基于知识、面向人的企业技术创新研究

裴晓敏



基于知识、面向人的企业技术创新研究

裴晓敏

(湖北文理学院物理与电子工程学院，湖北襄阳 441053)

分析传统面向人的技术创新过程，从基于知识的创新视角出发，研究基于TRIZ理论的企业创新知识库的构建，进而提出基于知识、面向人的技术创新观，为技术创新提供新的视角.

技术创新；TRIZ；知识管理；本体论

随着创新价值的确立，创新也因此成为当今时代的传统，得到前所未有的关注. 由于传统创造技法多是面向人的过程，创新效率低，难以解决复杂的问题. 人们都寄希望于通过建立一种新的观念、寻找一种新的资源或一种全新的知识来获取创新的结果，基于知识的技术创新也因此越来越被人们所重视.

1 传统面向人的创新过程

1.1 传统创造技法

从20世纪30、40年代起，人们开始热衷于著名发明家的成功创新案例研究，并以这些研究成果为基础，根据创造性思维的特点和发展规律进一步提炼出了诸多创造技巧和方法，创造技法就是这些技巧和方法的统称. 到20世纪末，被创造学家和心理学家们总结出来并在创造工程实践中得到广泛应用的创造技法多达300余种. 创造技法简单、实用，在指导人们的创造实践活动中往往可以收到豁然开朗、立竿见影的成效，为揭开传统创造过程神秘论、天才论的神秘面纱起到了不可忽视的作用. 这些简单而又行之有效的创造技巧的推广与传播对引导人们自觉地进行发明创造活动产生巨大的推动作用. 短短60年间人类社会所取得的创造成果超过了过去五千年的总和.[1]

传统创造技法可起到激励思维、产生创意的作用，其结果是提高了独创性设想的数量. 但这些创造技法大多是在西方心理学理论的基础上发展起来的，心理学家关注的重点是心理因素方面，偏重于面向人、从主体人格和心理学的角度提供创造方法论和认识论. 目前，国内大部分企业的研发模式仍然是凭经验、试错法、头脑风暴法等这些传统创造方法，过于依赖个人的心智经验以及灵感，创新结果往往依赖于创新个体的经验及其想象力，具有极大的随机性和偶然性. 同时，工程技术人员在解决发明课题过程中，开始总是选择同他的专业相近的、熟悉的、传统的解决方案，其设想往往沿着“心理惰性的向量”发展下去，很难摆脱这些方案的束缚. 因此，这种以面向人为核心的创新过程命中率低下，无法克服迈向理想化途径上的障碍和矛盾，而且对于复杂的技术问题，传统的方法基本不起作用. 导致的困境是创新过程总是无法复制头脑风暴的天马行空和灵光乍现、无法摆脱思维惯性的束缚、无法避免无奈的折衷，也更无法预测技术产品未来的发展方向.

1.2 传统创新过程的困境分析

传统面向人的创新过程中，拘泥于有限的知识领域，研发人员习惯于用领域内的经验，不能跳出领域知识进行思考，不善于也无法使用其它行业的知识和方法来解决自己行业的问题，缺乏跨行业、跨领域知识之间的相互借鉴. 如果发明者解决问题的知识基础仅仅局限于一个行业内，其考虑问题的思路也就停留在同一个工程、技术与设计领域内，那么其所得到解决问题的可行方案也只可能是社会上很多人所知晓的.

目前，国内企业的研发人员和技术人员普遍反映，困扰企业研发的主要问题是成本高、效率低、创新能力不足. 分析产生这种困境的原因，即在于不能对已有知识循环利用，尤其缺乏有组织的基于知识的创新. 具体表现为：一是研发人员对于行业内部已有创新经验和知识了解不够，从而导致工作重复，造成人力、物力资源浪费.[2]国际数据资讯(IDC，International Data Corporation)的研究报告显示，大部分技术研发人员做的“创新工作”中90%是重复工作，因为他们所用到的创新知识已经存在于组织内部或组织外部，这种创新实际上就是“创旧”；其另一份研究报告显示：知识工作者 30%以上的时间用在了寻找某些他们永远没有找到的信息上. 二是缺乏一个可以将“知识管理→知识应用→技术创新→新知识积累”系统化、流程化的方法和工具，行业内部不同研发人员的创新工作，基本从“零”开始，影响创新和研发进程. 三是缺乏及时了解行业外知识走向和技术发展趋势的途径和平台，对其它领域的创新原理和方法无从借鉴.[2]

企业技术产品复杂多样，产品创新设计往往需要多领域知识和技能，如何让设计人员进行跨领域的知识借鉴，这是企业研发管理人员所面临的问题. 著名创造学家奥奇指出：“专业化是现实生活之趋. 为了增强你对于现实世界的贡献，你必须集中你的专长精研你的专业知识领域. 然而，当你在孕育新创意时，如果以专业化的态度来收集知识资料，则反而会局限你的眼界，不仅使你在狭窄的天地里苦无解决问题的上策，而且将阻碍你向外界领域寻求新创意的机会. ”他说：“我鼓励大家仿效‘猎人’的狩猎精神，向自己专业领域外的原野搜寻新创意.”“开拓各种不同的狩猎场，狩猎的范围越广，专业知识愈多元化，你所能收成的新创意愈多.”[3]

2 知识视角下企业技术创新研究

2.1 知识视角下的企业技术创新等级划分

基于对专利进行数理统计的思想，G.S.Altshuller带领前苏联的千余名专家，对几百万件优秀发明专利进行分析、归纳、提炼和重组，花费五十多年时间建立起一整套解决发明问题的系统化方法理论——TRIZ理论. TRIZ理论从技术创新的程度、涉及产品的变量数、所用到的知识等角度，把企业技术创新能力分为五个等级，如表1.

表1 企业创新能力等级[4]

根据表1划分可以看出，仅仅利用行业内已知知识或主要靠个人经验和灵感进行产品创新设计，其创新能力等级基本上属于第一、二级水平；创新能力要想达到三级水平，它们必须采用更高效率的创新方法，而且要充分借鉴多学科、多领域的知识进行设计. 对于第一、二级企业而言，智力资产缺乏保护；第三、四级水平则很有效地实现了企业智力资产的保护和再利用. 以第四级为例，如果一个产品的设计涉及到改善的变量数超过10 000，应用的是全新的原理知识，那么这个企业的原理创新可以达到四级以上的水平.[5]企业在各创新能力等级中所占比例，第一等级占32%，第二级占45%，第三等级占18%，第四、五等级约为5%. 因此，可以得出的重要结论，即95%的问题可以依靠已有的知识体系来解决；所用知识愈多元化，创新等级就越高.

2.2 基于知识的TRIZ技术创新理论

知识是广义的，其最广泛的界定是指“一切所知道的东西”. 在各类级别的知识中，从技术含量来看，专利知识作为前人技术创新成果的结晶，其技术含量高，可靠性强. 是从自己的大脑中(个人知识)寻求解决问题方案有效，还是从世界专利知识成果中寻求解决问题方案更有效？当然，基于专利知识的创新，是站在巨人的肩膀上进行创新，使创新从一开始就有一个较高的起点，从而大大提高创新设计的效率和创新方案的质量.[6]TRIZ理论是基于知识的创新理论，提供了一系列创造性解决问题的启发式性知识，而这些知识正是从世界范围内各行各业的优秀发明专利中抽象出来的，它主要包括：

技术系统进化规律TRIZ理论以自然科学为基础，以知识论、方法论和系统论为指导，从技术创新过程角度研究了技术进化的趋势、进化的内外动力和进化过程路线，提出了技术系统进化法则[7]，形成了一系列关于技术系统进化规律的知识，即技术系统在进化过程中遵循S曲线法则、完备性法则、动态性进化法则、提高理想度法则等八大技术系统进化法则. 技术系统进化法则核心思想主要体现在：技术系统的进化过程不是创新主体主观臆断的，而是客观存在的规律和模式[8]. 从表面上看，技术创新活动似乎是创造主体的主观意识导向所致，但从实质看，这些行动都是技术创新过程中一个个身不由己的举动，其内在本质是技术发展客观规律等知识发生作用的某种表现形式. 就像一个舵手驾驶着小船航行在弯曲河道上，如果他突然拐弯，难道仅仅是他主观心意使然，还是因为在客观上河道的地形分布本身就是弯曲的？[1]TRIZ理论强调技术创新过程中的客观规律性知识，并不代表着人们在规律面前束手无策，无事可做. 相反，人们恰恰可以认识和利用这些规律，并以此来指导创新实践，减少创新过程的盲目性.

解决工程矛盾的通用创新原理创新就是克服矛盾，而克服矛盾的原理也是不多的. 某人、某时、某地已经解决了你的问题，或类似的问题. G.S.Altshuller等人通过对来自不同行业领域的250万份优秀发明专利的研究发现，真正称得上是的创新大约只占20％左右，其它80％的专利中所用到的原理和方法往往早已在其它的产业中出现过或并被应用过. 其通过分析、归纳，提炼出了解决技术矛盾和物理矛盾的40条创新原理，并建立了基于知识的消除矛盾的方法. 实践证明这些原理性的知识对指导不同领域的技术创新都有着重要的价值，有限的40条原理可以用来解决无限的发明问题. 正如G.S. Altshuller 本人所说，你可以等待100年获得顿悟，也可以利用这些原理用15分钟解决问题.[9]

3 基于TRIZ的企业技术创新知识库的构建

知识的创造作为创新活动的核心和最终归宿贯穿了全部创新过程. 随着知识管理理论研究的不断深入，企业知识管理意识也不断加强，为了在“知识资源”方面获得一定的竞争优势，很多企业已构建了知识管理平台，但大多知识管理理念主要拘泥于企业制度和企业文化等方面的知识，与技术创新结合并不紧密，且缺乏相应的技术创新知识库. TRIZ理论作为基于知识的系统化的创新方法理论，在技术创新知识的应用和管理方面有着显著的优势.

3.1 构建行业工程域创新知识库

企业TRIZ创新案例库企业在产品研发过程中，也会产生很多好的创意和创新成果，这些都是企业宝贵的创新知识资产，如果不加以管理，这些资产便会随着时间的推移以及研发人员的流动而大量流失. 因此，总结企业的研发成果、成功案例、甚至失败的案例，挖掘技术创新实践经验、创意、Know-How(即非正式的个人技巧、技艺或秘诀、诀窍)等，将个体知识升华为组织知识并构建企业创新案例库，可实现企业智力资产的有效积累和共享. 当然，这些知识本身却不能实现创新，相反TRIZ 虽是一种高效的创新方法，但却无法将其所提供的通用原理和标准解与本企业以往成功案例、企业实际情况进行有效结合. 因此，将企业创新知识库与TRIZ方法进行整合，构建行业领域的TRIZ创新知识库，把这些知识按照TRIZ理论的72条标准解进行分类存储于知识库中，研发人员就可以快速找到适合企业自身技术环境的创新解决方案. 企业的TRIZ创新案例积累越丰富，知识库越充实，企业的技术创新能力越强大.

行业技术系统进化路径知识库 TRIZ理论指出技术系统都在随着时间向着更高级的方向进化，进化过程一般经历4个阶段，即诞生期、成长期、成熟期和衰退期，遵循S曲线法则. 一条S曲线描述了一个技术系统的完整生命周期[7]，而S曲线族则可以反映出技术系统的进化趋势. 因此，建立行业技术系统S曲线，结合S曲线从结构特征、性能参数、专利级别、专利数量、经济收益等多个方面来描述技术系统在各个阶段所表现出来的特点，有助于企业及时掌握本行业的技术或产品所处的进化阶段，并预测其未来发展趋势，从而制定相应的研发策略和发展战略规划. 同时，可以根据TRIZ进化法则，进一步分析在各个进化方向上技术系统当前状态与其进化理想境界之间存在的差距，建立出本行业技术系统进化潜能图(如图1所示)，从多视角描绘技术系统以及其子进化潜能. 从而可构建一个动态的知识库系统，便于对本行业技术产品的演化路径进行研究，把握行业技术发进化规律和发展趋势.

图1 技术系统进化潜能[10]

3.2 构建跨领域专利知识创新系统

在传统的创新模式中，创新者和研究机构都将精力集中在各自独立领域和子领域中，而竞争的加剧，技术的发展和全球合作的广泛开展，越来越多的创新者开始意识到各种知识的互补性，来解决跨越单一领域的复杂问题. 他山之石，可以攻玉. 构建跨领域知识创新系统，增强知识之间的互补性，有助于冲破专业定势的束缚.

3.2.1基于TRIZ四十创新原理的专利知识库的构建

对企业外部智力资产借鉴不够，是企业的一个通病. 这将导致我们无法了解和知悉别人(别的企业，别的行业，别的国家)已经做过什么，正在做什么，因此无法站在一个比较高的起点上来进行技术创新，难免重复走别人走过的老路，甚至造成“创旧”的频频发生. 因此，引进来源于数百万国际专利知识精炼而成的专利创新知识库，对于我们了解技术的发展与走向，了解和借鉴别人的创新方法，有助于提高创新效率.

目前，通用的专利分类方法是IPC . IPC 遵从功能优先的原则，按照所处技术领域作为基本分类依据，将专利分为八类：A、B、C、D、E、F、G、H . 从技术创新的视角来看，IPC 并不是适合于进行发明创造的分类系统，因为大量的发明实际上是利用其他领域已有的技术原理即可实现，而这种按领域的文献分类方式不适合于不同领域之间的相互借鉴[11]. 为克服现有分类体系的这一弊端，可以根据TRIZ理论的40 条发明原理进行分类，以创新原理的名称、原理的应用措施和实例图等方式构建创新原理知识库. 当然，重新构建专利分类体系需要投入较多的人力，较为可行的方式是对现有IPC 等分类体系进行优化，将专利按照TRIZ四十创新原理进行分类管理，在分类中插入专利文献中使用的基本创新原理或科学效应、解决的问题的核心方案等内容，以使其便于技术创新检索，提高专利知识在创新上的应用性和启发性.

3.2.2跨领域知识之间的本体论扩展

利用跨领域的知识进行创新，关键是要建立起这些知识之间的关联. 近些年来，本体论被广泛用于知识表达、知识共享及重用，在知识工程领域得到充分拓展和应用. 通过本体论语义拓展，打破不同领域知识之间的界限，可以使处于不同领域的知识有机地组织、关联在一起，可以帮助工程技术人员直接在问题域与解决方案域中寻求有用的知识. 因此，把本体论方法和创新知识管理相结合，利用本体论来构建专利知识库可扩大和深化对创新知识的管理，使知识管理真正为技术创新服务.

本体论的指导下，企业可以构建知识使能和效应知识库，便于寻找实现技术系统功能的方法与科学原理. 知识使能和效应知识库为功能化问题或“How to”问题的解决提供了广泛的知识资源. 功能化问题可以用“VO”(谓语+宾语)的模式来描述. 例如，“净化水”这一技术问题的解决，我们必须寻找所有可能的知识(科学原理、效应、技术手段)，以便让“VO”——净化水功能实现. 经过本体论扩展后的“How to”模型的知识库查询，不仅可以给我们提供净化水的精确方案、特例方案，还可以提供一些通用方案和类比方案，通过对这些方案的分析，可以找到意想不到的知识或创新方案.

4 基于知识面向人的创新过程

创新是基于知识、面向人的过程，如果只强调主观思考而忽略客观知识的认识与管理，创新也只能是空想. 强调基于知识的创新，并不是意味着知识可以来代替人去进行创造活动，而是在创新过程中可以有效地运用知识去发挥创造力，而不是盲目地思考. 作为发明问题解决的一般化方法，TRIZ中的创新知识，如40条创新原理、通用参数和76条标准解等都是抽象的通用解，均具有高度抽象和概括性. TRIZ知识只是以隐喻的形式告诉我们该思考什么，并不能直接提供特定领域问题最终的创新解决方案. 实际上，从现有技术问题分析、从一般的抽象到具体的解决方案的类比转化等过程，都离不开人主观思维的能动性发挥，它需要依靠设计者自身的领域知识和工程经验，倚重于使用类比思维和启发式方法来完成. 当然，经过知识分析、归纳、推理的过程后的思路更容易产生灵感.

基于知识、面向人的创新是割离的“创新知识模型”与“创新思维模型”的融合，实现“创新知识+思维模型”，只有重视知识管理和应用，以知识为指导，充分发挥人的主观能动性和创造性，才能促进企业不断创新发展.

[1] 裴晓敏. 创学视野下的创造过程哲学[D]. 合肥: 中国科学技术大学, 2013.

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Human-oriented Enterprise Technology Innovation Based on Knowledge

PEI Xiaomin

(School of Physics and Electronic Engineering, Hubei University of Arts and Science,Xiangyang 441053, China)

Based on the traditionally technological innovation process, from the perspective of knowledge innovation, it studied the construction of the enterprise innovation knowledge base based on TRIZ theory, and put forward a new technology concept which emphasizes knowledge and human, providing a new perspective for technology innovation.

Technological innovation; TRIZ; Knowledge management; Ontology

(责任编辑：饶 超)

F091.354

A

2095-4476(2015)08-0010-04

2015-06-04;

2015-07-10

湖北省教育厅人文社会科学基金重点项目(14D064)

裴晓敏(1973— ), 女, 湖北随州人, 湖北文理学院物理与电子工程学院副教授, 博士, 主要研究方向: 创新方法, 知识创新.