技術(shù)創(chuàng)新方法的發(fā)展歷程及解決方案研究

技術(shù)創(chuàng)新方法的發(fā)展歷程及解決方案研究

技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)生存和發(fā)展的不竭源泉和動力，技術(shù)創(chuàng)新活動是有規(guī)律可循的，發(fā)掘、認識和把握這些規(guī)律，掌握其技術(shù)創(chuàng)新的方法，可以加快人們創(chuàng)造發(fā)明的進程、幫助企業(yè)提高技術(shù)創(chuàng)新的效率。笛卡爾曾說過：“人類歷史上最有價值的知識是方法的知識”。先進的創(chuàng)新方法是科技進步的基礎(chǔ)和保證，是提升國家創(chuàng)新能力的重要手段。目前，我國學者分別從創(chuàng)新模式[1-5]、創(chuàng)新能力[6]、創(chuàng)新的影響因素[7-8]等多方面對技術(shù)創(chuàng)新進行了深入的研究。技術(shù)創(chuàng)新，方法先行。本文通過對技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展歷程的討論，從不同的創(chuàng)新視角考察創(chuàng)新方法的特征，挖掘各種方法之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并分析創(chuàng)新方法的運用要領(lǐng)，為創(chuàng)新方法集成研究打下基礎(chǔ)，為實際運用創(chuàng)新方法提供參考，促進創(chuàng)新方法在學校、企業(yè)的普及與推廣，進一步推動科技進步，增強國家的競爭優(yōu)勢。一、技術(shù)創(chuàng)新方法的發(fā)展歷程1912年，美籍奧地利經(jīng)濟學家約瑟夫·熊彼特(J.A.Schumpeter)首次提出創(chuàng)新(innovation)的概念，并認為技術(shù)創(chuàng)新是資本主義經(jīng)濟增長的主要源泉[9]，由此拉開了創(chuàng)新理論研究的序幕。在分析眾多學者研究成果的基礎(chǔ)上，我們認為技術(shù)創(chuàng)新方法就是在技術(shù)創(chuàng)新過程中，創(chuàng)新主體針對待解決的問題，進行分析、形成新設(shè)想、產(chǎn)生新方案、解決問題的系統(tǒng)性方法和策略。最早的創(chuàng)新方法可追溯到公元4世紀的啟發(fā)法，目前已有技術(shù)創(chuàng)新方法三百多種，本文按其發(fā)展的時序，將其分為三個階段：遠古研究階段(公元4世紀～19世紀)、近代研究階段(20世紀上初～20世紀50年代)、現(xiàn)代研究階段(20世紀60年代～至今)。(一)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的遠古階段技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的遠古階段是指公元4世紀～19世紀的啟發(fā)法?！癶euristics”(啟發(fā))源自希臘語heuriskein，古希臘數(shù)學家帕普斯(PappusofAlexandria)在公元4世紀首先提出該術(shù)語，亦稱為探索法，是人們根據(jù)一定的經(jīng)驗，在問題空間內(nèi)進行搜索，尋求解決問題的經(jīng)驗，從而快速解決目標問題的一種方法[10]。啟發(fā)法的內(nèi)涵實質(zhì)上是“單憑經(jīng)驗的方法”、有根據(jù)的推測、直覺的判斷或者只是常識。典型的啟發(fā)法是試錯法(Trailanderror，亦稱為試探或試湊)。(二)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的近代階段技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的近代階段是指20世紀初～20世紀50年代，主要的創(chuàng)新方法是頭腦風暴法、形態(tài)分析法、綜攝法、5W2H法、檢核表法、TRIZ、屬性列舉法等。1.頭腦風暴法(BrainStorm)是美國BBDO廣告公司創(chuàng)始人亞歷克斯·奧斯本(AlexOsborn)1938年提出的。最早是精神病學上的術(shù)語，指精神病患者精神錯亂的狀態(tài)，現(xiàn)在則是無限制的自由聯(lián)想和討論的代名詞[11]。它通常采用專家小組會議的形式進行，使與會者自由思考，暢所欲言，互相啟發(fā)，從而引起思想共振，并產(chǎn)生組合效應，激發(fā)更多的創(chuàng)造性思維，獲得創(chuàng)新的設(shè)想。頭腦風暴法有4條基本原則：注重數(shù)量、禁止批評、鼓勵奇思妙想、組合和改進設(shè)想[12]。2.形態(tài)分析法(Morphologicalanalysis簡稱MA)是瑞士天文學家弗里茨·茲維基(FritzZwicky)1942年提出。是一種系統(tǒng)化構(gòu)思和程式化解題的方法，通過將對象各要素所對應的技術(shù)形態(tài)進行組合，從中尋求創(chuàng)新性設(shè)想來進行創(chuàng)新[13]。弗里茨·茲維基認為它是一種簡單的、規(guī)則的考慮問題的方法[14]。我們認為準確地界定構(gòu)成系統(tǒng)的要素、全面地分析各要素的技術(shù)形態(tài)是運用形態(tài)分析法的關(guān)鍵。3.綜攝法(Synecticsmethod)是威廉·戈登(WilliamGordon)1944年提出的。Synectics一詞來自古希臘語synectikos，意思將表面上互不相關(guān)的各種元素連接在一起[15]。是一種運用類比進行創(chuàng)新的方法，它的主要思想是“變陌生為熟悉，變熟悉為陌生”。戈登認為創(chuàng)新不是闡明事物間已知的聯(lián)系，而是探明事物間未知的聯(lián)系，采用非邏輯推理等方法，把那些看似無關(guān)的東西聯(lián)系起來，即綜攝起來。綜攝法采用會議的方式進行。4.“5W2H”法亦稱為七何分析法，由美國陸軍在第二次世界大戰(zhàn)中首創(chuàng)。5W2H的含義是：Why、What、Where、When、Who、How、Howmuch，人們利用這7個問題進行設(shè)問，探尋創(chuàng)新思路，構(gòu)思設(shè)計，實現(xiàn)新的發(fā)明創(chuàng)造[16]。在創(chuàng)新活動中使用5W2H法將問題的主要方面都列舉出來，減少了思考問題時發(fā)生遺漏的現(xiàn)象。在5W2H法的基礎(chǔ)上，檢核表法逐漸發(fā)展起來。最早的檢核表法是奧斯本檢核表法，其引導性思維源自奧斯本，所以由以奧斯本的名字命名。奧斯本在其著作《發(fā)揮創(chuàng)造力》一書中介紹了很多激勵思維的方法，美國麻省理工學院工程研究室從中選擇出75個并將其歸納為9個大問題，編制出《新創(chuàng)意檢核用表》作為提示人們進行創(chuàng)新的工具，人們根據(jù)檢核表上所列的條目逐一分析問題的各個方面[17]。奧斯本檢核表的9個問題，如表1所示。5.TRIZ是俄文“теориирешенияизобретательскихзадач”的英文音譯“TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch”的縮寫，其英文全稱是TheoryoftheSolutionofInventiveProblems(縮寫為TIPS)，我國有學者將TRIZ譯作“萃智”。TRIZ是由前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿齊舒勒(GenrichS.Altshuller)提出。從1946年開始，阿齊舒勒帶領(lǐng)一批學者在研究了世界各國200萬份高水平專利的基礎(chǔ)上，提出了一套具有完整體系的發(fā)明問題解決理論和方法——TRIZ[18-20]。TRIZ理論核心包括9個部分：八大技術(shù)系統(tǒng)進化路徑、最終理想解IFR(IdealFinalResult)、40個發(fā)明原理、39個通用過程參數(shù)和矛盾矩陣、物理矛盾和分離原理、物-場模型分析、標準解法、發(fā)明問題標準算法(ARIZ)、物理效應庫。本文將整個TRIZ理論體系的內(nèi)容分為術(shù)語、工具、算法三大部分，各部分主要內(nèi)容的構(gòu)成，如圖l所示。6.屬性列舉法(AttributeListingTechnique)由美國內(nèi)布拉斯大學的克勞福德(RobertCrawford)1954年提出。把所研究的對象分解成細小的組成部分，各部分具有的功能、特征、屬性、與整體的關(guān)系等，盡量全部列舉出來，并做詳細記錄[21]。其核心是通過仔細觀察、分析目標事物的屬性，設(shè)法改變事物原有的某些特征或性質(zhì)(如功能、形狀、大小等)，從所列項目中挖掘出發(fā)明創(chuàng)造的主題，提出創(chuàng)造性設(shè)想。(三)技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的現(xiàn)代階段技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展的現(xiàn)代階段是指從20世紀60年代至今。主要的創(chuàng)新方法是中山正和法、信息交合法、六頂思考帽法、公理化設(shè)計法。1.中山正和法，簡稱為NM法。是以巴甫洛夫的高級神經(jīng)活動學說為基礎(chǔ)的，認為人的記憶力分為第一信號系統(tǒng)與第二信號系統(tǒng)[21]。第一信號系統(tǒng)只能反射類似記憶的事物，中山正和稱之為“點的記憶”；第二信號系統(tǒng)可用語言表達有條理的記憶，中山正和稱之為“線的記憶”。這種方法的內(nèi)涵是通過聯(lián)想、類比等方法來收集平時積累的“點的記憶”，再經(jīng)過重新組合、類比引導，就可以把它們連接成“線的記憶”，這樣就會涌現(xiàn)大量新的創(chuàng)造性設(shè)想，產(chǎn)生新的發(fā)明。2.信息交合法，亦稱為魔球法。認為主體對大腦中貯存的信息和新接受的信息進行巧妙的系統(tǒng)綜合，必然產(chǎn)生新信息[17]。信息交合法實質(zhì)上就是利用物體的信息來構(gòu)造其信息場，通過信息場尋求創(chuàng)新性的設(shè)想。在構(gòu)造信息場的時候，將該物體所能實現(xiàn)的功能、物體的屬性信息進行分解，分別投射到2個垂直相交的坐標軸上，通過將坐標軸中各個坐標點進行相互組合尋求創(chuàng)新方案。3.六頂思考帽法(SixThinkingHats)。其實質(zhì)是利用白、綠、紅、黑、黃、藍六種顏色代表不同的思維角色，幫助人們在分析問題的過程中通過變換思維角色進行創(chuàng)新[22]。運用該法，人們在思考問題的時候，有效地區(qū)分感性認識與理性認識，使得思維變得清晰，并針對目標問題進行全方位的剖析。4.公理化設(shè)計(Axiomaticdesign)，簡稱AD[23]。在設(shè)計時，以用戶需求為出發(fā)點，從用戶域到功能域再到物理域最后到過程域，進行曲折映射，得到4個域各自的層次結(jié)構(gòu)樹，從而得到清晰的設(shè)計框架和具體的參數(shù)、變量。二、各階段主要技術(shù)創(chuàng)新方法的特性及創(chuàng)新視角的分析(一)基于經(jīng)驗的方法啟發(fā)法是基于已有的經(jīng)驗，運用啟發(fā)法進行創(chuàng)新的效率因人而異，也因待解決問題的難易程度而有所差別。隨著啟發(fā)法不斷地發(fā)展，其應用范圍逐漸擴大，在心理學領(lǐng)域、工程領(lǐng)域、計算機、哲學、法律等領(lǐng)域都有廣泛的應用。(二)基于智力交流激勵的方法頭腦風暴法的特點是旨在為人們營造一種寬松的環(huán)境，最大限度地激發(fā)人的創(chuàng)造力，使人們相互啟發(fā)，提出大量的創(chuàng)新性設(shè)想，從而獲得問題的解決方案。但是由于其時間成本較高，并且其效果的好壞很大程度上依賴于會議召集者的引導，所以該法不太適合解決一般性的問題，主要針對需要探索創(chuàng)新性解決方案，并且需要獲得與此有關(guān)的大量設(shè)想的特殊問題。(三)基于組合的方法形態(tài)分析法在多維的信息空間中尋求創(chuàng)新，而信息交合法在二維的空間中尋求創(chuàng)新，這兩種方法均是基于組合的創(chuàng)新方法。形態(tài)分析法的特征是從構(gòu)成系統(tǒng)的各個主要因素出發(fā)，將思考范圍劃分為幾個不同的維度空間，在各異的組合中尋求創(chuàng)新。如果形態(tài)組合的方案過多，在篩選方案階段所面臨的工作量就龐大。在構(gòu)成系統(tǒng)各要素的形態(tài)組合方案不是太多的情況下，形態(tài)分析法比較有效。信息交合法則通過將信息的組合限定在了一個二維空間中，從而避免了形態(tài)分析法評價篩選方案的困境，是對形態(tài)分析法的簡化。由于其強調(diào)從事物的功能、特性等方面來探尋創(chuàng)新性設(shè)想，所以適用于產(chǎn)品的概念設(shè)計階段。(四)基于類比的方法綜攝法的特點是將整個思維過程分為了兩個階段：第一階段主要是依靠原來的知識來認識陌生事物；第二階段是對原本熟悉的事物進行新的認識。在整個過程中，運用類比將表面上看起來不同而實際上有關(guān)聯(lián)的事物綜合起來。適合于產(chǎn)品的概念設(shè)計階段，基于類比進行創(chuàng)新。(五)基于設(shè)問的方法“5W2H”法、奧斯本檢核表法、屬性列舉法這三種方法各自引導創(chuàng)新的問題不同，但都是基于設(shè)問的創(chuàng)新方法。5W2H幫助人們從7個方面進行分析，其特點是首先幫助人們找出問題，再針對問題部署具體的實施步驟，并且將所要耗費的成本納入考慮范圍中。由于5W2H法簡單、方便、易于理解和使用，目前已廣泛地應用于技術(shù)創(chuàng)新、企業(yè)管理、廣告營銷策劃等領(lǐng)域。奧斯本檢核表法以表格的形式，幫助人們通過設(shè)問的方式從9個方面思考，讓人們在創(chuàng)新過程中有一個可以依循的航標。從其問題的內(nèi)容來看，都與具體的產(chǎn)品有關(guān)，并有助于對已有產(chǎn)品的改進和新產(chǎn)品的開發(fā)，故適用于產(chǎn)品的概念設(shè)計階段。屬性列舉法引導人們從事物的不同屬性來思考問題。由于列舉法易于理解，操作簡單，既適用于個人，也適用于群體進行創(chuàng)新活動。此外，由于該方法進行創(chuàng)新的時候是針對具體事物的屬性進行分析，所以適用于產(chǎn)品的概念設(shè)計階段。(六)基于解決矛盾的方法TRIZ與中山正和法都是基于解決矛盾的方法，來處理創(chuàng)新問題。TRIZ通常先將實際問題轉(zhuǎn)換為TRIZ問題，然后利用TRIZ理論和工具來進行求解，獲得TRIZ問題的通用解，再根據(jù)實際條件的限制，將TRIZ問題的解轉(zhuǎn)化為具體問題的解。TRIZ是建立在普遍性原理之上的，適用性較廣。中山正和法通常先分析問題，建立基于直覺的解決方案假說，然后找出現(xiàn)實情況和解決方案之間的矛盾，最后解決矛盾。可以從雜亂的問題中找出事物之間顯性和隱性的關(guān)聯(lián)，理清思路，適合在創(chuàng)新活動中出現(xiàn)的看似模糊且牽涉面較廣的問題。(七)基于變化思維角色的方法六頂思考帽法是基于變換思維角色的方法。一方面通過限定人們思考的角度，最大限度地減少個人因素影響，另一方面引導人們從多個角度進行分析，使其思考的范圍更全面。目前，六頂思考帽法已被美國、英國、加拿大等50多個國家設(shè)置為教學課程，同時也被許多全球著名的企業(yè)所采用(例如：微軟、IBM、西門子、諾基亞、波音公司等)。(八)基于公理的方法公理化設(shè)計最為顯著的特點是運用獨立性公理和信息公理來指導整個設(shè)計過程。獨立性公理要求在設(shè)計的時候要保持單個功能的獨立性，這樣可以保證在對某一功能對應的設(shè)計進行調(diào)整時，不會影響其他的功能。該法使得設(shè)計問題可以按照程式化的步驟進行，有效地提高設(shè)計的成功率和質(zhì)量，適用于創(chuàng)新過程中的設(shè)計問題。在上文對創(chuàng)新方法特征分析的基礎(chǔ)上，本文嘗試找出處于不同階段創(chuàng)新方法之間的關(guān)聯(lián)，如圖2所示。從遠古發(fā)展階段到近代階段再到現(xiàn)代階段，技術(shù)創(chuàng)新方法的發(fā)展經(jīng)歷了由簡單到復雜，由單一到系統(tǒng)，由完全依賴人工思維到借助于計算機輔助創(chuàng)新的不斷發(fā)展和完善的過程。圖2技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展歷程及創(chuàng)新視角三、各階段主要技術(shù)創(chuàng)新方法的解決方案在對技術(shù)創(chuàng)新方法發(fā)展歷程及文獻[24]分析的基礎(chǔ)上，給出相應的解決方案，既為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)，又可指導企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動。(一)啟發(fā)法的解決方案啟發(fā)法有三種模式可以選擇：正向求解、逆向求解、漸進求解。下面針對典型的啟發(fā)法——試錯法，分析該法的解決方案，如圖3所示。圖3啟發(fā)法的運用模式圖運用試錯法，依據(jù)經(jīng)驗不斷嘗試可能的解決方案，直到找到問題的解決方案或者所有可以嘗試的方案都已試完，整個試錯過程結(jié)束。試錯的策略有兩種：按優(yōu)先次序或按隨機次序。按優(yōu)先次序試錯，首先嘗試最有可能的方案，接著嘗試可能性稍微次之的方案。按隨機次序試錯，采用隨機的方式來嘗試可能的方案。如圖4所示。圖4試錯法指導創(chuàng)新的解決方案(二)頭腦風暴法與綜攝法的解決方案頭腦風暴法通常采用專家小組會議的形式進行，執(zhí)行過程分為兩個階段：會前準備階段和會議執(zhí)行階段，如圖5所示。圖5頭腦風暴法的解決方案與頭腦風暴法相似，綜攝法也是采用會議的方式進行，如圖6所示。圖6綜攝法的解決方案(三)TRIZ的解決方案TRIZ提供的工具較多，根據(jù)不同的問題要選擇不同的工具來解決各異的發(fā)明問題，其解決方案較為復雜(另文研究)。(四)六頂思考帽法的解決方案首先戴上白色的中立帽子陳述問題；再戴上綠色的活力帽子提出設(shè)想方案；然后戴上黃色的正面帽子列舉目標事物的優(yōu)點；接著戴上黑色的負面帽子列舉目標事物的缺點；繼而戴上紅色的評判帽子對所提出的設(shè)想進行評判；最后戴上藍色的指揮帽子篩選的方案，如圖7所示。圖7六頂思考帽法的解決方案(五)公理化設(shè)計法的解決方案在公理化設(shè)計中，