、建设服务型技术创新平台、加快创新服务经济的进程，加深了“坚持创新核心地位，加快建设科技强国”的战略发展目标，科技发展、创新已经成为未来中国发展工作的关键。

1项目研究背景、综述

1.1近十余年国家始终坚持创新核心地位

《国家“十二五”科学和技术发展规划》提出，未来五年，要基本建成国家创新体系，国家综合创新能力世界排名由目前第21位上升至前18位，科技进步贡献率力争达到55%，创新型国家建设取得实质性进展。

“十二五”期间我国服务业增加值占GDP的比重也从44.2%上升到50%左右，全球产业结构由“工业型经济”向“服务型经济”加速转型。现代服务业的面貌日新月异，主要呈现以下特点和趋势：一是新一代信息技术正带动服务计算、知识图谱等技术深入研究和应用，为现代服务业发展提供了更好的技术基础和更大的发展空间。二是信息技术与各个领域交叉融合的速度正在加快，促使第一、二产业与现代服务业更加深度融合，现代服务业呈现出“跨界融合”的新态势与新特征。三是现代服务业进一步向全球化、专业化、网络化深化发展，由技术原创驱动的服务创新和规则制定成为未来服务业竞争的重要内容。四是商业模式创新成为现代服务业竞争的核心要素，行业融合、垂直整合、平台经济、特种定制、一站式集成服务将成为未来发挥主导作用的商业模式。

2021年3月11日，中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要正式通过十三届全国人大四次会议表决，正式发布，“十四五”规划的发布为中国未来五年的发展进行了定量分析。“十四五”规划明确指明了：经济发展、创新驱动、民生福祉、绿色生态和安全保障五大发展方向，认为科技发展尤为重要，科技发展又向下延伸出数字中国和科技创新两大板块，又加深了“坚持创新核心地位，加快建设科技强国”的战略发展目标，科技发展、创新已经成为未来中国发展工作的关键。

1.2 TRIZ应用于创新发明国内外现状

TRIZ（中译名萃思）是发明问题解决理论[[1]]。TRIZ是对250万份专利文献中挑选的20万份有代表性的专利文献，进一步地梳理、分类、归纳、演绎其内在技术规律，并借鉴了系统论、价值工程等理论内容，形成的系统化分析问题解决问题的理论知识体系。创新发明是人们在社会实践活动中，创造出新技术、新材料和新产品的各种复杂的活动行为[[2]]。TRIZ自1946年创立之初的主要应用是为了解决发明创造中的技术问题，直到20世纪九十年代TRIZ才逐步开始传播到世界范围，逐渐被一些大型跨国公司应用到技术创新过程中[[3]]。2008年科技部等四个部委印发《关于加强创新方法工作的若干意见》启动了中国全国范围内持续广泛开展创新方法推广的工作。2018年科技部又先后与国资委、全国工商联印发了《关于进一步推进中央企业创新发展的意见》、《关于推动民营企业创新发展的指导意见》，推动企业科技创新人才队伍建设，重点工作之一就是推广创新方法和培育创新工程师。在政府大力支持下，众多企事业单位将TRIZ作为创新要素引入到技术创新活动中。随着TRIZ在全球的推广和应用，国内外相关领域学者们愈来愈认识到TRIZ如何更好地促进技术创新，依赖于其应用效果评价及影响因素研究成果对TRIZ实践的重要指导作用，这类探索正逐渐成为TRIZ研究热点之一。

在TRIZ应用视域，国内外学者从三个方面开展了相关研究。第一类文献主要集中在TRIZ应用于解决具体学科领域技术问题方面，主要包含机器人领域[[4]]、太阳能领域[[5]]、工业设计领域[[6]]、技术预测领域[[7]]；第二类文献主要集中于企业应用TRIZ的效果评价方向，如Ismail Ekmekci等从TRIZ有利于提升企业创新力竞争力的效果开展的理论研究[[8]]；Shuqin XU引入模糊数学理论、层次分析法，并以两个公司案例，对TRIZ应用效果指标体系进行了评价研究[[9]]；第三类文献主要集中于企业应用TRIZ效果的影响因素方向，如Purnomo D H等提出基于精益六西格玛和TRIZ方法结合应用于木材制造公司的降本研究，以理论研究方法证明影响应用TRIZ效果的主要因素是方法的整合运用[[10]]。

2 TRIZ应用于创新发明的理论基础与研究假设

2.1理论基础

TRIZ是全球技术创新发明领域普遍认可的助推器，揭示了创新发明的内在规律和原理，颠覆了人们通常依靠知识+经验解决问题的模式。技术人员通过专业的TRIZ课程培训可以快速掌握TRIZ并成为创新工程师，TRIZ应用输出的直接效益就是产生一批创新工程师、新技术、新工艺及其相关专利成果

[[11]]。创新工程师是技术创新的直接实施者，TRIZ促进创新发明的作用首先体现在可以有效扩充和打开创新工程师的创新思维。TRIZ促进创新发明的突出特点是依靠多套标准化的技术问题分析流程，将人们工作遇到的特殊技术问题转化为TRIZ的标准问题模型，然后运用相应的标准解决问题的知识工具求解，获得相对抽象的标准的解决方案，进而在此基础上，形成针对初始技术问题的具体优化方案[[12]]。TRIZ辅助解决技术问题的另外一个特点是令创新发明既不是采取折中或者妥协的做法，也不再是主要依赖发明家随机的试错实验创新；而是通过完全解决问题技术系统的矛盾或缺陷，获得技术创新的最终理想解[[13]]。

企事业单位将TRIZ应用于创新发明，是一种以推动技术创新为主要目标、促进高质量发展的复杂创新活动，其应用效果受多方面因素影响，主要来自两方面，一是创新发明所属机构的因素，二是创新发明的直接生产者即包含创新工程师在内的专业技术人员因素。依据门施提出的周期技术创新论，技术创新与投资决策者、创新环境以及创新条件等外界因素都有关系，这就是说创新发明成果所属机构的性质、是否高新技术企业、研发投入多少等因素对TRIZ应用于创新发明效果，具有不可忽视的影响作用。行为激励理论具体地解释了企业会响应国家创新战略需求，建立行为创新激励机制[[14]]，即针对创新发明成果的奖励办法可以有效地鼓励和推动创新发明的产出。习近平总书记指出“人才是第一资源，创新是第一动力”深刻揭示了人的因素在创新活动中的重要作用[[15]]，创新工程师是创新发明的直接创造者，其特征要素对TRIZ应用效果具有重要影响。创新工程师作为创新发明的直接创造者，接受TRIZ培训、学习和应用时间越长，越有利于具备研究问题、分析问题、解决问题的创新能力，也越有利于产出创新发明成果。

通过以上理论分析可知，TRIZ应用于创新发明效果的影响因素受到直接创造者——创新工程师因素和环境因素的共同作用，创新工程师因素包含其自身特征如性别、培训时长、培训年限等，还包含创新发明成果产出及产出效率等因素。环境因素即创新工程师所属机构的创新环境，包括人均研发投入、人均创新发明成果产出、是否有成果奖励办法、机构是否高新企业等因素，通常情况下，人均研发投入会对创新工程师创造创新发明成果产生一定的激励作用，研发投入越高，对创新工程师进行创新发明的激励也越大。

2.2 研究假设

基于以上理论分析，本文依据创新工程师特征因素和机构特征因素提出TRIZ应用于创新发明效果影响因素分析的假设。

H1: 创新工程师的培训时长会影响TRIZ应用效果，且正相关，即培训时长越长则产出的创新发明成果越多。

H2: 创新工程师的性别对TRIZ应用效果会有一定的差异性影响。

H3: 创新工程师的创新效率对对TRIZ应用于创新发明效果具有正相关的影响。

H4: 人均研发投入对TRIZ应用于创新发明效果具有一定的影响。

H5: 成果奖励办法与TRIZ应用于创新发明效果正相关。

H6: 机构属性（非高新企业，高新企业，高校科研院所，政府单位）具有TRIZ应用于创新发明效果的差异性。

3 TRIZ应用于创新发明服务模式效果的研究设计

3.1 数据来源和数据处理

3.1.1 数据来源：

TRIZ培训对象和应用者主要是专业技术人员，多是来源于高校科研院所和企业技术人员，另外本文将专利、论文及其它技术资料的数据作为TRIZ应用的直接效果来考虑。本文采集TRIZ应用相关数据的时候充分考虑了这些因素，将数据分为三类数据进行采集，获取渠道有：

（1）参加TRIZ培训人员数据涉及姓名、单位、培训时长、培训年限等数据来源渠道和方式为：国内唯一的国家技术创新方法与实施工程中心网站、河北省科学技术厅电话咨询获取、河北省创新方法咨询服务基地直接获取；也有部分数据通过单位网站获取如：重庆三峡学院、兰州理工大学。

（2）样本机构的性质、是否高新技术企业、资产总额、职工总数：通过样本机构网站、企查查、爱企查等获取；主要获取涉及公司的股权架构，判断属于国企或是私企，资产总额等数据。科技部火炬中心高新技术企业认定管理工作网：是否高新技术企业。研发经费投入、技术人员总数：通过样本单位网站获取；或者通过单位资产总额、销售总额按照国家高新技术企业3-5%比例计算获得；技术人员总数或者根据行业技术人员国家要求比例标准由职工总数计算获得；或者直接联系样本单位科研或财务管理人员获得如邯郸钢铁、峰峰集团等单位，非高新企业的私企研发费用按资产总额2%计算。

（3）专利、论文数据来源：CNKI和佰腾网，所有涉及专利数量或论文数量的数据。

3.1.2 数据的标准化处理和熵值法介绍

为客观测度指标权重，避免主观赋权的随机性问题，本文采用熵值法来计算TRIZ应用于创新方法效果评价指标的权重。本文研究的样本数据涵盖了众多指标，指标之间的量纲和数量级不一致，在构建评价指标体系或者进行效果影响因素分析前需要进行标准化处理。本文为消除指标值为0时无法取对数的问题，采用极差标准化进行数据处理，借鉴了黄茂兴等对极差标准化公式作处理

[[16]]，具体公式如下:

（1）当指标为正向指标时:

（2）当指标为负向指标时:

3.2 指标权重的计算和确定

在标准化处理的基础上，计算第j个指标下第i个样本值占该指标的比重，具体的计算公式为 :

式中，i=1，…，n；j=1，…，m。

第j个指标的熵值为：

式中，j=1，…，m；，。

根据得到的熵值计算信息熵冗余度: dj=1－ej；j=1，…，m。

各指标权重的计算公式为:

；j=1，…，m。

3 TRIZ应用于创新发明咨询服务效果的影响因素分析

3.1 描述性统计分析

如表 3所，被解释变量Y值即TRIZ应用于创新发明效果最大最小值的差值0.436，表明效果水平分布不均，差异很大。这种差异是多因素共同影响产生的，解释变量PXSC、PXNX、RJYF三组数值差值大，为了保证回归运行数值的稳定性，在构建模型时本文采用对数处理。解释变量CXXL最大值0.827，最小值0.1，平均值0.139，这表明样本的创新效率总体偏低。解释变量PXSC平均值73.47，可见本文选取样本参与TRIZ培训的总体时长较长，具有创新工程师较为显著特征。解释变量SFJL均值0.519，约为50%，在是否具有成果奖励方面，数据相对平衡，也方便进一步的异质性检验。

3.2回归结果与分析

根据前文所述变量建立回归模型，分析结果列于表4中。第（1）列结果表明，解释变量PXSC和SFJL在1%水平下、CXXL在5%水平下对被解释变量Y具有显著正向作用，DWFL仅在10%水平下正向影响被解释变量Y。可见创新工程师培训时长和创新效率、所属机构给予成果奖励以及，这三个因素会大为提高TRIZ应用于创新发明的效果。可知不同性质的机构对于TRIZ应用于创新发明的效果有正向促进作用，但是作用力并不强，是全样本水平低或是存在差异性作用需要进一步分析研究。

解释变量RJYF在1%水平下对被解释变量Y具有显著负向作用，说明创新工程师所属机构人均研发投入对于TRIZ应用于创新发明的效果有反向引导作用。这与朱平利[[17]]、王兴[[18]]等学者的研究结论是一致的。前文研究假设H4通过回归分析，该假设所述影响应进一步确认为负向相关，且是在p<0.01水平下对被解释变量Y具有显著负向作用，这一结论从最近1-2年的研究中得到多位学者的支持，王珍愚[[19]]、刘静[[20]]两位学者否定了研发投入对创新效果的完全正向作用；进而王曦[[21]]研究认为企业亏损时，研发投入对创新效果有抑制作用，陈金亮[[22]]认为研发投入与创新绩效之间存在倒U型关系。

解释变量PXNX、gender相对应的p>0.1，不具统计显著性，即创新工程师性别及其培训年限对于被解释变量Y没有统计意义上的影响作用；针对解释变量PXNX的回归结果，与人们习惯上的主观认知存在一定程度的差异，通常人们认为专业技术人员培训学习年限越长越有助于产生较好的创新发明效果，是什么原因导致解释变量PXNX的影响作用不具有统计意义，有待进一步的研究揭示。

4  TRIZ应用于创新发明的咨询服务模式实践

4.1 企业咨询服务工作模式

（1）咨询服务参加人员:由创新方法专家+咨询服务企业所属学科领域专家+技术服务工作人员组成；

（2）咨询服务计划、组织、协调:由咨询服务基地（邯郸一站式技术服务中心）负责；

（3）咨询服务车辆安排：由咨询服务基地（邯郸一站式技术服务中心）负责；

（4）咨询服务流程：企业在咨询服务基地网站填写技术难题——确定服务企业及联系方式——确定服务专家及联系方式——专家在咨询服务基地网站填写专家对接内容——协调企业和专家共同时间——按照计划接专家到企业——开展一线调研、咨询和座谈——建群或互相保留联系方式——结束初次咨询服务并送专家——形成知识产权等类型成果——结束咨询服务工作或进入第二次咨询服务。

4.2 基于咨询服务模式推广的企业技术创新流程

大型企业往往能预见技术的发展趋势，以前瞻性的眼光在潜在的关键技术领域提前开展研发活动，为占领目标市场做准备。虽然柔性显示的概念近些新兴技术演化观认为，新兴技术演化的转折点是新技术的主要应用领域的出现。从长期视角来看，新兴技术的演化就是新兴技术的应用领域被序列开发的过程。基于此观点，技术的基础性研发很关键，应用领域内实用性研究的作用也不容小觑。对于中小企业来说，若想进入一个新的技术领域，应直视自身面对核心技术无能为力的现实条件，或者暂且搁置难以突破的技术瓶颈，选择其他方面来进行专利布局。

在此我们提出基于咨询服务模式推广的企业技术创新流程，即：当一项突破性技术创新掌握在他人手中，而企业在后期的发展中会运用到该技术，则可以提前从技术需求解决的实际应用的角度出发，充分利用TRIZ知识体系，围绕技术潜在的应用方向选择适合自身的点位进行有针对性的研发活动，最后利用专利来保护研发成果。基于咨询服务模式推广的企业技术创新流程的最大特点便是抢占先机，掌握技术应用领域的主动权；一旦后期行业的关注点集中到该技术的应用上，拥有多个应用专利的企业无论是自用还是授权他人使用都将从中获利。此模式仅适用于规模较小、技术能力相对不足的中小企业，可视为其进入新技术领域的一条捷径。具体流程如下图：

5基于咨询服务模式推广的区域企业自主创新应用能力跃升培训体系

根据《河北省县域科技创新跃升计划（2019-2025年）》的通知精神，结合《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》营造激励自主创新的环境，推动企业成为技术创新的主体，努力建设创新型国家，国家科技部、国家发改委、教育部、中国科协联合颁布了《关于加强创新方法工作的若干意见》 。本次培训以科技扶贫为宗旨，以创新方法为手段，以提高企业创新潜质为目的面向全县区进行的免费培训。

5.1 基于咨询服务模式推广的区域创新应用能力跃升体系方案

项目组进一步提出并构建了三维度构建区域创新应用能力跃升体系方案。具体如下：

第一部分：创新培训阶段及大纲（根据实际培训需要选择培训内容）

基础宣讲班课程设计总纲：（时长：6-7小时）

1、系统化创新概述（思维障碍、创新规律性、TRIZ简介、发明等级、案例引入）

2 、创新思维与问题分析工具：九窗口、IFR、10/40个发明原理、特性传递

3 、关键问题求解模型和工具：功能导向搜索、发明原理应用概述

4 、综合案例解析

5 、专利规避与专利布局。

进阶工程师创新应用能力普及班课程设计总纲：（时长：3天）

1、系统化创新概述（思维障碍、创新规律性、TRIZ简介、发明等级、案例引入）

2 、创新思维与问题分析工具：（九窗口、IFR为主，简单介绍STC、小人、金鱼）、40个发明原理（重点讲述10个）、功能分析、裁剪（简版）、特性传递

3 、关键问题求解模型和工具：功能导向搜索、发明原理应用（技术矛盾、物理矛盾）

4 、综合案例解析

5 、工程师产品设计选题、生产线设备问题选题

6、 专利规避与专利布局（面向工程师版）

高级国家创新工程师培训班课程设计总纲：（时长：5+1天）第三阶段

1、系统化创新概述（思维障碍、创新规律性、TRIZ简介、发明等级、案例引入）

2、 创新思维与问题分析工具：（九窗口、IFR、STC、小人、金鱼）、40个发明原理、功能分析、裁剪、特性传递、技术进化

3、 关键问题求解模型和工具：功能导向搜索、发明原理应用（技术矛盾、物理矛盾）、物场模型标准解

4 、综合案例解析

5 、工程师产品设计选题、生产线设备问题选题

6 、专利规避与专利布局

第二部分：知识产权介绍

1、知识产权概述；2、专利的基础知识；3、申请专利的好处；4、专利挖掘浅析；5、专利布局；6、专利规避。

第三部分：高新技术企业简介

1、高新技术企业的优势；2、高新技术企业的认定条件；3、高新技术企业的认定流程；4、高新技术企业的申报材料；5、注意事项。

5.2 基于企业技术创新能力提升的专利布局案例

案例单位：河北国智机械设备制造有限公司；

咨询服务时间：2022年；

咨询服务TRIZ专家：姬志刚（MATRIZ 3）；

咨询服务学科专家：闫涛（博士）；姜华（博士）；沙慧；

第三方科技服务技术人员：白立新等；

咨询服务专利成果：

（1）CN202220799567.X 中国新型 螺母冷镦机用连续接料出料装置；

（2）CN202211013952.3 中国发明 一种用于螺母冷镦机出料的甩油装置；

（3）CN202210573018.0中国发明 一种螺母冷镦机油路循环控制装置；

6 总述

自主创新，方法先行，通过为企业进行创新方法培训，提升企业创新水平，并解决企业实际技术问题，从而生成知识产权，进而申报高新技术企业。通过三维度构建区域创新应用能力跃升体系，助力区域科技创新提升。

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个人简介：

姬志刚，1975.7 ；民建会员；南京理工大学知识产权学院 企业知识产权管理博士。河北省创新方法咨询服务基地主任。中国创新方法大赛国赛评委；河北省大创赛评委；河北省创新方法大赛评委。