1、1基于物质-场分析方法的企业技术创新能力改进方法研究1. TRIZ 理论介绍“创新”的概念最先是由美籍奥地利的经济学家熊彼特（J.A.Schumpeter）在 1912 年出版的经济发展理论一书中首次提出，并形成了以“创新”为核心概念的经济学理论，即， “创新”理论 1。1982 年美国一个叫纳尔逊（R.Nelson）的人和其同伴温特（S.Winter）出版了 经济变迁的演化理论 ，创立了技术创新进化这一独特新颖的理论分支，成为了经济进化理论诞生的标志 2。TRIZ 是俄文“发明问题解决理论”首字母的缩写，其英文名称为 Theory of Inventive Problem Solving。T
2、RIZ 理论首先由前苏联的阿奇舒勒提出。国际知名的 TRIZ 专家 Savransky 给 TRIZ 下了如下定义：TRIZ 法是一种基于知识的、面向人的解决发明问题的系统化方法学。TRIZ 理论的基本思想是：很多发明创造所包含的基本问题和矛盾是相同的，只是技术领域不同，把先前发明所涉及的相关知识进行提炼并重新组织，形成一种系统化的理论，就可以用以指导后来者的发明创新和开发。1.1TRIZ理论的物-场分析方法1.1.1物质-场模型物质-场模型是 TRIZ 法的一个重要的分析工具，用以分析和现存技术有关的模型类问题（Modeling Problems） 。所有技术系统的作用都是为了实现某种功能，
3、而所有系统都能分解成两个物质（S1、S2）和一个场（F）三个基本的元件构成。物质 S1是系统动作的接受者，场 F 可以通过物质 S2作用于 S1并使其改变。物质 S1和 S2的定义并不是固定的，而是取决于每一个具体的应用，它们既可以是整个系统、子系统或单个物体，也可以是材料、工具、零件、人或环境1 约瑟夫熊彼特.经济发展理论,商务印书局2 毛荐其.技术创新进化原理、过程与模型,经济管理出版社2等。场为系统提供能量，使其发生反应，进而实现某种效应。这种效应可以作用于 S2上，也可以作用在场信息的输出场上。物质-场模型可以简称为物-场模型，相应的分析就叫做物-场分析。物-场模型用图 2 表示。一个
4、相对完整的系统模型是“两个物质和一个场”的三元件组合。因此，我们可以把要求创新的问题表示成两种物质和一个场相互关系的三角形。复杂的系统就可以用多个三角形进行连接建模。1.1.2 物质-场模型的分析模式运用物质-场模型进行技术创新时，一般有下面的几种模式。1）有效完整的系统模式。即，组成系统模型的三个基本要素都存在，并且都有效，能实现企业技术创新所要求的效应，也是一种理想的状态。2）不完全系统模式。即，组成系统模型的三个基本要素中的某一个元素不存在，需要增加系统元素来实现完整的系统功能。3）非有效完整系统模式。即，模型中的三个基本元素都存在，但设计者所追求的效应不能完全实现，可能是由于产生的力不
5、够大、温度不够高等。为实现预期效应，就必须对原有的系统进行改进。4）有害完整系统模式。即，模型中的三个基本要素都存在，但对设计者所追求的效应产生有害的影响。在进行创新设计时，要消除这种有害的效应。2. 构建一般企业技术创新能力的评价指标体系2.1企业技术创新能力评价指标体系构建的一般原则为了保证建立的指标体系能从各种不同的层面上完全、系统和最大限度地图 2 物质-场模型FS2S13反映出企业的技术创新能力，在对指标进行选取时，要根据下面的几个原则进行谨慎、仔细的筛选。1）科学性原则。所选择的评价指标要建立在科学性的基础之上，指标要有明确清楚的内涵和意义。2）独立性原则。所选择的评价指标之间一定
6、要有很好的协调性，要减少指标在概念上的重叠性和统计上的相关性。3）系统性原则。所选择的指标之间必须功能互补，具有一定的内在技术、经济联系。4）可操作性原则。在设计企业的指标体系时，要尽量设计一些可以得到相关资料和数据的指标，在操作上具有可行性。2.2 一般企业技术创新能力评价指标体系一般的企业技术创新能力的评价指标体系主要包括以下几个方面：技术创新管理能力评价指标体系；创新资源的投入能力评价指标体系；研究开发能力评价指标体系；引进吸收能力评价指标体系；创新生产能力评价指标体系；创新营销能力评价指标体系；技术创新产出评价指标体系；技术创新文化评价指标体系等。具体指标如表 1 所示：表 1 企业技
7、术创新能力评价指标体系二级指标 三级指标技术创新管理能力评价指标体系 管理费用占销售收入比重企业技术人员年人均培训费用R&D 经费投入比重企业每年 R&D 人力资本投入比例创新资源投入能力评价指标体系研发资金年均投入增长率年人均获得的技术及产品专利数自主创新产品率选矿回收率研究开发资金投入能力研究开发能力评价指标体系研究开发成功率引进技术和专利的效益费用比率引进设备的达产率引进吸收能力评价指标体系 每年技术、设备和专利的引进费用占当年销售收入的比重生产设备水平技术创新能力评价指 创新生产能力评价指标体系 人均劳动生产率4铜生产能力现代技术采用率主要产品的平均市场占有率销售人员占企业总人数的比重
8、新产品利税比重创新营销能力评价指标体系新产品的产值技术水平新产品的效率技术创新产出评价指标体系综合经济效益创新文化的形成与维护能力领导和职工的创新意识和强度领导者对待技术创新的态度标体系技术创新文化评价指标体系领导者对待创新失败的态度3.案例分析3.1公司评价指标选取迪庆矿业开发有限公司是以矿产资源开发及资源综合回收为主的企业，是云铜下属的大型国有企业。为了更好地评价迪庆矿业开发有限公司的技术创新进化能力，在符合可比性原则和可操作性原则的前提下，针对该公司的具体情况，在选取评价指标体系上仅选取了容易定量的指标。每个指标的原始数据都是由迪庆矿业开发有限公司提供的，时间段是自 2007 至 201
9、0 年。建立的具体指标体系的指标值及权重如表 2 所示。表 2 所示的指标值及权重是运用熵值法经过计算得出。表 2 迪庆矿业开发有限公司技术创新能力评价指标体系序号三级指标名称 2007 2008 2009 2010 权重 wj1 管理费用占销售收入比重 61.46 50 80.24 100 0.329762 自主创新率 50 81.20 91.35 100 0.099023 铜生产能力 50 82.36 73.42 100 0.087244 选矿回收率 50 66.67 100 88.89 0.087085每年技术、设备和专利的引进费用占当年销售收入的比重当年销售收入的比重50 63 75
10、100 0.084826 引进设备的达产率 50 60 70 100 0.075097 产品销售利税率 50 70 85 100 0.063218 年人均获得的技术及产品专利数数50 81.07 100 88.64 0.03934表 3 指标综合评价值计算结果和排序5项 目年 份 综合评价值 排位顺序2010 84.37 12009 71.54 22008 54.87 32007 53.89 4从表 3 可以看出，管理费用占销售收入比重、自主创新率、产品销售利税率等几个指标都是公司发展的优势指标。这些优势指标可以在公司以后的发展中更好的发挥作用，提升企业的技术创新能力。但公司在发展运行过程中，
11、也存在着劣势指标。迪庆矿业开发有限公司的劣势指标主要有以下三个。1）铜生产能力。从表 2 可以看出，铜生产能力在 2007 年最弱，从 2008 年到 2010 年，公司的铜生产能力有强有弱，2010 年的指标值最大。导致迪庆矿业开发公司的铜生产能力不稳定的一个主要原因是由于该矿山属于高海拔高寒复杂地质条件矿山，矿山嵌布粒度细，成分复杂、氧化率和结合率高，大部分为氧硫混合矿，属于难采、难选矿石，现有的常规采选技术难以处理，属于世界级难题。而公司又刚刚成立，许多技术还在研发阶段，导致公司的生产能力有所波动。另一个重要原因是公司刚刚成立，仪器设备还处在调试磨合状态，工作人员还需要进一步提高操作机器
12、设备的熟练程度。因此，该指标表现出很大的不稳定性。但是，随着公司的继续发展，对技术和工艺的持续创新，该指标在以后的发展中会有所改进。2）选矿回收率。公司 2007 年的选矿回收率的标准值为 50，是四年中的最低值，2008 年比 2007 年的标准值略有提高，2009 年达到最大，但 2010 年该指标的标准值又有所下降。即该指标并没有随着年份的推移而逐年增加。其原因可能是由于技术水平和技术工艺创新不成熟导致采矿回收率在 2010 年有所下降。3）年人均获得的技术及产品专利数。可能是由于公司的大部分科研项目是和其他研究所和高校共同进行的。有些新技术新专利可能并不算在迪庆矿业开发公司里面，还有的
13、专利是和别的研究所共同使用的。因此，导致公司的年人均获得技术及产品专利数并没有随着年份的增加而增加。公司在以后的科研项目中，会逐渐建立自己的科研项目组，对一些新技术、新专利进行自主研发。6以提高公司的科研创新能力。3.2利用物质-场分析对劣势指标进行矛盾分析与改进3.2.1对铜生产能力指标进行矛盾分析问题描述。主要是电铜厂的生产能力。电铜厂的生产能力主要包括堆浸与搅拌浸出能力。2007 年中旬，利用新工艺和新药剂对氧化铜矿进行湿法浸出。但氧化矿原矿直接入堆浸出，因粒度细、泥土和杂质影响，浸出液无法渗透，工业试验失败。铜生产能力提高不大的主要原因是由于电解液成分的不稳定造成的铜片质量下降。影响电
14、解铜质量的另一个原因是生产出来的铜片表面上会有少量的电解液吸附在上面。这些用水不易清洗掉的电解液也对电解铜的质量产生不好的影响，因此，可以用物质-场的分析方法对电铜厂的生产工艺进行改进，提高铜的质量。建立物质-场模型。上面的问题转化为物质-场模型，如图2所示。S1含铜溶液、 S2为电解液、 F为使铜溶液和电解液在电解槽里发生的化学作用。要保证电解铜质量的稳定，电解液中的铜酸含量要与相应的电流密度相适应，在电流密度不变的情况下，要求保持电解液成分及操作技术指标稳定。在实际运行中，阳极板中的不溶性杂质或生成的不溶性化合物在电解过程中以金属形态或固体颗粒沉到槽底形成阳极泥。当含量达到一定程度时，就会
15、形成一层所谓的“悬浮阳极泥”。这些在电解液表面和液体中悬浮的杂质会附着在阴极上,特别当阴极不光滑时,附着将更紧密,从而严重影响电解铜的质量。另外，电解铜表面的水洗过程是一个多种工艺的复杂过程。在电解铜处理的全过程中，都伴随着水洗的过程来清除杂质。以清除表面附带的电解液。因此，对水的质量有很高的要求。但是由于种种原因，导致该公司电解铜表面会残留少量的电解液，影响铜片的质量。 FS1S2图 2 电解工艺有害完整系统的物质-场模型7对铜生产能力指标进行改进。上述系统为有害完整系统的物质-场模型，运用76个标准解第一级里面的标准解法10和第二级里面的标准解法15对上述模型进行改进。改进的方案有以下两种
16、：对S2进行改进。减少电解槽里面的悬浮阳极泥。加入一个新的场F来增强第一个场F的作用，达到提高铜片质量的目的。根据以上分析，结合迪庆矿业开发公司的具体情况，公司可以采取大流量、下进上出的电解液循环模式，以确保电解液中铜浓度的均匀性，定期清除电解液中的杂质，使电解液保持最稳定的状态，更好的作用于含铜溶液，生产处高质量的铜片。再就是在对铜片进行清洗时，可以加入机械振动或者放在超声波清洗池中对铜片进行清洗，减少铜片表面的电解液残留，提高铜片的质量。改进后的物质-场模型如图3所示。3.2.2 对选矿回收率指标进行矛盾分析问题描述。羊拉矿山的氧硫混合矿含铜1.0%至1.4%，氧化率20%至60%，结合率
17、10%至20%，氧化钙含量5%至12%，氧化镁含量0.5%至3%，是一种氧化率、结合率较高、钙镁等耗酸脉石含量高、矿石组成复杂的难处理矿石。为低品位多金属复杂矿石。矿石中的铜矿物嵌布粒度细、组成复杂，选矿回收以及湿法冶金回收都很难达到理想效果。建立物质-场模型。上述问题的物质-场模型如图4所示。FS1图 3 电解工艺改进后的物质-场模型S2FFS1S2图 4 浮选工艺非有效完整系统的物质-场模型8S1为氧硫混合铜矿、 S2为浮选药剂、 F为药剂对氧硫混合铜矿的化学作用。氧硫混合矿S 1经过中矿再磨后的氧硫混合铜矿石与S 2在浮选车间经过几道程序发生化学反应，便可以把矿石中的硫与铜离子分离。但是
18、由于氧化铜矿物的分子结构排列问题，此类铜矿物的亲水性一般都强， 在矿浆中与水的偶极子相吸引，从而使水偶极子在矿物表面形成定向排列的水化膜；因而捕收剂很难吸附到矿物表面。使得铜矿的回收率比较低。对选矿回收率指标进行改进。当前的系统为非有效完整的模型，应用 76 个标准解法中的第 1 级里面的标准解法 2 和标准解法 5 以及第 2 级里面的标准解法 16。对这个模型进行创新改进的方案包括：对 F 的改进。加强 F 的作用，使得 S1、S2 之间的化学作用进行得更深入更彻底，当化学反应完全实现时，就可以把更多的铜离子与硫离子分开，达到提高铜矿回收率的目的。对 S1 进行改进。可以对矿石进行硫化处理
19、，经过处理后的矿石表面就会发生实质性的改变，硫化浮选实际上就是把经过研磨过的颗粒较细的氧化铜矿浆加入硫化剂进行硫化，然后再添加一些捕收剂进行浮选；对以孔雀石、赤铜矿为主的氧化铜矿石，可以获得较好的浮选指标。引进一种新的元素 S3，把这种新的元素加入系统，形成一个新的物质-场模型，该元素可以帮助系统实现功能。公司针对具体情况，请广州有色金属研究院对该问题做了具体研究，广州有色金属研究院通过多次实验室研究和反复现场试验，形成对羊拉铜矿特殊性质十分有效的选矿工艺技术，并针对羊拉铜矿矿石的特殊性成功研制出适合羊拉铜矿矿石的选矿药剂 YL-1（羊拉 1 号） 。YL-1 对铜离子的选择性和捕收能力较强，
20、而对硫铁矿的捕收能力较弱，很好的解决了铜硫分离难题。该药剂已经在迪庆矿业开发公司应用，对将来提高公司的选矿回收率有很好的作用。也会进一步提高该公司的技术创新进化能力。改进后的物质-场模型如图 5 所示。FS1S2图 5 浮选工艺改进后的物质-场模型S394. 结论技术创新能力的提高是一个持续而又漫长的积累过程。迪庆矿业开发公司要根据上面建立评价指标进行合理规划，对那些能够给企业带来经济效益和技术提高的指标要进行重点发展。企业要运用先进的知识与方法对企业的技术创新能力指标体系进行定期评价。找出影响企业持续创新能力的优势指标和劣势指标。还要把提高企业技术创新能力与企业现状结合。在借鉴相关理论与成功经验的同时，还要首先弄清楚自己企业的现实发展状况，有针对性地提出适合自己企业的发展路径。最后，要加大对科研人员的培训。要求科研人员每年要申报若干项科研项目。
