附录1 关于元易创新方法的疑问与解答

附录1 关于元易创新方法的疑问与解答

1)如何认识创新方法的作用?

冯教授答:谈到创新方法的作用,要从高中学习阶段讲起,因为当时我就认识到了好的方法有助于事半功倍地提升学习效率。

之后到了2008年,借助国家大力推进创新发展战略之际,我在当年完成了以下几件大事:一是开发了大电泵;二是开发了液压钻机;三是开发了压裂泵和并联机组。

惊讶于自己的创造能力,我怀揣疑问在网上开始进行海量搜索,看到了创新方法,看到了TRIZ,这也是我研究创新方法的契机。

随后我阅读了大量相关书籍,就是你们今天看到的关于创新发明问题解决理论的图书。其中对我影响最大的是40个发明原理、产品设计冲突等理论,这些都是我在实际工作中经常碰到的、困惑我多年的问题,于是确定了研究方向。

又过了两年,我的另外一个研究生又搜索到了一个名为专利地图的方法,经反复研究后,在此基础上我们提出了PM-TRIZ。之后将这些理论运用于煤层气开采,团队取得了丰硕的成果,同时我们还申请了一系列专利。

由此可见,创新需要方法,创新方法的潜力是巨大的。

2)TRIZ与元易创新方法的区别是什么?

冯教授答:这个问题的回答已经在我们研究所团队的8篇硕士论文中得以体现。

TRIZ号称是从250万件发明专利中提炼出来的创新方法,在苏联最初号称是不外流的“点金术”国宝级利器,只是因为苏联的解体才传到了国外。实际上,作为一个长期从事科学研究的人而言,TRIZ的确是一个相当不错的理论,相当多的专家学者不断为它穿靴戴帽并添加新的概念,可以肯定地说,TRIZ是越搞越完善,但与此同时也越搞越复杂。查阅国外的文献,可以发现TRIZ在国外传播的速度并不快。当然,在国内传播得也不是非常快,虽然相关论文很多,但大多是把已有成果用TRIZ加以解释。正如阿奇舒勒的学生在以色列将TRIZ转化为SIT方法,美国人将TRIZ发展成了USIT方法一样。

谈到TRIZ的缺点,概括起来主要有:

一是体系繁杂。TRIZ大概有8条线,即矛盾矩阵与发明原理、分离原理、物场分析、功能裁剪、因果分析、进步趋势和ARIZ算法,线索太多,体系太过庞杂,所以学习起来难度较大,使得人们在使用过程中容易舍本逐末。

二是转换应用难。TRIZ是把发明问题抽象为一般问题,然后为一般问题找到标准解,最后将标准解应用于解决创新问题。在上述环节中,把发明问题转化为一般问题、应用发明解再转化成实际问题,实现这两个转换就相当难。加之TRIZ的39个矛盾矩阵中,很多创新问题不一定必然存在矛盾,但却一定要编造出矛盾,然后由矛盾列出矩阵,找到40个发明原理再去求解,显然,这个过程缺乏科学性。另外,大多数创新发明通过领悟40个发明原理即可得到具体创新方案,没必要再用流程复杂的矛盾矩阵,如果再增加39个矛盾矩阵,过分追求目标的奢华,容易迷失创新的根本目的。简而言之,创新的目的是解决问题,但利用TRIZ解决问题的过程却过于复杂。

三是涵盖范围有限。局限于阿奇舒勒当时是苏联海军专利审查员,所以他分析的专利主要分布在机械磁领域,难以涵盖当下的化学工程、生物工程、信息工程等,虽然后人也在颇费周折地完善并拓宽其应用范围,但不可否认的事实是新的工程技术领域确实不存在于早期的TRIZ之中。显然,用20世纪40年代的理论来解释当今世界的技术创新问题是困难的。

再来说说元易(EVIT)创新方法。元易创新方法的卓越之处体现在以下几个方面:

元易创新方法找到了创新的“元”,因为研究一个系统,不管在学科还是在机理、物质等层面,开展“元”的分析或者说“维”的分析是至关重要的。通过对元易创新方法“维”的剖析,可以找到技术创新的着力点,有利于从根本上解决从哪方面创新和怎样创新两个难题。显然,TRIZ解决的是怎样创新,但却没有解决从哪方面创新的问题,因此,这点是元易创新方法一个比较伟大的创造。

综合参照人因工程的人-机-料-法-环等内容,工业工程的流程分析、动作分析、功能分析、时序分析以及“5W1H”方法等理论,技术创新主要包括寻找人机关系、技术系统(可以分解为功能、结构、机理、空间)、材料、工艺和环境等,借鉴USIT方法把物资、功能、机理沿时空分解的做法,元易创新方法又在此基础上添加了一个“动力”,如此算来有9个维度,所以说元易创新方法给出了思维的导航坐标,也即“九维”。

阐述了如何寻找创新的维度,在找到了创新的“元”之后,就是如何开展创新的问题。对此,我们采用头脑风暴法,结合本人30多年的工程实践阅历,提出了分解与去除、组合与集成、局部优化、替代、动态化、柔性化、自服务、智慧化、友好化,也即“九法”。

有人问:SIT方法是加减乘除,USIT方法是5法,元易创新方法为什么是9法?一个重要原因是:在TRIZ的40个发明原理中有很多发明原理重复,思路也值得商榷。换言之,TRIZ的40个发明原理不够本源和精练,如果把维度剔除,就只剩下了“八法”,其中唯独缺少人们日益关注的“智慧化”,因为智慧化在20世纪还无法提出,彼时没有芯片和无线电的高度发展。

正因如此,元易创新方法更为本源也更直观地迎合了高科技时代的发展趋势和要求,尤其是元易创新方法的智慧化法则,是对创新方法理论体系的巨大贡献。从这个角度看,元易创新方法既考虑了创新要素(创新维度),又考虑了创新法则,同时回归了创新的本源。

3)元易创新方法有包容性吗?

研究生朱××问:通过近段时间的研究,觉得TRIZ的工具太多了!元易创新方法的包容性如何?

冯教授答:确实,TRIZ方法解决问题的工具比较多而且繁杂,很多外文文献均表达了TRIZ“工具多”这一观点。

而元易创新方法解决问题的工具却是单一的。尽管单一,但通过元易创新方法后续的学习可以发现其覆盖了所有创新问题,通过单一的创新路径可以衍生出大量创新方案。

在学习最优化技术时,有一种最方便也是最朴素的方法,即迭代法。元易创新方法(或曰九维九法)中的耦合问题的核心环节就是迭代,形象解释就是“盲人爬高法”,是给出初值进行迭代的一种方法,然后进行反复比较,最终确定最优创新方案。

4)如何实现第5级发明?

研究生朱××问:TRIZ将发明按照新颖程度分为5级,并开发出面向不同等级的创新方法和工具。但实际上,TRIZ只能解决前面的4级问题。我想问一下老师:元易创新方法目前能够解决第5级发明问题吗?或者未来有无可能通过方法升级来解决第5级问题?

冯教授答:确实,TRIZ定义的5个发明等级按照创新难度从低到高依次为:大约占32%的发明为第一级最小型发明(如增加隔离板厚度以减少光辐射等);大约占45%的发明为第二级小型发明(如多功能登山服等);大约占19%的发明为第三级中型发明(如降噪耳机、电动牙刷等);大约占4%的发明为第四级大型发明(如个人电脑、集成电路、内燃机等);大约0.3%的发明是最高级特大型发明(如飞机、激光、电灯等)。显然,我们平时遇到的绝大多数发明属于前三级(占比为95.7%),虽然第五级发明对推动科学技术进步意义重大,但这一级发明的数量却十分稀少。

利用TRIZ能够很好地解决前4级发明问题,但针对复杂的第五级发明问题,采用TRIZ仅能够帮助人们将复杂模糊的发明问题向较为明确的方向转变。

相反地,运用元易创新方法可以从以下3个方面提升人们的创新意识:一是第五类发明主要集中在机理维、材料维、动力维3个维度,而人类历史上的几次技术革命多集中在新材料、新原理、新动力领域;二是第五类发明主要采用替代法则;三是在当今社会,第五类发明的重要推动力主要借助于政府和资本。

5)如何在创新维度指导下寻找创新要素?

客观讲,元易创新方法中的创新要素来源于专利分析、功能结构展开、专家访谈等,用得最多的是专利分析。就是看相关专利摘要中是否增加了新的要素,或是否有明显区别于其他技术(或产品)的创新要素。把这些创新要素聚类,即可找到影响技术创新的关键维度,可见,在元易创新方法的创新维度指导下寻找创新要素并不难。

6)怎样用元易创新方法分析并解决创新问题?

应用元易创新方法定义、分析并解决创新问题主要包括创新问题定义、技术问题的九维分析与基于九法的解决方案设计,以及创新方案的评价与选择等内容。

(1)元易创新方法对创新问题的定义

首先是创新目的分析。技术创新的目的来源于需求。如瓦斯治理的目的是消突,消突有些抽象,而消突的前提是卸压,所以把卸压作为目的较为具体,这样才容易打开创新的思路。

其次是创新问题定义。在问题分析基础上进行创新问题描述应分层次表达,以利于准确把握问题。第一层次是创新问题目的的描述,第二层次是基于9维的创新问题维度矛盾描述。如煤矿瓦斯治理成本太高(功能矛盾);当前煤矿瓦斯治理方法成本高,效果不理想(机理矛盾);机器设备占用空间太大,而且维护费用太高(空间矛盾);这张操作台椅子坐着不舒服(人机关系维矛盾)等等。

(2)元易创新方法中技术问题的“九维”分析与基于“九法”的创新方案设计

技术创新问题分析的核心是“九维”分析,然后是“九法”优化:

九维分析之一:功能维分析与基于“九法”的创新方案设计。围绕技术创新的目的进行功能分析与设计,新技术一般以需求挖掘与定义为着力点、改进技术则以问题矛盾为着力点来设计功能。

九维分析之二:机理维分析与基于“九法”的创新方案设计。机理维是实现功能的基本原理和手段,如同知识效应,因此,依照“解决痛点”原则进行机理维分析需要:一是针对功能寻找机理;二是通过跨界模仿获得机理;三是通过专家访谈获得机理;四是通过科学试验获得机理;五是借助知识效应库获得机理;六是在上述分析基础上,利用“九法”对机理维进行优化。

九维分析之三:空间维分析与基于“九法”的创新方案设计。依照满足功能、降低成本和提升用户体验感等原则,对于新技术可利用“九法”规划空间维各子维的理想形态,对于改进技术可分析空间维各子维存在的不足,进而用“九法”优化有关子维。

九维分析之四:结构维分析与基于“九法”的创新方案设计。按照功能解析结构部件及其关系,部件间相互作用可产生新的功能,结构维部件因技术领域的不同差异较大。如电路的部件多为电子元器件,关系为串并联、混联等;钢结构件多为板材、型材、管材等,连接方式多为焊、铆和紧固连接等。所以,必须具体问题具体分析,其分析识别方法多采用专利分析、知识挖掘、专家访谈和跨界模仿等方法。

九维分析之五:材料维分析与基于“九法”的创新方案设计。材料维一般呈现出不同的功能属性、机理与寿命特性、购置与使用成本、制造成本等,所以需要在功能、机理、空间、结构等维度迭代优化时进行循环优化。按照满足功能实现、适应机理、降低成本、提升用户体验感,最终解决用户痛点等原则,对于新技术可利用“九法”规划材料维各子维的理想形态,对于改进技术可分析材料维各子维存在的不足,继而用“九法”优化有关子维。

九维分析之六:环境维分析与基于“九法”的创新方案设计。按照契合目的,围绕满足功能实现、改善人机环境、提升用户体验感等原则,对于新技术可利用“九法”规划环境维各子维的理想形态,对于改进技术可分析环境维各子维存在的不足,继而用“九法”优化有关子维。

九维分析之七:动力体系维分析与基于“九法”的创新方案设计。动力体系是指技术系统中能量来源、发生、储存、传递、作用的过程体系。人类进入21世纪,能源问题日益成为制约社会经济发展的关键要素,所以将动力体系单独作为一个创新维度能够满足技术创新的时代紧迫感。按照解决痛点原则,对于新技术可利用“九法”规划动力体系维各子维的理想形态,对于改进技术应分析动力体系维各子维存在的不足并用“九法”优化有关子维。

九维分析之八:时序工艺维分析与基于“九法”的创新方案设计。时序的变化会影响系统的功能、机理,也会影响材料的特性和环境参数,因而应按照解决痛点原则,对新技术和改进技术采用“九法”进行优化。

九维分析之九:人机关系维分析与基于“九法”的创新方案设计。将人机关系作为创新的一个独立维度,利用“九法”对人机关系单独优化,有利于提高技术系统的用户体验感。按照解决痛点原则,对于目标创新系统应采用“九法”进行优化。

总之,元易创新方法的“九维”之间相互关联,在采用“九法”对某类维度进行优化过程中,可能会改变其他维度的状态,因此,应根据情况进行维度再调整。本质上来看,元易创新方法的优化过程也是“维”“法”不断迭代循环的过程。

(3)创新方案的评价与选择

创新方案的评价与选择主要包括:创新技术目标实现,用户良好的体验,同时可以为企业带来可观的经济和社会效益。