企业创新的航海图——创新方法及其在企业创新中的应用

徐 冈

法思诺创新学院

船长有航海图，企业创新呢？

当今世界正处在巨大变革中，以人工智能和量子技术为代表的新技术突破，使人们看到了第四次工业革命的曙光。企业作为承载这些新技术的实体，正不断探索新技术在新市场中的应用，研发并制造出新产品和新服务，以满足人们不断增长的物质和文化需求，从而提升企业自身价值，在激烈的市场竞争中得以胜出。

对外开放的中国身处在这巨大变化的世界中，中国企业不可避免地参与到这场激烈的角逐中。中国正从“制造大国”向“智造强国”战略转型，也倒逼中国企业在研发和自主知识产权方面的投入不断增强。早期开始就注重自主研发的企业，如华为，将每年销售额的10%全部投入研发，已经开始获得创新红利，在面对残酷竞争压力下，也能面无惧色、推陈出新。

我们一直很羡慕，国外的先进企业，如苹果、三星、福特、波音、3M、特斯拉……总是能掌握先进技术，开发出爆品，获得巨大利润，而中国多数企业只是在产业链末端去辛苦赚取仅5%的利润。当然，我们也有阿里巴巴、腾讯、滴滴，有高铁、航母、歼20……，但似乎这些都来得慢了一些，数量也少了一些，在创新方面整体上总是比最领先的企业慢一拍、少一点。国际领先企业，总是能快速地发现新市场、研发新产品、应用新技术。我们到底差在哪里，值得探究。

天下武功，无坚不摧，为快不破！任何新技术、新产品，都会被我们攻克和生产，只要有足够的时间。但在加速变化的世界中，时间是最宝贵的财富。东西方文化的差异，有一点非常明显，即国外教育更注重逻辑培养。所有的事情都能总结出流程和步骤，甚至新技术、新产品的开发，也能总结出有科学依据的逻辑步骤，形成做事情的方法。而方法是能够用来大规模培训、掌握的，这包括技术创新和产品创新的方法。通过系统培养，企业拥有了大批掌握先进创新方法的专业技术人才，自然能够在最短的时间内，用最低的成本生产出高质量且令客户依赖和感动的产品[1-6]。企业创新的航海图就是创新方法，创新方法可以帮助企业躲过创新中的暗礁、漩涡，更快地抵达创新目的地。目前创新方法众多，被世界先进企业广泛应用，其中产生创意的最有效方法是设计思考（Design thinking），产生创新的最有效方法是TRIZ（发明问题解决理论）。这两种方法的目的都是培养人的创新意识和创新能力，但产出不一样。设计思考的产出是具有市场价值的产品或服务的概念原型，TRIZ的产出是技术难题的快速破解和高价值专利。

1 设计思考

近年来，设计思考在美国掀起了创新与企业改造风潮，从讲求创意的苹果、BOA （Bank of America）、SAP、宜家家居、百事，到传统产业如GE、P&G、3M、IBM、三星等公司，都把设计思考纳入经营策略，斯坦福大学、哈佛大学、MIT与伊利诺理工大学设计学院的商业课程，已将设计思考列入课程并深受学生们的喜爱。甚至美国媒体提出了一个崭新观点：设计学院将来可能会取代商学院。

设计思考是一种设计理念，是以人为本，并结合人们渴求、技术可能性和商业可行性的设计工具箱。其关注重点不再是“使用”本身，而是通过理解用户内在心智模型、用户所处环境，以及观察在心智模型和所处环境双重作用下的使用行为，去设计一种真正能够融入用户生活、被其依赖的产品（图1）。

这里介绍一个经典的设计思考案例：

图1 以人为本的设计理念

早期的核磁共振扫描设备噪声大，患者检查时间长达几十分钟，小朋友做检查时经常哭闹、乱动，造成检查不能顺利进行，浪费了更多时间，医院非常苦恼。为此，医院要求设备制造商参与解决问题。设备制造商的工程师依据经验判断和问卷调研，认为必须解决噪声问题和检查时间长的问题。因此花了大量时间和成本，重新改进设备。经过研发工程师精益求精的努力，花费数百万元之后，终于研发出噪声极低，检查时间只有3min的核磁共振扫描设备。可孩子做检查时，还是哭闹不止，问题没有解决。这符合我们经常见到的情景，人往往依据惯性思维和经验来判断事物，而依照自己过去的经验去解决未来的问题，局限性非常大。特别是工程技术人员，经常认为自己设计的功能是最好的，但往往市场并不接受。后来医院请来了设计思考方面的专家，依据设计思考的流程重新调研，这次将孩子的因素考虑进去，结合设备和商业因素，发现孩子哭闹的真实原因不是检查时间长短，而是觉得检查体验过程可怕：没有家长陪伴，四周全部白色，机器冰凉……针对孩子的真实需求，设计思考专家重新设计了体验流程，还是一样的设备，但只花了刷墙壁的油漆钱，就解决了问题（图2）。

图2 核磁共振设备改造前后对比

检查室变成了海盗岛，医生会告诉孩子，你现在是海盗库克船长，正在驾驶海盗船，现在英国人要来抓你了，要好好藏好，不能动。结果，所有孩子不再哭闹，检查效率极大提升。设计思考洞见到了客户内心，从而把恐怖的检查过程变成了愉快的体验。孩子们做完体检后还想再做，连大人们也想到这间CT室进行检查。这就是设计思考的魅力！

2 TRIZ方法

TRIZ方法（中文含义是“发明问题解决理论”）是由前苏联发明家协会主席根里奇·阿奇舒勒先生于20世纪40年代创立的，目前已成为具有广泛国际影响力的技术创新方法之一。TRIZ理论建立在全世界250多万份发明专利的研究基础之上，以其独特的技术创新方法、创新思维、创新工具、理论体系及高效的创新成果享誉世界，也是目前流行于俄罗斯、欧美等发达国家的主要创新方法之一。TRIZ简单、易学、实用，是基于前人创新经验和知识库的创新方法学，通过一定时间的培训和学习，大部分人都可以掌握，十分适合企业和学校运用于创新教育。

阿奇舒勒认为，发明创造是有规律可循的，不只是几个天才的灵光突现、奇思妙想。所有的发明创造都是在解决矛盾，解决一个矛盾，就会产生一个专利。跨行业的各专利，其实很多是在解决同一个矛盾。如化工行业的某个难题，其抽象出来的问题点，可能已经在机械行业解决了，体现形式就是某种专利。而人们往往局限在自己的专业领域内去想办法，仅靠经验和试错解决问题，费时费力。

TRIZ是一套系统化的创新算法（algorithm）。使用者先将需解决的问题抽象化（abstract），再依据科学家通过分析数百万个专利（patent）所归纳出的发明原则（inventive principles）获得创新想法。TRIZ可以帮助使用者跳脱心理惯性（psychological inertia）以及常使用的试误法（trial & error），产生更多有价值的创新想法。

阿奇舒勒发现，跨行业的各项专利，解决的所有问题，都可以抽象成39个工程参数之间的矛盾，比如移动物体的大小、长短、速度、能量等。解决这些矛盾，只需要40个发明原则。这些发明原则就是指导我们快速找到解决问题的方向，从而节省了大量时间。因为即使研究人员花了很长时间想到的方法，最终也会落到发明原则里面，所以拿来直接利用，省时省力。阿奇舒勒有句名言：你可以等待100年获得顿悟，也可以利用这些TRIZ原理用15分钟解决问题。“TRIZ理论式”工作必然会取代“碰运气”式的工作。

为此，阿奇舒勒发明了矛盾矩阵表（表1），表内有39个工程参数和40个发明原则。其中“+”代表物理矛盾；“-”代表这对技术矛盾没有显著性的发明原则可以对应。出现“-”可以采用全面的发明原则去思考，就是40个发明原则都可以去考虑。矛盾矩阵表是让使用者更快地聚焦到适合的发明原则，提高效率。不管是哪个行业的问题，只要按照TRIZ解题流程，抽象出是哪几个工程参数之间的矛盾，就能从表中查到解决这些矛盾时，其他行业或前人最常用的发明原则。

案例一：想让汽车跑得快又省油，就需要减轻车身钢板重量，但钢板重量减轻会导致车身强度减低，危险性增高。此问题抽象出来的矛盾就是，车身重量要轻，但强度要高。在矛盾矩阵表内，可以看到纵轴要改善的参数是1（移动物体的质量），横轴对应的防止恶化的参数是14（强度）。1和14相交的格子范围内是数字28、27、18、40。这4个数字就是发明原则，代表了要解决这个矛盾，可以用28、27、18、40这几个发明原则去想解决方案。28是取代机械系统，27是以便宜及寿命短取代，18是振动，40是复合材料。由此获得的解决方案，可能是复合材料，比如蜘蛛丝，国外已经在研制并取得专利。除此之外，其他几个发明原则也是可以考虑的解决方案。

案例二：波音飞机要增加航程和载重，需升级发动机，发动机功率越大，工作时需要的空气越多，发动机罩直径需增大，机罩离地面的距离就要减小，而距离减小是不允许的，因为有很大风险。这样改进设计中出现了一个技术冲突，即希望发动机吸入更多的空气，但发动机罩与地面的距离不能减少。工程师们想了很多办法，如提升起落架高度，或者把发动机放在飞机翅膀上面而不是下面，甚至想到提升飞机翅膀高度，放在机身中间或者机身上面。但这些都会增加系统的复杂性，重新设计也会增高成本、增大风险性。

后来工程师们学习了TRIZ方法，发现要解决的是移动物体的体积和移动物体的长度之间的矛盾。利用矛盾矩阵表中纵轴7（移动物体的体积，为改善参数）、横轴3（移动物体的长度，即距离，为恶化参数），二者相交的格子内是发明原则，分别是1（分割）、7（套叠）、35（物理化学状态转化）、4（不对称）。最后选择的是4号发明原则——不对称。结果是改进后的发动机不再是圆形（图3），解决了体积和离地距离的问题，没有额外增加系统复杂性，也保证了安全性。这就是TRIZ的魅力所在，实现双赢，而不是折中妥协。

表1 矛盾矩阵表

续表

图3 波音发动机改进前后对比

除了矛盾矩阵表，TRIZ还有一个工具叫IFR（最终理想解）。通过回答7个问题来确定问题的最佳解决方案：（1）什么是系统的最终目的？（2）什么是最终理想解？（3）哪些事情阻止我们完成最终理想解（达成理想解的障碍是什么）?（4）这些事情如何阻止我们完成最终理想解?（5）如何使前项“阻碍因素”消失（不出现这障碍的条件是什么）?（6）创造这些条件存在哪些可用资源?（7）是否已有其他产业或研究解决了此阻碍因素？

通过确定最终理想解甚至能改变企业的商业模式。例如：一个生产割草机的公司，在激烈的市场竞争中，一直致力于为顾客提供完美的产品，如降低噪声、操作更舒适、自动割草等。研发工程师的思维还是传统工程的思考方式。但从TRIZ最终理想解角度思考，应该是“如何不使用割草机”，进而转向思考“如何使草不会长高”，人们割草就是想要草坪平整，保持草的高度。最终理想状况是，草永远只能长到我们需要的高度。未来，这家学过TRIZ的割草机厂，将会转变成一家基因公司，专门生产长不高的草，而其他割草机厂，最终会从另一个维度被淘汰。

在TRIZ解题流程内，还有很多工具可以使用，帮助人们产生很多创新的解题方案，如系统九宫格、功能模型、科学效应等，这里不再一一论述。

TRIZ现有专门的软件（IWB）来辅助解题，IWB软件按照TRIZ流程开发研制，集成了工具和真实案例，当输入矛盾参数时，软件会自动给出发明原则，并提供相应的几个真实案例，以激发人们的解题思路，极大提高了技术难题的破解速度。目前很多推行TRIZ的企业都在应用IWB软件（图4）。

图4 IWB软件支持界面

TRIZ已被国际企业广泛采用，取得了显著效果。如福特汽车公司应用TRIZ理论解决了方向盘颤抖问题，每年创造的效益约1亿美元以上；2001年，大众（墨西哥）公司成功运用TRIZ解决铸件废品居高不下的问题产品，不合格率由大于10%降低到3%，且在生产成本不变的情况下，简化生产线，缩短了生产周期；2003年，三星电子在67个研究开发项目中使用TRIZ，节约经费1.5亿美元，并产生52项专利技术，2005年该公司的美国发明专利授权数量全球排名第五；波音公司450名工程师进行培训，利用TRIZ解决研发矛盾，改进了波音737飞机，最终战胜空客公司，赢得15亿美元空中加油机订单，创造了高额利润；日本电气公司（NEC）利用TRIZ解决了晶体管技术问题，通过特许选定，每年节约了800万美元的技术使用费。据全球TRIZ统计数据，该方法可帮助企业大幅降低生产成本，增加专利数量，提高专利质量，产品开发效率提高60%～70%，缩短产品上市时间50%。

3 精益创新

当然，创新方法不止以上两种。法思诺创新学院顾问服务过的企业，涵盖汽车、航空、电子、化工、通信、金融、服务、机械等诸多行业，学院根据多年创新咨询研究总结出了一套行之有效的创新策略，称之为精益创新DDIF策略。即运用精益的精神，让创新更快速、更有效率。精益创新（Lean Innovation）能协助公司完成3项基础工作：（1）做对的事（do the right thing）；（2）把事做对（do it right）；（3）持续把事做得更好（do it better all the time）[7]。

根据企业所处环境和发展阶段，可以采用精益创新策略内一个或几个步骤去实施创新落地（图5、图6）。这些创新步骤和方法，经过国内外先进企业成功实践和证明，具有快速创新、批量培养人才的特点。精益创新策略各个实施阶段的具体流程详见图7至图11。

创新目标确认阶段，产品与技术规划地图实施路径中，确认未来3～5年产品与技术的演进路线，帮助企业提前规划好技术储备，提前锁定供应商。3～5年后，企业在技术上将处于领导地位，对竞争对手进行技术封锁（图7）。

图5 精益创新目标

图6 精益创新DDIF策略实施阶段

创意产生阶段（图8），通过实施设计思考五大步骤，洞见市场需求，结合现有或未来技术，产生具有市场价值的爆品。

创新发明阶段（图9），TRIZ流程用于把产品概念研发成产品时，快速解决遇到的技术难题，产生具有价值的专利。

图7 产品与技术路线图实施路径

创新实践阶段，运用六西格玛设计流程（DFSS），改善研发流程，快速研发高质量、低成本的产品（图10）。企业应用商业模式创新实施画布流程，依据产品或服务来设计商业模式，快速实现技术、产品的商业化（图11）。

以上这些创新方法，针对服务性行业和产品开发部门，设计思考是最有帮助的。基于行为学、心理学、社会学的应用，结构化流程和步骤，洞见客户内心真正需求，而不仅靠简单的问卷调研，如此设计出来的产品，才能够真正打动客户。GE、苹果、三星等公司都在广泛应用。

图8 设计思考流程

图9 TRIZ发现问题解决流程

图10 设计六西格玛流程

基于各行业大量专利提炼出来的TRIZ创新方法，特别适合技术创新型企业。凭借其科学、逻辑的流程、步骤、工具，能够帮助企业和科研人员快速破解技术难题，为世界技术创新型企业和科技人员广泛喜爱和使用。

4 结束语

创新方法是能够帮助企业将创新落地的具体方法。创新不能只靠激情和口号，也不能靠偶然因素，创新的主体是人。创新方法将创新分解为一个个步骤，而步骤和流程是可以被学习掌握的，能够大批量培养创新人才。设计思考、TRIZ、精益创新DDIF策略等都是可以快速培养创新人才的方法论，这些方法本身也具有内在逻辑，特别适合企业实现从创意到创新的突破。

对于技术创新型企业，攻克一个技术难题，少则一人，多则几十人、上百人，会耗费巨大的精力、时间和成本。在创新工具和方法的支持下，相当于全世界几十年来的几十万甚至上百万个聪明的发明家和科学家在帮着想办法，解题速度自然迅速提升。

创新拼的是速度，唯快不破！创新方法是企业创新的加速器，我国企业和学校迫切需要引进应用先进的创新方法，培养更多的创新人才，更快更好地研发出更多的创新技术，早日建成创新大国、创新强国。