多創(chuàng)新方法融合框架與模型的構(gòu)建

李德勝 于靜宜 陳志娟 李志鵬 張新勝

引言

研究與推廣應(yīng)用先進(jìn)的創(chuàng)新方法是世界上很多國家和地區(qū)提升自主創(chuàng)新能力的重要手段。采用先進(jìn)的創(chuàng)新方法指導(dǎo)創(chuàng)新活動(dòng)，可達(dá)到事半功倍的效果。目前，世界上有360 多種創(chuàng)新方法，如頭腦風(fēng)暴法、5W1H法、精益生產(chǎn)、標(biāo)桿分析法、產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖、TRIZ （ 發(fā)明問題解決理論） ，等等。在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用并取得成功的創(chuàng)新方法主要有三大類：（1）面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新方法，包括六西格瑪法、QFD、TRIZ、DSM、田口法等;（2）面向產(chǎn)品制造的創(chuàng)新方法，主要代表為精益生產(chǎn)、并行工程等;（3）面向管理創(chuàng)新的方法，如約束理論和客戶關(guān)系管理等方法。

每種創(chuàng)新方法都有自身特點(diǎn)、應(yīng)用范圍和適用條件，多種創(chuàng)新方法融合完成整個(gè)創(chuàng)新活動(dòng)已成為主流。本文結(jié)合船舶企業(yè)特點(diǎn)，通過分析典型創(chuàng)新方法的優(yōu)勢與劣勢，有機(jī)整合多種創(chuàng)新方法，建立了多創(chuàng)新方法融合框架與參考模型，并給出了實(shí)施模板。應(yīng)用所構(gòu)建的框架及模板，可以針對(duì)重大裝備/重大工程中的技術(shù)問題、生產(chǎn)問題、管理問題等進(jìn)行模塊化分類，有效提高多創(chuàng)新方法的融合創(chuàng)新能力和企業(yè)的創(chuàng)新效率。

集成應(yīng)用框架與參考模型的構(gòu)建

基于創(chuàng)新方法在智能VLCC研制中的導(dǎo)入與應(yīng)用，研究構(gòu)建了同行業(yè)可復(fù)制、其它行業(yè)可借鑒的面向超大型智能船舶的多創(chuàng)新方法集成應(yīng)用模式。通過對(duì)TRIZ、創(chuàng)新思維技法、工業(yè)工程（精益生產(chǎn)、六西格瑪?shù)龋FD、AD公理設(shè)計(jì)等多種創(chuàng)新方法展開研究，針對(duì)各種創(chuàng)新方法的優(yōu)缺點(diǎn)，通過在超大型智能船舶研發(fā)、制造和管理中的應(yīng)用及總結(jié)，實(shí)現(xiàn)了特定的多創(chuàng)新方法的有機(jī)融合，建立了功能互補(bǔ)的多種創(chuàng)新方法邏輯關(guān)系。構(gòu)建的多創(chuàng)新方法應(yīng)用框架體系如圖1所示。

圍繞所構(gòu)建的應(yīng)用框架，對(duì)創(chuàng)新方法在智能VLCC中的應(yīng)用進(jìn)行反求，提出了超大型智能原油船研發(fā)、生產(chǎn)的多創(chuàng)新方法實(shí)施參考模型。主要從發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、求解問題、評(píng)價(jià)選擇四個(gè)維度來構(gòu)建多創(chuàng)新方法實(shí)施參考模型，形成了多創(chuàng)新方法導(dǎo)入與應(yīng)用模版1套，圖2為構(gòu)建的多創(chuàng)新方法實(shí)施參考模型。

多創(chuàng)新方法集成應(yīng)用模板的建立

基于所構(gòu)建的多創(chuàng)新方法融合框架和參考模型，建立了一套可應(yīng)用于海洋船舶重大裝備設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)等過程的多創(chuàng)新方法集成應(yīng)用模板。本模板是一個(gè)以項(xiàng)目為核心，以TRIZ理論為武器，以六西格瑪、精益生產(chǎn)等方法為補(bǔ)充，綜合運(yùn)用多種創(chuàng)新方法的一個(gè)完整的創(chuàng)造性發(fā)現(xiàn)和解決技術(shù)問題的流程。由定義（D）、分析（A）、求解（S）、優(yōu)化（O）和驗(yàn)證（V）等五個(gè)階段組成。本模板幫助研發(fā)工程師綜合運(yùn)用多種創(chuàng)新方法創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)和解決智能超大型油船（VLCC）設(shè)計(jì)建造過程各環(huán)節(jié)的重大技術(shù)問題。應(yīng)用本模板時(shí)要求按照五個(gè)階段的順序依次完成各階段任務(wù)，對(duì)于復(fù)雜問題，有些階段的方法工具需要多次迭代運(yùn)用，直到獲得理想的創(chuàng)造性解決問題結(jié)果。

2.1 定義（D）

該階段的主要任務(wù)是選擇關(guān)鍵、正確的項(xiàng)目改進(jìn)方向，確立合理明確的項(xiàng)目目標(biāo)。完成項(xiàng)目定義，確定項(xiàng)目邊界、資源，制定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，完成立項(xiàng)審批。定義階段的主要步驟包括：

（1）問題的選擇

選題方向主要根據(jù)企業(yè)的發(fā)展方向、市場預(yù)測、用戶反應(yīng)，在智能船建造全流程各環(huán)節(jié)上，針對(duì)產(chǎn)品功能需求、性能、生產(chǎn)技術(shù)、質(zhì)量、成本、生產(chǎn)率等方面存在的問題選擇課題。選題原則做到“三性”：真實(shí)性——真實(shí)可控，真實(shí)數(shù)據(jù);方向性—需求導(dǎo)向，功能導(dǎo)向;目的性——成果落地，具體實(shí)現(xiàn)?？伸`活運(yùn)用需求分析、現(xiàn)場調(diào)研、列舉法、問題檢核表法、MPV分析、進(jìn)化法則分析、QFD分析等方法，按照選題方向和原則選擇、評(píng)價(jià)、確定待立項(xiàng)解決的問題。

（2）問題的描述（必須配圖，結(jié)構(gòu)圖或流程圖）

問題描述主要包括以下幾方面內(nèi)容，定義技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能、現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的工作原理、當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問題、問題出現(xiàn)的條件和時(shí)間（針對(duì)具體問題，如果該問題不論在什么時(shí)間、什么條件下都出現(xiàn)，則刪除該項(xiàng)）、問題或類似問題的現(xiàn)有解決方案及其缺點(diǎn)、新系統(tǒng)的要求。對(duì)每一方面的描述必須要配圖，可以是結(jié)構(gòu)圖或流程圖。在問題描述結(jié)尾最好能夠量化確立項(xiàng)目目標(biāo)和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

（3）制定項(xiàng)目進(jìn)展計(jì)劃并完成立項(xiàng)審批

制定項(xiàng)目進(jìn)展計(jì)劃：①列出任務(wù)和目標(biāo)，包括各項(xiàng)工作、過程控制和評(píng)估活動(dòng)及輸出和負(fù)責(zé)人;②明確任務(wù)之間的關(guān)系;③估計(jì)時(shí)間要求（每一項(xiàng)任務(wù)所需要的時(shí)間）;④創(chuàng)建Gannt圖。項(xiàng)目計(jì)劃的制定要有技術(shù)經(jīng)理、專家和創(chuàng)新方法專家共同完成，解決問題的過程必須在創(chuàng)新方法專家控制下完成。

立項(xiàng)審批，納入到企業(yè)創(chuàng)新管理計(jì)劃中，獲得領(lǐng)導(dǎo)支持、資源支持，實(shí)行規(guī)范化管理。主要包括：完成項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告;申報(bào)審批。

2.2 分析（A）

對(duì)項(xiàng)目中存在的工程/技術(shù)問題進(jìn)行具體分析，找出問題產(chǎn)生的根本原因、關(guān)鍵原因（問題），分析可用各類資源，設(shè)定問題解決的IFR，明確解決問題的理想化方向和獲得初步方案。該環(huán)節(jié)主要包括系統(tǒng)公理分析、功能分析、因果鏈分析、資源分析、裁剪分析、IFR分析等。分析階段的主要步驟包括：

（1）公理設(shè)計(jì)分析

公理設(shè)計(jì)分析可以合理地進(jìn)行系統(tǒng)功能分解，并建立其相互影響關(guān)系，面對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，可運(yùn)用公理設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，解決存在的問題、提出初步技術(shù)方案。

（2）系統(tǒng)功能分析

系統(tǒng)功能分析包括系統(tǒng)功能定義、組件分析、組件關(guān)系分析、功能類型分析、建立系統(tǒng)功能模型、得出矛盾區(qū)域結(jié)論、提出初步技術(shù)方案。

（3）因果鏈分析

因果鏈分析的實(shí)施內(nèi)容和順序包括分析并畫出因果鏈圖、選出問題關(guān)鍵點(diǎn)、確定要解決的關(guān)鍵問題、得出解題思路或初步方案。

（4）資源分析

資源分析要充分利用各類資源，為充分找尋合理的資源，建議在系統(tǒng)、子系統(tǒng)、超系統(tǒng)等不同層級(jí)上進(jìn)行多維度的資源探求，在充分進(jìn)行了資源探尋之后，得出資源分析結(jié)論。資源分析完畢最好能提出幾個(gè)初步的技術(shù)方案。

（5）裁剪分析

裁剪就是精減組件數(shù)量，消除有害、過度或不足的功能，主要目的是優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的效率。系統(tǒng)裁剪是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的組件進(jìn)行裁剪，需要注意對(duì)于超系統(tǒng)組件和系統(tǒng)的作用對(duì)象不能實(shí)施裁剪。在裁剪分析后也要對(duì)應(yīng)提出初步的技術(shù)方案。

（6）IFR分析

IFR采用大家都熟悉的六問法進(jìn)行：設(shè)計(jì)的最終目的是什么;IFR是什么;達(dá)到IFR的障礙是什么;出現(xiàn)該障礙的原因是什么;不出現(xiàn)該障礙的條件是什么;創(chuàng)造這些條件時(shí)可用的資源是什么。在充分思考和回答六個(gè)問題之后，提出理想化的技術(shù)方案。

2.3 求解（S）

針對(duì)問題分析得到的關(guān)鍵問題或者IFR實(shí)現(xiàn)中產(chǎn)生的新問題，運(yùn)用TRIZ理論的技術(shù)矛盾、物理矛盾、物場分析、功能效應(yīng)分析、小人法、ARIZ等求解問題工具進(jìn)一步尋求徹底解決問題的創(chuàng)造性方案。分析階段的主要步驟包括：

（1）技術(shù)矛盾求解

技術(shù)矛盾求解的主要過程包括：原問題技術(shù)矛盾的表述;科學(xué)選擇問題模型對(duì)應(yīng)的39個(gè)通用工程參數(shù)，改善和惡化的參數(shù)均可為多個(gè)參數(shù);組成通用參數(shù)矛盾（可以多對(duì)）;查找創(chuàng)新原理，把創(chuàng)新原理按重復(fù)次數(shù)多少順序列出;提出技術(shù)方案。

（2）物理矛盾求解

技術(shù)矛盾求解的主要過程包括：原問題物理矛盾的描述，這一過程要注意分析能否把上一步的技術(shù)矛盾轉(zhuǎn)化為物理矛盾;選擇分離原理;查找與該分離原理對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理;根據(jù)選定的發(fā)明原理得到解決方案。

（3）物場分析求解（最好繪制出多個(gè)模型）

物場分析求解環(huán)節(jié)最好能繪制出多個(gè)模型，主要過程包括：建立問題的物質(zhì)-場模型;根據(jù)所建問題的物質(zhì)-場模型，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)解解決流程，得到標(biāo)準(zhǔn)解;依據(jù)選定的標(biāo)準(zhǔn)解，得到問題的解決方案。

（4）功能效應(yīng)矛盾求解

功能效應(yīng)矛盾求解的主要過程包括：找到需要解決的關(guān)鍵問題，將問題定義得越明確越好;闡明將需要執(zhí)行的具體功能，用“作用+對(duì)象”方式描繪具體功能;確定所需要的參數(shù);將功能通用化，尋找并列詞匯和上位概念詞匯或下位概念詞匯;搜索其他相關(guān)或不相關(guān)領(lǐng)域中執(zhí)行類似功能的技術(shù)措施;從搜索結(jié)果中選擇最合適的一種或少數(shù)幾種;解決這種結(jié)果帶來的新問題;搜索效應(yīng)庫選擇可用效應(yīng)，并提出解決問題方案。

（5）小人法求解

小人法求解的主要過程包括：分析系統(tǒng)的構(gòu)成;確定系統(tǒng)存在的問題或者矛盾;建立問題小人模型;建立解決方案小人模型;從解決方案小人模型過渡到實(shí)際方案。

（6）發(fā)明問題解決算法（ARIZ）

運(yùn)用ARIZ求解的主要過程包括：分析現(xiàn)有問題;分析問題模型;定義理想化的最終結(jié)果和物理矛盾;調(diào)用物場資源;運(yùn)用信息庫;改變或替換問題;分析已得到的方案;應(yīng)用已有的方案;分析問題解決的整體流程。

2.4優(yōu)化（O）

運(yùn)用進(jìn)化法則分析、決策分析、軟件評(píng)價(jià)模塊，對(duì)分析和求解階段得到的全部方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，提供選擇備選方案的決策依據(jù)，找到現(xiàn)有條件下切實(shí)可行的最終理想方案。

2.5驗(yàn)證（V）

用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證選擇方案的可行性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果形成專利，完成專利文檔的撰寫，將創(chuàng)新知識(shí)收集入企業(yè)知識(shí)庫，成為企業(yè)的智力資產(chǎn)。驗(yàn)證階段的關(guān)注點(diǎn)是概念方案的驗(yàn)證和通過專利固化成果。作為輸出的交付物是實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告、專利文檔、更新創(chuàng)新知識(shí)庫、項(xiàng)目總結(jié)、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、持續(xù)改進(jìn)計(jì)劃。

結(jié)論

各類創(chuàng)新方法共有300多種，每種創(chuàng)新方法都有自身特點(diǎn)、應(yīng)用范圍和適用條件，多種創(chuàng)新方法融合完成整個(gè)創(chuàng)新活動(dòng)已成為主流。本文面向船舶工業(yè)，基于國家重大戰(zhàn)略需求的智能化海洋船舶重大裝備的研發(fā)、生產(chǎn)問題，進(jìn)行研究和反求，通過凝練創(chuàng)新方法應(yīng)用理論，分析典型創(chuàng)新方法的優(yōu)勢與劣勢，研究構(gòu)建了以 TRIZ 理論為主干，結(jié)合QFD、精益生產(chǎn)、價(jià)值工程、公理設(shè)計(jì)等創(chuàng)新方法為輔助的多創(chuàng)新方法融合應(yīng)用框架、應(yīng)用參考模型和應(yīng)用模板?；跇?gòu)建的創(chuàng)新方法融合應(yīng)用框架與模板，對(duì)海洋船舶行業(yè)的工程技術(shù)人員和技師等，開展了全方面立體式的培訓(xùn)，并鼓勵(lì)“技能大師工作室”“勞模創(chuàng)新工作室”等一線基層技術(shù)人員和技能工人運(yùn)用創(chuàng)新方法，圍繞實(shí)際問題組織開展課題攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)等全過程鏈中對(duì)多創(chuàng)新方法的融合應(yīng)用。

責(zé)編/萬海濱