技術創新綜合效益視角下TRIZ的效果研究

姚 威 儲昭衛 梁洪力

1（浙江大學公共管理學院，杭州 310058） 2（浙江大學中國科教戰略研究院，杭州 310058）3（中國科學院大學公共政策與管理學院，北京 100049）

引 言

TRIZ是俄文“發明問題解決理論”的羅馬首字母縮寫，是當下最實用的一種創新方法。自2008年科技部推出創新方法專項以來，TRIZ被廣泛應用于研發活動、產品設計、專利方案、工程管理等領域，獲得了“創新點金術”的美名［1］。在長期推廣和應用過程中，TRIZ工具逐漸增多，應用策略趨于復雜，各種變體更是層出不窮［2］。隨著TRIZ的大量應用，產業界對TRIZ的應用效果產生了兩個困惑：（1）在眾多TRIZ工具中，是否所有工具都有相同效果并采取相同的應用策略［3］？（2）以往研究已證實了TRIZ具有改善個人創造力的效果［4］，但是否意味著TRIZ也能改善社會經濟效益［5］？上述問題顯然影響了人們對TRIZ的認識和使用，不利于具體應用和推廣政策的制定。因此當下迫切需要研究TRIZ效果來“祛魅”，獲得更清晰、更理性的認識［6］：（1）對科技主管部門而言，急需總結過去10余年創新方法推廣工作得失，為后續政策優化指明方向；（2）對研究者而言，急需基于實際應用效果對TRIZ進行理論與工具創新；（3）對于企業等應用者而言，急需掌握提高TRIZ工具應用效率的秘訣以改善創新效益。有鑒于此，本文將重點關注TRIZ的工具效果以及TRIZ方法的綜合效益兩個問題，借助技術創新方法綜合效益評估的方法，通過大規模問卷調查和回歸分析等方法探索TRIZ的效果。

1 文獻回顧

1.1 TRIZ方法的效果研究

Chechurin［6］曾指出由于 TRIZ的誕生和早期發展主要依靠阿奇舒勒及其門徒，并未經過文獻發表、同行評議等科學理論誕生的基本流程，導致TRIZ界長期“彌漫著神秘氣息”。因此對TRIZ方法和工具效果的規范研究無疑是當前消除“神秘”的好辦法，可以讓TRIZ獲得實踐上的“合法性”。根據TRIZ推廣應用的基本情況，可將TRIZ的傳播和應用總結為圖1所示的培訓、解題、應用3個過程。對TRIZ效果的研究實際上分別與3個過程對應：培訓效果研究、工具效果研究、綜合效益研究。

1.1.1 培訓效果研究

由于過往10年的主要任務是創新方法推廣和普及，因此國內對TRIZ培訓效果的研究最為充分，著重探討了創新方法推廣模式、效果、影響因素等，其目的是尋找高效培訓和推廣的方式方法。如對TRIZ在中國傳播普及現狀的研究［7］，創新方法培訓效果評估［8］、梳理影響培訓效果的因素［9］和培訓模式的研究［10］。

圖1 TRIZ效果研究地圖

1.1.2 工具效果研究

主要探討TRIZ工具和方法解決技術問題的效果，其目的是改善企業研發能力和工程師創造力。主要關注3類主題：（1）解決技術難題的效果研究，如有研究認為TRIZ可以提高技術方案的新穎性和多樣性［11］，提升使用者發現技術問題的能力［12］，改善創新產出績效等［13］；（2）對使用者個體創造力的效果的研究，如Birdi等學者研究發現TRIZ能夠改善創造力，穩定地提升使用者解決技術問題的能力［14］；（3）對解題者的心理效果的研究，如提高使用者解決問題和產生創意時的自信水平［15］、改善自我效能感［16］，幫助使用者代入真實工程環境［17］和設計感知［18］。

1.1.3 綜合效益研究

主要探討TRIZ應用的技術效果外溢，分析應用TRIZ能否產生更長遠、更廣泛的經濟社會效益，總結TRIZ推廣的得與失。如有研究者設計了指標體系用于評價TRIZ對創新產出和知識產權的影響［19］，一些單案例的應用也說明TRIZ具有改善創新生態［20］、促進區域實現創新發展［20］，降低污染［22］等經濟社會效益。

總體來看，上述研究未能完全回應本文中的研究問題：（1）從研究視角來看，當前主要研究了培訓效果和工具效果，只能證明掌握TRIZ和應用TRIZ解題的情況而無法說明應用TRIZ能否產生綜合效益；（2）從研究主題來看，當前對綜合效益的研究更關注特定工具的效益，缺乏工具間的橫向比較；（3）從研究方法來看，以經驗研究和案例研究為主，缺乏基于大樣本的具有統計意義的實證數據。由于綜合效益和工具效果具有較長的滯后性、應用于不同的行業時差異很大，客觀上難以直接測評，故本文采取了問卷調查方法來探討TRIZ的效果。

1.2 技術創新綜合效益評價指標體系構建

技術創新的綜合效益是指在技術創新活動中的直接或間接效益的總和，綜合效益的評價以具體項目為對象，關注技術創新過程中的客觀產出［23］。技術創新的綜合效益是多元的，但首要目的是獲得經濟效益，如獲得壟斷性利潤、保持市場份額、降低成本、改善產品性能等［24］，提升資源利用率、改善產品質量和生產率等方式也能創造經濟效益［25］。技術創新活動還應當關注社會效益。技術創新活動對社會發展具有重要影響，技術創新活動常見的社會效益還包括促進個人發展、改善生活質量、增加社會福利、改善資源利用率等［26-28］。除了經濟效益和社會效益外，技術創新還具有知識效益。知識效益通常包括獲得發明專利、實用新型專利，形成技術秘訣以及促進技術積累等價值［29-31］。由于技術創新活動潛在的負面效果，還應當全面審視技術創新活動［32］，在效益評估時綜合考慮創新活動的正面和負面影響［33］。OECD的《Oslo Manual（2018）》［34］是當前比較完善的綜合效益評價體系，該體系綜合考慮了產品生產和交付、商業組織過程、經濟社會和環境影響等多個方面。

綜上所述，本文根據評價需要從上述研究成果中遴選了經濟、社會、知識產權、污染、安全等多個指標，結合 Spreafico和Russo［22］學者對 TRIZ效果的研究綜合構建了應用TRIZ的技術創新綜合效益評價指標體系，并根據具體指標編制了問卷題項。如表1所示，本指標體系能夠綜合衡量TRIZ的效果效益，尤其是引入了安全、生活質量、環保、技術積累等容易被忽視的效益。相比于早期對TRIZ效果的研究局限于成本、專利等單一維度，基于綜合效益從多維度衡量TRIZ效果，能夠有效拓展認知。

表1 應用TRIZ的技術創新綜合效益評價指標

2 研究設計

2.1 問卷設計與調查實施

本次調查的目的是了解TRIZ工具的應用效果，以及TRIZ對綜合效益的影響。問卷內容包含兩部分：第一部分是對TRIZ工具效果的評價。根據中國創新方法研究會制定的國家二級和三級創新工程師認證要求和相關文獻①，共整理出16項常見TRIZ工具，要求被調查者依次對這16項工具的效果直接進行主觀評價。第二部分是綜合效益評價。綜合效益評價的具體指標來源于表1，要求被調查者依次對應用TRIZ后的綜合效益進行評價。問卷采用Likert式5點量表，1～5分別表示效果或效益“很小、較小、一般、較大、很大”。問卷為網絡問卷，委托中國創新方法研究會在全國通過創新方法二級和三級認證的學員微信群中發放。由于通過二級和三級認證的學員都具備較為豐富的創新方法咨詢和解題經驗，因此可確保調查結果的質量。最終共回收348份問卷，其中有效問卷284份，有效回收率81.6%。隨后，運用SPSS25.0計算可得，調查數據整體的Cronbach's α系數為0.955，說明問卷整體的可靠性較高。

本研究中調查樣本的描述性統計分為以下幾個方面：

（1）區域和行業分布：從樣本的區域分布來看，共覆蓋了國內24個省市和國外部分國家和地區，其中浙江、北京、內蒙古、上海、黑龍江、福建、江蘇、遼寧等地區的樣本均超過8個，國內其他省份共有45個樣本，有8名被調查者來自國外。按照中國工程院對工程技術行業的分類目錄來看，被調查者的行業覆蓋了機械運載、信息電子、冶金材料等多個行業，具體分布情況如圖2 所示。 Chechurin［6］、Spreafico 和 Russo［22］等權威學者的研究表明：被調查者的區域和行業分布并不是研究TRIZ效果的必要條件，區域分布主要用于說明TRIZ的推廣情況，行業分布則體現了TRIZ現階段適用范圍。

圖2 樣本所屬行業統計圖

（2）組織特征：樣本所屬單位的組織情況如表2所示，從被調查所屬單位的規模來看，1000人以上的占據了58.80%，501～1000人的占據14.79%，說明TRIZ的應用以大中型規模的單位為主。從被調查所屬單位的性質來看，國有企業、民營企業、科研院所的占比均在30%左右，外資或三資企業占比2.42%。

（3）個體特征：樣本的個體特征如表2所示，從性別特征來看，被調查者中男性占比73.95%，女性占比26.41%。從學歷特征來看，本科占比35.04%，碩士占比41.60%，博士占比14.81%，專科及其它占比8.55%。從學習TRIZ的時間來看，19.72%少于5年，28.52%為5～10年，51.76%為10年以上。通過對上述描述性統計結果可知，樣本基本滿足隨機抽樣條件，能夠代表全國創新方法應用的基本情況。

表2 樣本基本情況統計

2.2 因子分析

TRIZ方法最初只有發明原理等幾項工具，新工具增加使各項工具的用途細化，工具間的互補性和依賴性增強［2］。由于單一工具通常無法直接實現某一技術目標，導致難以區分是哪種工具產生哪種效益。為了更好地觀測TRIZ方法及綜合效益的基本結構，故采用因子分析的方法將其轉換為幾個綜合指標。

（1）TRIZ工具效果的因子分析

對題項進行KMO和Bartlett檢驗，得KMO值為0.933，Bartlett球形檢驗的顯著性為0.000，表明數據適宜做因子分析。因子分析結果如表3所示，共識別出3個公因子，因子負載系數介于0.494～0.845，累計解釋總體方差值達到了65.682%，因子分析的結果可以接受。根據因子分析結果中公因子所包含的工具特點，并參考Zlotin等［35］對TRIZ工具的分類：分析工具（Analytical Tools），即用于定義、展開和建立問題模型的TRIZ工具；解題工具（Knowledge-based Tools），即提供系統改進方法的TRIZ工具，思維工具（Psychological Operators），即用于改善問題、解決流程和開闊創意的TRIZ工具。最終將公因子1、公因子2、公因子3分別命名為分析工具、解題工具和思維工具。

表3 TRIZ工具應用效果因子分析結果

（2）TRIZ綜合效益的因子分析

對題項進行KMO和Bartlett檢驗，得KMO值為0.925，Bartlett球形檢驗的顯著性為0.000，表明數據適宜做因子分析。因子分析結果如表4所示，共識別出3個公因子，因子負載系數介于0.558～0.893，累計解釋總體方差值達到65.878%，因子分析的結果可以接受。根據因子分析結果中公因子所包含的指標特點，參考楊列勛［29］的方法將技術創新分解為知識、經濟和社會3類，可以分別將公因子1、2、3命名為經濟效益、知識效益和社會效益。

3 研究結果

3.1 TRIZ工具效果的描述性統計

在問卷中，要求被調查者對TRIZ分別按照Likert五級量表對每一項TRIZ工具的效果進行評價，1分為“效果很小”、2分為“效果較小”、3分為“效果一般”、4分為“效果較大”、5分為“效果很大”。調查結果如表5所示，調查結果中均值最高的三項工具為技術矛盾和40條發明原理、物理矛盾和分離原理、功能分析，分別達到了4.15、4.11、4.09，其他各項工具得分的均值都大于3，標準差均小于1。

表4 應用TRIZ的綜合效益的因子分析

表5 TRIZ工具效果調查的平均值和標準差

3.2 TRIZ工具綜合效益影響的回歸分析

3.2.1 TRIZ對綜合效益影響的回歸模型

根據因子分析結果，可以進一步分析TRIZ的應用對技術創新綜合效益的影響，以分析工具、解題工具、思維工具為自變量x1、x2、x3，以經濟效益、知識效益和社會效益為因變量y1、y2、y3，建立如下多元線性回歸模型：

模型1為TRIZ三類工具對經濟效益的影響：

y1＝α1＋β11x1＋β12x2＋β13x3＋μ1

模型2為TRIZ三類工具對知識效益的影響：

y2＝α2＋β21x1＋β22x2＋β23x3＋μ2

模型3為TRIZ三類工具對社會效益的影響：

y3＝α3＋β31x1＋β32x2＋β33x3＋μ3

其中，y1、y2、y3分別表示應用TRIZ所獲得的經濟效益、知識效益和社會效益的因子得分；x1、x2、x3分別表示分析工具、解題工具、思維工具的因子得分；α1、α2、α3分別表示3個模型的常數項；βi＝（βi1，βi2，βi3）（i＝1，2，3）分別為 3個模型的回歸系數；μ1、μ2、μ3分別為3個模型的隨機誤差，均滿足正態分布。

3.2.2 回歸分析結果

根據上述3個多元線性回歸模型，采用SPSS 25.0對3個多元線性回歸模型分別展開計算，回歸方程的方差分析結果可知（表略），三項模型的F值均較高，且p值接近0，表明3個線性回歸模型中被解釋變量與解釋變量的線性關系是顯著的，可以建立線性模型。

經計算，得到回歸系數的顯著性檢驗結果（表略）。在模型1中，TRIZ的分析工具、解題工具和思維工具的回歸系數分別為0.138（P＜0.05），0.280（P＜0.01），0.290（P＜0.01），結果顯示 3種分析工具的運用均能夠顯著地提升技術創新項目的經濟效益思維工具。

在模型2中，TRIZ的分析工具、解題工具和思維工具的回歸系數分別為0.049（不顯著），0.315（P＜0.01），0.100（P＜0.05），結果顯示 TRIZ 分析工具的運用對改善知識效益沒有顯著影響，而解題工具和思維工具的運用均能夠顯著改善技術創新項目的知識效益。

在模型3中，TRIZ的分析工具、解題工具和思維工具的回歸系數分別為0.335（P＜0.01），0.259（P＜0.01），0.183（P＜0.01），結果顯示TRIZ分析工具、解題工具、思維工具的運用均能顯著地提升技術項目的社會效益。

3.2.3 線性回歸的三大問題檢驗

為保證得到真實的計算結果，還需對線性回歸的三大問題進行檢驗：（1）如表7所示，3個模型的VIF值均為1，表明方程無多重共線性問題；（2）殘差正態P-P圖中（圖略）3個模型的殘差均服從正態分布，表明樣本來自正態總體，不存在異方差問題；（3）通過Durbin-Watson檢驗獲得3個模型的 D值分別為2.105、1.877、2.334，接近于2，表明線性回歸方程無自相關問題。上述檢驗和診斷結果表明，模型的建立和計算過程是合理的。

4 結果與討論

4.1 討 論

4.1.1 TRIZ工具的效果

根據描述性統計的結果可知：

（1）從工具總體效果來看，大部分TRIZ工具的效果評價得分在3.6以上，說明使用者認為TRIZ工具能夠對技術創新起正向促進作用。但不同工具的效果評價差異較大，如有4項工具在4分以上，7項工具在3.6～4分，5項工具在3.6分以下。

（2）根據工具間的橫向對比，可以發現技術矛盾和40條發明原理、物理矛盾和分離原理、功能分析和因果分析4項工具效果評價最好。這一結果與Cavallucci［36］對TRIZ工具使用頻率、知名度的調查結果保持了一致。從而進一步印證了Moehrle提出的猜想：TRIZ工具的知名度、被使用頻次和實際效果之間具有高耦合性［37］。如技術矛盾和40條發明原理在早期開發出的TRIZ工具中應用最廣泛、知名度最高，效果也優于其他工具。

（3）工具間的橫向對比還表明幾項思維工具的效果評價較差，如金魚法、ARIZ、STC算子、小人法和其他工具。實際上，這一調查結果與Ile?vbare等［3］的分析基本一致，他曾指出TRIZ的創新思維型工具存在不夠直觀、無法激發直覺思維、過程武斷等不足，導致實際效果較差。

4.1.2 應用TRIZ方法的綜合效益

根據回歸分析結果，可以發現應用TRIZ的綜合效益比較顯著。首先，三類TRIZ工具的經濟效益都很顯著。思維工具和解題工具的回歸系數分別為0.29和0.28，要高于分析工具的0.138。有研究認為成本和經濟問題通常比較明顯，導致突破心理障礙和克服思維固著并解決技術問題成為了產生經濟效益的關鍵［38］。

在知識效益方面，TRIZ解題工具的回歸系數為0.315，說明它是TRIZ促進技術知識產生的關鍵。思維工具則起到一定的輔助作用，幫助使用者破除思維的“固著效應”。分析工具的知識效益不顯著，推測原因如下：（1）經典TRIZ的因果分析工具存在“用相關性取代因果性”以及“已知因果偏差”兩個弊端，容易導致“錯誤歸因”；（2）九屏幕法、資源分析無法向知識空間拓展，導致分析結果局限于已知的資源和時間上，對分析問題的幫助有限［39］。以基于TRIZ的專利規避實踐為例：知識庫、系統裁剪等解題工具被頻繁用于突破機械、化工等行業的專利壁壘，思維工具作為補充也產生了一些新專利，但在此過程中對分析工具的使用卻十分謹慎［40］。

在社會效益方面，分析工具的回歸系數為0.335，要高于解題工具的0.259和思維工具的0.183。說明產生社會效益的前提是將社會訴求轉換為技術需求，其次才是技術實現。在實際應用過程中為了強化分析環節，常常將VOC（顧客之聲）、QFD（質量功能展開）等分析工具與TRIZ集成，如使用突出環境參數的EC-QFD（環境意識的質量功能展開）和TRIZ集成用于可持續型設計（Sustainable Design）［41］。

4.2 結論與建議

4.2.1 研究結論

經過上述研究和分析，可以得出以下結論：（1）使用者對TRIZ工具效果的評價以正面為主，但對部分工具效果評價較差。技術矛盾和40條發明原理、物理矛盾和分離原理、功能分析、因果分析4項工具的效果評價較高，STC算子、小人法、金魚法、ARIZ和其他幾項思維工具的效果評價相對較差；（2）TRIZ方法總體上都具有顯著的綜合效益。TRIZ的三類工具都能顯著改善經濟效益和社會效益，其中解題工具和思維工具對改善知識效益的效果顯著，但分析工具對改善知識效益不顯著；（3）三類TRIZ工具對綜合效益的貢獻存在明顯差異：其中思維工具改善經濟效益的效果最突出，解題工具提升知識效益的效果最明顯，分析工具對提高社會效益的效果最顯著。

4.2.2 對TRIZ未來研究及應用推廣的建議

（1）對評價較差的工具實施針對性改進，具體可以通過兩個途徑實現：①可以通過明確基本概念和使用流程確保工具能夠被正確使用，如明確九屏幕法中“過去-現在-未來”的定義，將問題分析過程區別為內因（屬性）、外因（條件），都顯著提高了解題效果［1］；②也可通過與非TRIZ工具集成實現互補［42］，如與EC-QFD集成可以有效提高TRIZ工具對生態環保類問題分析效果［41］。

（2）在應用TRIZ工具分析及解決問題時要充分挖掘和兼顧經濟效益、知識效益以及社會效益。為服務于上世紀50～80年代的研發活動，TRIZ在誕生之初更強調通過破除技術障礙引領經濟增長，而開發和應用者的知識效益和社會效益意識相對薄弱。這已不適合當代的發展訴求，尤其是當前我國技術轉型和產業升級所面臨的環境保護、提高資源利用率和掌握知識產權主動性等方面的迫切需求。Darrell Mann等［43］曾批評前蘇聯學者和經典TRIZ體系對社會效益關注太少，因此其嘗試在經典TRIZ基礎上將技術矛盾的通用工程參數從39個增加到48個，新增的9個參數中有8個與社會效益直接相關。綜上，為使TRIZ的綜合效益最大化，在分析問題時，應以大工程觀的視野，將除技術以外的生態、社會、文化、可持續發展等更多隱性的超系統因素納入考慮；在方案決策階段，除考慮當前需求外，還應對潛在的、長遠的、綜合性的效益需求賦予更高的權重，使傳統的技術問題解決方案轉變為兼顧經濟效益、知識效益和社會效益的綜合性決策，從而提高TRIZ方法的實際應用效果和影響力。

（3）在解決問題時根據對效益的不同需要靈活選擇工具，如強調經濟效益時，應關注思維工具的應用，著重突破現有資源和因果關系的束縛；強調知識效益時，要增加知識庫等解題工具的應用，重點在原理和實現途徑層面展開突破；強調社會效益時要加強系統裁剪等分析工具的應用，嘗試消除對社會和環境的長期潛在危害。

注釋：

①中國創新方法研究會為科技部下屬的官方認證機構，負責全國創新方法認證標準的制定和考核工作。