張 娜， 于振環(huán)

（1.長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 機(jī)電工程學(xué)院，吉林 長春 130011；2.一汽東機(jī)工減振器有限公司 技術(shù)研發(fā)中心，吉林 長春 130011）

0 引 言

“十二五”期間，國家在規(guī)劃中明確要加強(qiáng)城市公用設(shè)施建設(shè)的投資力度，我國社會固定資產(chǎn)投資仍將保持較高的增長速度，增長率將在20%左右，工程機(jī)械的市場需求量將大大增加，裝載機(jī)企業(yè)的銷量也會進(jìn)一步提升。裝載機(jī)廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中，主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，是一種適應(yīng)性強(qiáng)、用途十分廣闊的工程機(jī)械［1］。

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，中國裝載機(jī)行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量有了很大的提高，與世界先進(jìn)水平的差距已逐步減小，隨之帶來的市場競爭也更加嚴(yán)峻，裝載機(jī)企業(yè)若想獲得更大的利潤必須及時發(fā)現(xiàn)市場的變化，進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)的更新。企業(yè)只有定期對產(chǎn)品的技術(shù)成熟度進(jìn)行測評，才能在第一時間對技術(shù)進(jìn)行更新?lián)Q代。因此，對裝載機(jī)技術(shù)成熟度進(jìn)行分析，并對其進(jìn)化潛力進(jìn)行預(yù)測研究有著重大意義。文中應(yīng)用TRIZ理論的S－曲線對裝載機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，并初步設(shè)想技術(shù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案。

1 技術(shù)成熟度預(yù)測

“TRIZ之父”——G.S.Altshuller針對世界大量專利進(jìn)行統(tǒng)計分析，總結(jié)了適應(yīng)產(chǎn)品進(jìn)化過程的S－曲線，如圖1所示。

圖1 TRIZ分段線性S－曲線

TRIZ理論的S－曲線是評價產(chǎn)品技術(shù)成熟度的標(biāo)準(zhǔn)，確定產(chǎn)品在該曲線上的位置即可判斷其在進(jìn)化過程中所處的階段［2］。任何產(chǎn)品的技術(shù)系統(tǒng)都是由核心技術(shù)支撐的，技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化要經(jīng)歷嬰兒期、成長期、成熟期和退出期4個階段，這些階段組成了產(chǎn)品的技術(shù)生命周期［3］，這4個階段可用生物進(jìn)化中的S－曲線表示。

了解某產(chǎn)品在S－曲線上的位置，對于企業(yè)的決策而言至關(guān)重要，尤其是對各拐點(diǎn)的確定。第一個拐點(diǎn)確定之后，企業(yè)就應(yīng)從產(chǎn)品的研發(fā)試制轉(zhuǎn)為批量生產(chǎn)，否則，就會錯過進(jìn)入市場的時機(jī)。產(chǎn)品通過生產(chǎn)進(jìn)入市場，在成長期經(jīng)過一段時間的技術(shù)改進(jìn)，產(chǎn)品邁入第二個拐點(diǎn)，步入成熟期。成熟期即將到達(dá)退出期的時候，是企業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新的時候，此時企業(yè)必須研究高于該產(chǎn)品技術(shù)性能的核心技術(shù)，否則將被市場淘汰。

技術(shù)成熟度預(yù)測曲線如圖2所示。

圖2 技術(shù)成熟度預(yù)測曲線

由圖2可以看出，在TRIZ的技術(shù)進(jìn)化理論中采用4組曲線來預(yù)測技術(shù)系統(tǒng)在S－曲線上所處的位置。若想測評某產(chǎn)品當(dāng)前所處的技術(shù)成熟度，需要收集以下4組相關(guān)數(shù)據(jù)，將繪制后的曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較，即可得到該產(chǎn)品在S－曲線上的位置。

2 裝載機(jī)改進(jìn)方案的設(shè)想

2.1 技術(shù)成熟度預(yù)測

2.1.1 單位時間內(nèi)專利數(shù)

利用專利曲線對技術(shù)成熟度進(jìn)行分析，首先要對專利數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計。通過對近些年裝載機(jī)的相關(guān)專利的搜集，專利總數(shù)為2 204條，其中，實(shí)用新型專利的數(shù)量較多，為1 396條，發(fā)明專利410條，外觀設(shè)計專利398條。

裝載機(jī)時間－專利曲線如圖3所示。

圖3 裝載機(jī)時間－專利曲線

從圖3可以觀察到，裝載機(jī)在2002年以前專利數(shù)較少，而且增長速度緩慢，說明該項(xiàng)技術(shù)還未被人們關(guān)注。從2002年起專利數(shù)出現(xiàn)急劇地增加，一直到2008年出現(xiàn)專利的峰值，而且曲線的斜率較大，之后出現(xiàn)大幅度的下滑。將裝載機(jī)時間－專利曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較，可以初步判斷裝載機(jī)技術(shù)位于成熟度末端，在向退出期邁進(jìn)。

2.1.2 單位時間內(nèi)專利級別

在獲取的專利數(shù)中，發(fā)明專利共有410條。

利用發(fā)明專利數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計的時間－專利等級數(shù)的關(guān)系曲線如圖4所示。

從圖4可以看出，最初的專利數(shù)增長較緩慢，而且出現(xiàn)過一段回落值，但是在2002年以后，專利數(shù)出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，在2008年出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后裝載機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新級別處于下降趨勢。將該曲線與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較，裝載機(jī)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入退出期。

2.1.3 單位時間內(nèi)的技術(shù)性能

Engineering Village數(shù)據(jù)庫始建于1995年，收集了包括1969年至今的文獻(xiàn)，其數(shù)據(jù)來源于5 000多種工程類期刊、會議論文集和技術(shù)報告，含900多萬條記錄，且每年約增25萬條記錄。經(jīng)過詳盡的調(diào)查分析，裝載機(jī)的性能曲線利用該數(shù)據(jù)庫中裝載機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)來具體描述。裝載機(jī)時間－文章數(shù)曲線如圖5所示。

圖5 裝載機(jī)時間－技術(shù)性能曲線

Engineering Village數(shù)據(jù)庫的搜索結(jié)果顯示，上世紀(jì)90年代，裝載機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)較少，在2002年以后，文獻(xiàn)數(shù)量有較大的提升，在2006年出現(xiàn)峰值，隨后發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)處于下降趨勢。與標(biāo)準(zhǔn)曲線相比較，該曲線也是處于成熟期向退出期過渡的階段。

2.1.4 單位時間內(nèi)的利潤

因?yàn)槿鄙傧嚓P(guān)數(shù)據(jù)，所以準(zhǔn)確的繪制時間－利潤曲線很不現(xiàn)實(shí)，但是裝載機(jī)的年銷售數(shù)量可以近似地評估企業(yè)的利潤變化。根據(jù)文獻(xiàn)［3］的統(tǒng)計，自2002年以來，裝載機(jī)的銷售量是逐年遞增的，曲線處于穩(wěn)步上升階段。資料顯示，2011年，我國裝載機(jī)行業(yè)累計銷售192 100臺，且出口增幅遠(yuǎn)高于國內(nèi)銷量。具體如圖6所示。

圖6 裝載機(jī)時間－銷售量曲線

將所描繪的4組曲線圖與圖2的標(biāo)準(zhǔn)S－曲線進(jìn)行對比，就可以判斷目前裝載機(jī)的技術(shù)成熟度。通過以上4組曲線的對比，可以觀察到裝載機(jī)技術(shù)在實(shí)繪曲線的相同位置和標(biāo)準(zhǔn)S－曲線有著相似的進(jìn)化趨勢，經(jīng)對比得出結(jié)論，裝載機(jī)現(xiàn)階段的技術(shù)已經(jīng)到達(dá)S－曲線的第三個拐點(diǎn)，即將向退出期邁進(jìn)。裝載機(jī)企業(yè)應(yīng)分析產(chǎn)品現(xiàn)階段的技術(shù)不足，對其核心技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新改造，以防因?yàn)榧夹g(shù)落后而被市場淘汰，給企業(yè)帶來巨大的損失。

2.2 技術(shù)進(jìn)化方向分析

通過對技術(shù)成熟度的分析得到結(jié)論，裝載機(jī)技術(shù)現(xiàn)已處于技術(shù)成熟期末端。在市場競爭如此激烈的今天，企業(yè)若想長期健康的發(fā)展，必須提出更高的核心技術(shù)。所以，針對裝載機(jī)的目前狀況進(jìn)行分析，總結(jié)出以下幾條裝載機(jī)的技術(shù)進(jìn)化路線：

1）裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于建筑、公路、鐵路等建設(shè)工程的工程機(jī)械，它的作業(yè)速度快、效率高、操作輕便，是工程建設(shè)的主要機(jī)種之一。若在標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型配置的基礎(chǔ)上加大鏟斗的容量，即可將工作效率大大提高，但是，機(jī)器的使用就會受到限制。利用TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論中的向增加系統(tǒng)節(jié)奏和諧型的方向進(jìn)化分析，解決這種現(xiàn)象，應(yīng)針對不同的工況使用不同的鏟斗。

2）TRIZ理論技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式與進(jìn)化路線為企業(yè)新技術(shù)的開發(fā)提供了一條捷徑，研發(fā)人員可以通過兩種方法快速找到技術(shù)更新路徑。技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式闡述了技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢，沒有涉及進(jìn)化細(xì)節(jié)；技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化路徑在此基礎(chǔ)上提出了具體的進(jìn)化方向［6］。

技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式：系統(tǒng)向理想化方向進(jìn)化。一個絕對理想化的系統(tǒng)即在所要求的時間和空間范圍內(nèi)可以將所有可能的功能全部完成，而且在此過程中并不需要耗費(fèi)任何動力、材料、能量和信息［7］。

理想進(jìn)化路線為：人 → 人＋動力工具 → 人＋半自動工具 → 人＋自動工具 → 全自動工具。

通過裝載機(jī)目前的進(jìn)化路線與理想化進(jìn)化路線進(jìn)行分析，裝載機(jī)技術(shù)在這一進(jìn)化路線中還沒有進(jìn)化完全，只進(jìn)化到第二部分。研發(fā)人員若想對裝載機(jī)的核心技術(shù)進(jìn)行變更，可以使其向人＋半自動工具方向發(fā)展，即將裝載機(jī)變速控制系統(tǒng)向自動化、智能化方向發(fā)展［8］。

3 結(jié) 語

通過TRIZ理論的S－曲線對裝載機(jī)的技術(shù)成熟度進(jìn)行分析得出結(jié)論，裝載機(jī)技術(shù)現(xiàn)階段已達(dá)到成熟期末端，將步入退出期，企業(yè)應(yīng)針對其核心技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，盡快代替現(xiàn)有技術(shù)?？偨Y(jié)了裝載機(jī)技術(shù)的進(jìn)化路線，并通過TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論中的向增加系統(tǒng)節(jié)奏和諧型的方向進(jìn)化以及向理想化方向的進(jìn)化路線分析了裝載機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向，為企業(yè)提供了一條新的創(chuàng)新途徑。

［1］周紅全，吳建強(qiáng)，劉更新.裝載機(jī)電液控制變速系統(tǒng)［J］.工程機(jī)械，2005（2）：10－12.

［2］Altshuller G.Creativity as an exact science，the theory of the solution of inventive problems［M］.New Yorks：Gordon and Breach Science Publishers，1988.

［3］Altshuller G.The Innovation Algorithm，TRIZ，Systematic Innovation and Technical Creativity［C］／／Worcester：Technical Innovation Center，INC，1999：68－74.

［4］韓朝暉，向平，雷靜.裝載機(jī)銷售量的Verhulst直接模型的研究［J］.長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，30（3）：288－291.

［5］James Kowalick.Problem－Solving Systems：What Next after TRIZ［C］／／TRIZ－Journal，March，1999：112－120.

［6］Mann D L.Better technology forecasting using systematic innovation methods［J］.Technological Forecasting and Social Change，2003，70（8）：779－795.

［7］Altshuller.實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的 TRIZ訣竅［M］.哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

［8］張娜.基于TRIZ創(chuàng)新理論的工程機(jī)械自動變速方法的研究［D］：［碩士學(xué)位論文］.長春：吉林大學(xué)，2011.