面向企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)需求的工程創(chuàng)新方法

檀潤華

“工程科學(xué)與工程創(chuàng)新”?？?/p>

面向企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)需求的工程創(chuàng)新方法

檀潤華

（河北工業(yè)大學(xué) 國家技術(shù)創(chuàng)新方法與實施工具工程技術(shù)研究中心，天津 300410）

面向企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)需求構(gòu)造工程創(chuàng)新方法是工程科學(xué)的研究課題。以構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)模型為背景，以發(fā)現(xiàn)和解決工程沖突為主線，通過面向企業(yè)轉(zhuǎn)移創(chuàng)新方法的實踐與工程科學(xué)研究緊密結(jié)合，理論研究與實踐反復(fù)印證，形成了一類漸進性工程創(chuàng)新方法。

工程沖突；企業(yè)創(chuàng)新；重大需求；工程創(chuàng)新方法

1 引言

工程創(chuàng)新的目的是通過創(chuàng)造人工物或新產(chǎn)品為用戶創(chuàng)造價值[1]，同時為企業(yè)帶來效益。用戶可以是宏觀的世界、國家、區(qū)域，也可以是微觀的企業(yè)或個人。已有產(chǎn)品在用戶需求、技術(shù)實現(xiàn)的可能性及企業(yè)可延續(xù)性三個方面已達到某種平衡，創(chuàng)造新價值的過程是打破這種已有平衡的過程，并由新興需求、新興技術(shù)能力及新興業(yè)務(wù)生存能力實現(xiàn)這種新的平衡。從一種平衡過渡到另一種平衡需要克服很多問題，所有問題可分為通常問題與發(fā)明問題兩類[2]。通常問題依據(jù)企業(yè)積累的知識及經(jīng)驗可以解決，但發(fā)明問題經(jīng)常超出企業(yè)已積累知識水平，因此很難解決。高質(zhì)量解決發(fā)明問題已成為工程或產(chǎn)品創(chuàng)新的一類障礙。

沖突是一類發(fā)明問題，其特點是問題的表征中包含至少一個沖突，該沖突的解決至少存在一步未知[3]?；A(chǔ)理論研究中的重大難題經(jīng)常是該類沖突造成的，如帕爾馬特、施密特和黎斯三位天體物理學(xué)家獲得了2011年諾貝爾物理學(xué)獎，其貢獻是發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹在加速，該發(fā)現(xiàn)與已有認為宇宙膨脹速度不斷減小的理論相沖突；同年，化學(xué)獎頒給了舍特曼，他發(fā)現(xiàn)了非周期不重復(fù)的準晶體，這一發(fā)現(xiàn)與主流晶體科學(xué)理論相沖突。這些成果表明基礎(chǔ)理論研究中的一些重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)是發(fā)現(xiàn)和解決沖突的結(jié)果。工程中同樣存在發(fā)現(xiàn)和解決沖突的問題，如雙層客車的高度與穩(wěn)定性、船舶高速轉(zhuǎn)彎與安全性、飛機機翼設(shè)計中的剛性與柔性等都是工程設(shè)計中存在且必須克服的沖突。

工程創(chuàng)新是指那些發(fā)生在工程活動中的創(chuàng)新，工程創(chuàng)新方法是指工程創(chuàng)新過程需要的方法。工程創(chuàng)新過程存在“壁壘”和“陷阱”[4]，即存在工程問題[5]，工程創(chuàng)新方法為發(fā)現(xiàn)和解決這些工程問題而構(gòu)造。工程方法是方法的一個子集[6]，工程創(chuàng)新方法是工程方法的一個子集。工程方法分為一般工程方法與行業(yè)性、產(chǎn)業(yè)性工程方法[7]，工程創(chuàng)新方法同樣也分為這幾種類型。

經(jīng)過多年的研究，現(xiàn)已形成若干種一般性創(chuàng)新方法，這些方法不僅適合于技術(shù)創(chuàng)新，也適合于工程或產(chǎn)品創(chuàng)新。如質(zhì)量功能配置（QFD）[8]、P&B設(shè)計方法[9]、公理設(shè)計[10]、發(fā)明問題解決理論（TRIZ）[11]等。在這些方法中，誕生于前蘇聯(lián)的TRIZ特別適合于解決工程沖突。但經(jīng)典TRIZ是從領(lǐng)域問題出發(fā)的[12]，不能與企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)過程相融合，影響了該方法在企業(yè)的大范圍快速推廣應(yīng)用。為使TRIZ適應(yīng)國內(nèi)企業(yè)應(yīng)用的需求，在多年推廣應(yīng)用實踐的基礎(chǔ)上，以TRIZ為基礎(chǔ)開發(fā)了一類工程創(chuàng)新方法——發(fā)明過程解決理論（C- TRIZ）[13]。

本文以構(gòu)建企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)模型為背景，對發(fā)現(xiàn)及解決工程沖突進行研究并形成了一類漸進性工程創(chuàng)新方法，本研究是對C-TRIZ的進一步完善。

2 企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)組成

2.1 新產(chǎn)品開發(fā)的傳統(tǒng)方法

企業(yè)工程創(chuàng)新的目標是開發(fā)市場有需求、技術(shù)可行、能為企業(yè)帶來長期效益的新產(chǎn)品。產(chǎn)品創(chuàng)新過程在企業(yè)內(nèi)部是一個動態(tài)且復(fù)雜的系統(tǒng)過程，創(chuàng)意開發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)、市場開發(fā)三部分是其主要活動或階段。創(chuàng)意開發(fā)在模糊前端階段實現(xiàn)，該階段通過對企業(yè)外部與內(nèi)部的掃描，發(fā)現(xiàn)潛在機遇或初始機遇并產(chǎn)生創(chuàng)意，將創(chuàng)意輸出給下一個階段。產(chǎn)品開發(fā)過程將上階段所輸入的創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品，該過程由設(shè)計與制造兩階段組成，產(chǎn)品設(shè)計又分為概念設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、詳細設(shè)計三個階段。新市場開發(fā)是將上一個階段所生產(chǎn)產(chǎn)品的商業(yè)化過程。由這幾個主要階段構(gòu)成的過程稱為傳統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)過程，如圖1所示。

從復(fù)雜的產(chǎn)品開發(fā)活動中提取出主要的活動，構(gòu)建模型加以研究，是一個去粗取精的方法。圖1所示模型濾掉了管理活動，保留了主要的技術(shù)活動，是一個基本的產(chǎn)品開發(fā)過程模型。該模型能描述企業(yè)的新產(chǎn)品開發(fā)過程的主要活動，特別是我國很多制造企業(yè)目前依然按照該過程開發(fā)新產(chǎn)品。該模型繼承了國內(nèi)外多年來企業(yè)、行業(yè)設(shè)計制造的經(jīng)驗及理論界的研究成果，即繼承了工程傳統(tǒng)，工程師們可依據(jù)該模型及模型各階段的活動開發(fā)新產(chǎn)品。因此，圖1是傳統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)過程模型。

圖1 傳統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)過程模型

近年來，由于經(jīng)濟全球化導(dǎo)致企業(yè)內(nèi)部及外部環(huán)境不斷變化，各種矛盾凸顯，新技術(shù)及知識不斷出現(xiàn)，產(chǎn)品技術(shù)升級及更新?lián)Q代速度加快，對產(chǎn)品創(chuàng)新程度的要求越來越高，以圖1為基礎(chǔ)的工程傳統(tǒng)方法越來越不適應(yīng)市場競爭的需求。企業(yè)盡管十分重視產(chǎn)品創(chuàng)新活動，但實踐中的效果往往沒有達到預(yù)期目標。

企業(yè)所處的激烈競爭環(huán)境導(dǎo)致傳統(tǒng)方法不能處理含有工程沖突的復(fù)雜問題是影響創(chuàng)新產(chǎn)出的重要原因，引入適應(yīng)各種變化的新方法實現(xiàn)工程傳統(tǒng)方法的變異，已成為新產(chǎn)品高水平開發(fā)的一類迫切及重大的需求。

2.2 產(chǎn)品創(chuàng)新過程中的工程沖突

圖2是沖突的一般分類[14]。沖突分為兩個層次，第一個層次分為三種沖突：自然沖突、社會沖突及工程沖突，該三類沖突中的每一類又可細分為若干類。沖突解決的容易程度自底向上、自左向右，即技術(shù)沖突最容易解決，自然沖突最不容易解決。

自然沖突分為自然定律沖突及宇宙定律沖突。自然定律沖突是指由于自然定律所限制的不可能的解。宇宙定律沖突是指由地球本身的條件限制所引起的沖突。社會沖突分為個性、組織、文化三類沖突。工程沖突分為技術(shù)沖突、物理沖突及數(shù)學(xué)沖突三類。其中的數(shù)學(xué)沖突是指多沖突組成的網(wǎng)絡(luò)。工程創(chuàng)新過程所遇到的沖突不僅與社會沖突有關(guān)，最重要的是需要直接處理工程沖突，即技術(shù)沖突、物理沖突或數(shù)學(xué)沖突。這些沖突是由于經(jīng)濟社會發(fā)展、人類需求的進化、市場競爭等變化因素造成的。

圖2 沖突分類

處于社會環(huán)境中的企業(yè)必須創(chuàng)新以應(yīng)對其內(nèi)部及外部變化。Drucker[15]將企業(yè)內(nèi)外部變化細分為7種，分別是意外的成功或失敗、不協(xié)調(diào)現(xiàn)象、基于流程需要的創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)或市場結(jié)構(gòu)的改變、人口結(jié)構(gòu)的改變、理解及意義的改變、新知識的應(yīng)用等；前4種存在于企業(yè)或行業(yè)之內(nèi)，是一些“征兆”，即已出現(xiàn)改變或只需少量推動便能促成改變的可靠指示；后3種為企業(yè)外部變化。Tidd等[16]提出了企業(yè)面對的11種變化，分別是新市場的出現(xiàn)、新技術(shù)的出現(xiàn)、新政治規(guī)則的出現(xiàn)、已有的市場在萎縮、市場行為正在變化、新市場規(guī)則的出現(xiàn)、沿故障線斷裂、未預(yù)測到的事件、商業(yè)模式創(chuàng)新、技術(shù)-經(jīng)濟模式變化、架構(gòu)創(chuàng)新。還有一些學(xué)者均給出了關(guān)于變化研究的結(jié)果?？偨Y(jié)這些成果，形成了圖3所示的變化誘導(dǎo)企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展示意圖。

圖3 變化誘導(dǎo)的企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展示意圖

當企業(yè)管理人員或研發(fā)人員面對復(fù)雜多變的世界時，要發(fā)現(xiàn)機遇并通過創(chuàng)新推動企業(yè)從目前的平衡狀態(tài)發(fā)展到未來的平衡狀態(tài)。但滿足這些新機遇的技術(shù)解決方案很難確定，因此尋求新的解決方案成為企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。尋求新方案的過程正是工程師們面對挑戰(zhàn)，克服不利條件和限制，實現(xiàn)技術(shù)突破的過程。

2010年8月至2011年3月，河北工業(yè)大學(xué)國家技術(shù)創(chuàng)新方法與實施工具工程技術(shù)研究中心（下文簡稱國家中心）曾完成面向廣東省科技廳所組織企業(yè)的一期技術(shù)轉(zhuǎn)移，主要向企業(yè)轉(zhuǎn)移TRIZ及部分C-TRIZ。來自比亞迪、廣汽、廣州無線電、大洋電機等一批企業(yè)的52名工程師通過了答辯，完成了課程學(xué)習(xí)與創(chuàng)新項目實踐的全過程。該期的成果為：52名工程師應(yīng)用所學(xué)TRIZ/C-TRIZ發(fā)現(xiàn)并選擇了企業(yè)中的難題52個，通過應(yīng)用TRIZ/C- TRIZ解決了這些難題，產(chǎn)出了多項新技術(shù)與新工藝，形成了后續(xù)產(chǎn)品創(chuàng)新項目源[17]。

分析這些項目的第一個發(fā)現(xiàn)是工程師們的研究起始階段不同：模糊前端階段4個、概念設(shè)計階段10個、技術(shù)設(shè)計階段15個、詳細設(shè)計階段5個、制造階段18個。該技術(shù)轉(zhuǎn)移案例說明企業(yè)的創(chuàng)新活動起點可以在傳統(tǒng)新產(chǎn)品開發(fā)過程中的任何一個階段開始。企業(yè)外部或內(nèi)部的變化或初始機遇引發(fā)了這些問題，即這些問題的誘因可以來自創(chuàng)新某一階段的前面或后面階段，也可以由本階段自身產(chǎn)生，所有產(chǎn)生的問題形成了問題流，其模型如圖4所示。

圖4 企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新過程中的問題流模型

分析這些項目的第二個發(fā)現(xiàn)是工程師們所處理的主要問題不同：采用沖突解決方法處理問題42個、裁剪和標準解各3個、理想解、資源、預(yù)期失效、技術(shù)進化方法各1個。該期技術(shù)轉(zhuǎn)移中沖突問題的解決占所有問題的80.1%。

統(tǒng)計表明[17]，2009~2012年國家中心在河北、天津及青海等區(qū)域所進行的10期技術(shù)轉(zhuǎn)移，沖突問題的解決占所有問題的67.2%，在用標準解等方法解決問題中的大部分也可以轉(zhuǎn)化為沖突問題。Imoh等[18]在對歐洲企業(yè)應(yīng)用TRIZ的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，40名被訪問者中的30名應(yīng)用了解決沖突的發(fā)明原理，即75%的受訪者應(yīng)用TRIZ解決了沖突問題并實現(xiàn)了創(chuàng)新。

2019年中國創(chuàng)新方法大賽在湖南長沙舉行，全國各地從2000支隊伍中推選出198支隊伍參賽。中國電建集團貴陽勘探設(shè)計研究院有限公司的項目為“解決特高壩大庫工程深層放空技術(shù)世界難題”，該項目的核心問題是解決兩個物理沖突：閘前水頭深淺和閘門面積大小之間的沖突。中國航天科工集團第六研究院四十六所參賽項目為“實現(xiàn)FAST（中國天眼）中心孔五塊反射面板快速收放”，其核心問題為兩對技術(shù)沖突：收放速度與系統(tǒng)可靠性、收放速度與反射面重量之間的沖突。內(nèi)蒙動力機械研究所參賽項目為“解決固體火箭發(fā)動機抑制聲不穩(wěn)定燃燒結(jié)構(gòu)改進問題”，該項目必須解決的核心問題是從改進燃氣聲場頻率及殼體組件頻率兩個方面入手，分析確定并解決存在的沖突。中航成飛民用飛機有限責(zé)任公司參賽項目為“提升飛機大曲面蒙皮法向鉆鉚效率”，核心是解決體積和重量與輕度之間的沖突。所有參賽項目均是成功創(chuàng)新的案例，分析其成功的規(guī)律發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)都是發(fā)現(xiàn)和解決工程沖突的結(jié)果。

國內(nèi)外的研究及案例表明，工程項目的創(chuàng)新一方面要保持工程傳統(tǒng)，繼承多年來行業(yè)與企業(yè)形成的過程與方法，同時要應(yīng)對企業(yè)內(nèi)部及外部變化導(dǎo)致的沖突，將工程傳統(tǒng)與發(fā)現(xiàn)及解決工程沖突緊密融合是實現(xiàn)成功創(chuàng)新的保障。

2.3 企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)模型

將圖1所示的工程傳統(tǒng)方法與圖4所示問題流模型集成形成企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)，如圖5所示。其中發(fā)明過程的核心是發(fā)現(xiàn)并解決工程沖突的過程。企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)由傳統(tǒng)的產(chǎn)品開發(fā)過程及多個發(fā)明過程組成，發(fā)明過程可以出現(xiàn)在概念設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、詳細設(shè)計、制造中的任何一個階段。每一個發(fā)明過程由發(fā)現(xiàn)以工程沖突為核心的發(fā)明問題、解決該類問題及形成發(fā)明的過程所組成，發(fā)明是發(fā)明過程的結(jié)果；發(fā)明既可以是新技術(shù)也可以是新工藝，前者直接被工程傳統(tǒng)過程應(yīng)用并成為待開發(fā)新產(chǎn)品的一部分，后者作為新工藝是實現(xiàn)待開發(fā)新產(chǎn)品制造過程的一部分。如問題C、E、D、M及發(fā)明C′、E′、D′、M′分別是概念設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、詳細設(shè)計及制造階段的問題與發(fā)明。創(chuàng)新由某一階段的發(fā)明與該階段之后的工程傳統(tǒng)過程完成。如問題E出現(xiàn)在技術(shù)設(shè)計階段，該問題的解為發(fā)明E′，獲得發(fā)明E′之后要通過后續(xù)的詳細設(shè)計與制造形成產(chǎn)品，再經(jīng)商業(yè)化實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新全過程，這些后續(xù)的過程為工程傳統(tǒng)方法中的一部分。

圖5中的模糊前端是從無到有產(chǎn)生創(chuàng)意的階段，創(chuàng)意是該階段遇到的問題F的解；創(chuàng)意不是發(fā)明，可以用簡單的語句、一個簡圖等描述；創(chuàng)意經(jīng)過評估之后啟動新產(chǎn)品開發(fā)過程，形成新產(chǎn)品并推向市場，完成創(chuàng)新全過程。因此，發(fā)明包含在創(chuàng)意形成后的設(shè)計階段。商業(yè)化是將產(chǎn)品變成商品并通過市場將商品變成效益的過程，其中的問題O可以由商業(yè)模式創(chuàng)新即該階段的創(chuàng)意O′解決，也可能遇到一些問題需要反饋到傳統(tǒng)開發(fā)過程的某一階段解決。圖5說明，企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新不僅要繼承工程傳統(tǒng)方法，也要根據(jù)外部與內(nèi)部變化在工程傳統(tǒng)之上實現(xiàn)方法變異，發(fā)明過程是變異的具體方法，變異的結(jié)果形成工程創(chuàng)新需要的新技術(shù)，即一次產(chǎn)品或工程創(chuàng)新需要一次或多次技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)果。

圖5 企業(yè)產(chǎn)品集成型創(chuàng)新系統(tǒng)模型

3 工程創(chuàng)新方法

工程方法是方法的一個子集，工程創(chuàng)新方法是工程方法的一個子集。面向企業(yè)的工程創(chuàng)新方法的基本功能是發(fā)現(xiàn)和解決由于變化所導(dǎo)致的工程沖突，并與傳統(tǒng)工程方法相協(xié)調(diào)實現(xiàn)工程創(chuàng)新，涉及到工程創(chuàng)新中發(fā)明的產(chǎn)生及后續(xù)應(yīng)用。

3.1 工程創(chuàng)新中的一次發(fā)明過程

圖1所示的模型是企業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的工程傳統(tǒng)方法，由于變化的影響，在實現(xiàn)傳統(tǒng)方法的每一個階段都可能需要發(fā)現(xiàn)和解決工程沖突，如圖5所示。發(fā)現(xiàn)和解決工程沖突的結(jié)果形成發(fā)明，后續(xù)傳統(tǒng)方法的各階段是這些發(fā)明的實現(xiàn)過程，最后的輸出為新產(chǎn)品。即每個新產(chǎn)品的開發(fā)過程可能包含與該過程相融合的多個發(fā)明過程及產(chǎn)出的多項發(fā)明，每項發(fā)明可能是新技術(shù)或新工藝。該過程表明，企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新是耦合且交織在一起的過程。

由于解決工程沖突的發(fā)明過程一般要引入外部創(chuàng)新資源，該過程與傳統(tǒng)開發(fā)過程中的其他活動相比是不連續(xù)的，即不能僅應(yīng)用本領(lǐng)域已經(jīng)成熟的方法解決問題。因此，在出現(xiàn)發(fā)明問題或工程沖突的子過程或階段應(yīng)有一部分活動是獨立于傳統(tǒng)過程之外的研發(fā)活動，可將其稱之為創(chuàng)新子過程或一次發(fā)明過程。

該過程首先要決定企業(yè)外部與內(nèi)部變化對傳統(tǒng)工程方法的哪一個階段有影響，之后確定滿足變化需要解決的問題。如果所有問題都是通常問題，采用企業(yè)已熟悉的傳統(tǒng)工程方法實現(xiàn)新產(chǎn)品開發(fā)。如果問題中存在工程沖突，則啟動與之對應(yīng)的發(fā)明過程，結(jié)果要返回到產(chǎn)生該問題的子過程或階段，工程師要應(yīng)用領(lǐng)域知識完善問題的解形成高水平發(fā)明，之后繼續(xù)傳統(tǒng)過程的后續(xù)子過程或階段，并完成產(chǎn)品創(chuàng)新。

一次發(fā)明過程是發(fā)現(xiàn)并解決發(fā)明問題或工程沖突并形成發(fā)明的過程。在該過程中，工程師經(jīng)常發(fā)現(xiàn)自身及企業(yè)已積累的知識和經(jīng)驗不足，需要引入外部資源，如創(chuàng)新人才資源、專利資源、創(chuàng)新方法資源、科學(xué)效應(yīng)資源等。因此，高效的引入并利用各種創(chuàng)新資源，快速提升工程師的水平，已成為很多企業(yè)，特別是傳統(tǒng)制造業(yè)面臨的重要的課題。

3.2 問題導(dǎo)向的漸進性創(chuàng)新方法

問題導(dǎo)向的漸進性創(chuàng)新方法是一類工程創(chuàng)新方法，其特點是由變化導(dǎo)致的問題已經(jīng)顯現(xiàn)，需要確認并解決問題，結(jié)果產(chǎn)生漸進性發(fā)明，并作為后續(xù)工程創(chuàng)新的輸入，最后形成漸進性創(chuàng)新，圖6所示為其模型。該模型中的發(fā)明過程由變化誘發(fā)，由此判斷受變化影響的關(guān)鍵階段，即關(guān)鍵創(chuàng)新子系統(tǒng)；之后通過問題診斷確定工程問題，如果工程問題屬于通常問題，工程師依據(jù)經(jīng)驗及企業(yè)已有的知識解決問題即可；如果工程問題屬于發(fā)明問題，工程師應(yīng)用經(jīng)典TRIZ解決技術(shù)與物理沖突，對于數(shù)學(xué)沖突可應(yīng)用多沖突解決方法[19]。

圖6所示的模型由如下7步組成。

第1步：確定發(fā)明場景。經(jīng)濟社會發(fā)展及產(chǎn)品的現(xiàn)場應(yīng)用引發(fā)了很多變化，并成為創(chuàng)新的初始機遇。工程師根據(jù)企業(yè)與產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀，確定一些變化隱含的初始機遇并啟動后續(xù)的發(fā)明過程。這些初始機遇即為發(fā)明場景。

第2步：確定發(fā)明的起始階段。面對發(fā)明場景，工程師根據(jù)已有產(chǎn)品特點，確定解決產(chǎn)品存在可能問題的關(guān)鍵創(chuàng)新子過程。工程傳統(tǒng)方法中的模糊前端、概念設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、詳細設(shè)計、工藝設(shè)計、制造均為可能的關(guān)鍵創(chuàng)新子過程。

第3步：問題診斷。工程師要通過功能模型建立、裁剪、根原因分析等方法對存在的問題進行診斷，以確定其中的領(lǐng)域問題，即工程沖突。

第4步：選擇問題解決方法。根據(jù)問題的類型，在TRIZ/C-TRIZ基本發(fā)明過程中選擇合適的方法。

第5步：求解發(fā)明問題。按照選出的基本發(fā)明過程解決發(fā)明問題，獲得領(lǐng)域問題的解。

第6步：形成發(fā)明。將發(fā)明問題的解反饋到關(guān)鍵創(chuàng)新子過程，應(yīng)用領(lǐng)域知識，包括過程與方法，完善該解并形成領(lǐng)域解。這些領(lǐng)域解是問題導(dǎo)向發(fā)明過程的輸出，即領(lǐng)域發(fā)明。

第7步：完成漸進性產(chǎn)品創(chuàng)新。按照工程傳統(tǒng)方法繼續(xù)后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)過程。由于沖突解決的結(jié)果通常是已有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的少量變化，不涉及工作原理的改變，因此其結(jié)果是漸進性創(chuàng)新。

圖6所示的模型中，問題診斷是關(guān)鍵的一步，該步對工程師理解發(fā)明場景，確定發(fā)明問題，選擇合適的工具十分重要。漸進性創(chuàng)新的本質(zhì)是發(fā)現(xiàn)已存在產(chǎn)品進化過程中的工程沖突，以不同的模型表征并解決這些沖突。

圖6 問題導(dǎo)向的漸進性創(chuàng)新過程模型

圖5所示的模型應(yīng)包含多個與圖6類似的模型。C-TRIZ[13]已規(guī)劃出11個發(fā)明過程，這些發(fā)明過程與工程傳統(tǒng)模型相融和可以形成多個創(chuàng)新過程模型。

4 結(jié)論

（1）通過不同領(lǐng)域創(chuàng)新案例研究發(fā)現(xiàn)：工程沖突的發(fā)現(xiàn)和解決是企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新面臨的一類重大需求。

（2）構(gòu)造了一類企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)模型，該模型將產(chǎn)品開發(fā)工程傳統(tǒng)方法與發(fā)現(xiàn)和解決工程沖突過程集成。模型中蘊含了多個發(fā)明過程，每個發(fā)明過程均可用一次發(fā)明過程模型進行表征。

（3）以構(gòu)建的企業(yè)集成型產(chǎn)品創(chuàng)新系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，以發(fā)現(xiàn)和解決工程沖突為核心，構(gòu)建了一類漸近性創(chuàng)新過程模型。

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Engineering Innovation Methods for Needs of Enterprise Product Development

Tan Runhua

(National Engineering Research Center for Technological Innovation Method and Tool, Hebei University of Technology, Tianjin 300410, China)

The development of innovative engineering methods to meet the needs of the industry is a research topic of relevance in engineering science. A new incremental innovative method based on a coupled innovative model between a traditional new product development model and several inventive processes corresponding to the traditional stages was developed in this study. The challenge in the coupling process was the identification and resolution of engineering conflicts. After conducting several knowledge transfer practices, the research results and experiments were verified repeatedly. Finally, a new innovative engineering method for incremental innovation was developed.

engineering conflicts; innovation for companies; essential need; engineering innovative method

2019–12–30;

2020–01–14

國家自然科學(xué)基金項目“機遇驅(qū)動的機械產(chǎn)品突破性創(chuàng)新設(shè)計方法研究”（51675159）；中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項“基于TRIZ的突破性技術(shù)創(chuàng)新方法應(yīng)用示范”（18241837G）

檀潤華（1958–），男，博士，教授，研究方向為創(chuàng)新設(shè)計、TRIZ/C-TRIZ、創(chuàng)新過程管理等。E-mail：rhtan@hebut.edu.cn

T-01；N03

A

1674-4969(2020)05-0472-08

10.3724/SP.J.1224.2020.00472