TRIZ矛盾矩陣在專利分析及布局中的應(yīng)用

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作者：張彬彬  國(guó)際TRIZ協(xié)會(huì)（MATRIZ）中國(guó)區(qū)域代表  現(xiàn)任浙江中新力合科金金融服務(wù)股份有限公司科技創(chuàng)新總監(jiān)

原標(biāo)題：TRIZ矛盾矩陣在專利分析及布局中的應(yīng)用

摘要：在進(jìn)行專利技術(shù)層面的分析時(shí)，通常采用的專利分類號(hào)和文本聚類分析結(jié)果的噪音比較大。在技術(shù)-功效分析中，技術(shù)和功效的選取由于受到分析人員的主觀判斷和知識(shí)水平限制，往往難以客觀地反映專利技術(shù)的實(shí)際情況。本文采用阿奇舒勒矛盾矩陣分析法，將40個(gè)發(fā)明原理與專利的技術(shù)手段進(jìn)行對(duì)應(yīng)，將39個(gè)改善的通用工程參數(shù)與功效進(jìn)行對(duì)應(yīng)，從而開(kāi)發(fā)出一套系統(tǒng)化的專利技術(shù)-功效分析方法。運(yùn)用該方法在專利技術(shù)層面分析上可以實(shí)現(xiàn)較為的客觀的分析，也有助于進(jìn)行技術(shù)方向的預(yù)測(cè)和專利布局，具有重要的應(yīng)用前景和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：TRIZ，專利分析，專利布局，矛盾矩陣，發(fā)明原理

一、專利在技術(shù)層面的分析方法

專利分析師在對(duì)專利進(jìn)行技術(shù)層面的分析時(shí)，往往會(huì)采用技術(shù)-功效圖的分析方法。專利技術(shù)-功效圖可以直觀地反映專利技術(shù)的內(nèi)容和布局，被公認(rèn)為是專利技術(shù)層面深度分析的有效手段，已經(jīng)在專利技術(shù)分析中較為廣泛地應(yīng)用[1]。

專利技術(shù)-功效圖是指分解專利的技術(shù)手段（技術(shù)）與實(shí)現(xiàn)的目的或效果（功效），制成矩陣型的統(tǒng)計(jì)圖表。圖表中的單元一般是專利數(shù)量或?qū)＠幪?hào)。通過(guò)專利技術(shù)-功效圖可以直觀了解某一技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)大部分的研究方向是著眼于達(dá)成何種功效、可利用哪些技術(shù)手段達(dá)成哪些功效、以及普遍被采取的技術(shù)手段是哪些。

制作技術(shù)-功效圖的目的在于深入了解技術(shù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的情況，確定自己企業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向，并建立專利戰(zhàn)略。通過(guò)專利技術(shù)-功效圖，可方便地確定技術(shù)的重點(diǎn)和空白點(diǎn)。技術(shù)布局的重點(diǎn)是指申請(qǐng)量所占份額大、歷來(lái)為申請(qǐng)人比較關(guān)注的技術(shù)分支[2]。技術(shù)空白點(diǎn)是指不屬于技術(shù)布局重點(diǎn)的技術(shù)分支。

圖1 三星公司多點(diǎn)觸控技術(shù)的專利技術(shù)-功效矩陣圖

圖1所示為三星公司多點(diǎn)觸控技術(shù)的專利技術(shù)-功效矩陣圖[3]。從專利技術(shù)-功效圖上，我們直觀清晰地看到三星公司的核心研發(fā)技術(shù)集中在觸摸屏的傳感裝置上，通過(guò)該關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)解決如何提高分辨率或精度以及如何提高可操作性等問(wèn)題；同時(shí)，也可以看出三星公司多點(diǎn)觸控技術(shù)研究著眼于提高可操作性、提高分辨率或精度、節(jié)省空間和增加耐久力等幾個(gè)重點(diǎn)功效。

但是，由于專利的技術(shù)和功效往往是直接采用專利分類號(hào)和文本聚類得出的，專利分析數(shù)據(jù)的噪音比較大，必須依賴具有一定領(lǐng)域知識(shí)背景分析人員的人工分析。編制專利技術(shù)-功效分析圖表不僅僅只依靠制作形成的專利技術(shù)-功效圖，也需要依賴具有一定領(lǐng)域知識(shí)背景分析人員的進(jìn)一步解讀。鑒于專利中技術(shù)和功效的選取受到分析人員的主觀判斷和知識(shí)水平限制，往往難以客觀反映專利技術(shù)的實(shí)際情況。因此需要開(kāi)發(fā)出一種分別對(duì)專利的技術(shù)和功效進(jìn)行客觀判斷和分類歸納的專用方法。

二、阿奇舒勒矛盾矩陣在專利分析中的應(yīng)用

TRIZ理論來(lái)源于對(duì)專利大數(shù)據(jù)的分析。前蘇聯(lián)發(fā)明家和創(chuàng)新學(xué)家根里奇?阿奇舒勒創(chuàng)立的TRIZ理論明確指出：一旦我們對(duì)大量的好的專利進(jìn)行分析，提煉出問(wèn)題的解決模式，就能夠?qū)W習(xí)這些模式，從而創(chuàng)造性地解決問(wèn)題。那么，我們能否將TRIZ反過(guò)來(lái)用于專利分析甚至專利布局中呢？答案是肯定的。

阿奇舒勒及其弟子在分析了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的專利后發(fā)現(xiàn)：雖然每個(gè)專利所解決的問(wèn)題是不一樣的，但是在解決這些問(wèn)題的時(shí)候所使用的原理是基本類似的。也就是說(shuō)，盡管在不同的技術(shù)領(lǐng)域，解決問(wèn)題的方案千差萬(wàn)別，但是所使用的原理基本上是類似的。就是這些少數(shù)的原理，被一次又一次重復(fù)的使用來(lái)產(chǎn)生大量的發(fā)明，這就是TRIZ中被人們所熟知的40個(gè)發(fā)明原理[4]。數(shù)十年來(lái)，40個(gè)發(fā)明原理也在大量的專利分析中得到了充分印證。40個(gè)發(fā)明原理是從大量的專利中萃取出來(lái)的，具有普遍代表性，所以如果我們掌握了這些原理，同樣可以利用他們來(lái)解決我們自己所在技術(shù)領(lǐng)域遇到的實(shí)際問(wèn)題。由此可見(jiàn)，40個(gè)發(fā)明原理實(shí)際上描述的就是經(jīng)過(guò)歸納的專利的技術(shù)手段（即技術(shù)），如表1所示。

表1  40個(gè)發(fā)明原理列表

為了提高40個(gè)發(fā)明原理的運(yùn)用效率，阿奇舒勒發(fā)明了矛盾矩陣。矛盾矩陣是一個(gè)39行乘39列的矩陣，是由包含改善參數(shù)行與包含惡化參數(shù)列的交叉單元來(lái)表示。矛盾矩陣的每一個(gè)矩陣單元中都有幾個(gè)數(shù)字，這些數(shù)字就是40個(gè)發(fā)明原理的編號(hào)。矛盾矩陣是通過(guò)對(duì)大量專利的統(tǒng)計(jì)、分析后提取出來(lái)的，由于在其他領(lǐng)域里存在類似的矛盾，既然這些發(fā)明原理能夠解決這些矛盾，同樣也可能解決我們目前所遇到的技術(shù)矛盾。由此可見(jiàn)，39個(gè)改善的通用工程參數(shù)實(shí)際上描述的就是經(jīng)過(guò)歸納的專利技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果（即功效），如表2所示。

表2  39個(gè)通用工程參數(shù)列表

三、專利分析和布局應(yīng)用案例

下面以摩拜單車公司的專利分析為例，闡述40個(gè)發(fā)明原理和39個(gè)通用工程參數(shù)在專利技術(shù)-功效分析中的應(yīng)用。

通過(guò)對(duì)摩拜公司的中國(guó)專利進(jìn)行檢索和分析發(fā)現(xiàn)，截止2018年3月15日，該公司共有124件技術(shù)類（發(fā)明和新型）中國(guó)專利申請(qǐng)，這些專利均涉及摩拜單車相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。摩拜單車的專利技術(shù)分解表如表3所示，從專利分析中我們也發(fā)現(xiàn)摩拜儲(chǔ)備了一定數(shù)量的電驅(qū)動(dòng)技術(shù)專利，由此可知電動(dòng)式共享單車很有可能是其未來(lái)的產(chǎn)品發(fā)展方向。

表3 摩拜單車的專利技術(shù)分解表

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，該公司共有車鎖專利39件，占全部124件中國(guó)專利申請(qǐng)量的31.5%。由此可見(jiàn)，車鎖為摩拜公司進(jìn)行重點(diǎn)研發(fā)和專利布局的技術(shù)子系統(tǒng)。

由于直接采用專利分類號(hào)和文本聚類得出的數(shù)據(jù)噪音比較大，因此我們采用人工對(duì)車鎖技術(shù)的專利文本進(jìn)行逐篇閱讀分析和標(biāo)引。采用40個(gè)發(fā)明原理描述專利的技術(shù)，得到摩拜公司車鎖專利的技術(shù)點(diǎn)包括：動(dòng)態(tài)特征、機(jī)械系統(tǒng)替代、自服務(wù)、分割、預(yù)先作用、事先防范、反饋、局部質(zhì)量和嵌套。采用改善的39個(gè)通用工程參數(shù)描述專利的功效，得到運(yùn)用各種技術(shù)手段所實(shí)現(xiàn)改善的功效包括：信息損失、可操作性、可維修性、可靠性、物體產(chǎn)生的有害因素、物體外部有害因素作用的敏感性、物質(zhì)損失、監(jiān)控與測(cè)試的困難程度、自動(dòng)化程度、裝置的復(fù)雜性和運(yùn)動(dòng)物體的體積。分別對(duì)每一件車鎖專利的技術(shù)和功效進(jìn)行人工標(biāo)引，并運(yùn)用智慧芽Patsnap專利數(shù)據(jù)庫(kù)的矩陣分析功能，得到如下圖2所示的摩拜公司車鎖專利的技術(shù)-功效矩陣圖。

圖2 摩拜公司車鎖專利的技術(shù)-功效矩陣圖

在圖2中，專利的密集區(qū)代表了技術(shù)的重點(diǎn)方向，改善車鎖可靠性方面的專利申請(qǐng)共計(jì)25件，占摩拜公司全部車鎖專利申請(qǐng)量的64%，為技術(shù)研發(fā)和專利布局的核心。摩拜公司改善車鎖可靠性所采取的主要技術(shù)手段依次為：反饋（7件）、預(yù)先作用（6件）、事先防范（4件）、機(jī)械系統(tǒng)替代（3件）和分割（3件）。

專利技術(shù)的重點(diǎn)布局領(lǐng)域未必代表已無(wú)研發(fā)或再申請(qǐng)專利的空間，也有可能經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的評(píng)估，就能找出規(guī)避設(shè)計(jì)的空間，并進(jìn)一步取得專利。矛盾矩陣給我們提供了豐富的發(fā)明原理作為技術(shù)改進(jìn)的啟示。表4為改善可靠性參數(shù)所對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理編號(hào)。在對(duì)車鎖的可靠性進(jìn)行后續(xù)改進(jìn)的過(guò)程中，我們可以將遇到的技術(shù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾，根據(jù)惡化的39個(gè)工程參數(shù)編號(hào)就可以找出其對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理，以獲得下一步改進(jìn)方案的技術(shù)手段啟示。比如說(shuō)，我們?yōu)榱颂嵘囨i的可靠性，引入了非常復(fù)雜的輔助功能組件，使得車鎖的裝置復(fù)雜性參數(shù)36惡化。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？我們可以查找表4中編號(hào)為36惡化裝置復(fù)雜性參數(shù)對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理編號(hào)，得到可行性較高的發(fā)明原理為：13反向作用、35物理/化學(xué)狀態(tài)變化和1分割。然后將這些發(fā)明原理作為技術(shù)啟示引入到具體的技術(shù)問(wèn)題和工況條件中，再得到相應(yīng)的具體解決方案。通過(guò)對(duì)比圖2的技術(shù)-功效矩陣圖分析發(fā)現(xiàn)，摩拜公司在解決裝置的復(fù)雜性問(wèn)題方面僅有一件專利申請(qǐng)，僅僅只有利用嵌套原理的解決方案，因此摩拜公司在這個(gè)領(lǐng)域還具有很大的專利挖掘和布局空間。

表4 改善可靠性工程參數(shù)所對(duì)應(yīng)的發(fā)明原理編號(hào)

在專利技術(shù)-功效圖表中，專利“空白區(qū)”也不一定代表新的機(jī)會(huì)，需要進(jìn)一步評(píng)估其技術(shù)可行性及市場(chǎng)需求，才能決定是否可能進(jìn)行該領(lǐng)域的研發(fā)。因?yàn)橛行┛瞻讌^(qū)不具有技術(shù)可行性，有的可能技術(shù)難度較高，所以才一直保持空白。在圖2中，摩拜公司在解決車鎖信息損失、裝置的復(fù)雜性、運(yùn)動(dòng)物體的體積、物體產(chǎn)生的有害因素等這些技術(shù)問(wèn)題中，處于較大空白。矛盾矩陣給我們提供一個(gè)強(qiáng)有力的參考工具，通過(guò)查找矛盾矩陣中改善這些工程參數(shù)的發(fā)明原理，就可以對(duì)潛在的技術(shù)解決方案進(jìn)行預(yù)測(cè)。一旦評(píng)估這些空白區(qū)的技術(shù)方案具有可行性，就可以進(jìn)行跟進(jìn)研發(fā)和創(chuàng)新，用新的專利申請(qǐng)占據(jù)技術(shù)-功效矩陣中的空白區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)專利的系統(tǒng)和高效布局。

作者簡(jiǎn)介：

張彬彬，國(guó)際TRIZ協(xié)會(huì)（MATRIZ）中國(guó)區(qū)域代表，現(xiàn)任浙江中新力合科金金融服務(wù)股份有限公司科技創(chuàng)新總監(jiān)。擁有MATRIZ三級(jí)專家，《TRIZ評(píng)論》編委，全國(guó)專利信息實(shí)務(wù)人才，專利代理人等專業(yè)資質(zhì)。在運(yùn)用TRIZ技術(shù)開(kāi)發(fā)、專利分析、規(guī)避和布局等領(lǐng)域擁有豐富經(jīng)驗(yàn)，其創(chuàng)新成果已申請(qǐng)50多項(xiàng)專利，編制專利分析報(bào)告20余項(xiàng)。曾為清華大學(xué)、廈門大學(xué)、中國(guó)質(zhì)量協(xié)會(huì)、新能源產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中廣核、上海發(fā)電、陜鼓集團(tuán)等大型企事業(yè)單位，以及多家互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新企業(yè)提供咨詢和培訓(xùn)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖滬衛(wèi)主編, 顧震宇副主編. 專利地圖方法與應(yīng)用[M]. 上海交通大學(xué)出版社，2010.

[2] 馬天旗主編. 專利分析[M]. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)出版社，2015.

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[4] 孫永偉, 謝爾蓋?伊克萬(wàn)科. TRIZ：打開(kāi)創(chuàng)新之門的金鑰匙[M]. 科學(xué)出版社, 2015.

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作者：張彬彬   國(guó)際TRIZ協(xié)會(huì)（MATRIZ）中國(guó)區(qū)域代表  現(xiàn)任浙江中新力合科金金融服務(wù)股份有限公司科技創(chuàng)新總監(jiān)。

編輯：IPRdaily趙珍          校對(duì)：IPRdaily縱橫君

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