系統(tǒng)化創(chuàng)新方法研究：理論進(jìn)展與實(shí)踐效果評(píng)價(jià)

姚 威，儲(chǔ)昭衛(wèi)

（1. 浙江大學(xué) 公共管理學(xué)院，浙江 杭州 310000；2. 浙江大學(xué) 中國科教戰(zhàn)略研究院，浙江 杭州 310000）

“自主創(chuàng)新，方法先行”，加強(qiáng)系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的研究和推廣是從源頭上增強(qiáng)我國自主創(chuàng)新能力、推進(jìn)創(chuàng)新型國家建設(shè)和實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的重要舉措[1]。得益于有力的資金和政策支持，創(chuàng)新方法在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于研發(fā)活動(dòng)、產(chǎn)品開發(fā)、專利規(guī)避、商業(yè)管理等領(lǐng)域，獲得了“創(chuàng)新點(diǎn)金術(shù)”的美名[2]。在大量應(yīng)用過程中，種種不足也相繼暴露出來，如學(xué)習(xí)周期長(zhǎng)且投入成本高、在部分領(lǐng)域效果不佳[3]、理論研究和本土化不足等[4]。

研究表明，以下3個(gè)原因是導(dǎo)致上述不足的關(guān)鍵：(1) 未能超前識(shí)變，認(rèn)識(shí)到新業(yè)態(tài)出現(xiàn)，導(dǎo)致在IT和電子信息等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域缺乏實(shí)用性和通用性[5]。(2) 未能積極應(yīng)變，用理論創(chuàng)新回應(yīng)實(shí)踐需求，用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)反哺理論創(chuàng)新，經(jīng)典TRIZ在開發(fā)時(shí)對(duì)低能耗、低污染、美觀等需求考慮較少而無法滿足許多現(xiàn)代設(shè)計(jì)需要[6]。(3) 未能主動(dòng)求變，依托效果評(píng)估來改進(jìn)方法，提高工具和方法的效率[7]。近年來，系統(tǒng)化創(chuàng)新方法被大力推廣和應(yīng)用，但鮮有文獻(xiàn)對(duì)其進(jìn)展和問題做出系統(tǒng)梳理。鑒于此，需要首先界定相關(guān)概念、回顧相關(guān)研究歷程，進(jìn)而通過文獻(xiàn)厘清理論脈絡(luò)、實(shí)踐效果和現(xiàn)存問題，最后進(jìn)行總結(jié)和展望。

本研究以“創(chuàng)新方法”“Systematic Innovation”“Innovation Method”和“TRIZ”為主題在中國社會(huì)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫和Web of Science數(shù)據(jù)庫收錄的Web of Science核心集合、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫中檢索(檢索時(shí)間截止到2020年10月31日)，共獲得753篇中英文文獻(xiàn)。人工篩選后逐一刪除重復(fù)文獻(xiàn)107篇、報(bào)道和評(píng)論文章52篇、主題關(guān)聯(lián)度較低的文獻(xiàn)498篇，圍繞余下96篇文獻(xiàn)展開綜述，后續(xù)根據(jù)寫作需要又參考了9部專著、1篇學(xué)位論文以及11篇電子文獻(xiàn)。

1 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的概念與發(fā)展歷程

1.1 概念與分類

由于系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的發(fā)展程度、推廣深度和傳播廣度的差別，人們常常將TRIZ、創(chuàng)新方法、技術(shù)創(chuàng)新方法、系統(tǒng)化創(chuàng)新方法這幾個(gè)概念混淆甚至等同。原科技部副部長(zhǎng)劉燕華[1]認(rèn)為“創(chuàng)新方法是創(chuàng)新的思維、方法和工具的有機(jī)結(jié)合”。王海燕[8]認(rèn)為創(chuàng)新方法是“貫穿于創(chuàng)意產(chǎn)生、科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)控制和商業(yè)模式幾個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工程方法組成的方法集或方法體系”。Yao[9]認(rèn)為“創(chuàng)新方法是以科學(xué)思維和系統(tǒng)性的流程為指引，指導(dǎo)人們進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)新、解決工程問題的方法學(xué)體系”。Usharani[10]認(rèn)為“系統(tǒng)化創(chuàng)新方法(Systematic Innovation Method，SIM)是在技術(shù)、戰(zhàn)略或商業(yè)層面的機(jī)會(huì)識(shí)別或問題解決中，能夠產(chǎn)生創(chuàng)新方案的一系列方法或過程”。如圖1所示，Sheu[11]將創(chuàng)新方法(Innovation Method，IM)分為“隨機(jī)方法”和“SIM”，根據(jù)SIM的來源可分為兩類：從人類自身創(chuàng)造經(jīng)驗(yàn)中抽象出來的SIM(Human-originated SIM)，典型代表是TRIZ；另一類是自然靈感中抽象出來的SIM(Nature-inspired SIM)，典型代表是仿生學(xué)。

圖1 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的分類Fig.1 Classification of Systematic Innovation Method

綜上所述，可以認(rèn)為“創(chuàng)新方法”是指在生產(chǎn)生活中所使用的全部創(chuàng)新技巧、方法或理念，“系統(tǒng)化創(chuàng)新方法”是一系列用于指導(dǎo)技術(shù)和商業(yè)創(chuàng)新活動(dòng)的系統(tǒng)思維和科學(xué)方法的集合。TRIZ是俄文“發(fā)明問題解決理論”的羅馬首字母的縮寫，由蘇聯(lián)發(fā)明家開發(fā)，是當(dāng)下使用最多、研究最充分、最典型的一種系統(tǒng)化創(chuàng)新方法。因此，文獻(xiàn)綜述將以TRIZ為主，同時(shí)兼顧其他方法。

1.2 發(fā)展階段與工具體系的完善

SIM理論的發(fā)展可分為3個(gè)階段：第一階段是20世紀(jì)40年代中到80年代初，其標(biāo)志是經(jīng)典TRIZ體系初步建立和大量設(shè)計(jì)工具的誕生。SIM的誕生得益于創(chuàng)造力和創(chuàng)新規(guī)律研究提供的哲學(xué)基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)導(dǎo)致對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求增加，大量工具被相繼開發(fā)出來，如矛盾矩陣和發(fā)明原理、發(fā)明問題解決算法(Algorithm for Inventive-Problem Solving，ARIZ)、理想化最終結(jié)果(Ideal Final Result，IFR)、進(jìn)化法則、物-場(chǎng)模型，以及非TRIZ體系的公理設(shè)計(jì)(Axiomatic Design，AD)、失效模式及其后果分析(Failure Mode and Effect Analysis，F(xiàn)MEA)與質(zhì)量功能展開(Quality Function Deployment，QFD)等[12]。

第二階段是在20世紀(jì)80年代到90年代初，其標(biāo)志是經(jīng)典TRIZ體系的完善和大批質(zhì)量改善工具的誕生。這一時(shí)期全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入了“滯脹期”，商品供應(yīng)過剩使人們更關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量和使用體驗(yàn)，因此SIM和質(zhì)量改善工具得到了充分發(fā)展。以ARIZ-85C的誕生為標(biāo)志，研究者們將TRIZ的發(fā)明原理增加至40條，標(biāo)準(zhǔn)解增加至76個(gè)并大大完善了知識(shí)庫，經(jīng)典TRIZ體系趨于完善[13]。此外六西格瑪、故障樹分析(Fault Tree Analysis，F(xiàn)TA)、約束理論(Theory of Constraints，TOC)、顧客之聲(Voice of the Customer，VOC)等質(zhì)量改善工具大量涌現(xiàn)。這一時(shí)期還誕生了“Invention Machine?”“TechOptimizer?”和“Goldfire Innovator?”等計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新(Computer Aided Innovation，CAI)軟件，為下一階段SIM與信息技術(shù)的融合奠定了基礎(chǔ)。

第三階段是20世紀(jì)90年代末至今，其標(biāo)志是SIM開始向全球傳播和SIM體系的發(fā)展?；ヂ?lián)網(wǎng)促進(jìn)了SIM在全球范圍內(nèi)的傳播，大量SIM社群先后建立，SIM研究呈現(xiàn)了“百花齊放”的特點(diǎn)。開發(fā)者試圖通過SIM體系發(fā)展、方法和工具集成來提高研發(fā)效率以應(yīng)對(duì)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)。此外，新體系、新方法的出現(xiàn)也有助于拓展SIM的應(yīng)用領(lǐng)域，CAI也在此期間得到了長(zhǎng)足發(fā)展[14]。

2 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的理論研究進(jìn)展

2.1 SIM理論體系的發(fā)展與分化

TRIZ在全球范圍內(nèi)的廣泛傳播為其發(fā)展提供了理論創(chuàng)新的土壤。針對(duì)經(jīng)典TRIZ體系龐雜、學(xué)習(xí)困難、不利于推廣等問題，學(xué)者們開發(fā)了新體系，改進(jìn)了原有體系，或完善了相應(yīng)的工具。在國際上比較知名的有I-TRIZ，強(qiáng)大思維通用理論(General Theory on Powerful Thinking，OTSM-TRIZ)等衍生體系，以及系統(tǒng)發(fā)明思維(Systematic Inventive Thinking，SIT)、統(tǒng)一結(jié)構(gòu)化發(fā)明思維(Unified Structured Inventive Thinking，USIT)等簡(jiǎn)化體系。如表1所示，這些新體系雖然彼此在形式上存在差異，但都具有統(tǒng)一分析框架、提高形式化水平和結(jié)構(gòu)化程度、開發(fā)綜合性方案生成工具的特點(diǎn)[15]。

表1 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法體系對(duì)比1)Table 1 Comparison on systematic innovation methods

SIM并非經(jīng)過同行評(píng)議的科學(xué)理論，其濃厚的“俄式風(fēng)格”和“神秘色彩”使理論本土化成為一項(xiàng)重要研究任務(wù)[24]。國內(nèi)學(xué)者在大量實(shí)踐和研究的基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)了多個(gè)新體系。代表性的有：(1) 融合了因果分析、屬性分析和功能分析，統(tǒng)一了分析問題、解決問題過程的SAFC(Substance-Attribute-Function-Cause)理論[25]；(2) 強(qiáng)調(diào)“以功能為導(dǎo)向，以屬性為核心”的U-TRIZ(Unified TRIZ)理論[26]；(3) 以“約束分析和打破約束”為特征的CAFé-TRIZ(Cause、Attribute、Function、Effect)理論[27]；(4) 由TRIZ及其拓展、問題導(dǎo)向方法、目標(biāo)導(dǎo)向方法、過程再造方法組成的C-TRIZ理論等[28]；(5) 以可拓論為基礎(chǔ)的用于解決矛盾問題的可拓創(chuàng)新方法體系[29]。

SIM理論體系的發(fā)展還體現(xiàn)在對(duì)工具和流程的改進(jìn)上，如擴(kuò)充經(jīng)典TRIZ的科學(xué)效應(yīng)庫[30]，開發(fā)了2003矛盾矩陣并增加通用工程參數(shù)[31]，推出ARIZ-2009版本[32]，ARIZ-2010版本[33]，ARIZ-Universal-2014版本[34]等。

2.2 面向問題解決的SIM工具集成應(yīng)用

不同創(chuàng)新方法工具集成應(yīng)用能避免單個(gè)工具的不足，更好地解決設(shè)計(jì)問題[35]。調(diào)查表明SIM通常以TRIZ為核心，與QFD、FMEA、TOC、FTA和六西格瑪?shù)燃蓱?yīng)用[36]。根據(jù)工具特點(diǎn)和使用目的差別，可以從產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)、使用和維護(hù)3個(gè)階段詳述工具集成過程。

在產(chǎn)品開發(fā)階段，QFD與TRIZ集成較多，能夠?qū)h(huán)境問題[37]、安全問題[38]、服務(wù)設(shè)計(jì)等特殊需求參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)計(jì)訴求并加以解決[39]。此外在本階段較常見的還有TRIZ和VOC、Kano、Kansei等工具集成，可用于解決復(fù)雜技術(shù)需求問題[40]，從而改善產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[41]。這一階段和TRIZ集成的工具大多具有較強(qiáng)的問題分析、機(jī)會(huì)識(shí)別能力，以便于充分考慮初始產(chǎn)品的技術(shù)需求[42]，提高開發(fā)能力[43]。

在產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)階段，TRIZ常與AD集成用于設(shè)計(jì)復(fù)雜產(chǎn)品[44]，或解決參數(shù)耦合問題[45]等。與TOC結(jié)合用于改善供應(yīng)鏈和設(shè)計(jì)中的瓶頸問題[46]，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)速度[47]。TRIZ還可以與案例式推理(Case-Based Reasoning，CBR)集成以自主解決技術(shù)問題[48]，提高設(shè)計(jì)效率[49]，與面向裝配和制造的設(shè)計(jì)(Design for Manufacture and Assembly，DFMA)集成以提升裝配制造和維護(hù)效率[50]，與層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)集成用于方案評(píng)價(jià)和篩選[51]。

在產(chǎn)品使用和維護(hù)階段，TRIZ、FMEA、FTA、潛在失效預(yù)測(cè)(Anticipated Failure Predict，AFP)等工具集成可用于分析產(chǎn)品故障[52]，尋找系統(tǒng)中的薄弱點(diǎn)并加以預(yù)防[53]，與六西格瑪集成用于改善產(chǎn)品質(zhì)量問題[54]。

2.3 以提升解題效率為目標(biāo)的計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新(CAI)

以TRIZ為基礎(chǔ)的CAI，結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)，用于改善工程設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力[55]。研究表明CAI可以顯著提高創(chuàng)新活動(dòng)的效率(Efficiency)、有效性(Effectiveness)、與客戶交流的能力(Competence)并增進(jìn)創(chuàng)造力(Creativity)[56]。Leon[57]認(rèn)為在CAI1.0階段，計(jì)算機(jī)可以針對(duì)創(chuàng)新問題為工程師提供參考方案從而提升創(chuàng)新效率，這種方式目前已經(jīng)被廣泛采用[58]。CAI2.0的最顯著特征是運(yùn)用web2.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)了開放式創(chuàng)新[59]，能夠讓更多工程師參與創(chuàng)新并管理群體智慧(Collective Intelligence)[60]。

應(yīng)用軟件是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新的載體，能夠直接將知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樾问交摹⒂薪M織的、可搜索的、可共享的形式。1989年，第一款TRIZ應(yīng)用軟件“Invention Machine?”誕生，在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出了“TechOptimizer?”和 “Goldfire Innovator?”。此外，還有美國Ideation International公司的Innovation Work Bench(IWB)、美國IWINT公司的Pro/Innovator，比利時(shí)CREAX公司的CREAX Innovation Suite以及烏克蘭TriSolver GmbH & Co. KG公司的TriSolver等。我國自主開發(fā)的CAI軟件有河北工業(yè)大學(xué)TRIZ研究中心研發(fā)的Invention Tool軟件、浙江大學(xué)姚威團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“創(chuàng)新咖啡廳”云平臺(tái)、廣東工業(yè)大學(xué)等單位合作開發(fā)的可自動(dòng)處理矛盾問題的可拓應(yīng)用軟件等[61]。

2.4 面向新業(yè)態(tài)的SIM應(yīng)用領(lǐng)域拓展

經(jīng)典TRIZ誕生于機(jī)械、化工等重工業(yè)盛行，強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)率和性能的20世紀(jì)中葉，經(jīng)歷了信息革命后，新領(lǐng)域、新需求、新環(huán)境的大量出現(xiàn)拓展了系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的應(yīng)用領(lǐng)域。具體來看：第一，向新興技術(shù)領(lǐng)域拓展，如電路設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)工具設(shè)計(jì)[62]、醫(yī)療器械開發(fā)[63]、軟件設(shè)計(jì)、算法優(yōu)化等[64]；第二，向以前不被重視或不清楚SIM能否發(fā)揮作用的新需求拓展，如用于技術(shù)預(yù)測(cè)[65]、顛覆性創(chuàng)新技術(shù)識(shí)別[66]、選擇高價(jià)值的專利[67]、提高安全性[68]、改善生態(tài)效益等[69]；第三，向非技術(shù)領(lǐng)域拓展，如服務(wù)運(yùn)營管理[70]、醫(yī)療管理和衛(wèi)生政策、創(chuàng)新管理[71]、商業(yè)模式創(chuàng)新[72]、技術(shù)創(chuàng)新與商業(yè)模式創(chuàng)新的協(xié)同[73]，公益創(chuàng)新與公共治理創(chuàng)新等[74]。

新產(chǎn)業(yè)的“拉動(dòng)”和傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的“擠出”共同促進(jìn)了SIM應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。其路徑有兩條：一是改進(jìn)SIM工具和體系，2003版矛盾矩陣中新增8個(gè)與社會(huì)效益相關(guān)的技術(shù)參數(shù)，OTSM-TRIZ能夠解決跨學(xué)科、多沖突問題，以及管理創(chuàng)新方法、軟件創(chuàng)新方法等[75]。二是建立新的理論體系，如可拓學(xué)等新體系將SIM應(yīng)用拓展至計(jì)算機(jī)、設(shè)計(jì)、管理、檢測(cè)、中醫(yī)藥等領(lǐng)域[76]?？傮w來看，SIM常被應(yīng)用于如圖2所示的4個(gè)有重疊的創(chuàng)新領(lǐng)域，分別為：管理領(lǐng)域(Business Domain)、技術(shù)(物理)領(lǐng)域(Technical(Physical)Domain)、科學(xué)(數(shù)學(xué))領(lǐng)域(Science(Mathematical)Domain)、軟件領(lǐng)域(Software Domain)[77]。

圖2 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的應(yīng)用領(lǐng)域Fig.2 Applying domain of systematic innovation methods

3 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的實(shí)踐效果研究進(jìn)展

由于以TRIZ為代表的工具都是從專利等人類經(jīng)驗(yàn)中抽象而來，其誕生未經(jīng)過科學(xué)同行評(píng)議，其應(yīng)用過程難以重復(fù)，應(yīng)用結(jié)果往往因人而異，常常會(huì)出現(xiàn)“合法性危機(jī)”[78]。由于理論研究始終難以回答這一問題，研究者嘗試從應(yīng)用效果上證明SIM在實(shí)踐上的“合法性”，打消因人而異帶來的“神秘色彩”[79]?？陀^評(píng)價(jià)SIM的應(yīng)用效果也有助于進(jìn)一步促進(jìn)其推廣和應(yīng)用。以下將從適用性、知識(shí)產(chǎn)權(quán)效果、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益、改善創(chuàng)造力效果4個(gè)方面分析SIM應(yīng)用效果的研究進(jìn)展。

3.1 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的適用性研究

與嘗試將SIM應(yīng)用在新領(lǐng)域不同，適用性是指SIM適用的領(lǐng)域范圍，能夠持續(xù)、穩(wěn)定、有效地解決某一領(lǐng)域的問題。由于以往的研究只能展示SIM在單個(gè)案例上的適用性，缺乏說服力，因而大規(guī)模調(diào)查是考察適用性的最佳手段。Moehrle[80]通過45個(gè)應(yīng)用案例的調(diào)查發(fā)現(xiàn)TRIZ可用于機(jī)械制造、電氣工程、紡織等多個(gè)行業(yè)。歐洲TRIZ協(xié)會(huì)(European TRIZ Association)[81]對(duì)39個(gè)國家的319名TRIZ使用者的調(diào)查表明TRIZ可用于汽車、電信和電氣裝備、電子、通用機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)軟件和IT等領(lǐng)域。

由于使用者的SIM掌握情況差距較大，也難以獲得足夠多的高質(zhì)量樣本，因此有學(xué)者通過文獻(xiàn)分析來研究適用性。文獻(xiàn)分析表明TRIZ常被用于創(chuàng)新教育、生物醫(yī)藥、安全、科學(xué)問題、社會(huì)和商業(yè)等非工程技術(shù)領(lǐng)域[82]。Chechurin[83]對(duì)《TRIZ Journal》上200余篇文獻(xiàn)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)TRIZ可用于能源與電氣、家用電器、通用機(jī)械、汽車、電子等常見工業(yè)領(lǐng)域。除上述提及的常見領(lǐng)域外，通過分析高被引論文，發(fā)現(xiàn)TRIZ還可用于生物、復(fù)雜設(shè)計(jì)問題、商業(yè)創(chuàng)新、可持續(xù)性、人類工效學(xué)、決策、信息處理、知識(shí)管理等領(lǐng)域[84]。通過上述研究可以發(fā)現(xiàn)SIM能夠滿足傳統(tǒng)行業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，具有良好的適用性。不足之處在于，囿于數(shù)據(jù)來源和樣本量所限，研究結(jié)論還不足以讓人完全信服。

3.2 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法改善創(chuàng)造力的效果研究

SIM的應(yīng)用效果不僅體現(xiàn)為解決技術(shù)難題，還要能穩(wěn)定地改善創(chuàng)造力，達(dá)到“授人以漁”的效果。當(dāng)前，對(duì)SIM改善創(chuàng)造力的研究可分為3類：第一，研究改善個(gè)體解決技術(shù)難題的效果，如研究者認(rèn)為TRIZ可以提高技術(shù)方案的新穎性和多樣性[85]，提升使用者發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題的能力，改善個(gè)體的創(chuàng)新產(chǎn)出績(jī)效[86]。第二，研究個(gè)體學(xué)習(xí)SIM后的心理作用，如有研究認(rèn)為學(xué)習(xí)SIM可以提高解題時(shí)的自信程度，改善自我效能感，讓使用者更具備冒險(xiǎn)意識(shí)[87]，幫助使用者代入真實(shí)工程環(huán)境[88]，改善設(shè)計(jì)感知[89]。第三，為了避免個(gè)案存在偶然性，有學(xué)者從群體或組織的角度研究了SIM對(duì)創(chuàng)造力的整體影響效果。對(duì)448名被試人員進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)組(接受TRIZ培訓(xùn))平均每組能產(chǎn)生35個(gè)方案(8.94個(gè)可行)，而控制組僅為16.3個(gè)獨(dú)特方案(4.42個(gè)可行)[85]；對(duì)42個(gè)學(xué)生[90]以及在工業(yè)界的研究等都獲得了類似結(jié)果[91]。

3.3 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的知識(shí)產(chǎn)權(quán)效果研究

SIM能夠幫助企業(yè)改善知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況，具體表現(xiàn)在以下3方面：第一，SIM能夠顯著提高企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)出效益。中國創(chuàng)新方法研究會(huì)[92]2019年對(duì)全國1435家省級(jí)示范試點(diǎn)企業(yè)的調(diào)查結(jié)果顯示：每一項(xiàng)專利申請(qǐng)和發(fā)明專利申請(qǐng)分別需要投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)8.64和19.87萬元，而2018年全國企業(yè)平均每一項(xiàng)專利申請(qǐng)、發(fā)明專利申請(qǐng)分別需要投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)152.91和380.37萬元[93]。全國企業(yè)平均每申請(qǐng)一項(xiàng)專利和一項(xiàng)發(fā)明專利的研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入是創(chuàng)新方法示范試點(diǎn)企業(yè)的17.7倍和19.14倍。由此可見，知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)出相同的情況下，SIM能夠幫助企業(yè)顯著降低研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入。

第二，提供系統(tǒng)化的知識(shí)產(chǎn)權(quán)解決方案，從而改善企業(yè)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)競(jìng)爭(zhēng)力。我國企業(yè)的專利保有量低，專利競(jìng)爭(zhēng)技巧和策略不足，在知識(shí)產(chǎn)權(quán)競(jìng)爭(zhēng)中常常處于劣勢(shì)。導(dǎo)入SIM可以通過專利規(guī)避等方法有效且合法地提升知識(shí)產(chǎn)權(quán)競(jìng)爭(zhēng)力，打破技術(shù)圍堵[94]。

第三，運(yùn)用SIM可以提升知識(shí)產(chǎn)權(quán)分析和應(yīng)用能力，如挖掘高價(jià)值專利[65]，分析技術(shù)發(fā)展方向，提高專利信息服務(wù)能力，加強(qiáng)專利分類精度和檢索效率[95]。

3.4 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益研究

創(chuàng)造力和知識(shí)產(chǎn)權(quán)并不必然意味著產(chǎn)生價(jià)值，因此，有學(xué)者嘗試通過分析應(yīng)用SIM的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益來證明其效果。中國創(chuàng)新方法研究會(huì)的統(tǒng)計(jì)顯示截至2017年10月，1435家省級(jí)示范試點(diǎn)企業(yè)在導(dǎo)入創(chuàng)新方法后，幫助企業(yè)降低41.6%的單位能耗，避免30%的設(shè)備差錯(cuò)、減少30%的實(shí)物驗(yàn)證，縮短20%以上的研制周期，同時(shí)累計(jì)產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益164.05億元。一些單案例的應(yīng)用也說明TRIZ具有改善創(chuàng)新生態(tài)[96]、降低污染[36]、輔助科技決策和制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策等社會(huì)效益[97]。

4 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法研究與實(shí)踐中的問題與對(duì)策

4.1 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法面臨的問題

經(jīng)歷了20世紀(jì)90年代的大規(guī)模推廣，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)近年來系統(tǒng)化創(chuàng)新方法在全球的傳播趨于平緩，人們對(duì)TRIZ的興趣和關(guān)注度有所下降，在產(chǎn)業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用范圍拓展并不明顯[98]。究其根源，是當(dāng)前SIM的體系龐雜、機(jī)理研究匱乏和推廣模式不夠完善所致。

4.1.1 體系龐雜，學(xué)習(xí)和使用困難

SIM的龐雜體系直接導(dǎo)致其學(xué)習(xí)和使用較為困難，阻礙了傳播過程。其體系龐雜主要體現(xiàn)為三方面：第一，理論流派繁多。由于不同流派的理論體系有差異，又缺乏統(tǒng)一規(guī)范，給人以“良莠不齊”之感[7]。第二，部分理論體系內(nèi)部沒有統(tǒng)一思想，邏輯不夠嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致使用過程中“千人千面”，解題結(jié)果難以重復(fù)[5]。第三，目前大部分SIM體系都存在工具數(shù)量多、應(yīng)用流程復(fù)雜的問題，導(dǎo)致學(xué)習(xí)時(shí)間久、應(yīng)用效率低、對(duì)學(xué)習(xí)者要求高[99]。

為了解決上述問題，一方面，大量國內(nèi)外專家嘗試提高SIM體系的綜合性和結(jié)構(gòu)化程度，推動(dòng)理論創(chuàng)新。另一方面，針對(duì)國外成熟的SIM體系在國內(nèi)“水土不服”的情況，我國學(xué)者嘗試結(jié)合自身需要進(jìn)行了二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了理論的本土化。

4.1.2 SIM改善創(chuàng)新效果的機(jī)理研究匱乏

有研究者試圖通過調(diào)查來回應(yīng)對(duì)SIM效果的質(zhì)疑，但由于缺乏SIM改善創(chuàng)新效果的機(jī)理研究(以下簡(jiǎn)稱“機(jī)理研究”)，導(dǎo)致SIM效果效益調(diào)查有“隔靴搔癢”之感，并不能徹底打消質(zhì)疑和回應(yīng)分歧。

SIM的機(jī)理研究是指用因果關(guān)系去推斷、分析、解釋SIM如何影響工程師個(gè)體創(chuàng)造力和組織創(chuàng)新能力[100]。機(jī)理研究能夠從根本上為SIM的有效性提供理論支撐。戴志敏等[101]嘗試用行為學(xué)分析框架分析SIM的應(yīng)用模式和發(fā)展方向，王珊珊等[102]從產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟角度解釋SIM加快創(chuàng)新速度的緣由。有學(xué)者嘗試引入C-K理論解釋SIM提升創(chuàng)造力的機(jī)理，如姚威等[21]將SIM提供的問題解決流程視為C-K理論中4個(gè)算子的有序排列，比較了不同理論方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并指出了理想化創(chuàng)新方法的基本特征。Dubois等[103]將C-K理論和TRIZ比較，指出C-K理論的4個(gè)算子給出了一種分析設(shè)計(jì)過程完整性的方法，有助于改進(jìn)TRIZ的應(yīng)用效果。韓旭[100]從C-K理論角度剖析工程問題解決過程，指出SIM包含的工程問題圖示化表達(dá)、工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、跨領(lǐng)域知識(shí)、系統(tǒng)化流程四個(gè)要素是改善工程師創(chuàng)造力的關(guān)鍵?？傮w來看，當(dāng)前的機(jī)理研究還比較匱乏，導(dǎo)致其應(yīng)用效果缺乏理論支撐和說服力。

4.1.3 推廣模式待完善，推廣效率需提升

經(jīng)過12年全國性創(chuàng)新方法推廣工作后，各省份雖然建立了各自的創(chuàng)新方法推廣應(yīng)用體系，但在推廣模式和推廣效率上仍有不足。從推廣模式來看：第一，推廣理念重視普及傳播而忽略了基礎(chǔ)研究和理論“本土化”[104]；第二，推廣策略強(qiáng)調(diào)解決實(shí)際技術(shù)問題，而不重視管理模式創(chuàng)新，導(dǎo)致推廣成效不夠顯著、積極性不高；第三，執(zhí)行過程以項(xiàng)目為推廣依托，輕視平臺(tái)建設(shè)和人才培養(yǎng)，導(dǎo)致推廣模式缺乏可持續(xù)性，同時(shí)還存在服務(wù)模式的同質(zhì)化嚴(yán)重、缺少個(gè)性化和不夠精細(xì)的問題[4]。

從推廣效率來看，也有較大的改善空間。首先是學(xué)習(xí)周期過長(zhǎng)且投入成本高，導(dǎo)致企業(yè)推廣負(fù)擔(dān)過重。其次，對(duì)SIM的效果研究不夠透徹，導(dǎo)致了大量意義不大的探索，浪費(fèi)了企業(yè)寶貴的培訓(xùn)資源。同時(shí)，理論研究和本土化還有不足，“舶來品”既不能適應(yīng)中國的產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)，也不利于國內(nèi)學(xué)習(xí)者理解和掌握。實(shí)際執(zhí)行中，部分地方政府缺乏統(tǒng)一規(guī)劃、推廣平臺(tái)體系不完善、有效性不足也會(huì)制約到推廣效率[105]。如何將有限的創(chuàng)新方法推廣應(yīng)用資源集中在更關(guān)鍵和需求更旺盛的環(huán)節(jié)，提高推廣應(yīng)用效率，是當(dāng)前亟待解決的一大問題。

4.2 系統(tǒng)化創(chuàng)新方法發(fā)展對(duì)策

4.2.1 基于機(jī)理研究的系統(tǒng)化創(chuàng)新方法改進(jìn)

認(rèn)知過程(收斂思維、發(fā)散思維等)、培訓(xùn)方式(一對(duì)一、一對(duì)多)、媒介運(yùn)用(實(shí)物、視頻或教材等)以及練習(xí)類型(非真實(shí)/真實(shí)工程問題、問題的深度、難度等)等都會(huì)影響到SIM的培訓(xùn)效果，進(jìn)而對(duì)后續(xù)應(yīng)用效果產(chǎn)生影響[106]?？梢姡瑢?duì)SIM的機(jī)理研究應(yīng)當(dāng)區(qū)分培訓(xùn)效果和應(yīng)用效果，前者是指讓人更容易學(xué)習(xí)、理解以及接受，而后者則強(qiáng)調(diào)方法的應(yīng)用效果。當(dāng)前對(duì)SIM應(yīng)用效果的機(jī)理研究還十分有限，研究主題上以培訓(xùn)方式、媒介運(yùn)用等培訓(xùn)學(xué)習(xí)效果為主，研究方法上也未能借鑒和應(yīng)用創(chuàng)造力研究的前沿成果。

未來對(duì)SIM機(jī)理研究可以從3個(gè)視角出發(fā)：第一，基于C-K或其他理論，剖析SIM改善個(gè)體、組織創(chuàng)造力的機(jī)理，同時(shí)針對(duì)性優(yōu)化或改良SIM工具體系和應(yīng)用流程；第二，認(rèn)知和情感過程是解讀個(gè)體創(chuàng)造力形成原因的重要突破口[107]，分析SIM的學(xué)習(xí)和應(yīng)用如何在短期內(nèi)影響創(chuàng)造力；第三，依托神經(jīng)科學(xué)和腦科學(xué)，嘗試從大腦結(jié)構(gòu)、大腦皮層喚醒水平和神經(jīng)效能的角度探討創(chuàng)造力提升機(jī)理，分析SIM應(yīng)用的生理基礎(chǔ)。機(jī)理研究的相關(guān)證據(jù)和現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)能夠幫助研究者基于循證實(shí)踐的原則改進(jìn)SIM方法，從而掀起工具體系和理論本身的“革命”。

4.2.2 多種創(chuàng)新方法及其工具融合模式的優(yōu)化

由于具體SIM工具應(yīng)用范圍比較狹窄，需要與其他方法集成以提升解決復(fù)雜問題時(shí)的適用面和有效性[108]。但多方法集成時(shí)各方法的流程互不相關(guān)，不同方法仍舊在獨(dú)立解決問題，導(dǎo)致解決復(fù)雜問題時(shí)的效率不高。多方法融合使不同方法存在流程包含關(guān)系，前一環(huán)節(jié)創(chuàng)新方法應(yīng)用的輸出可直接作為后一環(huán)節(jié)創(chuàng)新方法應(yīng)用的輸入，使得方法應(yīng)用的科學(xué)性和系統(tǒng)性大大加強(qiáng)[109]。

綜上，未來的多方法融合將圍繞以下方向進(jìn)行：第一是“模式優(yōu)化”，即對(duì)融合過程中單個(gè)方法和工具進(jìn)行流程和策略上的優(yōu)化，提高應(yīng)用效率；第二是“全鏈條化”，即圍繞創(chuàng)新鏈的需要進(jìn)行融合，覆蓋機(jī)會(huì)識(shí)別、問題選擇、方案產(chǎn)生、項(xiàng)目執(zhí)行、應(yīng)用探索等常見環(huán)節(jié)[110]；第三是“價(jià)值最大化”，即以創(chuàng)新鏈的價(jià)值最大化來整合工具，強(qiáng)調(diào)整體效果而非個(gè)別參數(shù)和性能[111]。

4.2.3 基于SIM的“AI工程師”的開發(fā)和設(shè)計(jì)

隨著人工智能(Artificial Intelligence，AI)技術(shù)的蓬勃興起，人們嘗試讓計(jì)算機(jī)綜合運(yùn)用規(guī)則(包括專家經(jīng)驗(yàn))進(jìn)行推理，模擬專家系統(tǒng)進(jìn)行問題分析、故障診斷并提供解決思路。尤其CBR的出現(xiàn)和SIM的發(fā)展為AI應(yīng)用于解決技術(shù)難題提供了可能性。CBR能通過模擬人類經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)累積以強(qiáng)化學(xué)習(xí)過程[112]，從而幫助AI打破規(guī)則實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化。CBR和TRIZ的差異在于“CBR讓工程師在某領(lǐng)域?qū)ふ医鉀Q方案，TRIZ則讓工程師走出問題所在領(lǐng)域?qū)ふ医鉀Q方案”[113]。即SIM則能夠進(jìn)一步加強(qiáng)計(jì)算機(jī)分析、匹配和優(yōu)化技術(shù)問題的能力[114]，還可擴(kuò)大CBR的問題解決范圍[115]。未來還可以與可拓學(xué)結(jié)合，利用其形式化模型提升問題分析和求解效果[116]。

隨著配套技術(shù)的發(fā)展，“AI工程師”的開發(fā)和設(shè)計(jì)越來越成為可能。圖3展示了“AI工程師”的基本原理和關(guān)鍵流程：首先，由CBR系統(tǒng)自動(dòng)判定技術(shù)問題，根據(jù)工程參數(shù)、矛盾、進(jìn)化趨勢(shì)等信息精確匹配特征案例；其次，SIM可自動(dòng)用于新案例解題和規(guī)則修正，從而為類似難題提供更多解決方案；最后，AI自動(dòng)增加案例數(shù)量并優(yōu)化數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，進(jìn)一步提高解題效率。

圖3 “AI工程師”運(yùn)行流程簡(jiǎn)圖Fig.3 A simplified sketch map of the running process of the “AI engineer”

5 結(jié)語

基于對(duì)SIM研究的回顧和整理，得出了如下結(jié)論：(1) 全球范圍內(nèi)的大規(guī)模傳播和應(yīng)用極大推動(dòng)了SIM的發(fā)展，為提高實(shí)踐中的可理解性、使用效果、便捷性、受眾范圍，研究者圍繞理論體系改善、工具集成、計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新、應(yīng)用領(lǐng)域拓展4個(gè)方面開展了SIM研究。(2) 應(yīng)用效果是SIM研究的重要議題，效果研究既可以說明SIM的“合法性”，也有助于推廣SIM，并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。當(dāng)前的研究表明TRIZ的適用范圍廣，能夠有效改善創(chuàng)造力，并具有良好的經(jīng)濟(jì)、知識(shí)和社會(huì)效果效益。(3) 未來SIM發(fā)展，亟需重點(diǎn)回應(yīng)3個(gè)理論和實(shí)踐需求：一是開發(fā)高效、簡(jiǎn)潔且容易學(xué)習(xí)的方法體系；二是挖掘SIM的機(jī)理，以尋求進(jìn)一步提升應(yīng)用效果的途徑；三是完善推廣模式，提高推廣效率，擴(kuò)大SIM的影響力和傳播范圍。根據(jù)當(dāng)前理論研究進(jìn)展和實(shí)踐需要，未來的SIM研究將圍繞機(jī)理研究和循證改進(jìn)、多方法融合模式的優(yōu)化、“AI工程師”的設(shè)計(jì)與開發(fā)3個(gè)方向展開。