国内TRIZ理论及方法的研究热点及发展趋势

林 琳，李小涛，徐永利

（1. 青岛科技大学 经济与管理学院，山东 青岛 266042；2. 南京航空航天大学 图书馆，江苏 南京 210016；3. 南京航空航天大学 经济与管理学院，江苏 南京 210016）

TRIZ理论体系是由科学家阿奇舒勒(Genrikh Saulovich Altshuller)带领数十家研究机构、大学、企业的研究团队，综合多个学科领域的原理、法则，深度挖掘创新活动的内部规律，提出的一套有关发明问题的基本理论。该理论体系通过总结人们进行技术性难题解决过程中所遵循的科学原理和法则，开发出一系列基于创新性思维的方法或方案，创造性解决新产品开发过程中的实际问题[1]。TRIZ理论体系曾经在苏联被视作国家机密，在科技经济等重要领域中发挥了重大作用。自苏联解体之后，TRIZ开始为西方国家所知晓，并引起极大关注，迅速在美国、日本以及欧洲等国家和地区中普及。TRIZ在我国起步较晚，2010年左右才迎来应用和推广的高峰期。我国正处于创新驱动转型升级的历史阶段，因此作为一种重要的创新方法和理论体系，TRIZ备受企业界和理论界的欢迎，各级政府和相关企业也大力推广，发展速度较快，并且TRIZ的应用范围从最初的工程技术领域逐渐扩展到管理、教育、医学、政治等非技术领域[2]。

但当前国内缺乏对TRIZ进行全面系统的综述研究，也缺乏系统梳理TRIZ的研究热点及演化路径的相关研究，使得对于TRIZ的关注焦点、适用范围、演化趋势等的变化缺乏准确的动态把握。基于此，本文采用定性与定量相结合的科学知识图谱方法，对我国目前TRIZ理论体系的相关研究进行系统的梳理和分析，助力国内学者全面准确掌握TRIZ理论及其方法在我国研究、推广、应用的大概全貌，为该创新性的理论方法在我国进一步推广和开展提供参考和借鉴。

科学知识图谱是揭示特定研究领域的发展动态与前沿演进趋势的有效方法，目前已应用于诸多学科领域，该方法针对某个主题的已有相关研究进行全面综合的梳理与分析。由于本文是针对TRIZ主题在国内的研究情况进行梳理和汇总，因此运用可视化工具CiteSpace V，以2000～2019年CNKI数据库收录的TRIZ相关研究期刊文献为对象，绘制科学知识图谱，统计分析其相关研究热点与发展演化趋势。以期整体把握其研究现状，有助于提高我国对这一创新方法的研究水平，扩大其研究领域，从而助力于我国创新水平的提高。

1 研究设计

1.1 数据获取

采用CNKI为数据来源，为保证数据质量，将CNKI的来源期刊设置为“SCI=Y或者EI=Y或者CSCD=Y或者CSSCI=Y”，以“关键词=TRIZ”为条件进行检索，由于2000年以前TRIZ研究在国内出现的次数较少，而且本文的目的在于探讨TRIZ相关研究的热点和趋势，即使疏漏了个别前期文献，也不会影响分析的有效性，因此检索数据的起止时间界定为2000～2019年，同时对数据进行了整理，将新闻报道和会议通知等非学术文献剔除，并过滤掉不相关的论文，比如只是提及TRIZ方法且一笔带过的文献等，最终获得630篇相关文献。将上述数据库得到的数据均以TXT格式导出，命名为CiteSpace可识别的文件名称，并经CiteSpace V自带数据转换器处理。

1.2 研究方法

CiteSpace是一款目前常用的可视化知识图谱分析软件以展示某一研究领域的发展进程与相互关系[3]，该软件是由陈超美教授运用Java语言设计实现，针对某一研究领域进行文献计量并绘制知识图谱，以揭示该领域研究的发展动态，探测该领域的发展前沿，全面实时地进行舆论信息分析，帮助学者及研究者做出准确的决策[4]。

本文拟采用CiteSpace对TRIZ相关研究进行知识图谱绘制，统计国内TRIZ研究文献的年度发文数量、主要作者、研究机构，分别绘制作者及其研究机构的合作网络图谱，对其研究现状进行总结；通过对该领域高被引文献的梳理，总结TRIZ相关研究的理论以及知识结构；绘制TRIZ高频关键词的共现图谱，以展示其研究热点；根据高频关键词的时序图，厘清该领域的研究历程与发展脉络。

2 文献信息统计分析

2.1 年份发文量

期刊论文是学术性研究的主要成果，通过对其数量及变化趋势的观测和把握，可直观显现该研究领域的现状、热点及演化趋势。首先对2000～2019年国内TRIZ相关研究的发文量进行统计(2000年之前我国TRIZ相关研究文献数量总和不足10篇)，具体如图1所示。

21世纪初我国较早进行TRIZ相关研究的学者有牛占文、檀润华、马怀宇、黄旗明、郑称德等，研究内容主要围绕工程技术领域的产品设计创新。2000～2009年国内TRIZ相关研究的发文数量整体上呈现连续递增趋势，且在2007～2009年增长速度较快，2010～2019年增速下降，总体增长数量开始出现波动，且在2014年时有一定幅度的下降。表明2000～2019年国内TRIZ相关研究整体趋势先增后降，相关主题有着一定的研究热度，并且随着研究深度和广度的不断递增，近几年开始迎来瓶颈，研究热度和研究产出均有所下滑。

2.2 主要作者及其合作网络分析

图1 国内TRIZ研究年度发文量Fig.1 Number of papers issued on TRIZ annually in China

图2 国内TRIZ研究主要作者发文量Fig.2 Number of papers published by main authors of TRIZ in China

TRIZ国内相关研究的这29名核心作者总共发文量为281篇，约占所有作者发文总数的一半(45%)，说明这些主要作者在该领域活跃度较高，处于引领地位。其中发文量最多的是河北工业大学的檀润华教授，檀润华教授长期关注TRIZ理论与方法的应用与推广工作，其研究团队一直致力于机械设计及工业设计领域TRIZ的理论探索与实践应用，其所在的河北工业大学也成为我国TRIZ研究与培训的重要来源地；来自广东工业大学机电工程学院的成思源教授及其团队在应用TRIZ进行机械设计、工业设计创新、专利设计等方面也有着较高的发文量。为了进一步直观展现国内TRIZ相关研究文献的主要作者及其团队合作情况，将Time slicing设置为2000～2019年，时间切片为3年，Node Types设置为Author， 阈值设置为TOP N%＝100%(but≤100)，生成2000～2019年中国 TRIZ研究作者合作网络图谱，如图3所示。

在图3的作者合作网络图谱中，每个节点代表一位作者，节点越大说明作者发文数量越多，节点之间的连线的粗细表示合作发文量的大小。图3中发文数量在6篇及以上的节点共30个，说明从事该领域研究的学者数量较大，且大部分作者发文数量均较多。已有连线主要呈“单线状”分布，网状分布较少，说明现有合作主要存在于高产作者所在学校内部或团队内部成员之间。根据已有连线发现大部分已产生合作的作者间联系并不密切，合作发文数量有限，大量作者尚处于独立研究的状态，跨院校、跨团队的合作偏少。上述分析说明，TRIZ相关研究领域已经形成了一批专门的研究学者，他们长期致力于TRIZ相关研究，并成为高产的核心作者，并且其论文产出主要来自作者单位或团队内部，该领域的大部分作者间(包括高产作者)尚未形成频繁密集的合作，就算有长期持续合作，也主要是局限于同一研究单位内部。

图3 国内TRIZ主要研究者合作网络图谱Fig.3 The cooperation network of research scholars on TRIZ in China

尽管大部分作者之间合作较少，但是也比较明显地形成了两个小型合作网络：一是张鹏、曹国忠、张换高等围绕檀润华形成的合作网络；二是杨雪荣、郭钟宁、赵荣丽等围绕成思源形成的合作网络。其中，檀润华教授来自河北工业大学机械工程学院，同时也是国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心主任，其所在团队主要致力于技术创新方法理论研究、工程化关键技术、计算机辅助创新软件开发及推广应用方面的研究；成思源为广东工业大学机电工程学院教授，其与所在的团队发表的文献主要致力于TRIZ在机械加工中的应用，以及TRIZ创新方法与可拓学的集成应用[5]。广东工业大学作为可拓学方法的起源地，且目前已形成专门的研究团队——可拓学与创新方法研究所，在可拓学的研发和推广方面作出很多贡献，并且涌现了一批针对可拓学和TRIZ两种方法进行对比与融合研究的学者[6]。此外,其他研究机构的学者也围绕TRIZ和可拓学两种方法的对比与集成展开相关研究，比如浙江工业大学的赵燕伟等[7-8]、西南交通大学的周贤永等[9]。

2.3 主要研究机构分析

了解研究机构的产出和合作情况，有利于进一步掌握TRIZ相关理论方法的研究现状，TRIZ相关领域主要研究机构的发文量如图4所示，其中2000～2019年间，TRIZ相关研究发文量最多且遥遥领先的是河北工业大学(81篇)；排在第二和第三位的分别是四川大学和华南理工大学(27篇、26篇)，再次之是广东工业大学(24篇)以及西南交通大学(18篇)，说明TRIZ研究在华南和西南地区也有着较为活跃的研究现状。

图4 国内TRIZ研究机构发文量Fig.4 The research institutions of TRIZ in China

在CiteSpace软件中，Time slicing设置为2000～2019年，时间切片为3年，Node Types设置为Institution，阈值设置为TOP N%＝100%(but≤100)，可得研究机构合作网络图谱，如图5所示。图中共有262个节点，113条连线，共现密度为0.0033，节点越大说明该机构发文数量越多，图中显示了发文量3篇及以上的机构标签；图中的连线代表机构间的合作发文情况。国内TRIZ相关研究领域已经形成了一批专门的机构，但是图中已有连线不粗，且主要呈线性分布，几乎不见网状分布，反映出国内TRIZ相关研究虽然已经具有了一批研究的核心机构，但是文献产出大多来自这些机构内部，研究机构之间的合作频率较低， 整体上仍处于分散研究的状态。机构间的合作也以地域接近的机构合作为主，跨院校跨学科的合作有待于进一步提升。相比而言，河北工业大学机械工程学院国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心以及河北省制造业创新方法工程技术研究中心等机构合作发文的持续性较好， 说明其拥有相对稳定的研究团队；广东省创新方法与决策管理系统重点实验室，华南理工大学的工商管理学院和计算机科学技术学院、广东工业大学机电工程学院这一合作网络早中期合作发文较多的部分机构近五年合作发文数量有所下降，可能与团队的研究重点有所转移有关。

图5 国内TRIZ主要研究机构合作网络图谱Fig.5 The cooperation network of research institutions of TRIZ in China

2.4 学科分布

对学科分布状况进行统计，可以明确看出相关研究主要集中在哪些学科，相应的，哪些学科还有待于进一步发展相关研究。TRIZ相关研究的各个学科发文量见图6。

图6 国内TRIZ各研究学科发文量Fig.6 Number of papers published by TRIZ research disciplines in China

由图6可知，TRIZ相关研究文献主要来源于近30个学科，可见其当前研究的应用学科范围非常广泛，其中工业通用技术设备方面的发文数量最多，达到了145篇，明显高于第二名企业经济方面的95篇。显然TRIZ在企业经济这一非工业机械方面有着较为广泛的应用，此外，机械工业达到了78篇，科学研究、计算机、轻工业、图书情报等依次下降，篇数分别为60、36、26、25。农业工程、电力工业、宏观经济、高等教育、建筑、矿业领域、图书馆等的研究较为持平，篇数维持在十几篇左右。

2.5 高被引论文分析

高被引论文能够体现其对于该研究领域的学术价值和影响力，也可以体现被同行认可的程度以及该领域的研究基础[10]，相对来讲，被引次数越多，说明该论文在其研究领域的学术认可度和科研价值越高[11]。根据TRIZ相关研究文献的被引次数，筛选出排名前10的高被引论文，如表1所示。时间跨度从2001年到2015年，其中9篇文章发表于2010年之前，只有1篇文章发表于2010年之后，绝大部分集中发表于我国TRIZ研究的前期，说明我国TRIZ的前期研究具有较高参考价值，且主要围绕工程技术领域的产品创新展开，但是2010年之后，TRIZ的应用范围逐渐拓展到非工程技术领域，这一研究领域的相关研究相对宽泛，而从2010到2019年不足10年的时间，难以积累形成纵深式的探索研究，TRIZ在各个非工程技术领域的应用有待于系统深入的研究，以更好地奠定后续研究的基础。

表1 2000～2019年我国TRIZ研究前10位高被引论文Table 1 Top ten cited articles from 2000～2019 in China

3 研究热点与趋势

3.1 研究热点

关键词是对文献研究内容的高度概括和描述，对研究领域内文献关键词进行共现分析，可以追踪和分析我国TRIZ相关研究的热点问题。在CiteSpace提供的3种可视化视图中聚类视图侧重于不同研究领域的知识结构，时区视图和时间线视图则可以更好地展现TRIZ相关研究随时间的演变趋势及发展过程。

时间线视图可以展现各个聚类发展演变的时间跨度和研究进程，主要侧重于描述聚类之间的关系和某个聚类中文献的时间跨度。首先对默认视图进行自动聚类和自动标签，然后根据所属聚类和时间将各节点设置在相应的位置，相应的，同一聚类的节点会按照时间顺序被排列在同一水平线上，使得每个聚类中的文献在一条时间线上，可较直观显示出该聚类主题研究基础的时间跨度。TRIZ相关研究的关键词共现知识图谱时间线图如图7所示，每一个聚类对应一个时间轴，该轴上的每个节点代表一个关键词，该关键词出现的频次则由相应节点的大小来代表，每个节点的位置则代表对应的关键词第一次出现的时间。此次分析共导出10个关键词聚类标签，标签显示出聚类号及其标识词。标识词表示现阶段学者对TRIZ的研究重点，聚类号表示聚类后的编号，聚类号越大，则说明该模块所包含的文献数量越少。其中，聚类最大的是#0 TRIZ，其次分别是#1 发明问题解决理论，然后是#2 技术矛盾。由于聚类较多，故本文根据聚类号，结合TRIZ的构成内容结构，选择较为重要且具有代表性的聚类进行热点分析。

图7 关键词共现知识图谱时间线图Fig.7 Line graph of keywords co-occurrence knowledge map time

热点1：TRIZ、发明问题解决理论、创新设计等聚类标识词对应第一个热点，反映了传统TRIZ理论及方法的持续性应用。随着企业对顾客个性化需求的追踪，企业逐渐意识到技术或设计创新的重要性，而且TRIZ相关理论方法不仅可以应用于实体产品的设计，也可用于无形产品的设计创新中。与此同时，TRIZ本身就来自于各种专利，而专利作为科技信息和创新设计的重要来源，通过专利信息资源的开发支持或推进企业创新的相关决策活动,因此如何利用TRIZ中的发明原理和工程参数构建专利检索体系或者是专利知识库，成为很多学者聚焦的研究方向和热点。比如，黄兆飞等[12]利用TRIZ理论中的作用原理，并融合TRIZ结构术语中的概念关系，构建了一个专利知识库系统，有助于推动企业创新；谢志明等[13]利用TRIZ技术进化技术等方法构成技术预见流程，对我国新能源汽车的市场需求、产业目标和研发基础进行定性分析，然后利用技术专利地图，对3种主要类型的新能源汽车专利技术进行了相对定量的分析，以预见新能源汽车的技术进化路径，以及关键技术的实现时间。

可见，该热点主要是从相关理论层面上探讨如何更好地通过技术创新满足与引领客户端的各项需求。在当前互联网与信息技术的推动下，涌现出云制造、数字孪生、物联网、人工智能等新技术，并且借助这些新技术推动了企业智能化、平台化、服务化等高端化转型，TRIZ如何与这些新技术新方法融合创新也逐渐成为这一热点下的研究方向之一，比如张鹏等[14]将TRIZ与数字孪生技术结合应用于设计阶段，并将设计参数和失效参数的演化应用于数字孪生技术以及复杂机电系统的全生命周期；周有城等[15]基于数字孪生表述扩展和改进已有功能模型，实现对智能产品概念结构的全面分析，提升设计效率。

热点2：创新、概念设计、产品设计等聚类标识词标反映了TRIZ理论及其方法围绕各个领域创新性问题的解决而进行的探索。这些热点持续出现在2000～2019年间，但是相比而言，2010年之前以上热点主要应用于工业技术领域的产品创新性设计及研发，在2010年后，传统TRIZ理论及工具等开始应用于诸如服务创新、质量创新、协同创新、知识创新等非工程技术领域中，特别是当前随着我国制造业转型的持续深入，以及制造业服务化的展开，企业也逐渐将创新的重点转移到除产品之外的环节，比如服务，并利用TRIZ指导创新。比如左文明、陈华琼[16]以Uber的中国本土化进程为例，尝试将TRIZ引入分享经济服务流程，利用技术参数和发明创新原理对分享经济服务流程中的管理问题进行解决，通过改进服务流程以实现服务创新；再比如杨波以管理创新过程为研究对象，验证了TRIZ理论对于解决科技型小微企业中存在的管理创新问题的有效性[17]，并且针对如何有效求解企业管理创新冲突而设计了优化流程，助力企业提升管理创新效率[18]；黄家良、谷斌[19]在总结TRIZ在管理领域成果的基础上，进而基于本体和语义网技术应用知识库架构，有力地推动了TRIZ理论及方法在管理领域中的应用。

热点3：关联模型、工业设计、设计方法这些聚类标识词反映了TRIZ与QFD (Quality Function Deployment)、6σ、TOC(the Constraint Theory)等设计工具相集成协同进行各种创新性设计以满足顾客的个性化需求这一热点。由于TRIZ主要是针对已有问题进行创新性解决的工具方法，因此该方法适合与协助发现问题的工具方法进行集成，有利于各个领域更好地发挥创新效应。该热点出现的原因与市场开始重视并追踪用户多样的个性化需求有关，借助QFD等工具确定顾客的实际需求，然后作为依据进行产品设计研发，以使得经过生产线之后的产品适销对路。比如张彩丽、杨帆、任工昌等[20]在对TRIZ进行多层次分析的基础上，将QFD与TRIZ的各自优势进行有机融合，提出了集成的创新设计模式。

3.2 研究趋势

图8 关键词共现知识图谱时区图Fig.8 Time zone map of keywords co-occurrence knowledge map

相比时间线视图，时区视图(Timezone)更注重于从时间维度上刻画知识演进及研究主题相互作用的视图，它可清晰展示出文献的更新和相互影响，各节点被设置在不同时区中，并且显示首次被引时间，所以时区视图可以从时间维度上展示知识的更新以及演进路径，因此本文采用时区视图来分析TRIZ相关研究的演进及发展趋势[21]。本文选择关键词标注阈值为5，若某时区中的文献越多，说明该时间段发表的成果越多，反之，则说明成果较少，研究处于低谷期。TRIZ相关研究的关键词共现知识图谱时区图如图8所示。可发现共有117个关键词节点和54条节点间的连线，且网络密度为0.008。根据关键词共现知识图谱时区图，可将TRIZ理论及方法在我国的发展和应用过程划分为两个阶段，以揭示国内TRIZ相关研究的前沿演进过程。

(1) 2000～2010年，此阶段为TRIZ的纵深发展阶段。这一阶段TRIZ相关研究引起我国学者的关注并且开始广泛应用于工程技术领域，TRIZ理论及方法开始在我国快速发展普及，TRIZ的各相关理论和工具主要应用于我国的工程技术领域，且主要应用于工业领域产品的创新性设计。这一阶段，相关研究主要围绕TRIZ理论及工具方法本身展开，不断探索其在工程技术领域的实践和应用。

(2) 2010～2019年，TRIZ的横向发展阶段。在纵深发展阶段TRIZ相关研究成果有了较大幅度增加的基础上,TRIZ理论及方法开始逐渐步入非工程领域，并且重点强调TRIZ理论与方法在各种类型的创新活动中的应用、推广、集成，这与该时期新经济形态的社会背景相关。2007年党的十七大明确提出科技发展要紧紧围绕经济社会发展这个中心任务，要解决制约经济社会发展的关键问题，尤其是明确提出要建立产学研综合体系，让企业成为创新主体。特别是2012年党的十八大确定了创新驱动发展以及“大众创新万众创业”的发展目标，结合相关政策的实施，创新作为五大发展理念深入各行各业的人心，TRIZ理论及其方法开始逐渐应用于非工程技术领域，比如商业模式、质量战略、服务、知识等各方面的创新，以及中小学教育、高等教育领域等，且很快引起人们的关注和兴趣。比如张世彤等[22]根据TRIZ理论中技术成熟度预测、资源分析、进化法则等多种方法集成使用，对现有商业模式发展现状、构成要素的关系、各要素所拥有资源等进行了较为全面的梳理和分析；朱祥磊等[23]利用QFD以及TRIZ应用于社会服务领域，针对老年人群体的社工服务项目质量进行研究，以助于提升现有老年人服务执行服务品质并创新关键技术与管理制度。

4 结论与展望

4.1 结论

本文基于CNKI中国知网期刊数据库，利用高级检索功能并对检索结果进行筛选，选择中文核心文献630篇作为研究样本，对国内TRIZ理论、方法和工具等相关研究文献进行知识图谱可视化分析，研究结果表明：(1) CNKI最早收录的一篇TRIZ相关文献是牛占文老师1999年发表于《中国机械工程》的论文，随后国内发表文献数量逐年提高，一直到2014年左右，迎来文献产出数量的波动期。目前我国TRIZ研究的领军人物主要有檀润华、任工昌、成思源等，各自已形成一定规模的研究团队，然而相关研究主要出自各自机构内部，缺乏机构之间的横向合作。(2) 凭借对我国TRIZ研究文献进行关键词知识图谱分析，得出我国近20年TRIZ研究热点主要有：① TRIZ、发明问题解决理论、技术矛盾；② 创新设计、创新方法、创新、工业设计；③ 进化潜能、功能分析、QFD。(3) 国内TRIZ研究前沿演化与发展经历了两个时期：即2000年至2010年的纵深发展时期，以及2010年至2019年的横向发展时期。

4.2 展望

通过梳理国内TRIZ相关研究进程可见，总体上国内TRIZ的研究与实践处于各学科领域全面应用阶段，各个领域对TRIZ研究的热度正持续稳步增长，本土化应用取得了一定的进展。TRIZ在未来几年的发展中仍然具有可挖掘的研究潜力和巨大的研究价值，但同时也存在有待于进一步探讨与解决的问题：

(1) 国内TRIZ在工程技术领域的相关研究在集成化、标准化方面取得了一定进展，正在逐步渗透进入非工程技术领域，比如教育创新、服务创新、知识创新等等。但是，TRIZ在各个非工程领域的应用与创新上有待于系统深入的研究和持续拓展，并且充分融合用户群体的个性化需求，为了更好地实现TRIZ在非工程领域的深入系统研究，需要逐步奠定面向需求的各非工程技术领域的创新研究基础，然后再推进纵深发展。

(2) TRIZ是一套庞大的理论体系，用户知识面的局限性限制了其对TRIZ知识的理解应用，而TRIZ理论方法的专业及复杂又使得非相关专业的人员望而却步，因此若要更好地推广TRIZ，其应用性研究有待加强。目前，TRIZ在计算机辅助创新软件的应用仍比较有限，因此开发高效易操作且界面友好的软件工具有利于推进TRIZ在各个领域的广泛深入应用。

(3) 在当前人工智能、数字孪生、工业互联网平台等为主要标志的新经济时代下，TRIZ理论体系及方法有待于迭代与更新，特别是当前我国制造业迫切面临创新驱动下的数字化网络化及智能化转型，从两化融合演化到两业融合，先进制造业与现代服务业需要高质量的创新性融合，TRIZ理论方法体系也面临转型以及智能化应用的挑战，亟需开发面向人工智能产品的设计开发系统，以提升产品研发效率。