基于TRIZ理論的裝載機(jī)技術(shù)成熟度分析

張 娜， 于振環(huán)

（1.長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130011；2.一汽東機(jī)工減振器有限公司 技術(shù)研發(fā)中心，吉林 長(zhǎng)春 130011）

0 引 言

“十二五”期間，國(guó)家在規(guī)劃中明確要加強(qiáng)城市公用設(shè)施建設(shè)的投資力度，我國(guó)社會(huì)固定資產(chǎn)投資仍將保持較高的增長(zhǎng)速度，增長(zhǎng)率將在20%左右，工程機(jī)械的市場(chǎng)需求量將大大增加，裝載機(jī)企業(yè)的銷量也會(huì)進(jìn)一步提升。裝載機(jī)廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，是一種適應(yīng)性強(qiáng)、用途十分廣闊的工程機(jī)械［1］。

隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，中國(guó)裝載機(jī)行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量有了很大的提高，與世界先進(jìn)水平的差距已逐步減小，隨之帶來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也更加嚴(yán)峻，裝載機(jī)企業(yè)若想獲得更大的利潤(rùn)必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)的變化，進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)的更新。企業(yè)只有定期對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)成熟度進(jìn)行測(cè)評(píng)，才能在第一時(shí)間對(duì)技術(shù)進(jìn)行更新?lián)Q代。因此，對(duì)裝載機(jī)技術(shù)成熟度進(jìn)行分析，并對(duì)其進(jìn)化潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)研究有著重大意義。文中應(yīng)用TRIZ理論的S－曲線對(duì)裝載機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并初步設(shè)想技術(shù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案。

1 技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)

“TRIZ之父”——G.S.Altshuller針對(duì)世界大量專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了適應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)化過(guò)程的S－曲線，如圖1所示。

圖1 TRIZ分段線性S－曲線

TRIZ理論的S－曲線是評(píng)價(jià)產(chǎn)品技術(shù)成熟度的標(biāo)準(zhǔn)，確定產(chǎn)品在該曲線上的位置即可判斷其在進(jìn)化過(guò)程中所處的階段［2］。任何產(chǎn)品的技術(shù)系統(tǒng)都是由核心技術(shù)支撐的，技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化要經(jīng)歷嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和退出期4個(gè)階段，這些階段組成了產(chǎn)品的技術(shù)生命周期［3］，這4個(gè)階段可用生物進(jìn)化中的S－曲線表示。

了解某產(chǎn)品在S－曲線上的位置，對(duì)于企業(yè)的決策而言至關(guān)重要，尤其是對(duì)各拐點(diǎn)的確定。第一個(gè)拐點(diǎn)確定之后，企業(yè)就應(yīng)從產(chǎn)品的研發(fā)試制轉(zhuǎn)為批量生產(chǎn)，否則，就會(huì)錯(cuò)過(guò)進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)機(jī)。產(chǎn)品通過(guò)生產(chǎn)進(jìn)入市場(chǎng)，在成長(zhǎng)期經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的技術(shù)改進(jìn)，產(chǎn)品邁入第二個(gè)拐點(diǎn)，步入成熟期。成熟期即將到達(dá)退出期的時(shí)候，是企業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新的時(shí)候，此時(shí)企業(yè)必須研究高于該產(chǎn)品技術(shù)性能的核心技術(shù)，否則將被市場(chǎng)淘汰。

技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線如圖2所示。

圖2 技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)曲線

由圖2可以看出，在TRIZ的技術(shù)進(jìn)化理論中采用4組曲線來(lái)預(yù)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)在S－曲線上所處的位置。若想測(cè)評(píng)某產(chǎn)品當(dāng)前所處的技術(shù)成熟度，需要收集以下4組相關(guān)數(shù)據(jù)，將繪制后的曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較，即可得到該產(chǎn)品在S－曲線上的位置。

2 裝載機(jī)改進(jìn)方案的設(shè)想

2.1 技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)

2.1.1 單位時(shí)間內(nèi)專利數(shù)

利用專利曲線對(duì)技術(shù)成熟度進(jìn)行分析，首先要對(duì)專利數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過(guò)對(duì)近些年裝載機(jī)的相關(guān)專利的搜集，專利總數(shù)為2 204條，其中，實(shí)用新型專利的數(shù)量較多，為1 396條，發(fā)明專利410條，外觀設(shè)計(jì)專利398條。

裝載機(jī)時(shí)間－專利曲線如圖3所示。

圖3 裝載機(jī)時(shí)間－專利曲線

從圖3可以觀察到，裝載機(jī)在2002年以前專利數(shù)較少，而且增長(zhǎng)速度緩慢，說(shuō)明該項(xiàng)技術(shù)還未被人們關(guān)注。從2002年起專利數(shù)出現(xiàn)急劇地增加，一直到2008年出現(xiàn)專利的峰值，而且曲線的斜率較大，之后出現(xiàn)大幅度的下滑。將裝載機(jī)時(shí)間－專利曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，可以初步判斷裝載機(jī)技術(shù)位于成熟度末端，在向退出期邁進(jìn)。

2.1.2 單位時(shí)間內(nèi)專利級(jí)別

在獲取的專利數(shù)中，發(fā)明專利共有410條。

利用發(fā)明專利數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的時(shí)間－專利等級(jí)數(shù)的關(guān)系曲線如圖4所示。

從圖4可以看出，最初的專利數(shù)增長(zhǎng)較緩慢，而且出現(xiàn)過(guò)一段回落值，但是在2002年以后，專利數(shù)出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，在2008年出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后裝載機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新級(jí)別處于下降趨勢(shì)。將該曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較，裝載機(jī)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入退出期。

2.1.3 單位時(shí)間內(nèi)的技術(shù)性能

Engineering Village數(shù)據(jù)庫(kù)始建于1995年，收集了包括1969年至今的文獻(xiàn)，其數(shù)據(jù)來(lái)源于5 000多種工程類期刊、會(huì)議論文集和技術(shù)報(bào)告，含900多萬(wàn)條記錄，且每年約增25萬(wàn)條記錄。經(jīng)過(guò)詳盡的調(diào)查分析，裝載機(jī)的性能曲線利用該數(shù)據(jù)庫(kù)中裝載機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)來(lái)具體描述。裝載機(jī)時(shí)間－文章數(shù)曲線如圖5所示。

圖5 裝載機(jī)時(shí)間－技術(shù)性能曲線

Engineering Village數(shù)據(jù)庫(kù)的搜索結(jié)果顯示，上世紀(jì)90年代，裝載機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)較少，在2002年以后，文獻(xiàn)數(shù)量有較大的提升，在2006年出現(xiàn)峰值，隨后發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)處于下降趨勢(shì)。與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較，該曲線也是處于成熟期向退出期過(guò)渡的階段。

2.1.4 單位時(shí)間內(nèi)的利潤(rùn)

因?yàn)槿鄙傧嚓P(guān)數(shù)據(jù)，所以準(zhǔn)確的繪制時(shí)間－利潤(rùn)曲線很不現(xiàn)實(shí)，但是裝載機(jī)的年銷售數(shù)量可以近似地評(píng)估企業(yè)的利潤(rùn)變化。根據(jù)文獻(xiàn)［3］的統(tǒng)計(jì)，自2002年以來(lái)，裝載機(jī)的銷售量是逐年遞增的，曲線處于穩(wěn)步上升階段。資料顯示，2011年，我國(guó)裝載機(jī)行業(yè)累計(jì)銷售192 100臺(tái)，且出口增幅遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)銷量。具體如圖6所示。

圖6 裝載機(jī)時(shí)間－銷售量曲線

將所描繪的4組曲線圖與圖2的標(biāo)準(zhǔn)S－曲線進(jìn)行對(duì)比，就可以判斷目前裝載機(jī)的技術(shù)成熟度。通過(guò)以上4組曲線的對(duì)比，可以觀察到裝載機(jī)技術(shù)在實(shí)繪曲線的相同位置和標(biāo)準(zhǔn)S－曲線有著相似的進(jìn)化趨勢(shì)，經(jīng)對(duì)比得出結(jié)論，裝載機(jī)現(xiàn)階段的技術(shù)已經(jīng)到達(dá)S－曲線的第三個(gè)拐點(diǎn)，即將向退出期邁進(jìn)。裝載機(jī)企業(yè)應(yīng)分析產(chǎn)品現(xiàn)階段的技術(shù)不足，對(duì)其核心技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改造，以防因?yàn)榧夹g(shù)落后而被市場(chǎng)淘汰，給企業(yè)帶來(lái)巨大的損失。

2.2 技術(shù)進(jìn)化方向分析

通過(guò)對(duì)技術(shù)成熟度的分析得到結(jié)論，裝載機(jī)技術(shù)現(xiàn)已處于技術(shù)成熟期末端。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)如此激烈的今天，企業(yè)若想長(zhǎng)期健康的發(fā)展，必須提出更高的核心技術(shù)。所以，針對(duì)裝載機(jī)的目前狀況進(jìn)行分析，總結(jié)出以下幾條裝載機(jī)的技術(shù)進(jìn)化路線：

1）裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于建筑、公路、鐵路等建設(shè)工程的工程機(jī)械，它的作業(yè)速度快、效率高、操作輕便，是工程建設(shè)的主要機(jī)種之一。若在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型配置的基礎(chǔ)上加大鏟斗的容量，即可將工作效率大大提高，但是，機(jī)器的使用就會(huì)受到限制。利用TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論中的向增加系統(tǒng)節(jié)奏和諧型的方向進(jìn)化分析，解決這種現(xiàn)象，應(yīng)針對(duì)不同的工況使用不同的鏟斗。

2）TRIZ理論技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式與進(jìn)化路線為企業(yè)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供了一條捷徑，研發(fā)人員可以通過(guò)兩種方法快速找到技術(shù)更新路徑。技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式闡述了技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢(shì)，沒(méi)有涉及進(jìn)化細(xì)節(jié)；技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化路徑在此基礎(chǔ)上提出了具體的進(jìn)化方向［6］。

技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式：系統(tǒng)向理想化方向進(jìn)化。一個(gè)絕對(duì)理想化的系統(tǒng)即在所要求的時(shí)間和空間范圍內(nèi)可以將所有可能的功能全部完成，而且在此過(guò)程中并不需要耗費(fèi)任何動(dòng)力、材料、能量和信息［7］。

理想進(jìn)化路線為：人 → 人＋動(dòng)力工具 → 人＋半自動(dòng)工具 → 人＋自動(dòng)工具 → 全自動(dòng)工具。

通過(guò)裝載機(jī)目前的進(jìn)化路線與理想化進(jìn)化路線進(jìn)行分析，裝載機(jī)技術(shù)在這一進(jìn)化路線中還沒(méi)有進(jìn)化完全，只進(jìn)化到第二部分。研發(fā)人員若想對(duì)裝載機(jī)的核心技術(shù)進(jìn)行變更，可以使其向人＋半自動(dòng)工具方向發(fā)展，即將裝載機(jī)變速控制系統(tǒng)向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展［8］。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)TRIZ理論的S－曲線對(duì)裝載機(jī)的技術(shù)成熟度進(jìn)行分析得出結(jié)論，裝載機(jī)技術(shù)現(xiàn)階段已達(dá)到成熟期末端，將步入退出期，企業(yè)應(yīng)針對(duì)其核心技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，盡快代替現(xiàn)有技術(shù)。總結(jié)了裝載機(jī)技術(shù)的進(jìn)化路線，并通過(guò)TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論中的向增加系統(tǒng)節(jié)奏和諧型的方向進(jìn)化以及向理想化方向的進(jìn)化路線分析了裝載機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向，為企業(yè)提供了一條新的創(chuàng)新途徑。

［1］周紅全，吳建強(qiáng)，劉更新.裝載機(jī)電液控制變速系統(tǒng)［J］.工程機(jī)械，2005（2）：10－12.

［2］Altshuller G.Creativity as an exact science，the theory of the solution of inventive problems［M］.New Yorks：Gordon and Breach Science Publishers，1988.

［3］Altshuller G.The Innovation Algorithm，TRIZ，Systematic Innovation and Technical Creativity［C］／／Worcester：Technical Innovation Center，INC，1999：68－74.

［4］韓朝暉，向平，雷靜.裝載機(jī)銷售量的Verhulst直接模型的研究［J］.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，30（3）：288－291.

［5］James Kowalick.Problem－Solving Systems：What Next after TRIZ［C］／／TRIZ－Journal，March，1999：112－120.

［6］Mann D L.Better technology forecasting using systematic innovation methods［J］.Technological Forecasting and Social Change，2003，70（8）：779－795.

［7］Altshuller.實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的 TRIZ訣竅［M］.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

［8］張娜.基于TRIZ創(chuàng)新理論的工程機(jī)械自動(dòng)變速方法的研究［D］：［碩士學(xué)位論文］.長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2011.