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第42章 技术的创新模式与方法(5)

1.系统集成创新模型

创新目标在这里多指基于社会生产、生活、科研、娱乐、国防等需要的某种使用功能及其相应的技术系统;目标分解,是根据系统理论将目标功能进行逐级分解,直至可以从现有技术基础中找到可利用的技术模块,称为系统集成要素;要素组合,是将根据优化适配原则从现成技术中选取的技术要素进行目标系统的组合,在规避产权问题的条件下,形成系统集成方案,实现具有新的功能目标的技术系统的设计。将各个最先进的功能模块组合成一个功能系统未必就是最优结构,因此系统集成过程同时是一个结构设计和优化的过程。系统集成意味着次级功能目标向最终目标功能的集成。

系统集成型技术的创新已经成为当今复杂技术系统研发创新的一种主流模式,因为采用这种模式,总体创新目标的新颖性和先进性可以通过成熟技术要素集成来实现,不但可以降低生产成本,缩短研发周期,还可以保证系统的运行可靠性。

洛克希德·马丁公司击败波音公司,赢得了美国国防部价值2000亿美元的JSF(“联合攻击”战斗机)研发生产合同就是有力证明。在设计要求达到军方标准的前提下,技术成熟、设计稳健是洛克希德·马丁公司战胜竞争对手的关键所在。国防部提出的目标要求是在目标满足的前提下,要买得起、技术成熟、实用可靠。尽管波音公司提出的JSF方案中,采用了大量全新的技术及设计理念,其中突出的是X-32独特的外形设计。事实上,X-32在某些技术指标方面,也的确超过了洛克希德·马丁的X-35。但美国军方最终还是选择了技术风险更低的洛克希德·马丁方案。美国军方的评标准则表明,通过成熟技术集成实现新型武器系统的研发设计,可以保证在预期内得到可靠、实用的武器系统,使得整个研发过程稳定而快速。

同理,在民用新技术研发设计中,采用系统集成创新模式,在时间、成本、性能、可靠性等方面将比追求高新知识含量更具有市场竞争力。这或许就是集成型技术的创新模式在当今流行的主要原因。

2.集成型创新模式的实施条件

集成型技术的创新模式之所以成为当今工业技术乃至高新技术领域的主流模式,是有其流行条件的。

首先,具备雄厚的技术基础。人类技术的发展经过三次技术革命,特别是标准化运动,使得各个领域,各个专业的技术发展都达到了较高的水平,甚至在很多方面都超前于人们的现实需要。满足新的使用功能需要的新的技术系统的设计和构建,所需要的基本技术元素都已经存在,无需再从零部件开始设计。所谓个性化设计不过是实现个性化的创新目标而已。原来的系统设计已经转变为现有模块的选择及其组合结构的设计。就像今天的汽车设计,并不需要我们从地盘、转向机构、悬挂系统、发动机、制动系统、燃油系统、照明系统等构成单元逐一设计,只需根据确定的使用群体所要求的使用标准确定出设计目标,对已有单元技术进行适配集成即可实现。

其次是创新效率的要求。如今技术的创新及以其为主要内容的技术的创新已经成为企业乃至国家竞争力的重要标志,创新效率在一定意义上将决定竞争的胜负,而集成型技术的创新模式正好同这种高效率的创新要求相适应。另一方面,技术的创新的市场化、专业化分工,使得创新活动变成了一种乙方行为。因此,创新效率决定完成创新任务的时间,是保证按时交付成果的重要因素。集成型技术的创新,不仅以其较高的效率完成合同标的,还能够保证创新成果的可靠性。

其三,满足可靠性要求。产品的使用可靠性是生产厂家信誉的保证。不论是企业应对市场变化根据客户需要进行的技术的创新,还是研发单位履行技术的创新合同,通过原有技术,特别是已经证明成熟可靠的技术集成所开发的新技术系统,比采用较多新技术要素的新技术系统将具有更高的可靠性。可靠性越高,意味着风险性越小,集成型创新模式具有风险小、收益高的特点。

其四,满足社会技术整合的要求。经济全球化、科技一体化、竞争“垄断化”、管理信息化,已经成为当今社会发展的一个显着特点。然而,技术的发展,特别是新技术的开发却是从满足部门或单位的需要开始的,这就使得在很多技术领域中需要和现实之间产生了矛盾。例如随着管理信息化的发展,人们已经开发并实施了各种信息系统,而各个系统之间却是彼此孤立存在,单独运行,各自起作用的。这种现象在社会,在企业,在各个社会系统之中形成了一个个信息孤岛。集成型创新模式恰好可以解决这一社会问题。像北京交通大学电信学院张宏科教授基于这种技术集成的思想,提出了将当今各种通信技术进行有效集成的下一代互联网的设计构想。

3.集成创新模式的辅助方法

集成创新只是技术的创新的一种模式,尽管模式本身的方法论意义十分明确,但是却还需要相应的创新方法协同作用才能充分发挥其效用。用于集成性创新的方法包括:功能组合法、技术杂交法、形态分析法,以及使用于团体创新活动的BS法。

(1)功能组合法

功能组合法,也可称为功能集成法,是指针对特殊的需求目标或者为了提高某种产品性价比,将使用范围相同但却功能各异的不同产品作为组合项,并使其不同的功能赋予一种新的结构,从而创造出多功能新产品的方法。

例如,二十局集团工程机械厂和铁道部建筑研究设计院联合研制了高速铁路路基模量测定仪与压路机械集成系统,于2003年12月12日通过了铁道部科技司、建设司、高速办鉴定中心组织的专家鉴定。该系统将检测设备与压实机械进行了有效的功能组合,实现了施工过程的实时检测,提高了检测效率,减低了施工成本,从而加强了路基压实过程的控制,对提高高速铁路和客运专线路基的质量将发挥重要作用。

(2)技术杂交法

技术杂交法的提出是对生物学领域形成新的物种常见的杂交方法的一种类比。众所周知,我国近年来能够产生数以亿计的经济效益的发明成果当属袁隆平院士的杂交水稻。其实在生物学领域之外的其他技术领域,“杂交”同样是创新新技术新产品的有效方法。

所谓技术杂交方法,是指将功能相同但性能各异的不同技术形态作为基型技术,以集成为直接目的,根据各个基型技术所具有的性能优势及其产生的内在原因,通过结构、原理或外观组合(杂交方式),创造新技术、新产品的方法。

济南铸锻研究所高级工程师张才元发明的“逆流转子混料机”属于技术杂交法运用的一个成功案例。它将当时世界上最先进的逆流式混料机和转子式混料机作为基型技术,针对逆流式混料机做功质量高的性能优势在于其“搓研、剪切”作用,转子式混料机的做功效率高的性能优势在于其“对流、扩散”作用,采用两对双向转子同时实现这四种作用,发明了居世界最高水平且同时具备高效率和高质量的混料机。

(3)形态分析法

形态分析法又可称为矩阵法,是一种专门用于集成型技术的创新的方法。该方法的适用条件是实现技术系统集成的变量(系统构成要素)确定且为有限数,每一变量的取值(技术选择)都可以在现有的技术中找到。具体运用过程,是将系统的集成变量和其可能的取值以列表或矩阵的形式表达,并据此通过对各个变量的不同取值进行无重复组合,形成大量(变量数和其取值数的乘积)可能的系统设计方案。当然,这些方案的可行性还需根据创新目标要求的具体约束条件进行论证和遴选。这种方法适用于新产品开发设计。

(4)BS法

BS是头脑风暴(Brain storming)的英文简称。该方法由被称为美国创造学之父的奥斯本于1939年首创,是一种团体思考问题、解决问题的方法。该方法通过两个基本原则即“延迟判断”和“量中求质”的确立,将通常的研讨会转变成了高效的创新方法。在具体实施过程中,又将这两个原则具体化为思想规则:禁止批评和任何指责性言论;鼓励自由想像,不怕离奇古怪;求数量,以数量求质量;鼓励借鉴同仁的想法但不得重复。BS法作为团体解决问题的方法,由8-10人构成,其中:主持人1人,记录员1人。组织成员最好来自不同的专业,特别需要1位具有生物学知识背景的成员。BS法的实施过程:主持人讲解主题,提供相关资料,明示解题的迫切性和重要性,规定发言顺序和起点,宣布过程开始和发言次序,并掌握两条原则和四项规则。一般进行半个小时讨论即可得到大量的创新思想。BS法在集成型技术的创新中的运用,主要是在集成要素及其变量取值的选择阶段,并结合形态分析方法得出大量的集成方案。

本章主要介绍了技术本身的创新类型和创新模式,以及与不同创新模式相适应的创新方法。不同的创新模式和创新方法都有其适用条件和应用范围,也有其操作过程的差异性。学习技术的创新规律与方法,一方面要联系技术发展的宏观规律及技术观来理解其内容和本质,另一方面要注重其实用性,并结合自己的专业进行思考和创新实践的尝试。不管多么好的理论,若将其束之高阁都会失去其存在的意义。

思考题

1.质-量分类与条件分类之间的关系?阐述每一种创新类型的方法论意义。

2.分析三种技术的创新模式之间的关系,以及每一种创新模式的应用条件和功能。

3.阐述三种创新模式各自的社会作用。

4.理解功能组合法的意义,并设计一种多功能新产品。

5.类比杂交优势,理解技术杂交法,并用于论文写作中,完成一篇高水平的论文。

6.分析和理解BS法同形态分析法之间的关系。

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