科技创新与方法

技术创新及其方法,问题,大家了解国家关于创新的政策和提法有那些？什么是创新？有那些创新的种类？创新应该由谁来完成？中国著名的创新型企业有那些？在金融危机下，谈创新还合时宜吗？据说雷曼兄弟公司就是它们自己创新出来的金融衍生品毁掉的。,国家对“创新”的提法和政策,92年10月，江泽民同志在十四大报告中讲创新问题；99年全国技术创新大会上，江泽民同志指出：“科技创新越来越成为当今社会生产力解放和发展的重要基础和标志，越来越决定着一个国家、一个民族的发展进程”十六届五中全会提出：“要把增强自主创新能力作为国家战略,致力于建设创新型国家。要大力开发具有自主知识产权的关键技术和核心技术,努力提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力。”06年1月9日,全国科学技术大会部署实施国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年),动员全党全社会坚持走中国特色自主创新道路,为建设创新型国家而努力奋斗。科学技术部副部长李学勇指出，提高自主创新能力，建设创新型国家是中国立足国情、面向未来的战略选择。,08年中国杰出创新企业,美的空调：变频产品李宁：奥运营销上海家化：时尚升级腾讯：重新定义互连网广告双鹿：新农村战略广东移动：小博客，大文章海王星辰：高效的医药渠道红孩子信息技术：扩张引擎陶氏化学：以人为本，绿色化学GE：绿色即盈利,创新和技术创新,创新：由知识提取新的经济与社会收益的过程（经合与发展组织），即“第一次应用的事物或方法把发明和创造实用化，或把新的方法运用于经济活动”。技术创新：继发明之后的一个阶段，改造世界的实用阶段；发明：有史以来第一次提出的某种新概念、新思想、新原理；发明并不一定能最终成为创新产品；技术创新的内容包括产品创新、工艺创新、设备创新、生产组织与管理创新,创新的困难,杜邦：每年3000个产品创意，12个成为研发项目，1个变成创新性的突破成果；辉瑞：50的创意进入开发评估，10进入样品试产，1通过测试；摄影机：发明到成熟，112年；收音机：35年；电视机：12年；激光器：5年集成电路：3年,创新的特征,创新者具有能够把灵感与创意或发明投入到市场的洞察力、决心、勇气，努力实践与获得新产品或新服务上市的整个过程；存在创新的风险，成功率非常低；创新需要大量时间与资源，一旦成功将带来重大经济效益与丰厚的利润（正因为如此，才有风险投资公司出现）。,技术创新的驱动力是市场对产品创新的需求,福特公司的例子：T型车的生产历史不可能重现；社会对新产品的热情和需求压力越来越大，尤其是今天大量产品进入电子时代，因此创新已经成为企业立足的根本；而且，新产品是国家经济发展的重要指标；但是，19761995年，美国新产品的年产值贡献率3252，我国：1997年，5.9；19982000年分别为4.9%,12.1%和26.3%,企业是创新的主体,国家中长期科技发展纲要“支持鼓励企业成为技术创新主体”，因为“市场竞争是技术创新的重要动力，技术创新是企业提高竞争力的根本途径”但我国企业整体上创新能力不足，企业研发机构少。据统计，目前全国规模以上企业开展科技活动的仅占，研究开发支出占企业销售收入的比重仅，大中型企业仅为；只有万分之三的企业拥有自主知识产权。而我国的科研机构和高等院校经过多年来的积累，已经具备了比较充足的技术条件和潜力，同时有源源不断的原始创新成果涌现出来。因此，建立以企业为主体的技术创新体系，必须尽快整合资源，充分发挥科研机构和高等院校的作用。,中国企业在技术创新中的困难：企业领导者对技术创新的不确定性和风险的担心研发资金短缺只有工程师，没有科学家，没有研究机构对“创新”的认识不足，缺少创新的方法和工具，把创新等同于“创意”、“点子”,上述困难其实在全球都是相同的，因此许多国家都有：国家创新战略：国家创新体系以技术创新为核心，技术创新与经济密切相关；创新计划：如“科技型中小企业创新基金”央企“科技创新特别奖”,技术创新的种类：原始创新集成创新引进吸收创新,十六届五中全会提出:“要把增强自主创新能力作为国家战略,致力于建设创新型国家。要大力开发具有自主知识产权的关键技术和核心技术,努力提高原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新的能力。”原始创新集成创新引进吸收创新,企业技术创新的关键技术创新战略与产品创新设计,技术创新战略产品创新设计,技术创新的战略：以数码相机为例企业特征，市场特征，进入时机,技术领先战略（佳能）紧随领先者战略（尼康）仿制战略、成本最低战略（索尼）部分市场战略（莱卡，Olympus，等）,佳能的技术领先战略,1987：EOS650，率先在世界上采用电子卡口方式；首次在世界上采用液晶显示器LE照明装置；1992：EOS5，世界上第一款配有眼控对焦方式的相机；1995：EOS1NRS,世界第一款能达到10张/秒的高速相机；2000：D30，第一台配备佳能独立研发CMOS352万象素感应期的数码相机；2001：EOS-1D,第一台高速专业数码相机；EOS-1Ds，第一台35mm最高象素数码单反相机；,2003：EOS300D，第一台将价格拉入10000元的平民单反相机；2004：EOS-1DsMarkII,拥有当时世界最高象素的35mm单反数码相机；2005：EOS5D，第一台高象素、全画幅平民数码单反；2007：EOS-1DMarkIII，EOS-1DsMarkIII，当时最快的和象素最高的专业数码单反相机；,佳能的技术创新方式：“引进吸收消化”到“自主创新”直至“技术领先”技术领先：不断吸引消费者；提高进入门槛；制定行业标准和模式；抢先获得高利润；,佳能在数码单反相机上并不是一开始就技术领先的1995年：EOSDSC3，EOSESC1，与柯达合作，提供机身；1998年：EOSD6000，EOSD2000，与柯达合作，提供机身；2000年：D30，第一台配备佳能独立研发的CMOS图象感应期的数码单反相机,尼康的技术创新战略：紧随领先者战略，集成创新。但与佳能相比，尼康的数码单反技术并不是一开始就落后的。与柯达在数码上的合作至少领先佳能5年。,1990：与柯达合作，KodakDCS100，用F3机身1992：DSC2001994：DSC4201995：DSC4601999：D1，260万象素CCD2001：D1H，260万象素CCDD1X，530万象素CCD；2002：D100，600万象素CCD；2002：DCSPRO14n,2004：D70，Sony产600万象素CCD；2005：D200，1000万象素CCD；2007：D300，1230万象素CCD；D3，1210万全画幅CMOS；2008：D700，1210万全画幅CMOSD3x，Sony2450万象素全画幅,佳能与尼康技术创新战略的比较,索尼的成本最低战略：仿制战略，引进吸收消化,收购Konica-Minolta的相机部门，利用-5、-7的技术和美能达的镜头技术；利用自身的感应器技术；在机身、镜头、新技术的应用等方面紧跟佳能、尼康的进展,莱卡，欧林帕斯等品牌的部分市场战略,Leica：M8，M8.2，利用M系列几十年的品牌积累，小心翼翼地进入数码市场，瞄准将相机作为奢侈品的人群；欧林帕斯，理光等，利用独有技术，面向部分人群,性能：1000万象素旁轴M型卡口手动对焦价格：40000元,发明和创新的区别,发明不一定成为创新,柯达的失误：历史上就非常注重发明，但不够注重将发明变成创新。历史上开发最多相机机型的企业，但从未以相机企业而闻名,1990：KodakDCS100（与尼康合作，用F3机身），首次在世界上确立了数码相机的一般模式，成为业内标准；1992：DSC200，与尼康合作；1994：DSC420，与尼康合作；1995：DCS460，与尼康合作；DCS1，与佳能合作；2002：DCSPRO14n，世界上首台1000万象素以上的数码单反，Kodak自己研制的CMOS柯达失误的原因：注重发明，不注重创新；所以技术创新要面向市场,技术创新战略的选择,不同技术创新战略的条件,新产品开发的战略新产品开发与创新的关系,最优新产品开发战略：佳能的创新渐进战略,EOS300D,350D,400D,450D,500DEOS10D,20D,30D,40D,50DEOS1D,1D-MarkII,1D-MarkIIN,1DMarkIIIEOS1Ds,1Ds-MarkII,1Ds-MarkIII,渐进：象素的不断提升，图象处理器的升级，处理软件升级，对焦点的增加，LCD尺寸和象素的提升，快门寿命提升创新：全画幅感应期的引入，象素的里程碑式的提升，全新对焦系统，感应期出尘系统，双图象处理器，单反中引入视频，EFS镜头,在新产品中如何安排创新设计或特性：KANO曲线的应用,2-Kano曲线-产品层次.ppt,产品创新设计：产品创新设计面临的问题,创新产品和创新设计总是在解决原有设计遇到的问题或冲突时产生的。问题：面对顾客需求的冲突解决矛盾的方法：TRIZ,产品开发过程,产品开发过程是将产品新概念带入市场预备状态的所有活动的总和。产品设计过程是产品开发过程中的所有技术活动，包括将对产品的市场和商业愿景转化为技术规范，新概念开发，新产品的实体化工程等。新产品的研发（R&D）：开发新的技术准备用于其后的产品开发。许多大公司都试图将R&D与产品开发严格分开，R&D研发的新技术直接由产品开发团队应用这种方式可能带来许多问题。,设计的类型,设计理论,顾客需求与产品技术参量的冲突,顾客需求：数码相机便携不愿携带三脚架图象质量高,便携：机器小巧无三脚架：不稳图象质量高：需要稳定,冲突：机身越小越方便，但越不易稳定,TRIZ-俄文字头：创造性解决问题的理论TRIZ方法是俄国专利专家GenrichAltshuller在对超过二十万件专利进行研究之后得到的两个发现。科学和技术的发展时间是有一定规律的；导致发明的路径也是遵从某些规律的，也就是说创造性可以系统的培养出来。他由此研究得出了一些非常有意义的理论。技术预测创新性解决矛盾的方法（发明原理）,TRIZ主要内容,产品进化理论分析：产品功能分析，理想化，可用资源分析，冲突区域分析冲突解决原理：管理冲突，物理冲突，技术冲突物质场分析,TRIZ创新性解决问题的理论,关键发现,问题的精确描述本身就常导致创造性的解决方案。问题和其解决方案在工业和科学界经常重现。工程系统的演进是由客观规律控制的。发明过程是可以系统性地结构化的。,主要内容,起点,“创造性不是天生的，每个工程师都可以学会创造性地解决问题“GenrikAltshuller,存在一些通用型发明原理，它们构成创新性思维的基础,基于200000专利的分析(upto1985),1、技术进化的规律2、39个技术参量3、40个发明原理4、4个分离原理5、6个理想化方法6、物质场分析7、76个标准解8、物理和技术效应,1、产品进化的规律技术预测方法和理论：前述技术创新战略，都需要对新技术所处的阶段有所了解；即需要对技术进行预测,例,现阶段RFID发展水平在7%10%之间，在接下来几年内其发展将不断加速。其发展速度将在20152018年达到最高点，技术发展已经非常成熟，而其大规模的应用应该在拐点之前一段时间，大概在20102013年。2020年之后技术开始衰退。,解决创新问题的方法：基本出发点,没有应用明确的方法,应用TRIZ方法,主要在心理惯性方向上发现想法扩展性想法较少,在各个方向上都可能有好的想法许多扩展性想法,在较狭窄的通道中获得精确理念,心理惯性方向,应用传统的问题解决方法,需要大量时间结果质量不高,需要大量的时间结果有较好的质量,快速发现创新性结果高质量的结果,传统的Brainstorming：找到打出去的高尔夫球,TRIZ方法：问题规范化寻找冲突，39个冲突分量解决方法规范化40个发明原理，,关于冲突：技术冲突物理冲突,技术冲突技术冲突的一般化：39个冲突分量,技术冲突指一个作用同时导致有用及有害两种结果，也可以指有用作用的引入或有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统恶化。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统间的冲突。一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种有害功能；消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能恶化；有用功能加强或有害功能减少使另一个子系统变得复杂化汽车轮胎：想要抓地力大，就应该宽，但带来的有害效果是胎噪声大。,物理冲突,当对一个产品的子系统有相反要求时就出现物理冲突；应该安装气囊保护司机，但安装了又可能对身材矮的司机和小乘客造成危险；技术冲突总是涉及两个基本参数A和B，A变好则B变差；物理冲突则只涉及一个系统或子系统。物理冲突相对技术冲突更为尖锐，但有时确更易给出解决方案找出问题的冲突，就完成了产品创新设计的关键步骤,2、39个技术参量（冲突分量）,1运动物体的重量2静止物体的重量3运动物体的长度4静止物体的长度5运动物体的面积6静止物体的面积7运动物体的体积8静止物体的体积9速度10力,11应力或压力12形状13结构的稳定性14强度15运动物体的作用时间16静止物体的作用时间17温度18照度19运动物体的能量,静止物体的能量21功率22能量损失23物质损失24信息损失25时间损失物质或事物的数量27可靠性28测量准确性29制造精度,外部有害因素的作用31物体产生的有害因素32易制造型易操作性34易维修性35适应性及多用性设备复杂性37检测与测试的难度自动化程度39生产率,从哪里发现矛盾？顾客需求,3-质量功能展开-获得顾客需求的冲突.ppt讨论,3、Altshuller的40个发明原理(1/2),1.分割2.分离，取出，分开3.局部质量非对称性合并6.多用性，通用性7.套装8.质量补偿9.预加反作用10.预操作,11.预补偿12.等势性反向曲面化动态化16.不足或超出的行动17.维数变化18.机械震动19.周期行动20.连续的有效作用,Quelle:QualityEngineers,Altshuller的40个发明原理(2/2),21.紧急行动22.变害为益23.反馈24.中间物质25.自服务，自助26.复制27.低成本、短寿命的设计28.用其它手段替代机械系统29.气动与液压结合30.柔性外壳或薄膜,31.孔隙材料32.颜色改变33.同质性34.抛弃与修复35.改变参数36.物态变化37.热膨胀38.强氧化性39.惰性气体40.复合材料,Quelle:QualityEngineers,发明原理示例,1、分割：轮船水密隔舱，多级火箭，多芯片计算机将一个物体分成相互独立的部分使物体分成容易拆卸和组装的部分增加物体相互独立部分的程度：百页窗2、分离原理将一个物体中的干扰部分分离出去将一个物体中的关键部分挑选出来：关键技术部件设计成独立部分由自己制造再提供给装配制造商3、局部质量：型材，切削刀具；4、非对称：机翼的截面形状；,发明原理示例,5、合并：计算机机壳螺钉与垫片；6、多用性：使一个部件完成多个功能，从而减少部件的数量：即做婴儿车，又当婴儿安全座椅7、套装：套娃，伸缩式天线，钓鱼竿；8、质量补偿：用一个能产生提升力的物体补偿第一个物体的质量，磁悬浮列车9、预加反作用：预应力钢筋混凝土，焊接结构的反变形；10、予操作：预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有所准备，黄纸贴（带胶）,11、予补偿：预先准备的措施补偿相对较低的可靠性，飞机上准备的降落伞12、等势性：改变工作条件，使物体不需升高降低。将汽车升降平台变成旋转工装13、反向：切削加工，零件旋转而刀具不动；14、曲面化：用拱型或弧形进行建筑结构设计以增加强度15、动态化：划分一个物体成互相具有关系的部分，使之可改变相对位置，如计算机的碟型键盘,16、未达到或超过的作用：如完成的船只难以通过桥梁（上部结构太高），可先不安装而在通过桥梁后再安装17、维度变化：6碟CD，叠层集成电路18、震动：医用超声刀具；数码相机感应期的震动出尘；19、周期性作用：数码相机的超声波除尘20、有效作用的连续性：如针式打印机的双向打印,21、紧急行动：以最快的速度完成有害的操作，牙钻22、变害为益：余热发电，垃圾燃烧产热23、反馈24、中介物：陶瓷与金属的连接采用的中间层；25、自服务：使一物体通过附加功能产生自己服务于自己的功能26、复制：用简单的廉价的复制品代替复杂的昂贵的或不易操作的物体，各种模拟器,27、低成本不耐用的物体代替昂贵耐用的物体：一次性纸杯28、机械系统的替代：用电场、磁场及电磁场完成与物体的相互作用，如为了将金属粉末与非金属粉末分开，可采用磁场方法；弹壳的电磁成型29、气动与液压结构30、柔性壳体与薄膜：橡胶坝31、多孔材料：减轻重量，隔热，过滤32、改变颜色：采用有颜色的添加物使不易观察的物体或过程变得易于观察。去年的诺贝尔化学奖,33、同质性：采用相同的或相似的物质制造与某物体相互作用的物体，摩擦付。34、抛弃与修复：当一个物体变得无用时，抛弃该物体，如多级火箭的使用过的部分35、参数变化：记忆合金在温度变化时形状会变化；36、状态变化：使气体变成液体便于运输和储存；37、热膨胀：零件的过盈配合，双金属传感器38、加速强氧化：氧乙炔的金属切割39、惰性环境：灯丝，真空，惰性气体保护焊接40、复合材料：金属基符合材料，陶瓷基复合材料,上述发明原理并未针对任何领域，其表达的方法是描述可能解的概念。许多原理范围很宽，应用面广，即可用于工程，又可用于管理、市场等领域。但正是由于范围宽，对使用者的知识面要求很广。其应用方法包括逐个研究发明原理和利用冲突矩阵寻求解决方案。,技术冲突解决原理,40个发明原理使用方法：逐个研究40个发明原理利用冲突矩阵的指导,技术冲突解决原理,特定问题,应用39个参量将问题一般化,一般问题,应用40条发明原理,TRIZ一般解,具体化,问题特定解,用TRIZ方法产生突破性的解决方案,TRIZ,发明问题:改进系统的一个性能而不会损害其它部件或部分的性能.,标准解决方案,对已知问题使用TRIZ工具进行问题解决获得标准解。,解决方案:,TRIZ-pizza盒的例子问题,顾客需求pizza要热pizza要脆,Pizza盒子应该关闭应该打开,目标(冲突),contradiction,带孔的pizza盒-温的-微脆的,传统方法(折衷方案),Pizza脆,Source:QualityEngineers,TRIZ冲突的产生,冲突的技术参量增加温度(17)坚固性不劣化(14),Quelle:QualityEngineers,TRIZ冲突矩阵,问题解决原理10预行动22变害为益30柔性壳体或薄膜40-复合材料,ContradictionMatrix,Nicht,erwnschte,Vernderung,(Konflikt),Zu,verbessender,Parameter,20,Weighofmovingobject,Weighofstationaryobject,Lengthofmovingobject,Lengthofstationaryobject,Areaofmovingobject,Areaofstationaryobject,Volumeofmovingobject,Volumeofstationaryobject,Speed,Force,Stressorpressure,Shape,Stabilityoftheobjectscomposition,1,4,8,12,2,3,5,6,7,9,10,11,13,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,28,10,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,2,38,-,-,-,-,-,19,14,-,-,-,-,24,35,-,-,-,-,28,10,35,24,-,37,39,19,5,34,31,-,-,14,26,28,25,-,2,19,9,3,17,19,-,10,2,19,30,3,35,5,19,2,16,19,3,27,13,3,35,-,-,-,-,-,-,-,-,-,35,38,-,-,32,30,-,-,-,-,-,12,28,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,36,37,-,Weighofmovingobject,Weighofstationaryobject,Lengthofmovingobject,Lengthofstationaryobject,Areaofmovingobject,Areaofstationaryobject,Volumeofmovingobject,Volumeofstationaryobject,Speed,Force,Stressorpressure,Shape,Stabilityoftheobjectscomposition,Strength,Durationofactionbyamovingobject,Temperature,Illuminationintensity,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,Strength,14,40,27,3,10,-,35,19,35,17Temperatur10,3022,40,14Festigkeit,Quelle:QualityEngineers,温度,强度,17,14,TRIZ-解决方案的选用,将Pizza置于吸水的波纹纸上-热-脆,TRIZ解决方案(资料来源:PizzaHut,NL),原理40:使用复合材料,Source:QualityEngineers,例：开口扳手,开口板手：成熟产品，按TRIZ理论，处于成熟期或退出期的改进设计，必须发现并解决深层次的冲突，提出更合理的设计概念。需要提高质量的因素：物体产生的有害因素（31）会产生的负面影响：可制造性（32）由冲突矩阵确定的可用发明原理为：（4，17，34，26）4不对称17维数变化34抛弃与修复26复制4和17两条原理表明，扳手工作面的一些点应多与螺母和螺钉的