基于TRIZ的中國關鍵技術突破路徑研究

摘"要：基于對關鍵技術及其創新內涵的闡釋，解析關鍵技術創新的國別表象及中國事實，在此基礎上，基于TRIZ理論系統化研究中國關鍵技術突破路徑。研究發現：關鍵技術呈非線性指數式迭代，能夠維護國家軍事、經濟、社會等方面的安全，其創新活動具有基礎研究強依賴性、突破機制高系統性、創新過程高風險性及技術地位強壟斷性；對標其他主要國家關鍵技術創新活動，中國高創新數量與低創新質量并存，且存在行業及企業差異。最后從TRIZ的核心原理、工具和方法得到啟示：多元主體聯合部署跨學科融合體系、打造層次化迭代攻關大格局、突出企業創新主體地位是中國突破關鍵技術的重要路徑方向。

關鍵詞關鍵詞：關鍵技術創新；創新數量；創新質量；TRIZ理論

DOIDOI：10.6049/kjjbydc.2023030713

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）""""""開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號中圖分類號：F204

文獻標識碼：A

文章編號文章編號：1001-7348（2024）21-0001-10

0"引言

在全球創新版圖重構、經濟格局重塑的大背景下，關鍵技術“空心化”使得中國面對由發達國家掌控眾多產業鏈中關鍵技術的困境，阻礙中國經濟高質量發展。《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》提出，“關鍵技術實現重大突破，進入創新型國家前列”。中國如何實現關鍵技術自主可控，如何有效錨定關鍵技術突破路徑成為學術界熱點議題。一部分學者認為明晰關鍵技術內涵是探究其突破路徑的重要環節，并從應用場景、應用條件等方面進行了闡釋。陳勁等[1]認為關鍵技術是具有關鍵性和獨特性的技術體系；郭彥彥等[2]指出關鍵技術隨著技術范式的演化而階段性出現；張玉臣等[3]指出關鍵技術由特定的主體設計或構建，其創新活動具有知識高密度性、結構高復雜性、功能極重要性、研發高原創性等本源特征;王海軍等[4]從生產系統視角，強調關鍵技術具有價值鏈高端前沿性、產業鏈前端基礎性、生態性、戰略引領性等。既有研究基本揭示了關鍵技術的體系化特征，但分析不足，并且鮮有學者從技術范式、概念交叉等綜合維度規范化解析關鍵技術的本質內涵。

面對關鍵技術研發頻遭國外打壓的困境，相關研究針對中國關鍵技術突破路徑進行了現實與理論探討。相關文獻主要包含以下3個方向：一是透視突破關鍵技術的現實本質，主要基于全球關鍵技術競爭態勢明確中國亟待突破的技術薄弱點[5]，或運用單案例法搜尋建立關鍵技術優勢的現實經驗[6]。二是從關鍵核心技術制約因素出發，基于大戰略觀尋求關鍵技術突破。陳勁等[7]基于從需求分析到系統開發的認知方法論，提出“有效市場與有為政府”的新型舉國體制、數字化與智能化為主的技術變革等突破路徑；張玉臣等[3]認為數據驅動是制約關鍵核心技術突破的共性因素，并提出以國家重大科技專項等組織形式形成兩階段突破體系。三是關鍵技術攻關體系的交叉學科理論應用，該方向實現了對上述研究的補充與深化。王成軍等（2023）運用四重螺旋創新理論，突出了政府、用戶、企業、高校形成的聯動機制對關鍵核心技術趕超的重要性；張貝貝等[8]基于復雜系統管理理論，分析了芯片關鍵技術產學研協同創新機理。考慮到技術思維體系的重要性，張治河等（2022）創新性地以TRIZ理論為核心，提出了政府宏觀引領與企業微觀應用協同的“卡脖子”技術突破體系。TRIZ的優勢在于能夠回答發明創新的解決過程、所需工具等問題，屬于世界級創新理論，已被三星、寶馬、克萊斯勒等世界知名企業廣泛應用于解決產品質量提升、新產品開發等方面的發展難題。為此，將TRIZ理論拓展至關鍵技術創新領域的研究，能夠為關鍵技術突破路徑設計提供一種新的系統化框架。張治河等（2022）的研究忽視了中國內部技術特征的影響，并且未系統考慮科研組織、TRIZ工具和方法在體系中的實際應用，而結合實際綜合運用TRIZ工具和方法是制定實踐性更強的關鍵技術攻關方案的重要環節。

綜上所述，本文從技術本質、概念交叉等維度綜合解析關鍵技術創新的內涵與特征，在此基礎上基于國際形勢與國內現狀剖析關鍵技術缺失的突出表象及其底層成因，進而在“突破形勢—突破機理—突破路徑”鏈內將TRIZ理論引入中國關鍵技術突破研究框架。最后，針對TRIZ理論的應用，佐以高鐵列車牽引系統關鍵技術案例加以分析。

本文創新之處在于：彌補現有研究對關鍵技術概念認定模糊的局限；綜合TRIZ原理、工具與方法探尋中國突破關鍵技術的思維體系，拓展TRIZ理論應用邊界，深化跨學科研究；以中國關鍵技術創新的行業及企業分類為現實基礎，分析TRIZ理論下的關鍵技術突破路徑，強化TRIZ理論的現實指導作用；案例分析高鐵牽引系統關鍵技術突破路徑，深度闡釋TRIZ理論指導關鍵技術攻關的邏輯，優化研究框架。

1"關鍵技術及其創新特征解析

1.1"關鍵技術本質解析

在解析關鍵技術內涵的過程中，其技術范式及演化特征是不可或缺的研究要點。Freeman等[9]基于熊彼特創新理論指出，關鍵技術與非關鍵技術分別位于創新程度的兩端，與非關鍵技術誕生于路徑黏性下原有技術的改善與修正特性不同，關鍵技術體現為在特定物理和組織極限中，通過不斷構建復雜的知識動力系統，持續改進現有技術的碰壁條件，從而實現特定技術范式的非線性跳躍與技術軌道轉換[10]。隨著知識的持續積累，生產要素往往沿著有章可循的路徑逐漸趨于應用，被物化到相關設備上，內化到系統架構中，抑或作為訣竅而存在[11]。比如在數字經濟背景下，企業通過引入一種新類型的機器或者投放新產品，能夠形成與現有技術不同的新技術烙印，并構建截然不同的新技術秩序（簡澤，2022）。除此之外，基于關鍵共性技術、關鍵核心技術、“卡脖子”技術等概念的交叉，可提煉出關鍵技術的共性基因與特定邊界。比如，從概念范疇來看，“卡脖子”技術在國家科技與經濟競爭中的重要性較為突出，是關鍵核心技術的充分非必要條件[1]，而關鍵核心技術作為一種高度默會知識，是整合所有研發過程“試錯”數據的經驗性技術體系，屬于關鍵技術的高級體現形式[4]。另外，關鍵共性技術由關鍵技術和共性技術組成，主要聚集人工智能、超級計算、區塊鏈等戰略性新興領域（虞錫君，2006），是一系列需長期戰略部署的公共平臺關鍵技術，能夠為特定關鍵技術攻關奠定基礎[3]。

綜上所述，本文從技術范式、概念交叉等綜合維度出發，將關鍵技術定義為根據科技強國需要進行長期戰略安全部署，能夠維護軍事、經濟、社會等方面安全，具有非線性指數式變革特征的技術。其中，關鍵共性技術、關鍵核心技術、“卡脖子”技術等隸屬于關鍵技術范疇，是關鍵技術的充分非必要條件。本文對關鍵技術概念的界定明確了關鍵技術與其他類型技術的聯系及其功能使命，有利于加深對關鍵技術本質的理解和認識。

1.2"關鍵技術創新典型特征解析

基于關鍵技術的本質解析，本文發現關鍵技術的突破兼顧獨有性與系統性。從創新條件、創新場景、創新成效等來看，關鍵技術創新主要有以下4個特征：

（1）基礎研發強依賴性。以科學知識原理為基礎，對現有現象進行技術編碼，加強基礎研究和共性應用技術供給，能夠縮小技術知識物化與關鍵技術產品成形之間的差距[12]。

（2）突破機制高系統性。關鍵技術創新的機制系統性源于創新理念和思想的交叉性，突破關鍵技術既需要數學、物理等多個基礎學科的知識，也需要基于基礎理論的原始創新和基于工藝創新的應用創新并存的雙元創新能力以及多工序協同[1]。

（3）創新過程高風險性。關鍵技術面臨復雜的模糊前端，并形成“模糊前端→范式競爭→主導設計→商業化”創新鏈。在這個過程中，由于關鍵技術研發和商業模式杠桿新舊元素的融合，僅有1/4的關鍵技術能夠順利邁入商業化階段[13]。

（4）技術地位強壟斷性。通過技術的橫向延伸及縱向擴展，關鍵技術的突破可以顛覆現有市場運行規則，塑造新的價值鏈，優化產業鏈上的技術創新活動[10]。此時，企業通常能夠掙脫常規慣例的枷鎖，有效規避“能力陷阱”與“核心剛性”，并擁有持續不斷的創新收益[14]。

2"關鍵技術創新的國別動態差異比較：產出與投入視角

學術界對于如何度量關鍵技術創新，主要方法有以下3類：一是基于TRL的技術成熟度分析、基于專家意見的德爾菲法等評價法。該類方法以主觀分析為主，可靠性較差。二是創新投入法。基礎研究具有國家戰略先導性，是整個科技創新體系的源頭[15]。例如，中國在人工智能領域的深度學習算法、赫布定律等基礎原理和知識貢獻度未能形成國際影響力，基礎研究戰略布局落后于發達國家，關鍵技術由微軟、谷歌等企業掌控[16]。三是創新產出法。專利被視為創新產出的風向標，其中外觀設計專利較少涉及技術因素，而與實用新型專利相比，高價值的發明專利具有前瞻性和引導性[17]，需經過專利管理部門的原創性與新穎性實質審查[18]，創新風險最高，申請周期最長，授權后對企業市場地位穩定性與經濟質量直觀提升的促進效應也最強[19]。

基于上述特性，發明專利成為表征關鍵技術創新活動的普遍可選指標[20-21]，在國家層面表現更為突出。例如，美國提前謀劃智慧醫療發明專利，促使美國手握高級醫療服務領域的關鍵技術，中國“芯”工程通過長達20年的重大技術戰略部署，實現芯片技術發明專利創新，解決了中國芯片底層關鍵指令與架構的瓶頸問題，高效賦能中國在軍事、航空航天、航母工程等領域的技術突圍，而中國高鐵系統對發明專利的長期戰略布局，使一大批重大關鍵技術被攻克，擦亮了“中國高鐵”的國家名片。

鑒于本文意在分析關鍵技術創新的大國競爭態勢及中國概況，并不拘泥于特定關鍵技術的范式研究，因此，結合世界知識產權組織與亞太經濟合作組織數據庫，首先，以發明專利及其占比作為關鍵技術創新數量及質量的核心測度指標（見表1），其次，利用基礎研究及其占比進行驗證并剖析成因（見表2）。發明專利層面，與其他國家相比，中國關鍵技術創新起步晚、數量增速快，而關鍵技術創新質量先上升后下降，無突圍現象。從基礎研究投入來看，全球對關鍵技術創新投入的重視程度逐步加強，但結構失衡，中國關鍵技術創新投入質量較低。以政府作用為主導的創新發展戰略部署差異是造成這一局面的重要根源之一。比如，美國于2009、2011、2015年發布《美國創新戰略》，強調加大基礎研究投入、布局前沿技術，重視以國家安防局、研究型大學、國家實驗室等機構形成的技術聯合攻關體系建設，2022年初美國頒布的《科學技術進步法》更是將基礎研究戰略規劃單獨成章，內容更加充實。與之對照的是，中國戰略科技力量頂層布局與美國存在較大差距，尤其是多元主體聯合研發方面的組織體制關卡尚未實質性清除，關鍵技術創新體制機制的穩定性較差。

本研究將關鍵技術數量與質量相結合，基于創新投入與產出視角的統計與比較分析，直觀揭示中國解決關鍵技術“空心化”問題的緊迫程度，其內在緣由分析也為下文引入TRIZ理論提供了切入點。

3"中國關鍵技術創新差異：行業與企業維度

面對關鍵技術創新“量高質低”的困境，中國如何分類突破是亟待探討的重要問題，為此本文進一步構建異質性分析框架。一方面，制造業是衡量一個國家或地區工業化發展水平的重要標志，而契約密集程度是衡量行業技術水平的重要標準，為此從是否為制造業、契約密集程度兩個方面探究關鍵技術創新的行業差異。對于契約密集度數據，考慮數據可獲得性，借鑒Nunn[22]的做法，通過行業匹配，對美國廣義契約密集度數據進行中位數劃分。另一方面，不同產權性質的企業具有不同政策使命，不同規模或生命周期不同階段的企業在外部風險、研發創新意愿等方面也差異較大，這些都會影響企業關鍵技術決策，因此，將產權性質、規模、生命周期納入針對關鍵技術的企業異質性分析框架。

研究對象上，雖然規模以上中國工業企業樣本量足夠大，但既有工業企業專利數據無法展現中國關鍵技術創新活動的最新狀況，因此，本文從國家知識產權局的專利檢索系統中手動搜集上市企業及其子公司、合營聯營公司的發明專利與實用新型專利有效授權數據。其中，上市企業子公司及其合營聯營公司名單來源于CSMAR和CNRDS數據庫。為盡可能減少子公司及合營聯營公司數據的缺失，對照合并報表中的“長期股權投資”類目，對所屬企業名單進行補充。最終數據以均值展示。

如表3所示，從行業類別來看，與非制造業和低契約密集行業相比，制造業和高契約密集行業在關鍵技術創新數量上具有顯著優勢，但創新質量不高。原因可能在于，制造業與高契約密集企業擁有豐富的創新資源，會在迭代關鍵技術的同時向外界釋放競爭能力強的信號，但實際競爭力并沒有那么強。如表4所示，在企業層面，一是相較于國有企業、成熟期及衰退期企業，非國有企業與成長期企業的關鍵技術創新數量優勢強于創新質量。非國有企業與成長期企業面臨較大的創新資源與資金約束，市場競爭壓力更大，缺乏長期開展基礎研發的動機，傾向于累積非關鍵技術的先發優勢。另外，國有企業發展歷史與技術積淀更久，技術公共屬性更強，在戰略性關鍵技術領域，國有企業更占據主導地位[23]。二是大企業關鍵技術創新數量與質量高于中小企業。張于喆[24]指出，中小企業傾向于通過創新的縱深化及專業化實現破壞性創新，而大企業側重于通過創新的拓展化進行漸進式創新。然而，破壞性創新的風險較高，創新成功概率較低，并且，中小企業易缺乏專精特新精神。

本文通過對關鍵技術特征事實的探究，明晰了中國在全球技術布局中的定位表象，也強化了中國分類突破關鍵技術的緊迫性。為了系統探究中國關鍵技術突破路徑，依據關鍵技術創新的本質特征以及特征事實的描述，本文認為在關鍵技術攻關架構中政府部署、企業應用、體系攻關是基本構成，分類突破、跨界融合等因素必不可少，需要引入科學的創新理論構建戰略性的關鍵技術突破體系。而針對這一問題，本文發現TRIZ發明理論可以賦予新的邏輯思維，提供科學且可落地的關鍵技術系統突破方案，是企業有效破解關鍵技術缺失難題的重要理論基礎。

4"TRIZ理論視角下關鍵技術突破原理

TRIZ作為基于知識的、面向人的解決發明與技術問題的強有力方法學，是由前蘇聯海軍專利部在研究數以百萬計的專利文獻后，歸納提煉不同領域發明專利基本問題和相同矛盾而得出的一套體系化理論。該理論通過將不同方向的知識重新轉化為跨領域的科學知識和方法，能夠提高工程設計人員發現技術沖突、解決復雜問題及實現實質性創新的能力[25]。在企業層面，TRIZ通過提供靶向清晰的創新導向，幫助企業打破慣性思維約束，突破思維定式，高質量革新企業的產品設計與制造工藝，提升企業經濟效益。基于此，美國、日本等國家均已成立TRIZ研究中心，國際大企業也持續引進擅長運用TRIZ的技術工程師，從而憑借多項重要發明積極推進國家在TRIZ研究領域與國際接軌。

中國關鍵技術的缺失實質上是關鍵產品與關鍵零部件的斷供，其中關鍵技術突破的核心在于通過基礎研究攻關實現關鍵技術“從0到1”的變革，而TRIZ的核心功能就是識別技術難點，提供技術沖突解決方案（張治河，2022），這與關鍵技術迸發于新舊技術范式轉折點的本質相呼應。為了充分應用TRIZ解決關鍵技術沖突，本文發現系統理解TRIZ的體系架構及其核心突破原理，是基于TRIZ明晰關鍵技術突破路徑的關鍵。

4.1"TRIZ理論體系架構

體系架構上，技術系統進化理論是TRIZ解決發明創造問題的核心，其認為與物理沖突相比，解決阻礙技術系統進化的更深層次沖突是技術系統基于突變而不斷進化的推動力，而解決技術沖突的方法主要包括40個發明創造原理、ARIZ算法、標準解等，涉及的工具包括39個工具參數、六類發明問題、五級技術創新等級、矛盾矩陣表、分離原理、物—場分析模型等。在方法和工具層面，ARIZ的算法流程集成TRIZ大部分工具，可以為關鍵技術突破提供系統解決方案；六類發明問題分別是裁剪問題、沖突問題、生產問題、類比問題、綜合問題和診斷問題，技術創新等級分為通常解、系統變化、跨行業解、跨學科解、重大科技發明，不同問題和創新等級對應不同的技術解決方案；矛盾矩陣、分離原理、物—場分析模型等用來解決關鍵技術創新過程中可能出現的各類沖突。統攬體系架構發現，發明創造原理對突破關鍵技術提供了重要啟發，TRIZ方法和工具發揮了有效輔助功能（見圖1）。

4.2"TRIZ核心發明創造原理啟示

技術系統發展規律通過程序結構本身或具體操作表現出來，40個發明創造原理中的復合材料原理、自服務原理、反饋原理、中介物原理、分割原理等為關鍵技術沖突的解決提供了有效思路。在這個過程中，關鍵技術缺失問題首先被轉化為TRIZ標準問題，然后，利用TRIZ中的標準解、發明創造原理等工具，結合ARIZ算法，得到TRIZ問題的標準解或普適解，最后，運用標準解尋求關鍵技術突破路徑（見圖2）。

（1）復合材料原理。將材質單一的材料調整成復合材料，比如玻璃纖維替代木材。相應地，企業在破解復雜技術系統過程中，應從全球化視野出發，組織跨學科、跨領域關鍵知識的融合、協同以及交叉生成，這是突破關鍵技術的重要條件，也符合關鍵技術突破機制高系統性的內涵。

（2）自服務原理。特定物體通過附加功能產生自己服務于自己的功能，比如冷飲吸管在二氧化碳壓力下才能工作。基于關鍵技術本質的解析，該原理啟示關鍵技術攻關需要充分發揮政府對關鍵技術的標準認定、攻關決策等頂層部署功能，同時，確保政府保持中立立場，從而為關鍵技術突破路徑提供全局性戰略設計。

（3）動態化原理。物體的關鍵部位或周圍環境在操作的每個階段自動調整，以達到工序優化的狀態或性能，比如飛機中的自動導航系統。這啟示面臨嚴峻的關鍵技術國別勢差，中國必須基于生產工序動態調整基礎研發及發明專利產出活動，保證關鍵零部件或關鍵環節處于環境不確定性下的生產最優化。

（4）分割原理。將物體拆分為相互獨立的部分，或者將物體中容易拆卸的部分分離出去，比如大型企業設置子項目。借鑒這一思想，關鍵技術創新的行業差異可對應為異質化的技術單元形態，模塊技術的溢出性和公共性較強，更適合科研組織或實力較強的企業突破，且不同的技術單元需要輔助不同等級的組織力量。另外，關鍵技術創新的企業類別差異啟示，在重要產業領域集成技術體系的耦合子環節，不同類別企業內部的組織模式、創新資源等條件也易激發子技術協調沖突，這都需要政府層次性部署突破戰略，階梯破解關鍵技術的“卡脖子”困境，打造層次化攻關大格局。

（5）中介物原理。該原理強調使用中介物傳送某一問題或某一中間問題，結合復合材料原理及動態化原理可知，突破關鍵技術需要跨領域知識集聚與持續的基礎研究投入，這都需要研究型高校、TRIZ理論實踐平臺、科研院所等技術主體的支持。為此，該原理突出聯合攻關體系或集聚研發范式在關鍵技術突破中的重要性。

（6）等勢性原理。改變工作條件，使物體不被降級，比如汽車制造廠的自動生產線、與之配套的工具。這啟示政府、企業、科研組織等主體應構建功能互補的耦合關系，動態調整關鍵技術聯合攻關方案，強化關鍵技術突破效率。

（7）反饋原理。引入反饋環節以不斷改善流程，比如為使顧客滿意，聽取顧客意見，改變商場管理模式。這啟示微觀企業作為關鍵技術創新的重要主體及核心力量，應依據關鍵技術的市場或測試效果挖掘關鍵技術緘默知識，優化關鍵技術突破戰略，加快關鍵技術攻關體系動態循環。

（8）分離原理。將物體中的“干擾”部分或關鍵部分分離出來，比如晶片工廠中存儲銅的區域與其他區域分離。不同類別企業所需的知識和人才存在差異，比如高契約密集與制造業企業對機械制造、計算機、軟件設計等理工科基礎知識的需求更高，低契約密集及非制造業企業亟需提升專有性創新資源運行效率，成長期、中小企業和非國有企業等需要具備創新資源積累、企業運營管理、市場調研、融資風險識別等相關工作經驗的人才。據此，應運用TRIZ的創新等級與發明問題等識別方法，系統化分類設計關鍵技術突破方案。

總體上，TRIZ的上述原理啟示，政府部署、企業應用、機構組織在關鍵技術突破路徑中發揮重要作用，同時強調分類突破、跨領域知識融合、持續基礎研發等是突破體系中不可忽視的重要元素，其為關鍵技術突破路徑提供了系統性技術思維框架。在這一框架中，首先，政府確定亟需“從0到1”突破的關鍵技術標準體系；其次，運用ARIZ算法、發明問題等工具系統化部署層次性攻關決策；然后，研究型大學、TRIZ平臺等科研機構提供跨領域學科支撐，并與企業、政府等主體構成聯動體系；最后，企業有的放矢持續強化基礎研究以落實關鍵技術攻關方案，并將攻關方案應用到技術轉化中（見圖3）。TRIZ的上述啟發可以打開中國關鍵技術變革的新局面，賦予中國實踐性更強的關鍵技術系統突破方案。

5"中國關鍵技術突破路徑

基于上文分析，本文以充分運用TRIZ理論、工具和方法解決技術沖突為原則，結合分類突破、基礎研發、交叉融合等要點，對中國關鍵技術突破路徑進行歸納總結，并輔以高鐵列車牽引系統的橫縱向案例分析。整體路徑上，首先，TRIZ原理、工具和方法啟示多主體聯合部署跨學科融合體系；其次，依據關鍵技術體系層級分解技術沖突，打造層次化迭代攻關大格局，同時結合技術創新等級、發明問題等方法啟發企業合理開展科研活動；最后，激勵企業反饋技術市場應用效果，突出企業創新應用，優化關鍵技術突破路徑。

5.1"借鑒TRIZ核心原理，多元主體聯合部署跨學科融合體系

（1）面向政府、企業、科研組織等核心主體，強化主體跨學科服務功能。一是依據自服務原理，充分發揮政府的關鍵技術標準認定及沖突化解功能，并加強政府對跨學科基礎研究的頂層設計，重構基礎原理融合機制。二是動態化原理啟示，企業樹立“根技術”思想，保持跨學科人才引進的自主性和持續性，加快跨領域基礎研究謀劃，優化基礎研發結構，強化關鍵技術創新質量。三是借鑒中介物原理，夯實國際一流的TRIZ研究平臺、研究型大學、國家實驗室等戰略科技力量對關鍵技術攻關的引領作用。

（2）多主體聯動促進跨學科融合。立足于等勢性原理，革除政產學研用體制障礙，激勵研究型大學、實驗室等機構向企業輸送專精人才，助推企業透視關鍵技術攻關的理論“黑箱”，并基于企業科研設備優化產業布局，塑造多元化主體相互依存的關鍵技術突破體系。

5.2"基于TRIZ工具分解沖突，打造層次化迭代攻關大格局

新時代的關鍵技術不僅具有系統性，還具有層次性。分割原理啟示，應依據異質性的技術范式差異化部署攻關力量，形成多層次、多元素共同突破的大格局。第一，充分發揮科研組織或技術獨占動機較強的企業在關鍵技術模塊攻關方面的優勢，緩解技術單元沖突。不同行業領域的技術演化范式存在差異，運用創新原理、矛盾矩陣表等工具，強化科研機構或相關企業在技術單元攻關中的主導地位，并提供政府資金及人才援助，緩解共性關鍵技術模塊沖突對經濟高質量發展的客觀制約。第二，強化骨干企業對專業性較強單項技術的攻關力度。按照知識產權獨立特性，分割原理啟示，應緩解骨干企業對關鍵零部件、元器件或工業系統設計軟件等各類子技術研發的不協調沖突。第三，分解重大產業領域集成關鍵技術體系中科研組織與企業之間的沖突。比如，不同的產權性質、生命周期或規模等意味著企業內部設置的部門、項目組織及項目參與者存在差異，這會影響科研院所與企業之間的跨學科交流效率。利用物—場模型、矛盾矩陣等歸納出技術沖突集合及技術通用解，有利于積極應對西方國家對中國安全領域集成技術的打壓。

5.3"運用TRIZ方法有的放矢開展科研攻關，夯實企業創新主體地位

TRIZ理論啟示，同一個問題的解決可能有多種不同類型的方案，借助ARIZ問題模型、創新等級、發明問題等方法精準錨定企業關鍵技術的問題屬性，量體裁衣引入相關知識和人才，規避企業因專業知識和人才需求差異引致的關鍵技術研發破解或基礎知識轉化路徑模糊化，分類設計關鍵技術攻關方案。比如，對于創新資源存量較低或外部風險較高的非國有企業、中小規模企業等，以“先生存，后發展”為方針，在編排已有資源的基礎上擴充與產業鏈上下游密切相關的技術人員，通過市場造血與學習導向增強企業獲取知識及評估知識價值的能力，從而建立資源雙向流通的關鍵技術質量體系。而對于創新資源存量豐富的骨干企業，應培育專有人力資本力量，同時基于跨組織資源協助突破技術研發范式。另外反饋原理啟示，將TRIZ理論深入應用到企業關鍵技術創新活動，依據企業市場反饋動態優化技術突破方案，持續調整TRIZ對企業關鍵技術的催化作用，提升關鍵技術的經濟效益。

5.4"基于TRIZ的高速列車牽引系統關鍵技術突破路徑

本文秉持典型性與數據可得性原則，以關鍵技術具有國際競爭優勢的中國高鐵列車牽引系統為例，通過厘清案例內與案例間關鍵要素的特征，驗證上述關鍵技術突破方案的可行性。基于對官方政策文件、政府公開信息、期刊和數據庫等渠道大量二手數據的交叉驗證，系統梳理牽引系統關鍵技術層次與階段劃分、主體分層聯動及資源部署情況，并解釋TRIZ理論下牽引系統關鍵技術突破路徑。

從關鍵技術演化范式來看，高鐵列車交流異步牽引系統的舊技術演化與永磁同步牽引系統的新技術迸發存在差異，同時兩類牽引系統技術可細分為多級子技術分支[26]，這為基于TRIZ的關鍵技術層次突破及分類科研攻關路徑提供了典型的案例解釋。在交流異步牽引系統“形成與成長—發展與成熟”路徑中，負責頂層設計的株洲所及相關高校和科研所是技術形成與成長時期的主要成員，此時層級間技術解耦，子分支技術依靠進口，關鍵技術突破失敗；在發展與成熟階段，核心企業通過與清華大學、西南大學等多個機構合作，集合跨領域資源與知識攻克集成技術，并將關鍵技術體系拆解為各個技術接口分支，向部件制或技術單元研發企業提供技術支持，激勵子技術突破。在永磁同步牽引系統“發展與實現—替代與擴散”演化路徑中，株洲所憑借豐富的創新資源，與高校、科研院所等協同攻克集成技術，并與部件制企業協同創新。同時，永磁同步核心企業憑借商業應用平臺反復試錯和優化關鍵技術，并聯合研發機構與下游商用企業促進研發端和應用端的反饋及迭代，形成“試錯檢驗—技術優化—投入運營—檢驗驗證”的良性循環。

從TRIZ理論視角來看，高鐵列車牽引系統包含交流異步、永磁同步等關鍵技術模塊，核心企業進一步將其分解為各子技術分支，這啟示關鍵技術的層次化攻關路徑符合TRIZ分割原理的應用條件，其中，物—場模型、矛盾矩陣等工具能夠為層次化技術的沖突分解提供系統解決方案。統攬縱向案例，隨著交流異步與永磁同步牽引系統關鍵技術的成功突破，其技術研發方案由依賴進口、獨立研發演化為核心企業與高校、科研院所等機構的跨學科交叉合作，這與TRIZ中介物原理、等勢性原理等的應用場景一致，而實驗測試與商業試錯突出了企業在關鍵技術優化中的主導地位。橫向案例對比，低技術水平的核心企業依賴多元主體攻克交流異步集成技術，并對子部件企業提供創新資源，而掌握高技術的永磁同步企業憑借自身資源與科研組織及企業協同創新，這表明企業應依據自身稟賦分類攻關，TRIZ的技術創新等級、ARIZ問題模型等方法為上述系統安排提供了對接工具，輔助有的放矢科研攻關的路徑分析（見圖4）。高鐵列車牽引系統案例分析表明，本文基于TRIZ的關鍵技術突破路徑設計具有科學性與可應用性。

6"結論與啟示

6.1"研究結論

本文將關鍵技術創新內涵、事實及突破路徑分析納入系統框架，得到以下主要結論：

（1）關鍵技術呈非線性指數式變革，對維護軍事、經濟、社會等方面的安全具有重要作用，其創新活動具有基礎研究強依賴性、突破機制高系統性、創新過程高風險性及技術地位強壟斷性，關鍵核心技術、“卡脖子”技術等是關鍵技術的充分非必要條件。

（2）與美國等發達國家相比，中國關鍵技術創新數量穩步提升，創新質量存在較大差距。

（3）中國關鍵技術創新存在行業與企業類別的差異。與非制造業、低契約密集行業企業相比，制造業、高契約密集行業企業關鍵技術創新數量較大，質量較低；與國有企業、成熟期和衰退期企業相比，非國有企業及成長期企業關鍵技術創新數量優勢強于創新質量；相較于中小企業，大企業兼具較高的關鍵技術創新數量與質量。

（4）面對關鍵技術缺失的現狀，TRIZ理論及其系列工具和方法賦予了具有較強實踐性的關鍵技術突破方案，且高鐵列車牽引系統案例論證了方案的合理性。總體上，TRIZ啟示中國多主體聯合部署跨學科的融合體系，并運用TRIZ工具分解沖突，打造層次化迭代攻關格局，同時，基于TRIZ方法有的放矢開展科研攻關，強化企業創新主體地位。

6.2"研究啟示

基于上述研究結論，本文提出以下啟示或建議：

（1）重視關鍵技術的長期部署、維護國家安全等功能事實以及非線性變革、基礎研究依賴性高等核心特征。根植于關鍵技術的本質屬性，激勵企業積累與關鍵技術相關的基礎緘默知識，并基于新舊技術演化范式積極識別技術間斷點，深度了解突破關鍵技術基本邏輯，科學研判前沿技術發展方向。同時，以國家戰略需求與任務牽引為導向，強化關鍵技術的戰略科技力量長期布局，著力解決制約國家安全和經濟發展等方面的技術難題。

（2）尊重大國競爭背景下中國關鍵技術發展不平衡的現實，差異化設計關鍵技術突破方案。面對全球技術秩序重組，遵循技術發展的市場規律，依據關鍵技術的層次化與組織化屬性充分調動多方資源，策略性部署突破路徑，強化各層級技術系統適配度，構建耦合有度的關鍵技術突破網絡。在此基礎上，提高國家創新資源匹配效率，重塑多主體、多元素交互影響的技術突破體系，鞏固關鍵技術創新生態系統的科學性與可持續性。

（3）引入TRIZ理論輔助企業創新，有效破解關鍵技術“卡脖子”困境。基于中國關鍵技術創新的現實態勢，借鑒以技術系統進化理論為核心的TRIZ理論，構建政府、科研組織、企業等多主體組成的跨領域聯動體系，助推企業打破學科邊界，提高企業對前沿技術的敏感度。另外，將TRIZ方法引入企業基礎科研活動中，激勵企業發揮科研能動性，并將企業商業網絡與研發活動有效鏈接，避免技術研發與市場“脫鉤”，確保研發活動滿足關鍵技術應用的實際需要。

6.3"不足與展望

本研究還存在一些不足。第一，源于數據可獲得性，本文基于專利規模數據透視關鍵技術的創新概況，未來可考慮從原創性、新穎性等視角構建關鍵技術綜合指標體系；第二，由于高鐵列車牽引系統關鍵技術相關資料不足，選用二手資料對TRIZ理論啟示的解釋力度有限，未來研究可選用一手資料、結合扎根理論并運用數據編碼等方法探究關鍵技術突破路徑。

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責任編輯（責任編輯：萬賢賢）

The Breakthrough Path of Key Technologies in China Based on TRIZ： A System Framework

Guo Yanyan1， Wu Fuxiang2

摘要Abstract：In order to narrow the gap between domestic and foreign key technologies， it is critical for China to promote the innovation of key technologies so that it can deeply participate in global economic development. At the same time， in order to mitigate the dilemma of key technologies being controlled by other countries， many scholars at home and abroad have focused on the breakthrough paths of key technologies.

Some related research focuses on exploring the real essence of key technologies or exploring the key technologies′ breakthrough path from internal reasons or the perspective of grand strategy; a systematic research framework has not yet been constructed. In view of this， this article interprets the connotation and characteristics of key technologies from the technological essence and conceptual intersection dimensions and analyzes key technologies′ national dynamic characteristics by overviewing different countries′ invention patents and fundamental research. On this basis， in order to analyze key technologies′ situation in China， this paper further investigates the industries with key technologies and the entrepreneurial differences. Other studies mainly use interdisciplinary theory to explore breakthrough paths with innovative applications of "TRIZ theory to solve issues about key technologies. However， existing research fails to systematically consider the practical application of research organizations， TRIZ tools and methods in the key technology system. This paper argues that expanding TRIZ theory to the research of key technological innovation can provide a new systematic framework for the design of key technologies′ breakthrough paths.

On the basis of the above research analysis， this paper finds that key technologies exhibit the nonlinear exponential iteration characteristic and can maintain national security in military， economic， social and other aspects. Meanwhile， the success of its innovation has basic research dependency， breakthrough mechanism systematization， high risks and technological monopoly. From a practical perspective， compared with other major countries′ key technologies， China is leading the world in the quantity but not the quality of its innovation. In terms of China's internal reality， compared with firms from non-manufacturing and low contract-intensive industries， manufacturing and high contract-intensive industries′ have a higher quantity but lower quality in key technological innovations. In addition， compared with state-owned enterprises， mature and declining enterprises， non-state-owned enterprises and growing enterprises have more quantity advantages. Compared with small and medium-sized enterprises， large enterprises have a higher quantity and quality of key technologies.

Hence， the study finds that the TRIZ theory introduces new logical thinking and provides scientific and implementable breakthrough solutions for the key technology system. Through analyzing TRIZ architecture and core principles， it confirms that TRIZ invention theory enlightens the importance of government deployment， enterprise application and system support in the key technologies′ breakthrough path system; while classified breakthroughs， cross-domain knowledge integration， and sustainable basic research are essential elements. Therefore， combined with key points such as generic breakthroughs， basic research， and cross integration，this study makes full use of TRIZ theory， tools， and methods to solve technological conflicts as the principle from the perspectives of enterprises， governments and organizational systems， providing a comprehensive framework for the breakthrough path of key technologies in China. On the overall path， it is proposed that multiple entities should jointly deploy interdisciplinary integration systems. Furthermore， the government should decompose technology conflicts based on the key technology systems′ hierarchical decomposition and then create a hierarchical iterative research pattern. At the same time， by combining methods such as technology innovation levels and invention problems， enterprises should carry out scientific research activities reasonably. Finally， enterprises should provide feedback on the effectiveness of technology market applications， highlight their innovative applications， and optimize the breakthrough path of key technologies.

This paper emphasizes the long-term deployment， maintaining national security， non-linear changes， and other core characteristics of key technologies. Besides， it is particularly important to design differentiated breakthrough plans for key technologies across China because of the reality of imbalanced development. Overall， introducing TRIZ to assist enterprise innovation is a useful solution to effectively make breakthroughs of bottleneck issues in key technologies.

英文關鍵詞Key Words：Key Technological Innovation; Innovation Quantity;Innovation Quality;TRIZ Theory