论文部分内容阅读
引言
研究与推广应用先进的创新方法是世界上很多国家和地区提升自主创新能力的重要手段。采用先进的创新方法指导创新活动，可达到事半功倍的效果。目前，世界上有360 多种创新方法，如头脑风暴法、5W1H法、精益生产、标杆分析法、产业技术路线图、TRIZ （ 发明问题解决理论） ，等等。在国内外得到广泛应用并取得成功的创新方法主要有三大类：（1）面向产品设计的创新方法，包括六西格玛法、QFD、TRIZ、DSM、田口法等;（2）面向产品制造的创新方法，主要代表为精益生产、并行工程等;（3）面向管理创新的方法，如约束理论和客户关系管理等方法。
每种创新方法都有自身特点、应用范围和适用条件，多种创新方法融合完成整个创新活动已成为主流。本文结合船舶企业特点，通过分析典型创新方法的优势与劣势，有机整合多种创新方法，建立了多创新方法融合框架与参考模型，并给出了实施模板。应用所构建的框架及模板，可以针对重大装备/重大工程中的技术问题、生产问题、管理问题等进行模块化分类，有效提高多创新方法的融合创新能力和企业的创新效率。
集成应用框架与参考模型的构建
基于创新方法在智能VLCC研制中的导入与应用，研究构建了同行业可复制、其它行业可借鉴的面向超大型智能船舶的多创新方法集成应用模式。通过对TRIZ、创新思维技法、工业工程（精益生产、六西格玛等）、QFD、AD公理设计等多种创新方法展开研究，针对各种创新方法的优缺点，通过在超大型智能船舶研发、制造和管理中的应用及总結，实现了特定的多创新方法的有机融合，建立了功能互补的多种创新方法逻辑关系。构建的多创新方法应用框架体系如图1所示。
围绕所构建的应用框架，对创新方法在智能VLCC中的应用进行反求，提出了超大型智能原油船研发、生产的多创新方法实施参考模型。主要从发现问题、分析问题、求解问题、评价选择四个维度来构建多创新方法实施参考模型，形成了多创新方法导入与应用模版1套，图2为构建的多创新方法实施参考模型。
多创新方法集成应用模板的建立
基于所构建的多创新方法融合框架和参考模型，建立了一套可应用于海洋船舶重大装备设计、研发、生产等过程的多创新方法集成应用模板。本模板是一个以项目为核心，以TRIZ理论为武器，以六西格玛、精益生产等方法为补充，综合运用多种创新方法的一个完整的创造性发现和解决技术问题的流程。由定义（D）、分析（A）、求解（S）、优化（O）和验证（V）等五个阶段组成。本模板帮助研发工程师综合运用多种创新方法创造性地发现和解决智能超大型油船（VLCC）设计建造过程各环节的重大技术问题。应用本模板时要求按照五个阶段的顺序依次完成各阶段任务，对于复杂问题，有些阶段的方法工具需要多次迭代运用，直到获得理想的创造性解决问题结果。
2.1 定义（D）
该阶段的主要任务是选择关键、正确的项目改进方向，确立合理明确的项目目标。完成项目定义，确定项目边界、资源，制定验收标准，完成立项审批。定义阶段的主要步骤包括：
（1）问题的选择
选题方向主要根据企业的发展方向、市场预测、用户反应，在智能船建造全流程各环节上，针对产品功能需求、性能、生产技术、质量、成本、生产率等方面存在的问题选择课题。选题原则做到“三性”：真实性——真实可控，真实数据;方向性—需求导向，功能导向;目的性——成果落地，具体实现。可灵活运用需求分析、现场调研、列举法、问题检核表法、MPV分析、进化法则分析、QFD分析等方法，按照选题方向和原则选择、评价、确定待立项解决的问题。
（2）问题的描述（必须配图，结构图或流程图）
问题描述主要包括以下几方面内容，定义技术系统实现的功能、现有技术系统的工作原理、当前技术系统存在的问题、问题出现的条件和时间（针对具体问题，如果该问题不论在什么时间、什么条件下都出现，则删除该项）、问题或类似问题的现有解决方案及其缺点、新系统的要求。对每一方面的描述必须要配图，可以是结构图或流程图。在问题描述结尾最好能够量化确立项目目标和验收标准。
（3）制定项目进展计划并完成立项审批
制定项目进展计划：①列出任务和目标，包括各项工作、过程控制和评估活动及输出和负责人;②明确任务之间的关系;③估计时间要求（每一项任务所需要的时间）;④创建Gannt图。项目计划的制定要有技术经理、专家和创新方法专家共同完成，解决问题的过程必须在创新方法专家控制下完成。
立项审批，纳入到企业创新管理计划中，获得领导支持、资源支持，实行规范化管理。主要包括：完成项目申请报告;申报审批。
2.2 分析（A）
对项目中存在的工程/技术问题进行具体分析，找出问题产生的根本原因、关键原因（问题），分析可用各类资源，设定问题解决的IFR，明确解决问题的理想化方向和获得初步方案。该环节主要包括系统公理分析、功能分析、因果链分析、资源分析、裁剪分析、IFR分析等。分析阶段的主要步骤包括：
（1）公理设计分析
公理设计分析可以合理地进行系统功能分解，并建立其相互影响关系，面对复杂系统时，可运用公理设计对系统进行规划设计，解决存在的问题、提出初步技术方案。
（2）系统功能分析
系统功能分析包括系统功能定义、组件分析、组件关系分析、功能类型分析、建立系统功能模型、得出矛盾区域结论、提出初步技术方案。
（3）因果链分析
因果链分析的实施内容和顺序包括分析并画出因果链图、选出问题关键点、确定要解决的关键问题、得出解题思路或初步方案。
（4）资源分析
资源分析要充分利用各类资源，为充分找寻合理的资源，建议在系统、子系统、超系统等不同层级上进行多维度的资源探求，在充分进行了资源探寻之后，得出资源分析结论。资源分析完毕最好能提出几个初步的技术方案。 （5）裁剪分析
裁剪就是精减组件数量，消除有害、过度或不足的功能，主要目的是优化系统结构，提高系统实现功能的效率。系统裁剪是对系统内的组件进行裁剪，需要注意对于超系统组件和系统的作用对象不能实施裁剪。在裁剪分析后也要对应提出初步的技术方案。
（6）IFR分析
IFR采用大家都熟悉的六问法进行：设计的最终目的是什么;IFR是什么;达到IFR的障碍是什么;出现该障碍的原因是什么;不出现该障碍的条件是什么;创造这些条件时可用的资源是什么。在充分思考和回答六个问题之后，提出理想化的技术方案。
2.3 求解（S）
针对问题分析得到的关键问题或者IFR实现中产生的新问题，运用TRIZ理论的技术矛盾、物理矛盾、物场分析、功能效应分析、小人法、ARIZ等求解问题工具进一步寻求彻底解决问题的创造性方案。分析阶段的主要步骤包括：
（1）技术矛盾求解
技术矛盾求解的主要过程包括：原问题技术矛盾的表述;科学选择问题模型对应的39个通用工程参数，改善和恶化的参数均可为多个参数;组成通用参数矛盾（可以多对）;查找创新原理，把创新原理按重复次数多少顺序列出;提出技术方案。
（2）物理矛盾求解
技术矛盾求解的主要过程包括：原问题物理矛盾的描述，这一过程要注意分析能否把上一步的技术矛盾转化为物理矛盾;选择分离原理;查找与该分离原理对应的发明原理;根据选定的发明原理得到解决方案。
（3）物场分析求解（最好绘制出多个模型）
物场分析求解环节最好能绘制出多个模型，主要过程包括：建立问题的物质-场模型;根据所建问题的物质-场模型，应用标准解解决流程，得到标准解;依据选定的标准解，得到问题的解决方案。
（4）功能效应矛盾求解
功能效应矛盾求解的主要过程包括：找到需要解决的关键问题，将问题定义得越明确越好;阐明将需要执行的具体功能，用“作用+对象”方式描绘具体功能;确定所需要的参数;将功能通用化，寻找并列词汇和上位概念词汇或下位概念词汇;搜索其他相关或不相关领域中执行类似功能的技术措施;从搜索结果中选择最合适的一种或少数几种;解决这种结果带来的新问题;搜索效应库选择可用效应，并提出解决问题方案。
（5）小人法求解
小人法求解的主要过程包括：分析系统的构成;确定系统存在的问题或者矛盾;建立问题小人模型;建立解决方案小人模型;从解决方案小人模型过渡到实际方案。
（6）发明问题解决算法（ARIZ）
运用ARIZ求解的主要过程包括：分析现有问题;分析问题模型;定义理想化的最终结果和物理矛盾;调用物场资源;运用信息库;改变或替换问题;分析已得到的方案;应用已有的方案;分析问题解决的整体流程。
2.4优化（O）
运用进化法则分析、决策分析、软件评价模块，对分析和求解阶段得到的全部方案进行评价，提供选择备选方案的决策依据，找到现有条件下切实可行的最终理想方案。
2.5验证（V）
用实验验证选择方案的可行性，根据实验结果形成专利，完成专利文档的撰写，将创新知识收集入企业知识库，成为企业的智力资产。验证阶段的关注点是概念方案的验证和通过专利固化成果。作为输出的交付物是实验分析报告、专利文档、更新创新知识库、项目总结、验收报告、持续改进计划。
结论
各类创新方法共有300多种，每种创新方法都有自身特点、应用范围和适用条件，多种创新方法融合完成整个创新活动已成为主流。本文面向船舶工业，基于国家重大战略需求的智能化海洋船舶重大装备的研发、生产问题，进行研究和反求，通过凝练创新方法应用理论，分析典型创新方法的优势与劣势，研究构建了以 TRIZ 理论为主干，结合QFD、精益生产、价值工程、公理设计等创新方法為辅助的多创新方法融合应用框架、应用参考模型和应用模板。基于构建的创新方法融合应用框架与模板，对海洋船舶行业的工程技术人员和技师等，开展了全方面立体式的培训，并鼓励“技能大师工作室”“劳模创新工作室”等一线基层技术人员和技能工人运用创新方法，围绕实际问题组织开展课题攻关，实现了设计、研发、生产等全过程链中对多创新方法的融合应用。
责编/万海滨
研究与推广应用先进的创新方法是世界上很多国家和地区提升自主创新能力的重要手段。采用先进的创新方法指导创新活动，可达到事半功倍的效果。目前，世界上有360 多种创新方法，如头脑风暴法、5W1H法、精益生产、标杆分析法、产业技术路线图、TRIZ （ 发明问题解决理论） ，等等。在国内外得到广泛应用并取得成功的创新方法主要有三大类：（1）面向产品设计的创新方法，包括六西格玛法、QFD、TRIZ、DSM、田口法等;（2）面向产品制造的创新方法，主要代表为精益生产、并行工程等;（3）面向管理创新的方法，如约束理论和客户关系管理等方法。
每种创新方法都有自身特点、应用范围和适用条件，多种创新方法融合完成整个创新活动已成为主流。本文结合船舶企业特点，通过分析典型创新方法的优势与劣势，有机整合多种创新方法，建立了多创新方法融合框架与参考模型，并给出了实施模板。应用所构建的框架及模板，可以针对重大装备/重大工程中的技术问题、生产问题、管理问题等进行模块化分类，有效提高多创新方法的融合创新能力和企业的创新效率。
集成应用框架与参考模型的构建
基于创新方法在智能VLCC研制中的导入与应用，研究构建了同行业可复制、其它行业可借鉴的面向超大型智能船舶的多创新方法集成应用模式。通过对TRIZ、创新思维技法、工业工程（精益生产、六西格玛等）、QFD、AD公理设计等多种创新方法展开研究，针对各种创新方法的优缺点，通过在超大型智能船舶研发、制造和管理中的应用及总結，实现了特定的多创新方法的有机融合，建立了功能互补的多种创新方法逻辑关系。构建的多创新方法应用框架体系如图1所示。
围绕所构建的应用框架，对创新方法在智能VLCC中的应用进行反求，提出了超大型智能原油船研发、生产的多创新方法实施参考模型。主要从发现问题、分析问题、求解问题、评价选择四个维度来构建多创新方法实施参考模型，形成了多创新方法导入与应用模版1套，图2为构建的多创新方法实施参考模型。
多创新方法集成应用模板的建立
基于所构建的多创新方法融合框架和参考模型，建立了一套可应用于海洋船舶重大装备设计、研发、生产等过程的多创新方法集成应用模板。本模板是一个以项目为核心，以TRIZ理论为武器，以六西格玛、精益生产等方法为补充，综合运用多种创新方法的一个完整的创造性发现和解决技术问题的流程。由定义（D）、分析（A）、求解（S）、优化（O）和验证（V）等五个阶段组成。本模板帮助研发工程师综合运用多种创新方法创造性地发现和解决智能超大型油船（VLCC）设计建造过程各环节的重大技术问题。应用本模板时要求按照五个阶段的顺序依次完成各阶段任务，对于复杂问题，有些阶段的方法工具需要多次迭代运用，直到获得理想的创造性解决问题结果。
2.1 定义（D）
该阶段的主要任务是选择关键、正确的项目改进方向，确立合理明确的项目目标。完成项目定义，确定项目边界、资源，制定验收标准，完成立项审批。定义阶段的主要步骤包括：
（1）问题的选择
选题方向主要根据企业的发展方向、市场预测、用户反应，在智能船建造全流程各环节上，针对产品功能需求、性能、生产技术、质量、成本、生产率等方面存在的问题选择课题。选题原则做到“三性”：真实性——真实可控，真实数据;方向性—需求导向，功能导向;目的性——成果落地，具体实现。可灵活运用需求分析、现场调研、列举法、问题检核表法、MPV分析、进化法则分析、QFD分析等方法，按照选题方向和原则选择、评价、确定待立项解决的问题。
（2）问题的描述（必须配图，结构图或流程图）
问题描述主要包括以下几方面内容，定义技术系统实现的功能、现有技术系统的工作原理、当前技术系统存在的问题、问题出现的条件和时间（针对具体问题，如果该问题不论在什么时间、什么条件下都出现，则删除该项）、问题或类似问题的现有解决方案及其缺点、新系统的要求。对每一方面的描述必须要配图，可以是结构图或流程图。在问题描述结尾最好能够量化确立项目目标和验收标准。
（3）制定项目进展计划并完成立项审批
制定项目进展计划：①列出任务和目标，包括各项工作、过程控制和评估活动及输出和负责人;②明确任务之间的关系;③估计时间要求（每一项任务所需要的时间）;④创建Gannt图。项目计划的制定要有技术经理、专家和创新方法专家共同完成，解决问题的过程必须在创新方法专家控制下完成。
立项审批，纳入到企业创新管理计划中，获得领导支持、资源支持，实行规范化管理。主要包括：完成项目申请报告;申报审批。
2.2 分析（A）
对项目中存在的工程/技术问题进行具体分析，找出问题产生的根本原因、关键原因（问题），分析可用各类资源，设定问题解决的IFR，明确解决问题的理想化方向和获得初步方案。该环节主要包括系统公理分析、功能分析、因果链分析、资源分析、裁剪分析、IFR分析等。分析阶段的主要步骤包括：
（1）公理设计分析
公理设计分析可以合理地进行系统功能分解，并建立其相互影响关系，面对复杂系统时，可运用公理设计对系统进行规划设计，解决存在的问题、提出初步技术方案。
（2）系统功能分析
系统功能分析包括系统功能定义、组件分析、组件关系分析、功能类型分析、建立系统功能模型、得出矛盾区域结论、提出初步技术方案。
（3）因果链分析
因果链分析的实施内容和顺序包括分析并画出因果链图、选出问题关键点、确定要解决的关键问题、得出解题思路或初步方案。
（4）资源分析
资源分析要充分利用各类资源，为充分找寻合理的资源，建议在系统、子系统、超系统等不同层级上进行多维度的资源探求，在充分进行了资源探寻之后，得出资源分析结论。资源分析完毕最好能提出几个初步的技术方案。 （5）裁剪分析
裁剪就是精减组件数量，消除有害、过度或不足的功能，主要目的是优化系统结构，提高系统实现功能的效率。系统裁剪是对系统内的组件进行裁剪，需要注意对于超系统组件和系统的作用对象不能实施裁剪。在裁剪分析后也要对应提出初步的技术方案。
（6）IFR分析
IFR采用大家都熟悉的六问法进行：设计的最终目的是什么;IFR是什么;达到IFR的障碍是什么;出现该障碍的原因是什么;不出现该障碍的条件是什么;创造这些条件时可用的资源是什么。在充分思考和回答六个问题之后，提出理想化的技术方案。
2.3 求解（S）
针对问题分析得到的关键问题或者IFR实现中产生的新问题，运用TRIZ理论的技术矛盾、物理矛盾、物场分析、功能效应分析、小人法、ARIZ等求解问题工具进一步寻求彻底解决问题的创造性方案。分析阶段的主要步骤包括：
（1）技术矛盾求解
技术矛盾求解的主要过程包括：原问题技术矛盾的表述;科学选择问题模型对应的39个通用工程参数，改善和恶化的参数均可为多个参数;组成通用参数矛盾（可以多对）;查找创新原理，把创新原理按重复次数多少顺序列出;提出技术方案。
（2）物理矛盾求解
技术矛盾求解的主要过程包括：原问题物理矛盾的描述，这一过程要注意分析能否把上一步的技术矛盾转化为物理矛盾;选择分离原理;查找与该分离原理对应的发明原理;根据选定的发明原理得到解决方案。
（3）物场分析求解（最好绘制出多个模型）
物场分析求解环节最好能绘制出多个模型，主要过程包括：建立问题的物质-场模型;根据所建问题的物质-场模型，应用标准解解决流程，得到标准解;依据选定的标准解，得到问题的解决方案。
（4）功能效应矛盾求解
功能效应矛盾求解的主要过程包括：找到需要解决的关键问题，将问题定义得越明确越好;阐明将需要执行的具体功能，用“作用+对象”方式描绘具体功能;确定所需要的参数;将功能通用化，寻找并列词汇和上位概念词汇或下位概念词汇;搜索其他相关或不相关领域中执行类似功能的技术措施;从搜索结果中选择最合适的一种或少数几种;解决这种结果带来的新问题;搜索效应库选择可用效应，并提出解决问题方案。
（5）小人法求解
小人法求解的主要过程包括：分析系统的构成;确定系统存在的问题或者矛盾;建立问题小人模型;建立解决方案小人模型;从解决方案小人模型过渡到实际方案。
（6）发明问题解决算法（ARIZ）
运用ARIZ求解的主要过程包括：分析现有问题;分析问题模型;定义理想化的最终结果和物理矛盾;调用物场资源;运用信息库;改变或替换问题;分析已得到的方案;应用已有的方案;分析问题解决的整体流程。
2.4优化（O）
运用进化法则分析、决策分析、软件评价模块，对分析和求解阶段得到的全部方案进行评价，提供选择备选方案的决策依据，找到现有条件下切实可行的最终理想方案。
2.5验证（V）
用实验验证选择方案的可行性，根据实验结果形成专利，完成专利文档的撰写，将创新知识收集入企业知识库，成为企业的智力资产。验证阶段的关注点是概念方案的验证和通过专利固化成果。作为输出的交付物是实验分析报告、专利文档、更新创新知识库、项目总结、验收报告、持续改进计划。
结论
各类创新方法共有300多种，每种创新方法都有自身特点、应用范围和适用条件，多种创新方法融合完成整个创新活动已成为主流。本文面向船舶工业，基于国家重大战略需求的智能化海洋船舶重大装备的研发、生产问题，进行研究和反求，通过凝练创新方法应用理论，分析典型创新方法的优势与劣势，研究构建了以 TRIZ 理论为主干，结合QFD、精益生产、价值工程、公理设计等创新方法為辅助的多创新方法融合应用框架、应用参考模型和应用模板。基于构建的创新方法融合应用框架与模板，对海洋船舶行业的工程技术人员和技师等，开展了全方面立体式的培训，并鼓励“技能大师工作室”“劳模创新工作室”等一线基层技术人员和技能工人运用创新方法，围绕实际问题组织开展课题攻关，实现了设计、研发、生产等全过程链中对多创新方法的融合应用。
责编/万海滨