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创新方法在科技成果转移转化中的应用
2021年12月14日 13:18
第一部分 新时代创新方法的应用与发展
这部分内容是新形势下创新方法在我国的应用与发展情况,主要包括三部分:一是了解一下什么是创新方法,尤其是从企业管理的视角,我们来看看创新方法的工作内容是什么;二是关于创新方法在我国应用与发展的情况;三是当前创新方法应用面临的新挑战。
(一)创新方法是什么
首先,我们要对创新方法有一个整体的认识,来看看创新方法是如何定义的,创新方法与我们的工作有什么联系。
当今社会和经济发展过程中,创新的重要性是不言而喻的,但是想要做到真正的创新也是十分具有挑战性的。一项新技术、一个新产品从创意到成功实现商业化的过程一般来说很难一蹴而就,往往都会经过几番波折。
我们来看这个图,它生动展示了现实中存在着巨大的创新鸿沟,这个鸿沟的产生正是源于企业理解的用户需求与用户实际需求之间的认知偏差。近年来涌现出的“新国潮”现象正是制造业高质量发展与“人民对美好生活向往”之间匹配形成的消费新趋势,可以说正是企业对用户需求的再认识而挖掘出的新空间,也说明创新鸿沟孕育着巨大的创新机会。
虽然说创新是一件很难的事情,相当具有挑战性,但是通过一定的方法,个体和组织的创新能力是可以得到训练开发的。创新不并是一件玄妙的事情,并不是要创造出完全不存在的事物或商品。日常工作和生活中,为解决某个问题,重组已经掌握的信息,创造出有价值的东西或想法就是创新,比如说我们每天上下班的路线和时间往往是固定的,但是某一天你突然发现原来的一条断头路打通了,这会让你节省20分钟上下班时间,这种通过信息加工提升效率的方式也是一种创新。再比如说,我们使用一些别人已经了解的而对于自己来说尚未运用过的、新的有益的事物,也是一种创新。这类似于我们常说的知识迁移,或是更直观的跨界,都是一种创新。
因此,我们将在创新过程中所应用的科学思维、科学方法和科学工具都可以统称为创新方法。创新方法是创新活动中带有普遍规律性的方法和技巧。创新方法的提炼和总结是通过研究一个个具体的创新过程来揭示创新的一般规律和方法,比如说我们可以通过研究:创新的题目是怎样确定的,创新的设想是怎样提出的,设想又是如何变成现实等来总结一般性的规律和方法。日常工作中,可能大家听说过TRIZ,它也是创新方法的一种,后面的培训里我们会对它做专题的介绍。
关于创新方法的应用场景这块。可以说,创新方法的应用范围和情境是非常广泛的。这张图从企业生产经营活动的视角展示了创新方法应用的一些场景。我们以企业的产品研发活动为例,企业在产品开发的时候,往往要考虑很多因素,如提高产品质量、降低产品成本、缩短交付周期、小批量、多品种和经营效益、效率等,这些问题都可能通过形成或提炼为一般性的核心问题后使用创新方法来解决。
今天,我想强调的一点是,创新方法不仅仅能够应用于产品或工艺的发明创造和改进,还可应用于企业的经营管理活动中。国家标准《企业创新方法工作规范》中将企业创新方法工作定义为企业运用创新方法,为优化业务流程、改进技术与工具、培养组织与人员,在管理者承诺、资源保障和管理的基础支持下进行的策划、实施、审核与改进过程。可以看到在企业创新方法工作运行中,企业通过收集相关方的创新需求,实施创新方法工作,达成相应的创新绩效。
企业创新方法工作实施中,可采用的创新方法分为三类:一是技术创新方法,是指应用创新方法于产品设计、产品制造等活动中,以解决矛盾问题、提高产品质量的技术;如功能分析、因果分析、矛盾分析、物场分析、创新原理、进化规律、标准解系统、创新思维等;二是管理创新方法,是指应用创新方法于产品质量管理、研发管理、生产管理、售后管理等活动中,以减少浪费,降低成本,并提高业务流程的效率和效果的技术;如SWOT分析、流程分析、质量功能展开、失效模式与效果分析、仿真模拟、流程优化、精益营销、现场管理等;三是知识工程方法,是指应用知识共享于产品的全生命周期管理和企业经营等活动中,以提升业务活动绩效的技术。如知识搜索、知识问答、知识百科、知识专题、知识地图、实践社区等。
(二)创新方法在中国应用与发展
从TRIZ的起源和发展来看,1950年代就已经在前苏联开始应用推广了,并在1990年代推广到了美国欧洲等国家和地区,创新方法在我国的推广应用始于2008年。2008年4月23日,科学技术部、发展改革委、教育部、中国科协联合印发《关于加强创新方法工作的若干意见》的通知(国科发财[2008]197号),提出6项主要任务。
2008年10月9日,科技部、发展改革委、教育部、中国科协在京正式成立创新方法部际联席会,由科技部部长担任主任。2008年11月19日,国家级创新方法研究会在北京成立,由原科技部部长徐冠华担任理事长。
创新方法工作中,有一项比赛近年来开展的如火如荼。2016年,中国科协举办第一届全国企业创新方法大赛。2018年开始,由中国科协、科技部和地方政府联合举办中国创新方法大赛。目前,中国创新方法大赛包括三项专项赛:大学生TRIZ杯专项赛、企业创新方法专项赛、工业工程创新方法专项赛。2021年中国创新方法大赛是由天津市承办,共有40个行业超过1700家企业的4170余个项目报名参赛。经过区域赛层层选拔,201个创新项目突出重围,进入总决赛。从参赛的规模我们也能看出,当前创新方法在国内的普及和推广工作的态势还很是不错的。
虽然创新方法在我国推广应用的时间不算长,但已经基本初步建立起了关于创新方法的研究推广应用体系。这一体系主要由知识体系、人才培育体系、企业服务体系和保障体系构成。其中,知识体系主要指从事创新方法相关知识的引进消化吸收和再创新的研究推广团队,主要包括高校和科研院所的研究人员;全链条创新型人才培育体系主要以培育创新思维,提升创新能力为目标,针对目标群体开展创新方法相关知识的培训和实操,目前国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心开展“国家创新工程师”认证培训工作;企业服务体系主要为企业解决提效率降成本等问题提供服务的第三方组织和社会团体;保障体系主要是指科技部、中国科协及地方各级相关机构所形成的多部门多主体联动的推广应用体系,如,在创新方法的推广应用过程中,财政部在经费上予以支持、科技部负责全方位组织协调等工作。
面向企业的创新方法推广应用工作主要有四个方面,一是面向企业的创新方法理论及工具培训,通过对创新方法相关理论知识和实践操作的讲解,提高企业相关岗位员工对创新方法的认知和应用能力。二是针对企业具体技术问题开展咨询服务。当前,国内有一批从事创新方法咨询服务的咨询机构和培训企业。一般可以为企业开展问题识别、诊断、咨询建议等服务。三是支持企业设立创新方法工作小组及机制。目前,创新方法在大型国有生产制造型企业中得到了很好的推广应用,企业根据实际条件和需求,一般会在研发部门设置创新方法工作小组。四是构建综合性创新方法服务平台,将培训、企业服务等内容集成,如,国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心即提供培训、创新方法工程师的认证,也提供企业咨询服务。
请看这张图,就是国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心面向企业推广应用创新方法的工作内容,依据企业创新链进行任务分解,找到关键问题和解决办法,在工作过程中形成专利、新技术和新产品,输出一批创新工程师(一个创新团队)、一批专利、一批新技术、若干新产品。一般整个流程走下来,需要半年至一年的时间。
(三)创新方法面临的挑战
相信大家都听说过摩尔定律。其中一种解释就是电子产品的性能18个月就可以提升一倍,价格下降一半。有人调侃说2020年推出的iPhone12长得很像10年前推出的iPhone4。但我们千万不能只看外观,10年时间,iPhone12的算力已经是iPhone4的80倍。更重要的是,人工智能、云计算、基因编辑、纳米技术、先进制造,这些科技突破在各个领域蓬勃展开,每个领域的技术进步都出现了类似摩尔定律这样的指数级增长的规律,这些表征正展现着当今世界科技发展呈现出的新趋势和新特征。
从世界科技发展的趋势来看,当前世界进入了高度、复杂的大科学时代:从微观到宇观各尺度加速向纵深化演进、需要巨额投资,来构筑大科学装置和工程;同时,数字技术的先发优势将在“高点决胜”,可以说未来谁掌握了数字技术谁就将在竞争中取得核心竞争力,当前我国数字经济正蓬勃发展,产业数字化、数字产业化的发展态势不断向好。
从世界科技发展的特征来看:一是当前多元技术知识高度融合,表现为前沿技术呈现多点突破态势,正在形成多技术群相互支撑、齐头并进的链式变革、物理、数字、生物世界的界限正在不断突破与重组。新冠疫情的防治突出体现了这一特征。从短时间研制的红外测温仪中的传感器、人脸识别技术,再到短期内疫苗研发试验与生产,都体现出跨领域、大协作的突出特点。二是数据及智能化(大数据的聚集和作用、智能化)正在深刻影响着企业和个体行为,比如说在市场营销领域,以前我们通过走访调研和分析收款台数据,发现啤酒和尿布的销售之间高度相关,超市可以将二者摆放在一起,但是如今,我们更常说的是信息茧房、广告的精准投放,这都是依赖于信息化技术和大数据分析技术的完美结合。三是颠覆特征及泛在性影响。正是科技的迅猛发展,对我们形成了无处不在的广泛冲击,以前只可能出现在科幻小说里的物品或情境如今已经在我们日常生活中真实存在,比如说隐身衣目前在技术上已经可以实现。它通过将一种材料敷在物体表面,能引着被物体阻挡光波绕着走,那么光线就似乎没有受到任何阻挡,实现了视觉隐身。另一方面,我们也在担心智能化的发展是否会对传统产业产生归零影响。数据显示可能未来90%的记者都会失业!美国Narrative Science 公司,结合大数据和人工智能,可以瞬间撰写出百万篇报道,《福布斯》杂志已成为它的客户。
正是在这样的大趋势大背景下,企业的生存与发展都面临着诸多挑战。当然,硬币是两面的,挑战存在的同时,也意味着有更多的机会。中国企业的成长与发展经历了由模仿、追赶到创新的不同阶段。改革开放初期,我国企业依靠价低打开国际市场,但产品的技术含量很低,很多还是资源型的初级产品,在国家发展战略的引领下,很多企业走上自主创新的道路,依靠扎实的研发积累开发产品,成为国内领先企业,在部分领域形成了一定的国际竞争力;而在当前卡脖子技术突破和实现科技自立自强要求下,我国企业承担着新的历史使命,需要通过原始创新激发新的竞争力,成为全球领先的企业。
企业要想成为全球性的引领型企业,最重要的是要有卓越的产品和服务,这就需要在研发上下功夫。一个全球性的引领型企业的研发活动往往具有研发投入大、研发周期长、研发风险高和研究管理难等特点。
我们也常常看到,当前国内一些企业的创新管理效果并不理想,一些企业受限于对创新理念认识的偏差、创新人才的不专业,很难构建一个规范的企业创新体系,从而难以持续推动企业开展创新活动。
因此,面向外部科技发展环境的变化和企业内部自身的发展要求,需要转变理念、采用新的方法来迎接和应对这些挑战。我们以新兴技术的成果转化为例,一项成果从实验室基础研究到最后成功产业化是一个非线性、多环节、非自发、多主体、非技术、综合性的过程,要考虑诸多因素的影响。在一些关键环节可以通过引入一些科学的方法来提高成功的概率,这也就是我们所说的可以引入一些创新方法。我们要有一个相对宏观的视角,把对创新方法的认知跳出在发明和创造环节的应用的TRIZ。其实创新方法可以对不同领域的基础知识和规律进行有机组合和迁移,从而形成新的领域的新方法。也就是说在今天这样复杂多变的环境中,我们要有意识的去了解学习新的知识和新的方法,并学会做好知识的迁移和融合,这是我们工作中不可或缺的工具和帮手。
第二部分 TRIZ基础理论与应用案例
第二部分的内容是向大家介绍创新方法中TRIZ理论的相关知识以及应用案例。主要包括三个部分,一是TRIZ的起源与发展,二是TRIZ的核心体系,三是TRIZ的两个实际应用案例。
(一) TRIZ的起源与发展
1.TRIZ是什么?
TRIZ专家Dr. Savransky提出TRIZ是基于知识,面向人的,发明问题解决的系统化方法学。它是一套体系相对完整的发明问题解决理论。TRIZ这四个字母源于发明问题解决理论俄文单词的首字母缩写,按照国际标准转化为拉丁字母后的缩写,既不是俄文也不是英文,中文有时也将TRIZ翻译为萃智。
2.TRIZ能做什么?
主要包括两个方面,一方面TRIZ能够用来发现问题的解,它本身不提出问题,而是解决问题。另一方面TRIZ提供了一套思考问题的方法,能够提高解决问题的效率和质量。
3.TRIZ是怎么创立的?
TRIZ是由前苏联发明学家根里奇·阿奇舒勒及研究团队创立的,阿奇舒勒14岁获得第一个专利,20岁成为苏联里海舰队专利部的一名专利审查员,有机会接触并对大量的专利进行分析研究。1946年-1956年十年的时间,阿奇舒勒和他的同事在研究分析了近百万件发明专利,其中包含20多万个高水平发明专利的基础上,发现了发明是有一定规律的,掌握了这些规律有助于做出更多、更高级别的发明。
基于这些思想,阿奇舒勒与前苏联1500多名科学家们一起,经过多年对数以百万计的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组,建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方法体系,这套理论和方法体系可以用来指导后来的发明和创造。也就是说创新或者有创意的idea不是靠灵光乍现或者是顿悟地,而是有规律可遵循的。阿奇舒勒曾经说过:“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”。
阿奇舒勒创立TRIZ理论的过程大概经历了三个阶段。第一个阶段是从1946年开始,阿奇舒勒对大量专利进行分析研究,1956年提出按技术水平将专利分为五个级别,1969年提出专利中解决的问题只涉及到39个技术参数之间的矛盾,并且可以应用40个发明原理中的若干项来解决技术参数之间的矛盾。
刚才提到了TRIZ理论是从海量的专利中总结和归纳得出的,那么如何从多如牛毛的专利中找出具有分析价值的专利呢?阿奇舒勒通过研究提出了评价专利创新性的标准,按照创新性的不同,将专利分为五个级别:
第一级发明,也是级别最低的发明,主要是指本领域范围内的正常设计。利用试错法的话,统筹只需要10次以下的尝试。这类发明大概占所有发明的32%。
第二级发明,是对现有系统某个组件进行改进,解决技术矛盾的发明。需要具备所在行业中不同专业的知识,利用试错法解决这样的问题,通常要进行10-100次的尝试。这类发明占所有发明的45%。
第三级发明,是对现有系统的若干个组件进行改进,大大提升了系统性能的发明。需要运用其他行业中本专业的知识来解决。利用试错法解决这样的问题,通常要进行100-1000次的尝试。这类发明占所有发明的18%。
第四级发明,是在保持原有功能不变的前提下,用组合的方法构建新的技术系统,属于突破性的解决方案。需要多学科知识交叉,从科学底层角度出发实现发明。利用试错法解决这样的问题,通常要进行1000-10 000次的尝试。这类发明占所有发明的比例低于4%。
第五级发明,催生了全新的技术系统,推动了全球科技进步。这种发明问题的解决需要通过发现新的科学现象或者物质来建立全新的技术系统。蒸汽机、计算机的首次发明就属于第五级发明。如果用试错法解决这样的问题,需要10万次以上的尝试。这类发明占所有发明的比例1%甚至更少。
而TRIZ理论是在分析第二、三、四级发明专利的基础上归纳,总结处理的规律,能够帮助工程技术人员解决第一到四级的发明问题。
4.通过对专利的研究、归纳,阿奇舒勒得出了一些规律性的结论
这些结论也是TRIZ的规律性结论,包括三个方面:一是在以往不同领域的发明和创新中所用到的原理方法并不多;不同时代的发明,不同领域的发明,应用的原理与方法被反复利用。二是相同的问题与解决该问题所使用的原理,在不同的领域反复出现。三是技术系统进化的模式(规律)在不同的工程及科学领域反复出现。也就是说大多数创新或发明不是全新的,而是一些已有原理或结构在本领域的新应用。人们只要遵循着产品及其技术发展的客观规律,就可以能动地进行产品设计并预测产品的未来发展趋势。
5.TRIZ的发展阶段
第一阶段是TRIZ理论体系的建设和完善阶段,1956年阿奇舒勒和沙佩罗合写的文章“发明创造心理学”在《心理学问题》杂志发表,阿奇舒勒、沙皮罗提出ARIZ,也就是发明问题解决算法。第二阶段是TRIZ理论在前苏联的推广、普及和完善,1961年,阿奇舒勒出版第一本关于TRIZ理论的著作《怎样学会发明创造》。1986-1999年,是TRIZ理论发展的第三阶段,TRIZ理论开始在全世界范围内传播,1989年成立俄罗斯TRIZ协会,也就是后来的国际TRIZ协会,阿奇舒勒任国际TRIZ协会的第一任主席,1993年TRIZ进入美国,1999年成立美国阿奇舒勒研究院。2000年至今是第四个阶段,TRIZ理论在全球推广,应用领域拓展至非技术领域,在2000年成立了欧洲TRIZ协会,2004年TRIZ国际认证进入中国。
6.随着TRIZ理论的推广应用,TRIZ理论与实际应用的融合程度不断加深
现代TRIZ理论在经典理论基础上,与企业需求深度融合,是各行业工程师设计开发与企业创新过程融合的新的创新过程。现代的TRIZ理论,不仅仅包括了经典的TRIZ理论,还有设计方法学,技术创新管理的相关理论和方法。
在应用中TRIZ创新方法也在不断的演变,从最开始的“是否正确解决了问题”到“是否对正确的问题正确解决”再到“是否对正确的问题提供切实可行解决方案” 再到现在的“是否显著性的提升了产品发展演变路线中的主要价值参数”,不同阶段都有新的工具和方法吸纳进来。
上面我们了解了TRIZ理论的起源与发展,能够解决现实中的问题,那么接下来进入第二部分内容,TRIZ理论的核心体系,都有哪些工具和方法。
(二)TRIZ理论的核心体系
1.TRIZ核心思想的三个方面
一是无论是一个简单产品还是复杂的技术系统,其核心技术的发展都是遵循客观的规律发展演变的,即具有客观的进化规律和模式;二是各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力;三是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。
2.TRIZ理论的体系结构
从哲学思维角度来看,TRIZ 理论是以辩证法、系统论和认识论为基础的。TRIZ理论的基础是技术系统进化法则。问题分析工具主要包括功能分析、物场模型、矛盾矩阵分析、资源分析等。针对具体的问题分析工具,TRIZ 理论又提出了相应的问题解决工具,包括发明问题标准解法、科学原理知识库、技术矛盾发明原理、物理矛盾分离法等。TRIZ 理论来源于专利,理论基础是自然科学、系统科学、思维科学。
3.TRIZ的工具集
从理论框架里看到,TRIZ理论是一套系统、相对完整、科学的理论体系。在框架理论体系下,形成了一系列内容丰富、成体系化的工具集,有技术系统、理想度、矛盾等的专门术语,有小人法、九屏幕法、STC算子等思维方法,也有解决矛盾问题的矛盾矩阵、四大分离原理等,还有S曲线、八大进化法则等技术进化规律,以及ARIZ算法等。
下面我们来看一下TRIZ理论中用于描述矛盾的39个技术参数表,这是解决技术矛盾的前提,39个技术参数中,又可以分为通用物理及几何参数、通用负向技术参数、通用正向技术参数,每类下面有具体的参数。这里解释下正向参数、负向参数的意思,通用正向技术参数指参数数值变大时,系统或子系统的性能变好,通用负向技术参数指参数数值变大时,系统或子系统性能会变差。
针对技术矛盾的解决,阿奇舒勒归纳总结提出了40个发明原理,在实践中人们根据发明原理的使用情况,对原理的适用率进行了排序,表格中标红的就是使用率排在前五的发明原理,依次是物理或化学参数改变、预先作用、分割、机械系统替代、抽取。具体的使用将在后面的案例中解释。
4.TRIZ的思维模式及解题过程
TRIZ理论的思维模式,先是把特殊问题表达成为TRIZ问题,然后利用TRIZ中的工具,如发明原理﹑标准解等,求出该TRIZ问题的普适解或称模拟解,再对普适解进行概念验证,把该解转化为领域的解或特解。
基于TRIZ思维模式的解决问题模式一般过程是这样的:首先定义问题,对问题进行功能分析,设定理想解,进行资源分析,找出矛盾,如果是技术矛盾,则归纳为39个技术参数,用矛盾矩阵,找出适用的发明原理;如果是物理矛盾,用4个分离原理,然后用11个解决物理矛盾的原理或者40个发明原理进行求解;如果既不是技术矛盾也不是物理矛盾,可以用物场分析进行分析,如果有标准解的,用76个标准解进行解题,如果没有标准解,再重新回到问题阶段,对问题进行重新定义。
5.TRIZ的应用
随着TRIZ理论的发展,应用范围也不断拓展,应用领域不仅仅局限于工程领域、技术开发、产品设计,还应用于自然科学、社会科学、管理科学等领域,TRIZ的原理、算法也不局限于任何特定的应用领域。
TRIZ在实际应用中也取得了良好的效果。三星自1997年引入TRIZ理论,取得显著的创新成果。2003年,三星电子采用 TRIZ 指导项目研发而节约相关成本15亿美元。在67个研发项目中运用TRIZ 技术成功申请了52项专利。波音公司邀请TRIZ专家,对450名工程师进行了2周的培训,在767空中加油机研发的技术方面取得了关键性的突破,从而在竞争中取得优势,赢得15亿美元空中加油机订单。中兴通讯公司对来自研发一线的25名技术骨干进行5期的TRIZ理论与方法培训,21个技术项目在培训期间取得了突破性进展。
(三)TRIZ的应用案例
1.40个发明原理解决问题案例
前面我们提到了39个技术参数、40个发明原理,我们来详细看一下具体是实际案例中的应用。
矛盾是TRIZ的基石,面对矛盾问题,TRIZ理论的出发点是从根本上解决问题;TRIZ把技术问题定义为技术矛盾和物理矛盾,技术矛盾描述的事一个系统中两个参数之间的矛盾,改善对象中的某个参数(A)时,导致另一个参数(B)的恶化,参数A和参数B就构成了一对技术矛盾。而借助于39个通用参数,可以讲技术矛盾转化为TRIZ问题,进而用40个发明原理找到解决方案,所以说39个通用工程参数就是矛盾与解决方案之间的桥梁。
这就是阿奇舒勒矛盾矩阵中的一部分,39个参数,形成了39*39的矛盾矩阵,横向的是恶化的参数,纵向是改善的参数。在矛盾矩阵中45度对角线表示是物理矛盾而非技术矛盾。“—”表示没有找到合适的发明原理来解决问题,但不代表不能够用发明原理。单元格中的数字是对应发明原理的序号,而且顺序也有讲究,排在第一个的序号是对应发明原理在解决该技术矛盾时用的次数最多的,以此类推。
下面我们来看一个具体的案例,大口径空间望远镜发射太空的问题,我们知道对于空间望远镜来说,它的镜面越大观测能力越强,但是火箭发射舱的空间是有限的,那么怎么把大口径的空间望远镜发射到太空呢。我们先来定义遇到的问题,解决大口径空间望远镜的空间运输可行性。
定义了问题,我们就要找改善的特性和恶化的特性。改善的特性就是空间望远镜能够放入火箭发射舱,常规的解决措施就是要么减小镜面尺寸,要么增大发射舱,增大发射舱的尺寸就带来了恶化的特性,也就是会使得我们火箭发射系统更加复杂,对照39个技术参数,我们找到了改善参数6——静止物体的面积,也就是空间望远镜的镜面面积,恶化参数36——装置的复杂性,也就是火箭发射系统的复杂性。那么这就构成了一对技术矛盾,我们查找矛盾矩阵,找到推荐的原理是三个:1、18、36,分别是分割原理、机械振动原理、相变原理。
那么我们按照使用率最高的分割原理来想解决方案,分割原理,那就是把镜片进行分割,在太空中镜片还必须是展开的,由此我们就可以想到采用可折叠镜片,空间望远镜在发射时所有的镜片都折叠收放起来,抵达轨道之后,再行展开,并通过太空机械臂一块一块将镜片拼接起来,形成巨大的镜面。这就是TRIZ理论中技术矛盾解决的过程。
2.基于技术系统进化法则的案例
前面关于TRIZ理论的理论框架部分,我们提到技术系统进化法则是TRIZ理论的核心,阿奇舒勒认为,技术系统一直处于进化之中,都会随着时间的推移向更高级的方向发展,技术系统进化规律可以用S曲线表示,技术系统进化一般要经历四个阶段:婴儿期、成长期、成熟期和衰退期,每个阶段都有不同的特点。而当一个技术系统的进化完成4个阶段后,必然会一个新的技术系统替代它,如此不断进化。掌握了技术的进化规律,我们就可以对技术系统进行分析和预测,进而指导创新。
阿奇舒勒在研究了已有技术系统的发展轨迹后,提出了8大进化法则,后来的研究者又在8大进化法则的基础上进行了进一步的研究,形成了现代TRIZ的进化法则体系,这张图就展示了进化法则的体系构成。
今天我们就其中一个进化法则来进行案例介绍,减少人工介入法则。减少人工进化法则的基本内容是,随着技术系统的发展,减少系统中由人力执行的功能梳理,由此提高整个系统的自动化、智能化水平。具体的进化路线是“人工作用的系统—用执行机构替代人工—在控制水平上替代人工—在决策水平上替代人工”。
具体的我们来看减少人工介入法则用于手机解锁功能进化路线分析。
出于手机安全的考虑,手机出现了解锁的功能,最早时候是按键解锁、滑动解锁、密码解锁,这是完全人工的系统,后来出现了指纹解锁,这个可以算在执行机构上替代人工,只用把手放上去即可执行解锁,相比上一代的解锁,更加安全,但也有一定的弊端,比如出现过用橘子皮来成功解锁的例子。现在很多手机会用虹膜识别、人脸识别、声纹识别等生物特征的非接触解锁技术。
那么我们可以看到手机解锁的进化基本是经历了这样一个过程:按键解锁→滑动解锁、密码解锁→指纹解锁→虹膜识别、声纹识别和人脸识别等生物特征非接触解锁,按照减少人工介入法则,手机解锁潜在的进化路线就是在决策上替代人工,那么人机交互式解锁就可能是接下来的方向,比如在人脸识别声纹识别上提高技术的情感化决策水平,或者在非接触传感器上进一步探索,识别用户心跳、表情,甚至意识等,识别用户意图,来判断用户是真的想用手机还是无意识的挪了下手机的位置。
新时期,创新的作用已越来越凸显,而TRIZ理论就是一整套来促进创新、加快创新的工具和方法,今天我们只是简单分析了TRIZ理论的基础内容,TRIZ理论博大精深,对创新具有很强的指导意义,希望越来越多的人能够借助工具、方法在创新大潮中找到自己的方向。
第三部分 创新方法在科技成果转移转化中的应用
第三部分的内容是结合具体的案例向大家介绍创新方法在科技成果转移转化中的应用情况,本部分重点选取了技术成熟度和知识产权评估两种创新方法,具体看一下这两种方法是如何在具体场景下应用于科技成果转化过程之中。
(一)案例一:中科院宁波材料所技术成熟度与科技成果转化模式策略选择——技术成熟度如何影响科技成果转化模式?
首先,我们来介绍第一个案例——中科院宁波材料所技术成熟度与科技成果转化模式策略选择,从这个案例重点了解一下技术成熟度是如何影响科技成果转化模式的。
接下来的介绍主要是从背景知识、基本情况和转化模式三个方面展开。
关于技术成熟度的概念,是指技术相对于某个具体系统或项目而言所处的发展状态,它反映了技术对于项目预期目标的满足程度。技术成熟度等级是对技术成熟程度进行度量和评测的一种标准。作为当前主要的技术成熟度评估方法,技术成熟度等级源于20世纪70年代美国国家航空航天局,并在过去的几十年间不断完善和发展。
目前,从实践层面来看,美国国家航空航天局、美国国防部及欧空局分别有自己的技术成熟度等级定义,右侧表格展示了美国国防部关于技术成熟度的9个等级,这也是当前比较通用的技术成熟度标准。其中,美国总审计署认为技术研发活动中各项关键技术达到TRL7,也就是原型系统与其他支撑系统进行集成后在使用环境下验证通过,才能保证在重大设施建设中的成本和风险控制。
从上面技术成熟度等级的定义中可以看出,技术成熟的起点是发现可以作为关键技术发展基础的科学或者技术原理,终点是部署了采用该项关键技术的装备,并成功地执行了任务。技术成熟的过程就是围绕技术本身的配置、技术在系统中的集成度、技术进行演示或验证的环境三个属性的逼真度逐渐接近直至到达最终产品的过程。
在学习了技术成熟度概念的基础上,我们不禁会问,为什么要在科技成果转化中引入技术成熟度呢?原因在于:引入技术成熟度有利于评价关键技术的成熟水平,要求关键技术必须达到一定成熟度要求才能进入下一个阶段,从而达到节约项目成本和控制项目风险的目的。特别是当前,我国科技成果转化率低的一个重要原因在于高校和科研院所的科技成果能直接进入市场转化的偏少。技术成熟度低的科技成果难以明确技术可行性、市场前景和经济价值,会阻碍企业和科研院所的合作。因此,有必要引入技术成熟度的方法。
在正式进入案例之前,我们再对当前我国科技成果转化的模式进行简要的介绍,主要包括了技术许可、技术转让和作价投资三种模式。技术许可是以许可使用等方式进行科技成果转化。技术转让是通过所有权转移等转让方式进行科技成果转化。而作价投资则是以技术折算一定价值对外投资的科技成果转化。
接下来是对本案例中科院宁波材料所基本情况的介绍。中科院宁波材料所于2004年成立,在长期发展中探索出了一套行之有效的科技成果转化合作模式。
目前,宁波材料所已实现了52项重大科技成果的转移转化。而在此过程中,宁波材料所遇到过各类因素导致的失败,其中最核心的问题在于技术成熟度不足导致后续成果转化不顺利。对此,宁波材料所决定对科技成果进行技术成熟度评估后进行转化模式的优化选择。
结合前文背景知识,技术成熟度处于TRL5以下的科技成果需要在实验室里进一步培育、再进行对外转化;技术成熟度达到TRL9的科技成果,说明技术已经实现了实际应用,在技术许可、技术转让和技术入股等各种转化模式之间可进行自由选择。因此,我们重点分析中科院宁波材料对于技术成熟度处于TRL5-TRL8的科技成果如何进行转化。
首先我们来看技术成熟度处于TRL7-TRL8的高技术成熟度的科技成果转化模式。对此,宁波材料所探索出了“现金+股权”、“技术授权”、“合作开发”和“企业培育”模式。“现金+股权”模式是指合作双方经过交流与评估,对认可的技术进行深度绑定,共同成立新企业进行产业化运作。在此过程中,中科院宁波材料所将技术产生的知识产权作为无形资产出资入股,并进行后续的技术开发,提供技术支撑工作;合作企业提供市场经营、技术应用等资源,每年提供一定的研发投入,做好经营团队、产品定型和市场定位等工作。
现金+股权模式需要合作双方相互信任,对科技成果产业化前景看好,是科技成果转化合作双方进行利益深度捆绑的一种模式。利益深度捆绑使得合作双方的人员激励作用放大,因而该模式能迅速推进科技成果的落地实施,常见于重大科技成果转化项目。其中一个典型案例就是宁波材料所与宁波威元新能源有限公司、浙江佳利投资集团有限公司达成合作协议,三方共同组建“宁波森利电子材料有限公司”,实施高性能氧化锌基溅射靶材产业化。
第二种针对高技术成熟度的科技成果转化模式是技术授权模式。技术授权模式是指技术供给方以专利实施许可或转让方式与企业合作,通过约定每年许可及转让费等方式实现收益。技术授权模式可以降低企业在技术研发前期的资金投入与风险。同时避免了科研单位因技术入股产生的一系列国有资产管理问题,能快速地将技术转化到市场。但是,与“现金+股权”的模式相比,科研单位在“技术授权”模式中进行科技成果转化时主导权和激励机制有所降低。这种模式需要技术接受企业本身需具有很强的技术承接能力。
技术授权模式的一个典型案例就是中科院宁波材料所与上海晨鑫电炉有限公司的合作。上海晨鑫电炉有限公司是一家研发、生产和销售真空电炉的高新技术企业。上海晨鑫电炉在与宁波材料所接触过程中,看中了功能碳素材料团队在真空装备及化学气相沉积涂层材料方面的研发能力。中科院宁波材料所通过技术开发费及后期产品销售提成的模式,将技术成果授权上海晨鑫电炉有限公司使用。
第三种针对高技术成熟度的科技成果转化模式是合作开发模式。合作开发模式是指双方先展开合作对技术进一步开发,再进行技术的转化。合作企业可以根据自身需求定制成果,与有相关技术背景的科研团队展开合作。科研团队负责技术成果的完善和后续研发,使科技成果在技术上不断成熟;合作企业利用自身的工艺、生产、市场营销等优势完善技术、开拓市场,以此获得该成果的转化权。中科院宁波材料所与江西铜业集团的合作就是典型代表。江西铜业集团看好宁波材料所的石墨铜复合材料技术。双方协议前期以合作开发为主,研究团队继续技术的工程化开发,企业进行市场开拓。明确市场方向后,双方按照前期协议成立公司进行技术成果产业化。
第四种针对高技术成熟度的科技成果转化模式是企业培育模式。企业培育模式鼓励科技人员以产品为导向,带着科研成果孵化创业,是在科技成果转化项目初期时科研人员以技术成熟化为目标的一种创业模式。中科院宁波材料所康复与辅助机器人团队参与的神经康复机器人工程就是其中的典型代表。2015年该科研团队引入天使基金,与深圳黑天鹅医疗健康合伙企业共建神经康复机器人技术创新与产业化平台,并成立新公司实施康复机器人产业化工作。
以上就是针对高技术成熟度的科技成果转化模式。接下来是聚焦中技术成熟度的科技成果转化模式,也就是技术成熟度处于TRL5-TRL6的科技成果。对此,中科院宁波材料所通过优化社会资源、引入社会资金等方式加快技术的培育过程,包括战略合作、共建工程中心、共同开发等模式。战略合作模式主要面向行业领军企业和科研院所的合作,用来解决行业共性技术以及前沿技术的储备等关键技术问题,需要多个科研院所和企业进行长期跟踪合作,对科研院所的创新能力有很高的要求。
第二种聚焦中技术成熟度的科技成果转化模式是共建工程中心模式。共建工程中心模式主要面向创新能力不足的中小企业,基于技术中心平台,开展技术咨询、人才培养、工程放大、成果孵化等合作,从而降低中小企业的研发成本,促进地方高校和科研院所服务区域经济和地方发展。
共同开发模式是根据企业的具体技术需求,接受企业委托技术攻关的一种科技成果转化模式。特点在于技术合作双方通过签署具体的委托开发或技术开发协议来解决企业的具体技术需求,在相关技术成熟后进一步推进技术成果的产业化。目前,中科院宁波材料所与全国超过700家企业签署了具体的委托开发或技术开发协议,解决企业提出的具体技术难题。
最后我们对本案例做一个小结。科技成果在向外转化时,需要首先对科技成果的技术成熟度进行评估,考核是否适合转化以及适合哪些模式转化,再结合技术特点和合作双方的现实情况对科技成果转化模式进行策略选择,具体可以采取“现金+股权”、“技术授权”等模式。
(二)案例二:复旦大学益母草碱新药前期成果评估与转让——知识产权评估如何助力技术商业化?
下面我们来介绍第二个案例——复旦大学益母草碱新药前期成果评估与转让,从这个案例重点了解一下知识产权评估如何助力技术商业化过程。
接下来的介绍主要是从背景知识、基本情况和知识产权评估的应用三个方面展开。
首先我们来看一些基本概念。知识产权是指权利人对其智力劳动所创作的成果和经营活动中的标记、信誉所依法享有的专有权利。知识产权评估则是按照评估目的,选择评估适当方法、以一定的评估流程、评估标准和规范,对知识产权进行预测、估算、得出评估值,为知识产权所有人或使用人确定其知识产权价值的经济行为。
对于知识产权评估,一般主要采用市场法、收益法、实物期权法和成本法四种资产评估方法。
市场法是通过对同类专利和专有技术的市场交易价格的比较来确定被评估专利技术的价值。收益法是通过将预期收益资本化或者折现,确定评估对象价值的评估方法。通过合理预测经济年限内专利和专有技术产品的销售收入并进行折现,再乘以专利和专有技术收入分成率,得出专利和专有技术的价值。实物期权法是通过对附着于标的资产上的期权进行识别,并通过对交易双方后续分阶段投入进行分析,评估人员判断投资方所拥有的标的资产期权为退出期权。再通过计算退出期权标的资产价值、波动率、行权价格、行权期限和无风险收益率等确定退出标的资产期权在评估基准日的价值。成本法是通过求取估价对象在估价时点的重置价格,扣除资产实体性贬值、功能性贬值、经济性贬值,以此估算估价对象的客观价值。
这里对期权知识进行一个简要的介绍。期权是指一种合约,该合约赋予持有人在某一特定日期或该日之前的任何时间以固定价格购进或售出一种资产的权利。从分类上看,按可以执行的时间不同,期权可分为欧式期权、美式期权和百慕大期权。欧式期权的持有者只能在期权到期日这一天行使其权力,不能提前;美式期权的持有者可在到期日及之前的任何一天行使权力;百慕大期权的持有者可在期权有效期内的某一段规定的时间中行使权力。关于期权的定价,目前有多种定价方法,其中应用较为广泛的B-S模型和二项树模型。
接下来我们来看本案例的一些基本情况。本案例中知识产权转让的双方是复旦大学和中珠正泰公司。中珠正泰是中珠医疗的一家全资子公司,主营业务涉及医药、医疗器械研发等一系列相关业务。复旦大学计划向中珠正泰公司转让涉及的益母草碱新药前期研究成果。为此,二者共同委托一家第三方评估机构对该成果进行了价值评估。
本案例的评估对象和评估范围包括两个方面,一是表中复旦大学益母草碱新药前期研究成果专利,共计8项。二是益母草碱制备方法相关技术秘密,以及临床前研究和生产工艺相关材料,包括文字材料和样品。
本次评估的目的主要是两个方面,一是截至评估基准日复旦大学所持有的益母草碱新药前期研究成果专利和专有技术资产组的价值。二是益母草碱专利和专有技术资产组于约定的后续研发各里程碑时点期权价值。
评估过程主要采取了实物期权法,同时结合了收益法。采取实物期权法的原因在于被评估的专利和专有技术资产组,对应的是一项新药的临床前的研发阶段性成果,目前虽然已通过产权持有人申请并获得专利的方式以及必要的保密措施,对资产形成了一定的保护措施,但由于新药的后续研发过程较长,当中存在的不确定较大,而取得相应资产权利的一方可以在未来的一定时点行驶选择权,获得相应的收益,因此,适用于实物期权法进行评估。
进一步来看,本次评估的期权由于资产组转让的交易假设,只能在评估基准日行使,因此属于欧式期权。同时,经过估算后最终采用了二项树定价模型。
在此基础上,本项目评估涉及的专利和专有技术对应的预期研究成果上市后产生收益的折现过程,采用了收益法进行估算。幻灯片中展示了收益法具体的折现公式。
评估过程中,具体包括了6个步骤。
第一步是明确评估基本事项。在此过程中,需要明确评估目的、评估对象基本情况、价值类型、评估基准日、评估假设和限制条件等基本事项。第二步是编制资产评估计划。根据项目特点,评估时重点考虑评估目的、资产评估对象状况,资产评估项目的规模和复杂程度,评估对象的性质、行业特点、发展趋势,资产评估项目所涉及资产的结构、类别、数量及分布状况,相关资料收集情况。第三步是现场调查。根据评估项目的具体情况对评估对象进行必要的勘查,了解资产的使用状况及性能。第四步是收集资产评估资料。主动收集与资产评估项目有关的评估对象资料及其他资产评估资料,根据评估项目的进展情况及时补充收集所需要的评估资料。第五步是评定估算。对所收集的资产评估资料进行充分分析,摈弃不可靠、不相关信息,对不可比信息进行分析调整。恰当选择资产评估方法,并根据需要及时补充收集相关信息,按照评估基本原理和规范恰当运用评估方法进行评估,形成初步评估结论。并以此为基础,对信息资料、参数数量、质量和选取的合理性等进行综合分析形成资产评估结论。第六步是编制完成资产评估报告。在执行必要的资产评估程序、形成资产评估结论后,按规范编制完成资产评估报告。
最后得出评估结论,主要包括两个方面。一是在评估基准日,复旦大学的益母草碱新药前期研究成果专利和专有技术资产组的评估价值为2400万元。二是在评估基准日,复旦大学的益母草碱新药研发项目于约定的后续研发各里程碑时点的期权价值。以上就是知识产权评估在科技成果转化中应用的介绍。
责任编辑:李贤博
文章来源:http://www.71.cn/2021/1214/1152761.shtml