我國創新方法的應用現狀與發展趨勢分析

趙靜宜，高 菲，王 崢

（北京市科學技術研究院，北京 100089）

新發展階段、新發展理念、新發展格局正成為人們理解中國當下與未來的關鍵詞。習近平總書記指出，“構建新發展格局最本質的特征是實現高水平的自立自強，必須更強調自主創新，全面加強對科技創新的部署。”［1］在構建新發展格局的過程中，自主創新將扮演不可替代的重要角色。“自主創新，方法先行”。創新方法是國家科技創新體系的重要組成部分，是自主創新的根本之源。自2007年科技部啟動創新方法試點至今，創新方法在我國的推廣應用已有十幾年，形成了具有一定特色的推廣模式，也初步形成了創新方法的服務體系。與此同時，創新方法也呈現新的發展趨勢，尤其是大數據、人工智能等新興技術為創新方法的研究和發展帶來了新的機遇，為下一步創新方法的研究、推廣及應用提供了新的思路和途徑。

1 文獻綜述

1.1 創新方法的提出

創新方法的研究始于20世紀40年代。美國亞歷克斯·奧斯本在其出版的《思考的方法》中提出了世界上傳播最早的創新方法——智力激勵法（也稱頭腦風暴法）。1942年瑞士天文學家在排列組合原理的基礎上提出了形態分析法，1946年根里奇·阿奇舒勒通過對上百萬件專利的研究提出了解決發明問題的理論——TRIZ理論［2］。至今，創新方法已有300多種，并被分為不同類別，從創新思維到創新基本原理，從產品創新到工藝流程創新，從管理創新到商業模式創新，創新方法已經應用于技術創新及創新管理的方方面面。創新方法不僅是解決發明創造問題強有力的理論工具，還是加快創新進程、縮短產品研發時間、提高生產效率、提升產品品質、降低創新成本的有效手段。

1.2 創新方法的應用研究

創新方法是科學思維、科學方法和科學工具的總稱，是以研究創新過程邏輯、規則、方法為宗旨的哲學，是應用一種或多種科學思維、科學方法、科學工具實現創新的方法［3］。創新方法是揭示創新規律的創新實踐，既有較強的包容性，也具有比較豐富的層次。創新方法既包含了創新活動的順序以及所使用的工具、方法，也包含了各學科的思想和研究方法；既包括了創新思維與創新設計的方法和技巧，也包括了科學儀器和軟件程序在內的計算機輔助創新技術工具。

針對創新方法如何驅動自主創新、如何選取合適的創新方法以及如何在應用過程中對創新方法進行優化等方面，國內學者開展了相關研究。在創新方法與創新體系的關系上，張愛琴等［4］通過分析企業內部和外部驅動力因素對創新方法推廣應用的影響，構建了創新方法推廣應用的驅動力理論框架，并對模型進行了驗證，進而提出了應用創新方法促進自主創新能力提升的路徑。王君華等［5］通過企業案例研究和共詞分析，提出了面向TRIZ的企業內部協同創新體系構建思路。黃超等［6］構建了技術創新方法輔助創新體系，分析了體系中各層次的內涵以及各類主體的角色，并提出了技術創新方法輔助創新體系建設的建議。在創新方法的評價與選擇上，皮成功等［7］研究建立了創新方法評價的指標體系，為企業進行創新方法的選擇和決策提供依據。張愛琴等［8］通過對創新方法的影響因素的研究，構建了以信任、感知為中介的創新方法應用采納作用機制模型。在創新方法應用優化上，王立然等［9］將企業創新方法應用成熟度分為意識導入級、試點培訓、應用推廣級、優化協同級四個等級，并構建了各等級對應的關鍵域和關鍵實踐，通過等級特征來判斷企業應用創新方法的能力和水平。王愛峰等［10］基于知識創造理論在時間和空間維度上重構創新方法應用模式，在時間維度上形成創新方法應用的知識創造閉環，在空間維度上用TIRZ理論對創新方法應用過程進行優化。目前，基于大數據、人工智能等新興技術而開展的創新方法應用的研究較少。

2 創新方法在我國的應用現狀

創新方法理論的研究和推廣應用在我國起步相對較晚。2008年4月，科技部、發改委、教育部、中國科協等多部門發布《關于加強創新方法工作的若干意見》（國科發財〔2008〕197號），提出重點面向企業、科研機構、教育系統3個群體，大力推進科學思維、科學方法、科學工具的發展，自此我國創新方法的研究與應用進入快速發展期。

2.1 我國創新方法應用推廣體系及模式

為推動創新方法理論的研究和實踐，科技部設立創新方法工作專項，引導和支持各類主體開展創新方法的研究、應用示范、人才培養等工作。國內成立了非營利的全國學術性機構——創新方法研究會，旨在搭建創新方法領域管理部門、企業、高校和科研院所交流平臺，開展創新方法培訓與認證，舉辦創新方法論壇，出版創新方法相關刊物，推動創新方法國際合作，全面推進創新方法研究與推廣。各地方政府也陸續成立創新方法重點實驗室、創新方法研究會等，以開展創新方法的研究與推廣應用，初步搭建創新方法理論研究和實踐的平臺。

自2007年開始，我國啟動創新方法試點省市建設，鼓勵各試點省市建設和完善創新方法服務體系，根據區域產業和企業特點開展創新方法推廣應用，為區域經濟轉型發展提供支撐。目前，全國已有31個省（區市）開展創新方法推廣應用工作，主要開展基于TRIZ理論的技術創新方法宣傳與培訓，并在試點企業中進行TRIZ理論推廣。在推廣機制上，科技部、國家發改委、教育部、中國科協等四部委共同推進創新方法工作，成立了創新方法工作部級聯席會，為創新方法工作的組織領導、協調機制提供保障。我國創新方法的推廣應用起初主要由政府主導，國家和地方政府以科技計劃等方式主導創新方法的研究、培訓和推廣，經過近些年的發展，逐步向由政產學研金介多元主體協同和企業主導轉變［11］。

在創新方法持續深入推進的實踐中，導入流程和形式不斷優化，各地形成了各具特色的推廣服務模式。天津市形成了涵蓋創新方法普及、進階培訓、師資培訓等方面的全流程培訓體系，還在科技項目中引入創新方法工作，提高創新方法在創新型企業中的知曉度［12］。上海市創新方法推廣應用與示范基地建設注重技術創新與管理創新方法的結合，旨在全面提升企業創新水平［13］。浙江省在省市部門聯動和省級部門聯合推進的推廣機制上，強化創新方法的應用研究，并針對不同對象，設計并形成不同的培訓課程體系，實現了創新方法在科技型企業中的全覆蓋［14］。黑龍江省緊緊圍繞企業技術創新需求，征集和篩選技術選題，開展有針對性的帶題培訓，強化對創新方法工具的理解和應用，增強培訓效果［15］。廣東省搭建了完善的創新方法推廣組織體系，逐步形成了“政府引導，團隊培育，企業導入，縱橫聯合”的四維推廣模式［16］，建設省市兩級創新方法推廣應用基地，并將創新方法培訓延展至企業生產線，促進創新方法與生產流程、研發流程緊密結合［17］。

2.2 我國技術創新方法的推廣應用成效

2.2.1 創新方法服務體系初步建立。試點省份開展創新方法服務基地建設，成立推廣服務中心，開展宣傳普及、人才培養以及咨詢服務等工作，積極組織企業開展創新方法試點示范，基本形成了培訓先行、試點先行、逐步推進的推廣模式，初步建立了以試點地區為中心、以重點產業為軸線、以企業為單元的創新方法推廣應用網絡［18］，培育了一批創新方法應用示范企業，越來越多的企業認可并應用創新方法來解決創新中的問題。隨著培訓的廣泛開展，創新方法的知曉度不斷提高，創新方法師資隊伍、創新工程師隊伍初具規模。

2.2.2 創新方法的理論和實踐產出日益豐富。關于創新方法研究和應用的論文數量快速增長，特別是以TRIZ理論為主題的研究廣受關注。2005年1月1日至2020年12月31日，中國知網數據庫中以TRIZ為關鍵詞的論文數量達4 555篇，并呈現逐年增長的趨勢，研究內容涵蓋了理論研究、應用研究、技術研究、工程研究、教育等領域。此外，創新方法理論、工具及實踐案例的著作產出日益增加，進一步支撐了創新方法的應用與發展。

2.2.3 創新方法推廣應用的長效機制逐步建立。在總結創新方法推廣應用實踐和經驗的基礎上，《創新方法應用能力等級規范》（GB/T 31769-2015）、《企業創新方法工作規范》（GB/T 37097-2018）、《創新方法知識擴散等級劃分要求》（GB/T 37098-2018）、《創新方法綜合實施能力等級劃分要求》（GB/T39667-2020）等多項國家標準相繼形成，創新方法推廣應用的標準體系逐步建立，人才培養和應用能力的評價有據可依。

2.3 創新方法推廣應用存在的問題

在多方努力下，我國創新方法推廣應用取得了突出成效，但也表現出一些問題，主要有以下3個方面：

一是創新方法的推廣主要以項目為依托，推廣工作存在因為項目的中止而停滯的現象，沒有形成推廣應用的長效機制。市場在創新方法推廣應用中的作用尚未充分發揮，專業化、市場化的高水平服務機構匱乏，培訓推廣與企業需求結合不夠緊密，大部分企業是推廣工作的對象，往往被動參與到創新方法培訓中，且參與的積極性不高［19］。

二是在實際應用中側重于TRIZ理論的推廣普及，但由于TRIZ的理論性、系統性、交叉性較強，掌握應用它們需要一定的理論基礎，達到熟練應用程度更要花費大量的時間進行實踐，所以適用范圍受到一定程度的限制。創新方法不僅應用在創新的某個環節中，而且應該與產品開發全周期相結合，也需要與企業商業模式、內部各部門的整體相協同。而目前創新方法的應用主要停留在如何解決單個問題的階段，與企業管理和已有創新體系的融合不足，推廣應用的系統性、協調性亟待提高［20］。此外，創新方法培訓和應用專業化力量不足，尤其是既熟悉專業領域又能熟練應用創新方法的高水平人才比較匱乏，導致目前創新方法主要用于解決低級別的創新問題，在企業中缺乏深層次的應用，高水平成果產出不足，對創新的支撐作用有限，企業應用創新方法的持續性和動力不足［10］。

三是創新方法應用中合作比較分散，示范企業的帶動作用有限，推廣中沒有形成廣泛、多元的協作網絡，主要以研究機構與企業之間的線性合作為主，研究機構與研究機構之間、企業與企業之間的合作頻率較低，應用過程中的合作交流不足，難以融入整個科技創新生態［21］。

3 創新方法的發展新趨勢

3.1 技術創新方法的應用領域不斷拓展

TRIZ理論是創新方法中重要的理論工具之一。TRIZ理論以自然科學、系統科學和思維科學為基礎，以技術系統進化法則為核心，包含一整套問題分析和求解的工具，在解決工程技術領域的問題中取得了很好的效果［22］。隨著TRIZ理論的深入發展，其不僅用于解決工程技術領域的問題，而且正逐漸拓展至教育、管理、仿真學、醫學、農業、軟件等非工程領域［23-24］。TRIZ在管理領域的研究主要集中在創新、設計、知識管理、績效等方面［25］，結合管理過程的特征，歸納管理進化、組織進化等的相關法則［26］，利用TRIZ理論的矛盾分析原理構建一整套管理領域的具有實際操作價值的沖突矩陣，從而尋找管理創新領域的最優解，形成基于TRIZ理論的管理創新體系。這是TRIZ理論拓展到管理領域的關鍵，也是未來研究應用的重要方向。

此外，TRIZ的矛盾矩陣、發明原理等方法和工具為社會科學領域的研究提供了新的思路、方法。利用TRIZ理論發現和定義問題、篩選相關沖突要素進行矛盾分析，進而用TRIZ理論發明原理找到最優解，能夠進一步豐富社會科學領域的分析模型和理論基礎［27-28］。

3.2 創新方法的系統集成應用深入發展

單一的方法不是萬能的，其在解決現實復雜系統的實際問題中具有一定的局限性，因而需要利用不同方法的互補性，創新方法集成的概念應運而生。創新方法集成是指針對創新中遇到的技術或管理難題，依據不同的創新方法來分析問題，設計多方法之間的接口，通過系統的同構和異構集成，形成在功能上新的有序方法體系［29］。創新方法集成不是簡單的方法羅列，而是多維度分析并凝練各種創新方法與創新過程的結合點，并以此為基礎建構創新方法的集成體系和系統模型，實現創新方法與創新的有機、系統結合［30］。

3.2.1 基于產品創新的系統集成。產品創新是生產出新產品的技術創新活動，其側重于結果，常用的創新方法有TRIZ、質量功能布置（QFD）等。QFD能夠通過質量屋等工具將用戶或者市場需求轉化為企業的技術需求，是一種將需求轉變為產品開發過程的方法，主要解決做什么的問題（What），但存在定位出技術問題后解決方法不足等問題；而TRIZ理論在技術問題解決方面有較強的優勢，主要解決怎么做的問題（How）。二者在產品設計創新方面互補，基于TRIZ和QFD的集成是產品創新中創新方法集成的重要應用方向。TRIZ理論不僅可以與QFD中的相關矩陣進行集成，還可以分別與質量屋的屋頂、左墻和地板進行集成，深度嵌入QFD實施過程［31］。此外，在TRIZ和QFD集成的基礎上，綜合利用專利知識挖掘、層次分析法等方法，并進行多維的系統集成，能夠進一步提高產品創新的有效性［32-33］，也是創新方法集成的研究和應用方向。

3.2.2 基于過程管理的系統集成。過程創新也稱為工藝創新，側重于活動過程的控制管理。常用的過程管理創新方法有致力于過程改進的六西格瑪、以減少浪費提升價值為核心的精益管理和改善系統整體性能的約束理論等。基于過程管理的創新方法集成主要有：①綜合兩種或兩種以上創新方法的優勢進行二元或三元集成，如精益管理和六西格瑪集成、六西格瑪和約束理論集成以及精益管理、六西格瑪、約束理論三元集成等［34］；②根據項目開發所經歷的階段來分析不同階段創新方法應用的可能性，結合各階段管理內容建立全過程的創新方法集成應用模型［35］；③將TRIZ理論與過程管理創新方法（如六西格瑪）進行系統集成，進而優化管理流程［36］。

3.2.3 群體創新方法集成。開放式創新已成為推動技術創新和技術進步的重要創新范式，參與創新的主體涉及高校、科研機構、企業、科技服務機構、金融機構等多種組織形式，產學研協同主體更加多樣化［37］，在協同創新視角下，有學者研究提出了群體創新方法的概念［38］。群體創新方法是由兩個或兩個以上成員組成的群體，通過方法、工具的應用將創新過程結構化進而發展成為切實可行的解決方案的具體程序和步驟，通過建立基于組織、工程技術項目全生命周期過程、知識管理等維度的創新方法集成框架模型，構建整體的、系統化的綜合集成系統，促進復雜系統內知識、資源、信息的流動、交換與共享，提高項目的協同性和創新效率。

3.3 創新方法在新興技術下的豐富與完善

信息化的深入推進、數字技術的廣泛運用以及數據密集型科研第四范式的持續推進［39］，為科技創新積累了海量數據資源。大數據、云計算、人工智能等新一代信息技術為信息化、數據化背景下的技術創新和管理創新提供了強有力的手段和工具，創新方法的發展迎來了新的機遇。

3.3.1 帶來了思維方式的變革。物聯網、工業互聯網等領域的快速發展使得基于感知式系統的自動式數據量激增，數據規模和數據類型與傳統數據庫有巨大的差別［40］。傳統的數據處理模式已無法滿足需求，以大數據、云計算、人工智能為代表的新興技術為數據、信息、知識等的交互、分析和處理帶來了新的變革。數據已成為最具時代特征的新生產要素，使得企業創新由“流程”核心轉變為“數據”核心，由功能是價值轉變為數據是價值，由抽樣轉變為全部數據樣本，由關注精準度轉變為關注效率，由關注因果關系轉變為關注相關性等［41-42］，這顛覆了人類的思維慣例。同時，新興技術也為離散過程的管理控制提供了新的可能。數據表征使得事物之間的相關性呈現多元化、多層次和多維度的特征［43］，創新思維的來源也更加廣泛。利用數據思維、數據洞察尋找隱藏在大數據中的模式、趨勢和相關性，進一步揭示創新發展的規律，成為信息時代的基本能力之一。此外，人工智能技術拓寬了創新主體的范圍，使得人工智能成為創新主體之一，進而對創新過程管理和創新模式產生重要影響，組織權力、組織信息傳遞方式、組織機構和組織模式等方面都發生了變化［44］。這些轉變都驅動著思維方式的變革，也為創新方法的發展注入了新的資源。

3.3.2 豐富了創新方法的方法庫和工具庫。從創新方法的定義來看，基于大數據的數據挖掘、數據分析等和基于人工智能技術的深度學習、神經網絡、知識圖譜等本身就是數據處理、研究的科學方法和科學工具，屬于創新方法體系范疇。目前，大數據、云計算、人工智能等技術具有強大的分析和計算能力，能夠充分收集、挖掘、利用相關數據，提升數據資源的價值，為技術創新、管理創新的自動化、智能化提供新工具、新方法。大數據分析技術為創新過程的信息采集與預處理、分析與挖掘、可視化分析提供了新的方法。數據挖掘技術作為需求分析的新技術，能夠從歷史數據中分析用戶需求，為產品設計創新提供新工具。機器學習、深度學習等人工智能技術能夠克服信息處理和本地搜索規則的約束［45］，提高信息搜索和處理效率，并通過算法自動對文本進行分類和分析，從而對現有技術發展進行預測或者發現新的技術領域，識別或創造新的模式［46］，豐富了創新方法的種類。

3.3.3 提供了創新方法研究和發展的新路徑。大數據、人工智能等新興技術為傳統創新方法的改進優化、迭代更新提供了新的路徑［47］。大數據、人工智能等技術能夠對海量專利、科研項目、產業信息等各類結構化、半結構化、非結構化的數據開展挖掘分析，提取隱性的、具有潛在應用價值的信息，進一步完善和發展TRIZ理論［48］。利用機器學習、神經網絡等新興技術對TRIZ矛盾矩陣進行仿真、研究與訓練，可以對矛盾解決模型進行改進和優化［49］，能夠實現TRIZ矛盾矩陣對技術矛盾問題的自動化求解［50］，提高TRIZ理論應用的便捷性和高效性。利用大數據、人工智能等新興技術強大的數據分析功能和能夠建立復雜系統相關性模型的特點，將新興技術和QFD、精益管理等創新方法進行融合，能夠提高需求分析的全面性和精準度，為傳統創新方法的應用賦能。此外，人工智能涉及計算機科學、神經生理學、心理學、認知科學、哲學等多種學科，基于深度學習、神經網絡等技術能夠發現之前不易被察覺的關聯，基于知識圖譜、可視化分析技術等能夠分析和展示創新方法應用中各因素的關聯關系，為創新方法的理論和發展趨勢等研究提供新的路徑［51-52］。

4 結語

隨著創新方法在我國的深入發展、應用與推廣，創新方法的知曉度不斷提高，應用效果得到了越來越多創新主體的認可，創新方法的推廣模式逐步從自上而下的政府引導向企業主導、多元協同轉變。大數據、人工智能等新興技術對創新思維方式帶來了變革，也為創新方法的進一步發展帶來了新的機遇。未來，在創新方法的研究與推廣應用中，一方面，需要更加強化企業需求導向，緊緊圍繞創新主體需求，開展多種創新方法、工具的融合與集成，增強創新方法導入的系統性；另一方面，將大數據、人工智能等技術作為新的工具、方法融入創新方法的推廣體系，不斷豐富創新方法的方法庫和工具庫，增強創新方法的實用性和時代性，綜合利用新興技術構建創新方法數據庫、案例庫，為創新方法的推廣、學習和交流合作提供支撐，促使創新方法工具在應用中不斷內化和持續利用，提高創新效率，更好地發揮創新方法在自主創新中的基礎性作用。