TRIZ進化理論在滾筒洗衣機發展預測中的應用

冷崇杰，項輝宇

（北京工商大學 材料與機械工程學院，北京 100048）

0 引言

TRIZ 理論是由前蘇聯發明家Genrich S.Altshuller和他的團隊花費近50年時間對全世界250萬件專利進行整理和研究的基礎上所構建的一整套系統化、實用的解決發明創造問題、實現技術創新的理論體系。其中重要的理論之一是技術系統進化理論，其主要觀點是技術系統的進化并非隨機的，而是遵循著一定的客觀的進化模式與進化路線[1,2]，該理論不僅能預測技術的發展，而且還能展現預測結果實現的產品的可能結構狀態，因此，研究和應用TRIZ技術進化理論，不僅可以提高我們開發新技術系統的預見性，而且還可以提高產品研制的成功率，縮短研發周期，對產品創新及提高企業競爭力具有重要意義。

1 技術進化理論——S曲線進化法則

1.1 生物系統的S曲線

通過對大量細菌的培養我們發現了生物系統的進化規律，隨著時間的增長細菌的群體數量經歷了培育期、快速成長期、穩定期和消亡期四個階段，如圖1所示為生物系統的S曲線。

圖1 生物系統的S曲線

圖2 技術系統的S曲線

1.2 技術系統的S曲線

通過對大量的專利分析，Altshuer發現技術系統的進化不是隨機的，而是與生物系統進化模式一樣存在誕生、成長、成熟、衰退和滅亡的生命過程，即任何技術系統的進化都會經歷嬰兒期、成長期、成熟期和 衰退期四個階段，如圖2所示為技術系統的S曲線。

1.3 技術系統S曲線族

當一個技術系統的進化完成4個階段以后，已經到達了研發極限，必然需要一個新的技術系統來替代它，并且新的技術系統必須在前一個技術系統成長期還未結束、成熟期到來之前開始研制開發，著手布局下一代產品，不斷地引入新的技術，形成新系統的S曲線，如此不斷的替代，就形成了S曲線族，如圖3所示，以保證本代產品淡出市場時，有新的產品承擔企業發展的重任。

圖3 S曲線族

2 產品技術成熟度預測

2.1 產品技術成熟度預測方法

技術系統的發展規律符合S曲線，確定產品在S曲線上的位置是產品進化理論研究的重要內容，稱為產品技術成熟度預測。TRIZ進化理論提供了一種識別和確認產品在S曲線上所處狀態的方法，提出下列四組曲線綜合評價理論來科學地、客觀地確定產品在市場中所處的地位[3]，該四組曲線中，描繪的都是典型曲線，而實際上調查統計結果不會有這么明顯，所以在實際使用中一定要多種曲線組合對照才能得出較準確的結果。首先總結出特定時間內與產品相關的專利數量、專利級別、產品利潤和產品性能的基本變化規律，收集當前產品的有關數據，建立相應的四條曲線，所建立的曲線形狀與這四個圖中曲線的形狀比較，就可確定產品的技術成熟度，從而為企業制定產品開發策略提供了科學的依據。

2.2 技術成熟度預測曲線

如圖4所示，時間—— 專利數曲線表示開始時企業都為此產品的不斷改進而投入，專利數少，隨著時間的增加，成熟期即將結束，進入衰退期時（在第三個拐點處），圍繞著該產品的專利已經得到不斷的完善，此時的專利數出現最大值；時間-性能曲線表明，隨著時間的延續，產品性能不斷增加，但進入衰退期后，其性能很難再有所增加；時間——利潤曲線表明，開始時企業僅是投入沒有利潤，甚至是負值，到成長期產品已出現利潤，之后，利潤逐年增加，到成熟期的某一時間達到最大，然后開始降低；時間-專利的級別曲線表示，帶有核心技術的新產品出現時專利級別高，后續專利級別逐步降低，但當產品由嬰兒期向成熟期過渡時，圍繞著核心技術有一些高級別的專利出現，推動產品快速成長。

圖4 技術成熟度預測曲線

3 滾筒洗衣機技術成熟度預測

滾筒洗衣機是一種典型的機電產品,進入市場前需要較大的投資和較長的開發周期,錯誤的開發方向不僅導致企業短期效益的損失,而且直接會影響企業生存的問題，因此研究分析滾筒洗衣機技術成熟度確定其新產品開發方向對于生產滾筒洗衣機企業是十分必要的。

3.1 相關技術成熟度曲線繪制及分析

首先從專利庫中查出1985年至2010年與滾筒洗衣機相關的2538件專利，按照滾筒洗衣機每年的專利數繪制出圖5所示時間—專利數曲線表示專利數隨時間的變化，開始時專利數較少，隨著時間的增長在第二拐點處下降，然后又繼續上升；對滾筒洗衣機每件專利進行分析確定其發明的級別，繪制出如圖6所示時間—專利級別曲線，帶有核心技術的新產品出現時專利級別高，后續專利級別逐步降低，在某一時期，在圍繞著核心技術有一些高級別的專利出現，然后慢慢下降到最低級別；根據滾筒洗衣機的關鍵技術其性能確定為滾筒洗衣機內筒的轉速，通過對滾筒洗衣機電機、減震系統，零部件材料的研究改進，市場上滾筒洗衣機內筒轉速由最初的400轉/分提高到600轉/分，然后以較快的上升速度由600轉/分提高到1200轉/分，一直穩定在1200轉/分左右，目前有一部分新產品達到的1400轉/分，如圖7時間—性能曲線所示；圖8是滾筒洗衣機時間—機器售出的臺數曲線，隨著時間的增長，滾筒洗衣機售出的臺數不斷增加，而且近兩年來的增長速度越來越快。

圖5 時間—專利數曲線

圖6 時間—專利級別曲線

圖7 時間—性能曲線

圖8 時間—售出臺數曲線

3.2 決策與預測

通過系統分析[4]，決策者了解系統所處S曲線的位置，根據所處的不同階段，作出相應的決策。當系統處于成熟或衰退階段時，TRIZ建議決策者采取開發新一代系統(對企業來說即開發新一代產品或研究新的核心技術)策略；當系統處于嬰兒或成長階段時，TRIZ建議決策者采取優化現有系統(對企業來說即改進現有產品或技術)策略。

通過對圖5～圖8滾筒洗衣機技術成熟度相關預測曲線分析，可以看出，被預測的滾筒洗衣機技術處于快速成長期，即將進入成熟期階段，說明滾筒洗衣機的技術問題已經解決，系統性能即將達到極點，對于處于該階段的產品，應對其結構不斷創新，參數不斷進行優化，使其盡快成熟，為企業帶來更大的利潤；由于該產品即將進入成熟期，應該是即將獲利更大的產品，企業此時應保證質量、降低成本，同時著手研究開發新的替代技術，以便推出新一代產品，使企業在未來市場競爭中取勝。

4 結束語

本文以TRIZ進化理論為基礎，介紹了技術系統的S曲線進化法則及產品技術成熟度的預測方法，以滾筒洗衣機技術成熟度預測為例，詳細論述了應用TRIZ進化理論進行產品技術進化預測的方法與過程； 即首先總結出特定時間內與產品相關的專利數量、專利級別、市場利潤和產品性能

的基本變化規律, 通過對當前產品相關參數的變化分析, 可以確定該產品處于技術周期的哪個階段從而為制定產品開發策略提供決策[5]。在目前激烈的市場競爭中,掌握這一理論并能合理的運用，對于增加企業的創新能力及市場競爭能力都具有重要的意義和價值。

[1] 檀潤華.發明問題決理論[M].北京:科學出版社,2004.

[2] 張付英,張林靜,王平.TRIZ進化理論的產品創新設計[J].農業機械學報,2008,39(2):116-119.

[3] 范海雄,韓華亭,王威,炊明偉.96%理論在遮障偽裝系統發展預測中的應用[J].機械設計與制造2009(11):67-69.

[4] 馬蘇常,劉學斌.基于TRIZ的技術成熟度預測研究及應用[J].天津工程師范學院學報,2007,17(3):15-18.

[5] 王昕,楊君順.基于TRIZ進化理論在產品預測中的應用[J].包裝工程,2009,30(11):120-122.