基于TRIZ的专利分析系统研究

当前产品竞争趋势日益加剧，企业创新能力已成为企业拥有竞争力的决定性因素，企业在技术和产品创新上有多大作为，就决定其在持续发展和赢利中获得多大主动。对于产品创新来说，虽然实现途径很多，但大都需要已有知识和经验的支持。专利作为技术信息最有效的载体，以其前沿性、时效性等特征，对产品和技术创新有极其重要的借鉴意义。然而，对TRIZ使用者而言，当前国内的专利检索系统不能直观的反映出专利所解决的技术冲突和解决原理。研究人员想从海量的专利文献中获得有用的信息，需要耗费大量时间，大大降低了专利文献的利用效率。国外一些学者已经提出以TRIZ中40条创新原理或其简化形式为IP构建专利分析检索系统，但这并不能实现冲突聚焦。本文在总结前人研究经验的基础上提出了基于TRIZ中创新原理和技术矛盾参数双重IP的专利分析检索系统，能够有效的解决上述向题。

1 TRIZ的冲突理论
   
    产品创新过程就是不断地解决产品中存在问题的过程。TRIZ理论的强大作用正在于它为人们创造性地解决向题提供了系统的理论和方法工具。TRIZ理论作为一种不断发展的创新理论，越来越多地受到世界各国的重视，曾被美国、德国等西方国家称做“点金术”，广泛应用于军事以外的很多工程技术领域，并推广到了多个跨国公司，创造出成千上万项重大发明。

    TRIZ理论的创始人Altshuller和其研究团队通过对250万件专利分析的基础上发现，大量发明所面临的向题和矛盾是相似的，解决发明问题过程中所应用的科学原理和法则是客观存在的，大量发明创新过程有相似的解决问题思路，将已有的知识和方法进行归纳、总结、提炼和重组之后，形成一套系统化的理论，用来指导后来的发明创造、创新和产品开发，这套能实现高效率创新的理论就是TRIZ。
   
    TRIZ理论中包含突破思维惯性的方法、技术预测工具和解决问题的系统化方法三大方法体系。其中TRIZ的冲突理论作为TRIZ解决问题的系统化方法的核心内容，是解决技术冲突和物理冲突的有效方法工具。其解决问题的流程如图1所示，首先将要解决的实际问题加以分析明确冲突的性质；若是物理冲突，则直接利用11条分离原理解决，若是技术冲突，则先把实际的技术冲突转化为TRIZ通用工程参数，再利用TRIZ冲突矩阵，找出针对该组通用工程参数的一组数据；然后找出这些数据在40条创造发明原理中对应的技术矛盾解决方法；从而形成概念解决方案，参考专利库；最后寻找实际问题的解决方案，实现产品的改进或创新。

图1 TRIZ冲突理论解决问题的流程

2 应用TRIZ分析专利的方法
   
    TRIZ理论是通过对大量专利的分析提炼出来的一系列方法，紧紧抓住了专利的精华和创新的规律。如果将TRIZ理论反用于专利分析，实现了创新理论和创新技术的完美结合，势必对科研人员发现自身问题所在，找出问题的解决办法，对实现技术创新起到事半功倍的效果。
   
    然而，一个专利文件往往有数十页，涵盖了非常多的信息，包括专利说明书、权利要求书、说明书、附图等。在对专利进行分析时，需要着重分析专利文件的专利说明书和权利要求书。专利说明书包括了专利的背景和解决的问题，明确了发明的目的；权力要求书则说明了该发明区别于其他解决方案的技术特征，介绍了新的解决原理。因此，应利用TRIZ的相关工具对这两部分进行重点分析。
   
    针对专利说明书中提出的问题进行分析，明确引发冲突的原因，利用TRIZ冲突理论分析出可能应用的创新原理和解决方案；将专利说明书中的背景技术、权利要求书中的新的技术方案进行比较，再联系通过TRIZ分析得到的方法，得出该专利真正用到的创新原理和解决方案。在分析不同的解决方案过程中，通过对多种解决原理的思考和实验，可以看出该专利相关技术的大致发展路线；而且，通过进一步的实验，将其他的解决方案应用到问题的解决中，还可能产生更新更先进的解决方案。

    在对专利文献的原理分析和比较的基础上，应对专利文献的内容进行提炼，提取专利文献要点以便于后期的查阅和分析。针对创新问题在TRIZ中的解决流程，本文从专利文献内容中提取出“问题描述”、“改善的技术矛盾参数和恶化的技术矛盾参数”、“应用的创新原理及实现”、“应用结果”和“TRIZ建议还可应用的其他原理”五个要点。以上各要点分别阐明了专利中提到的产品当前存在的冲突和背景技术；该冲突在TRIZ中的通用工程参数描述：解决该冲突的技术创新原理及其实施原理；该项专利技术应用的效果和TRIZ中可以解决该冲突的其他技术创新原理。

3 TRIZ专利分析检索系统的设计与实现

    3.1 系统架构

    TRIZ专利分析检索系统的总体目标是实现以TRIZ中创新原理和技术矛盾参数为IP，对专利分析库中文件的检索功能，对企业研发人员提出的技术冲突给出已有解决方案和TRIZ建议的其他解决方法。该系统包括3个子系统：数据管理子系统，数据检索子系统，结果显示子系统。

    如图2所示，数据管理子系统是对通过TRIZ对相关专利文献进行分析和要点提取而建立的专利分析库中文件的管理过程；数据检索子系统是对以关键字和TRIZ理论中特有的技术矛盾参数和创新原理为IP的专利分析库中文件的检索过程；结果显示子系统是对检索到的文件进行可视化显示和文档导出过程。

图2 TRIZ专利分析系统总体结构

    3.2 系统实现

    系统是基于Windows平台，采用面向对象的可视化开发语言Delphi2007，以目前主流的SQL-Sever2005数据库开发平台为后台，开发的TRIZ专利分析检索系统。SQL Server是微软出品的数据库系统，SQL Server 2005是其最新版本，拥有许多新特性，能够与Windows平台完美结合在一起，为众多企业所应用。Delphi是Borland公司出品的面向对象的RAD开发工具，在Windows平台开发领域被广泛的应用，在数据库开发方面更是首选工具之一。

图3 TRIZ专利分析系统的功能模型

    该系统的功能模型如图3所示，用户管理模块为系统管理员提供一个包括访问权限控制和多级用户管理的机制。采用分级用户管理机制，每一级用户拥有不同的管理权限，用户的权限依赖于用户所属的角色。

    数据库管理模块可以实现对专利分析库中文件的添加、修改和删除功能，使数据得到及时更新，为专利检索提供准确信息；检索模块可以实现对关键字和TRIZ理论中39个技术矛盾参数，40条创新原理和11条分离原理等信息的综合检索功能，通过对自身冲突有针对性的检索，可以得到已有解决方案和TRIZ建议的其他方法，启发研发人员在产品创新中的思路，激发创新灵感，解决实际问题；文件导出模块可以实现对专利分析库中文件的导出功能，以实现各部门间的资源共享和再利用；系统帮助模块可以帮助用户全面了解本系统的使用。

    为了进一步证明系统的可操作性，选择改进木材干燥系统作为验证实例。新鲜木材含有大量的水分，在特定环境下水分会不断蒸发。水分的自然蒸发会导致木材出现干缩、开裂、弯曲变形、霉变等缺陷，严重影响木材制品的品质，因此木材在制成各类木制品之前必须进行强制(受控制)干燥处理。正确的干燥处理可以克服上述木材缺陷，提高木材的力学强度，改善木材的加工性能。

    当前木材干燥系统多采用热风干燥，然而这种办法相当耗时、耗能，可以用技术矛盾参数来描述，即减少时间损耗或能量损耗，造成木材的结构稳定性变差。下面在TRIZ专利分析检索系统中查找解决方案，在关键字检索文本框中写入“木材干燥”，在改善的技术矛盾参数文本框中写入“时间损耗”或“能量损耗”，在恶化的技术矛盾参数文本框中写入“结构的稳定性”，点击检索按钮得到以下已有解决方案，在专利申请号为96199207.7、95250637.8、98229133.7、02125351.x中分别利用变害为利原理、局部质量原理、惰性环境原理、组合原理解决了上述冲突。同时系统给出了TRIZ建议的其他解决方法，即物理或化学参数改变原理、提取原理、一物多用原理和曲线曲面化原理，可以通过对这些原理的近一步检索，得到具体应用实例，激发创新灵感，产生新的解决方案，开发出新产品。最后，可以将有价值的资料从系统中以文档格式导出，打印或保存为电子格式，供其它部门使用，实现资源共享。

5 结语

    创新是企业持续发展的不竭动力，企业想在竞争中取得优势，就要加快创新步伐，用先进的创新理论和创新技术武装自己。本文将TRIZ理论应用到对专利的分析中，从中提炼出了最有价值的技术冲突和解决方法，并以此构建了基于TRIZ的专利分析检索系统，该系统能够对企业提出的技术冲突给出已有解决方案，以及TRIZ建议的其他解决方案，高效地解决产品创新和技术创新中遇到的问题，实现了创新理论与创新技术的完美结合，为企业实现技术创新和产品创新提供了强有力的技术支撑。

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