TRIZ進(jìn)化理論在滾筒洗衣機(jī)發(fā)展預(yù)測中的應(yīng)用

冷崇杰，項(xiàng)輝宇

（北京工商大學(xué) 材料與機(jī)械工程學(xué)院，北京 100048）

0 引言

TRIZ 理論是由前蘇聯(lián)發(fā)明家Genrich S.Altshuller和他的團(tuán)隊(duì)花費(fèi)近50年時(shí)間對全世界250萬件專利進(jìn)行整理和研究的基礎(chǔ)上所構(gòu)建的一整套系統(tǒng)化、實(shí)用的解決發(fā)明創(chuàng)造問題、實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的理論體系。其中重要的理論之一是技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化理論，其主要觀點(diǎn)是技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化并非隨機(jī)的，而是遵循著一定的客觀的進(jìn)化模式與進(jìn)化路線[1,2]，該理論不僅能預(yù)測技術(shù)的發(fā)展，而且還能展現(xiàn)預(yù)測結(jié)果實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品的可能結(jié)構(gòu)狀態(tài)，因此，研究和應(yīng)用TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論，不僅可以提高我們開發(fā)新技術(shù)系統(tǒng)的預(yù)見性，而且還可以提高產(chǎn)品研制的成功率，縮短研發(fā)周期，對產(chǎn)品創(chuàng)新及提高企業(yè)競爭力具有重要意義。

1 技術(shù)進(jìn)化理論——S曲線進(jìn)化法則

1.1 生物系統(tǒng)的S曲線

通過對大量細(xì)菌的培養(yǎng)我們發(fā)現(xiàn)了生物系統(tǒng)的進(jìn)化規(guī)律，隨著時(shí)間的增長細(xì)菌的群體數(shù)量經(jīng)歷了培育期、快速成長期、穩(wěn)定期和消亡期四個(gè)階段，如圖1所示為生物系統(tǒng)的S曲線。

圖1 生物系統(tǒng)的S曲線

圖2 技術(shù)系統(tǒng)的S曲線

1.2 技術(shù)系統(tǒng)的S曲線

通過對大量的專利分析，Altshuer發(fā)現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化不是隨機(jī)的，而是與生物系統(tǒng)進(jìn)化模式一樣存在誕生、成長、成熟、衰退和滅亡的生命過程，即任何技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化都會經(jīng)歷嬰兒期、成長期、成熟期和 衰退期四個(gè)階段，如圖2所示為技術(shù)系統(tǒng)的S曲線。

1.3 技術(shù)系統(tǒng)S曲線族

當(dāng)一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化完成4個(gè)階段以后，已經(jīng)到達(dá)了研發(fā)極限，必然需要一個(gè)新的技術(shù)系統(tǒng)來替代它，并且新的技術(shù)系統(tǒng)必須在前一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)成長期還未結(jié)束、成熟期到來之前開始研制開發(fā)，著手布局下一代產(chǎn)品，不斷地引入新的技術(shù)，形成新系統(tǒng)的S曲線，如此不斷的替代，就形成了S曲線族，如圖3所示，以保證本代產(chǎn)品淡出市場時(shí)，有新的產(chǎn)品承擔(dān)企業(yè)發(fā)展的重任。

圖3 S曲線族

2 產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測

2.1 產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測方法

技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)律符合S曲線，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。TRIZ進(jìn)化理論提供了一種識別和確認(rèn)產(chǎn)品在S曲線上所處狀態(tài)的方法，提出下列四組曲線綜合評價(jià)理論來科學(xué)地、客觀地確定產(chǎn)品在市場中所處的地位[3]，該四組曲線中，描繪的都是典型曲線，而實(shí)際上調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果不會有這么明顯，所以在實(shí)際使用中一定要多種曲線組合對照才能得出較準(zhǔn)確的結(jié)果。首先總結(jié)出特定時(shí)間內(nèi)與產(chǎn)品相關(guān)的專利數(shù)量、專利級別、產(chǎn)品利潤和產(chǎn)品性能的基本變化規(guī)律，收集當(dāng)前產(chǎn)品的有關(guān)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的四條曲線，所建立的曲線形狀與這四個(gè)圖中曲線的形狀比較，就可確定產(chǎn)品的技術(shù)成熟度，從而為企業(yè)制定產(chǎn)品開發(fā)策略提供了科學(xué)的依據(jù)。

2.2 技術(shù)成熟度預(yù)測曲線

如圖4所示，時(shí)間—— 專利數(shù)曲線表示開始時(shí)企業(yè)都為此產(chǎn)品的不斷改進(jìn)而投入，專利數(shù)少，隨著時(shí)間的增加，成熟期即將結(jié)束，進(jìn)入衰退期時(shí)（在第三個(gè)拐點(diǎn)處），圍繞著該產(chǎn)品的專利已經(jīng)得到不斷的完善，此時(shí)的專利數(shù)出現(xiàn)最大值；時(shí)間-性能曲線表明，隨著時(shí)間的延續(xù)，產(chǎn)品性能不斷增加，但進(jìn)入衰退期后，其性能很難再有所增加；時(shí)間——利潤曲線表明，開始時(shí)企業(yè)僅是投入沒有利潤，甚至是負(fù)值，到成長期產(chǎn)品已出現(xiàn)利潤，之后，利潤逐年增加，到成熟期的某一時(shí)間達(dá)到最大，然后開始降低；時(shí)間-專利的級別曲線表示，帶有核心技術(shù)的新產(chǎn)品出現(xiàn)時(shí)專利級別高，后續(xù)專利級別逐步降低，但當(dāng)產(chǎn)品由嬰兒期向成熟期過渡時(shí)，圍繞著核心技術(shù)有一些高級別的專利出現(xiàn)，推動(dòng)產(chǎn)品快速成長。

圖4 技術(shù)成熟度預(yù)測曲線

3 滾筒洗衣機(jī)技術(shù)成熟度預(yù)測

滾筒洗衣機(jī)是一種典型的機(jī)電產(chǎn)品,進(jìn)入市場前需要較大的投資和較長的開發(fā)周期,錯(cuò)誤的開發(fā)方向不僅導(dǎo)致企業(yè)短期效益的損失,而且直接會影響企業(yè)生存的問題，因此研究分析滾筒洗衣機(jī)技術(shù)成熟度確定其新產(chǎn)品開發(fā)方向?qū)τ谏a(chǎn)滾筒洗衣機(jī)企業(yè)是十分必要的。

3.1 相關(guān)技術(shù)成熟度曲線繪制及分析

首先從專利庫中查出1985年至2010年與滾筒洗衣機(jī)相關(guān)的2538件專利，按照滾筒洗衣機(jī)每年的專利數(shù)繪制出圖5所示時(shí)間—專利數(shù)曲線表示專利數(shù)隨時(shí)間的變化，開始時(shí)專利數(shù)較少，隨著時(shí)間的增長在第二拐點(diǎn)處下降，然后又繼續(xù)上升；對滾筒洗衣機(jī)每件專利進(jìn)行分析確定其發(fā)明的級別，繪制出如圖6所示時(shí)間—專利級別曲線，帶有核心技術(shù)的新產(chǎn)品出現(xiàn)時(shí)專利級別高，后續(xù)專利級別逐步降低，在某一時(shí)期，在圍繞著核心技術(shù)有一些高級別的專利出現(xiàn)，然后慢慢下降到最低級別；根據(jù)滾筒洗衣機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)其性能確定為滾筒洗衣機(jī)內(nèi)筒的轉(zhuǎn)速，通過對滾筒洗衣機(jī)電機(jī)、減震系統(tǒng)，零部件材料的研究改進(jìn)，市場上滾筒洗衣機(jī)內(nèi)筒轉(zhuǎn)速由最初的400轉(zhuǎn)/分提高到600轉(zhuǎn)/分，然后以較快的上升速度由600轉(zhuǎn)/分提高到1200轉(zhuǎn)/分，一直穩(wěn)定在1200轉(zhuǎn)/分左右，目前有一部分新產(chǎn)品達(dá)到的1400轉(zhuǎn)/分，如圖7時(shí)間—性能曲線所示；圖8是滾筒洗衣機(jī)時(shí)間—機(jī)器售出的臺數(shù)曲線，隨著時(shí)間的增長，滾筒洗衣機(jī)售出的臺數(shù)不斷增加，而且近兩年來的增長速度越來越快。

圖5 時(shí)間—專利數(shù)曲線

圖6 時(shí)間—專利級別曲線

圖7 時(shí)間—性能曲線

圖8 時(shí)間—售出臺數(shù)曲線

3.2 決策與預(yù)測

通過系統(tǒng)分析[4]，決策者了解系統(tǒng)所處S曲線的位置，根據(jù)所處的不同階段，作出相應(yīng)的決策。當(dāng)系統(tǒng)處于成熟或衰退階段時(shí)，TRIZ建議決策者采取開發(fā)新一代系統(tǒng)(對企業(yè)來說即開發(fā)新一代產(chǎn)品或研究新的核心技術(shù))策略；當(dāng)系統(tǒng)處于嬰兒或成長階段時(shí)，TRIZ建議決策者采取優(yōu)化現(xiàn)有系統(tǒng)(對企業(yè)來說即改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品或技術(shù))策略。

通過對圖5～圖8滾筒洗衣機(jī)技術(shù)成熟度相關(guān)預(yù)測曲線分析，可以看出，被預(yù)測的滾筒洗衣機(jī)技術(shù)處于快速成長期，即將進(jìn)入成熟期階段，說明滾筒洗衣機(jī)的技術(shù)問題已經(jīng)解決，系統(tǒng)性能即將達(dá)到極點(diǎn)，對于處于該階段的產(chǎn)品，應(yīng)對其結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，參數(shù)不斷進(jìn)行優(yōu)化，使其盡快成熟，為企業(yè)帶來更大的利潤；由于該產(chǎn)品即將進(jìn)入成熟期，應(yīng)該是即將獲利更大的產(chǎn)品，企業(yè)此時(shí)應(yīng)保證質(zhì)量、降低成本，同時(shí)著手研究開發(fā)新的替代技術(shù)，以便推出新一代產(chǎn)品，使企業(yè)在未來市場競爭中取勝。

4 結(jié)束語

本文以TRIZ進(jìn)化理論為基礎(chǔ)，介紹了技術(shù)系統(tǒng)的S曲線進(jìn)化法則及產(chǎn)品技術(shù)成熟度的預(yù)測方法，以滾筒洗衣機(jī)技術(shù)成熟度預(yù)測為例，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)測的方法與過程； 即首先總結(jié)出特定時(shí)間內(nèi)與產(chǎn)品相關(guān)的專利數(shù)量、專利級別、市場利潤和產(chǎn)品性能

的基本變化規(guī)律, 通過對當(dāng)前產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)的變化分析, 可以確定該產(chǎn)品處于技術(shù)周期的哪個(gè)階段從而為制定產(chǎn)品開發(fā)策略提供決策[5]。在目前激烈的市場競爭中,掌握這一理論并能合理的運(yùn)用，對于增加企業(yè)的創(chuàng)新能力及市場競爭能力都具有重要的意義和價(jià)值。

[1] 檀潤華.發(fā)明問題決理論[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[2] 張付英,張林靜,王平.TRIZ進(jìn)化理論的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2008,39(2):116-119.

[3] 范海雄,韓華亭,王威,炊明偉.96%理論在遮障偽裝系統(tǒng)發(fā)展預(yù)測中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造2009(11):67-69.

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