高校创新方法与创新体系研究
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第二节 创新方法的发展历程

按照创新方法发展的时间顺序,可以将其分为三个阶段:古代研究阶段(公元4世纪~19世纪)、近代研究阶段(20世纪初~20世纪50年代)、现代研究阶段(20世纪60年代初至今)。

一 创新方法发展的古代研究阶段

创新方法发展的古代研究阶段是指公元4世纪~19世纪,这一阶段的创新方法主要有启发法(探索法)、试错法等。该阶段以经验分析为主,内涵实质上是单凭经验的方法、有根据的推测、直觉的判断或者是常识启迪。

1.启发法

启发法是根据一定的经验,在问题空间内进行较少的搜索,以达到解决问题的一种方法。

启发法是基于已有的经验,运用启发法进行创新的效率因人而异,也因待解决问题的难易程度而有所差别。启发法不能保证问题成功解决,但这种方法比较省力。随着启发法不断地发展,其应用范围逐渐扩大,在心理学、工程技术、计算机、哲学、法律等领域都有广泛的应用。

2.试错法

试错法(Trail and Error,亦称为试探或试凑)是一种典型的启发法,即追求目标时通过不断试验和消除误差,探索具有黑箱性质的系统的方法。

这种方法在动物的行为中是不自觉地应用的,在人的行为中则是自觉的。试错法是纯粹经验的学习方法。应用试错法的主体通过间断或连续地改变黑箱系统的参量,试验黑箱所做出的应答,以寻求达到目标的途径。主体行为的成败是用它趋近目标的程度或达到中间目标的过程评价的。趋近目标的信息传达给主体,主体就会继续采取成功的行为方式;偏离目标的信息反馈给主体,主体就会避免采取失败的行为方式。通过这种不断尝试和不断评价,主体就能逐渐达到所要追求的目标。

试错法是纯粹经验的创新方法,依赖于个人的经验和知识领域,而且创新过程没有方向性,因此效率十分低下。

二 创新方法发展的近代研究阶段

创新方法发展的近代研究阶段是指20世纪初~20世纪50年代,代表方法是头脑风暴法等。该阶段主要发挥集体智慧,即一群人围绕一个特定的兴趣领域产生新的观点。其内涵是让与会者敞开思想,使各种设想在相互碰撞中激起脑海的创造性风暴,从而群策群力实现既定问题的解决。

在近代,创新方法发展迅速,并得到了广泛的应用,以下主要列举几种常用的创新方法:头脑风暴法、德尔菲法、形态分析法、综摄法、“5W2H”法、奥斯本检核表法、戈登法、属性列举法。

1.头脑风暴法

头脑风暴法(Brain Storm)是美国BBDO广告公司创始人亚历克斯·奥斯本(Alex Osborn)于1938年提出的,也称作奥斯本智力激励法。该名称最早是精神病学上的术语,指精神病患者精神错乱的状态,现在则是无限制的自由联想和讨论的代名词。头脑风暴法是一种通过召开智力激励会,从心理学上激励群体创新活动的最通用的方法。它通常采用专家小组会议的形式进行,与会者自由思考,畅所欲言,互相启发,从而引起思想共振,并产生组合效应,激发更多的创造性思维,获得创新的设想。

头脑风暴法可分为直接头脑风暴法和质疑头脑风暴法。前者是在专家群体决策的基础上尽可能激发创造性,产生尽可能多的设想的方法;后者则是对前者提出的设想、方案逐一质疑,最后选择具有现实可行性的方法。这是一种集体开发创造性思维的方法。

头脑风暴法是对试错法进行改进之后产生的,相对于试错法有了一定的改进。特点是旨在为人们营造一种宽松的环境,最大限度地激发人的创造力,使人们相互启发,提出大量的创新性设想,从而获得问题的解决方案。

尽管头脑风暴法易于操作,可利用直觉和发散思维,借助群体思想,通过增加参与人的数量可以获得高质量的解决方案,但这种方法也有一定的局限性:首先,由于其时间成本较高,并且其效果的好坏很大程度上依赖于会议召集者的引导,所以该法不太适合解决一般性的问题,主要适用于旨在探索创新性解决方案并且需要获得与此有关的大量设想的特殊问题;其次,有些创造性强的人喜欢沉思,但会议并不提供过多的沉思机会,表现力和控制力强的人会影响他人提出设想;最后,难以及时对众多设想进行评价和集中,这种不控制思维过程的缺陷常常使得问题的讨论陷入旋涡从而长时间无法得到解决,效率仍然不高。

2.德尔菲法

为了解决头脑风暴法对于复杂问题的解决效果不理想这一矛盾,赫尔默(Helmer)和戈登(Gordon)于20世纪40年代创造了德尔菲法。德尔菲法是采用背对背的通信方式征询专家小组成员的预测意见,经过几轮征询,使专家小组的预测意见趋于集中,最后做出符合市场未来发展趋势的预测结论。

这种方法是依据系统的程序,采用匿名发表意见的方式,即团队成员之间不得互相讨论,不发生横向联系,只能与调查人员发生联系,通过制订征询调查表反复征询专家意见,集结问卷填写人的共识及搜集各方意见,最终得出趋于一致的结论,可用作构造团队沟通流程、应对复杂任务难题的管理技术。

德尔菲法是预测活动中的一项重要工具,在实际应用中通常可以分为三个类型:经典型德尔菲法(Classical Delph)、策略型德尔菲法(Policy Delph)和决策型德尔菲法(Decision Delph)。

德尔菲法是为了克服专家会议法的缺点而产生的一种专家预测方法。在预测过程中,专家彼此互不相识、互不往来,这就克服了在专家会议法中经常发生的专家们不能充分发表意见、权威人物的意见左右其他人的意见等弊病,各位专家能真正充分地发表自己的预测意见。

德尔菲法能充分发挥各位专家的作用,集思广益,准确性高,但是过程比较复杂,花费时间较长。

3.形态分析法

形态分析法(Morphological Analysis,MA)是瑞士天文学家弗里茨·兹维基(Fritz Zwicky)于1942年提出的。形态分析法是一种系统化构思和程式化解题的方法,通过将对象各要素所对应的技术形态进行组合,从中寻求创新性设想来进行创新。

该方法是把研究对象或问题分为一些基本组成部分,然后对某一个基本组成部分单独进行处理,分别提供解决问题的各种办法或方案,最后形成解决整个问题的总方案。这时会有若干个总方案,所有的总方案中的每一个是否可行,必须采用形态学方法进行分析。

形态分析法的特点是对每一项“未来技术”(即形态模型中的一个总方案)的可行性进行分析,但是当组合个数过多,即总方案的个数太多时,可行性研究就比较困难。这种方法既可以用来探索新技术,也可以估计实现新技术的可能性,为探索未来描绘出一幅清晰的因果图景。

4.综摄法

综摄法(Synectics Method)是由美国麻省理工学院教授威兼·戈登(W.J.Gordon)于1944年提出的一种利用外部事物启发思考、开发创造潜力的方法。综摄法又称类比思考法、类比创新法、提喻法、比拟法、分合法、举隅法、集思法、群辨法、强行结合法、科学创造法,是指以外部事物或已有的发明成果为媒介,并将它们分成若干要素,对其中的要素进行讨论研究,综合利用激发出来的灵感来发明新事物或发现解决问题的方法。

综摄法的特点是将整个思维过程分为两个阶段:第一阶段主要是依靠原来的知识来认识陌生事物;第二阶段是对原本熟悉的事物进行新的认识。在整个过程中,运用类比将表面上看起来不同而实际上有关联的事物综合起来。综摄法改进了头脑风暴法,将类比的方式引入其中,试图系统地从一个全新的角度看待问题,借此消除心理惯性,但并没有研究技术系统进化的规律。因此它的最大用处在于利用其他产品取长补短、设计新产品,以及制定营销策略等。

5.“5W2H”法

“5W2H”法亦称七何分析法,由第二次世界大战中美国陆军兵器修理部首创。“5W2H”的含义是:Why、What、Where、When、Who、How、How much,人们利用这7个问题进行设问,探寻创新思路,构思设计,实现新的发明创造。在创新活动中使用“5W2H”法将问题的主要方面都列举出来,减少了思考问题时发生遗漏的现象。该方法通过提问克服原有产品或做法的缺点,完善其功能,扩大其效用。如果现行的做法或产品经过7个问题的审核已无懈可击,便可认为这一做法或产品可取;如果7个问题中有一个答复不能令人满意,则表示这一做法或产品有改进的余地;如果哪个问题的答复有独创的优点,则可以扩大做法或产品在这方面的效用。

“5W2H”法帮助人们从7个方面进行分析,其特点是首先帮助人们找出问题,再针对问题部署具体的实施步骤,并且将所要耗费的成本纳入考虑范围中。由于“5W2H”法简单、方便,易于理解、使用,富有启发意义,目前已广泛地应用于技术创新、企业管理、广告营销策划等领域,对于决策和执行性的活动措施也非常有帮助,可以大大弥补考虑问题的疏漏。

6.奥斯本检核表法

所谓“检核表”是人们在考虑某一问题时,为了避免疏漏,把想到的重要内容扼要地记录下来制成的表格,以便以后对每项内容逐个进行检查。检核表根据需要解决的问题或者需要创造的对象列出。

最早的检核表法是奥斯本检核表法,其引导性思维源自奥斯本,所以以奥斯本的名字命名。奥斯本在其著作《发挥创造力》中介绍了很多激励思维的方法,美国麻省理工学院工程研究室从中选择75个并将其归纳为9个大问题,编制出《新创意检核用表》作为提示人们进行创新的工具,人们根据检核表上所列的条目逐一分析问题的各个方面。9个大问题是指有无其他用途、能否借用、能否改变、能否扩大、能否缩小、能否代用、能否重新调整、能否颠倒、能否组合。

奥斯本检核表法以表格的形式,帮助人们通过设问的方式从9个方面思考,让人们在创新过程中有一个可以依循的航标。从其问题的内容来看,都与具体的产品有关,有助于对已有产品改进和新产品开发,适用于产品的概念设计阶段。

奥斯本检核表法的优点很突出,它使思考问题的角度具体化。但它也有缺点,即它是改进型的创意产生方法,必须先选定一个有待改进的对象,然后在此基础上设法加以改进。

7.戈登法

使用上述创新方法都要求明确提出主题并且尽可能地提出具体的课题,这就有可能限制参与者的自由联想的空间,为解决这一问题,美国人威兼·戈登在头脑风暴法的基础上于1952年提出了一种由会议主持人指导进行集体讲座的技术创新技法——戈登法(Gordon Method),亦译为“哥顿法”,又称教学式头脑风暴法或隐含法。

戈登法的特点是除主持人外,不让与会者知道真正的意图和目的,不让与会者直接讨论问题本身,而只让与会者讨论问题的某一局部或某一侧面,主持人把具体的问题抽象化后对与会者提出,引起与会者的广泛设想,主持人再对提出的构想加以分析研究,一步步地将与会者引导到问题本身上来。与头脑风暴法相比,戈登法通过“变陌生为熟悉”(运用熟悉的方法处理陌生的问题)和“变熟悉为陌生”(运用陌生的方法处理熟悉的问题)使大家走出思维定式,发挥群体智慧,达到技术创新的目的。实践经验表明,戈登法不仅简单易行,而且可以排除折中方案。由于戈登法对所讨论的问题进行客观、连续的分析能够找到一组切实可行的方案,该方法在军事决策、管理决策和技术开发中得到较为广泛的应用。

8.属性列举法

属性列举法(Attribute Listing Technique)也称特性列举法、分布改变法,是美国尼布拉斯加大学的克劳福德(Robert Crawford)教授于1954年提出的一种著名的创意思维策略。属性列举法即把所研究的对象分解成细小的组成部分,各部分具有的功能、特征、属性、与整体的关系等尽量全部列举出来,并做详细记录。其核心是通过仔细观察、分析目标事物的属性,设法改变事物原有的某些特征或性质(如功能、形状、大小等),从所列项目中挖掘发明创造的主题,提出创造性设想。

属性列举法引导人们从事物的不同属性来思考问题,其特点是将一种产品的特点列举出来,制成表格,然后再把改善这些特点的事项列成表,把同解决技术问题有联系的众多要素逐个罗列,能够把复杂的事物分解开来加以研究,能保证对问题的所有方面做全面的分析研究。

属性列举法易于理解,操作简单,既适用于个人,也适用于群体进行创新活动。此外,由于该方法进行创新的时候是针对具体事物的属性进行分析,强调使用者在创造的过程中观察和分析事物或问题的特性或属性,然后针对每项特性提出改良或改变的构想,所以该方法适用于产品的概念设计阶段和老产品的升级改造阶段。

三 创新方法发展的现代研究阶段

创新方法发展的现代研究阶段是指从20世纪60年代初至今,其中使用最广泛的方法是TRIZ理论。在这一阶段通过利用计算机、网络和通信等现代高科技手段,已经形成了一套解决新技术、新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。主要的创新方法有中山正和法、信息交合法、六顶思考帽法、公理化设计、TRIZ理论、领先用户法、技术路线图、六西格玛管理法等。

1.中山正和法

中山正和法是由中山正和(Nakayama Masakazu)教授于1968年提出的,简称NM法,是以巴甫洛夫的高级神经活动学说为基础的一种方法。该方法认为人的记忆力分为第一信号系统与第二信号系统。第一信号系统只能反射类似记忆的事物,中山正和称之为“点的记忆”;第二信号系统可用语言表达有条理的记忆,中山正和称之为“线的记忆”。这种方法的内涵是通过联想、类比等方法来收集平时积累的“点的记忆”,再经过重新组合、类比引导,就可以把它们连接成“线的记忆”,这样就会涌现大量新的创造性设想,产生新的发明。

在运用中山正和法解决问题的过程中,首先依据记忆的直觉来判断目标问题是否可以解决,如果可以解决则设立基于直觉的解决方案的假说;其次进行各式的调查,运用各种知识进行分析,找出假说和分析结果的矛盾,即问题之所在;最后针对分析结果确定解决问题的路径。假说通常要经过多次尝试才能得到认同。

中山正和法采用会议的形式进行,其解决问题的模式是首先分析问题,其次提炼矛盾,最后解决矛盾。该方法可以从杂乱的问题中找出事物之间显性和隐性的关联,理清思路,适合解决在创新活动中出现的看似模糊且牵涉面较广的问题。

2.信息交合法

信息交合法是华夏研究院思维技能研究所所长许国泰副教授于1983年首创的,亦称魔球法、要素标的发明法、信息反应场法。信息交合法是一种运用信息概念和灵活的手法进行多渠道、多层次的推测、想象和创新的创造性发明技法;是一种在信息交合中进行创新的思维技巧,即把物体的总体信息分解成若干个要素,然后把这种物体与人类各种实践活动相关的用途进行要素分解,把两种信息要素用坐标法连成信息标X轴与Y轴,两轴垂直相交,构成“信息反应场”,每个轴上各点的信息可以依次与另一轴上的信息交合,从而产生新的信息。

信息交合法实质上就是利用物体的信息来构造其信息场,通过信息场寻求创新性的设想。在构造信息场的时候,将该物体所能实现的功能、物体的属性信息进行分解,分别投射到2个垂直相交的坐标轴上,通过将坐标轴中各个坐标点进行相互组合寻求创新方案。

应用信息交合法进行创造发明,就是把某些看来似乎是孤立、零散的信息,通过相似、接近、因果、对比等联想手段搭起微妙的桥,使之曲径通幽,将信息交合成一项新的概括。信息交合法有自己的特点,主要表现在:信息交合法不但能使人们的思维更富有发散性,应用范围更为广泛,而且能够帮助人们在发明创造活动中不断地提高理性-逻辑思维能力,同时在创造性思维、创造性教育中可作为教学、培养、培训方法,凸显其系统性、深刻性和实用性。

3.六顶思考帽法

六顶思考帽法(Six Thinking Hats)是艾德华·德·波诺(Edward de Bono)于1985年提出的。六顶思考帽法为人们提供了白、绿、红、黑、黄、蓝6种颜色的帽子,将思考的过程分为与之相应的六个阶段。运用这种方法的时候,第一,戴上白色的中立帽子,在这个阶段人们从陈述问题的角度出发,将问题现有的信息尽可能详尽地列举出来,全面地描述问题事实;第二,戴上绿色的活力帽子,从积极的角度出发,充分发挥主观的创造性,尽可能多地提出解决问题的设想方案;第三,戴上黄色的正面帽子,从乐观的角度出发,将目标事物的优点列举出来;第四,戴上黑色的负面帽子,从批判的角度出发,将目标事物的缺点列举出来;第五,带上红色的评判帽子,从评价的角度出发,对所提出的设想进行评价和判断;第六,戴上蓝色的指挥帽子,从整体的角度出发,对所提出的设想进行筛选,择定最适宜的方案。

六顶思考帽法的实质是基于变换思维角色的方法,利用白、绿、红、黑、黄、蓝6种颜色代表不同的思维角色,帮助人们在分析问题的过程中通过变换思维角色进行创新。一方面,通过限定人们思考的角度,最大限度地减少个人因素影响;另一方面,引导人们从多个角度进行分析,使其思考的范围更全面。运用该法,人们在思考问题的时候,能有效地区分感性认识与理性认识,使得思维变得清晰,并针对目标问题进行全方位的剖析。

4.公理化设计

公理化设计(Axiomatic Design,AD)是美国麻省理工学院的Nam Pyo Suh教授于1990年提出的。所谓公理化设计,就是指从尽可能少的原始概念和不加证明的原始命题(即公理、公设)出发,按照逻辑规则推导出其他命题,建立起一个演绎系统的方法。在公理化设计中,整个设计要求满足独立性公理和信息公理,并将设计过程划分在4个不同的域中进行,这4个域是相邻的,依次为用户域(Customer Domain)、功能域(Functional Domain)、物理域(Physical Domain)、过程域(Process Domain),在设计的过程中相邻域之间进行反复的迭代。

在设计时,以用户需求为出发点,从用户域到功能域再到物理域最后到过程域,进行曲折映射,得到4个域各自的层次结构树,从而得到清晰的设计框架和具体的参数、变量。

5.TRIZ理论

TRIZ理论是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S. Altshuller)提出的。从1946年开始,在阿齐舒勒的领导下,由苏联研究机构、大学、企业组成的TRIZ研究团体,分析了世界上近250万份高水平的发明专利,总结出各种技术发展进化遵循的规律模式,以及解决各种技术矛盾和物理矛盾的创新原理和法则,从而建立了一个由解决技术问题、实现创新开发的各种方法、算法组成并综合多学科领域的原理和法则所形成的一个综合理论体系。经过半个多世纪的发展、完善及与其他先进创新理论方法的集成,TRIZ理论已经成为一套解决新技术、新产品开发实际问题的成熟的理论和方法体系。TRIZ理论核心包括9个部分:八大技术系统进化路径、最终理想解(Ideal Final Result,IFR)、40个发明原理、39个通用工程参数和矛盾矩阵、物理矛盾和分离原理、物-场模型分析、标准解法、发明问题标准算法(ARIZ)、物理效应库。

TRIZ 理论体系作为一套系统化的理论框架,是一个来源于知识提炼和重组的理论,可以说是“基于知识的创新方法论”,其集成的思路为企业搭建起了创新管理平台。

与传统的创新方法相比,TRIZ理论有以下优势:①总结出创新的规律性,使得创新过程效率提高;②有助于打破思维定式和知识领域界限;③能帮助预测产品的技术发展趋势;④具有良好的可推广性和普适性。

但TRIZ理论也有它的局限性,具体如下:①一定要借助计算机技术进行创新过程的实现;②一般用于产品设计的概念设计阶段,要将解决思路应用到实际中还有大量的后续工作需要完成;③在应用TRIZ理论结合CIA技术解决创新问题的过程中,从问题提出、系统分析、问题分解、创新原理的选用到最后生成问题解决方案,均依靠用户自身的主观分析和判断;④解决创新问题的关键是解决矛盾,TRIZ理论提供的解决矛盾的方法一般针对的是相对独立的矛盾,对于复杂的矛盾体,TRIZ 理论并没有提供具体的解决方案,要解决这样的创新问题,也许还要涉及与其他创新设计方法的结合。

6.领先用户法

美国麻省理工学院斯隆管理学院的冯·希普尔(Eric von Hippel)将领先用户从普通用户中分离出来,提出了领先用户的概念,强调了领先用户在早期创新过程中的作用,并使得企业能够通过领先用户法改善创新产品和服务的商品化工程。

领先用户法主要包含四个基本要素:领先用户的确认、信息的搜集、产品概念的开发与测试、组织的保证。领先用户法通常在一个创新项目的初始阶段使用,项目组在具体实施时,按四个阶段进行:第一阶段制订项目计划、重点和范围;第二阶段识别需求,弄清关键的趋势和顾客的需求;第三阶段产生初始概念,从领先用户那里获得需求及解决方案的信息;第四阶段会同领先用户发展新概念,产生产品创新方案。

领先用户法通过分析领先用户的需求和信息可以有效提高企业新产品开发效率,获取通常的市场研究分析方法难以得知的领先用户的隐性知识,可以加速企业完成创新产品的开发和商业化进程。

7.技术路线图

技术路线图(Technology Roadmap)是基于产品和技术管理的技术创新方法之一,最早出现于美国汽车行业,20世纪70~80年代在摩托罗拉和康宁(Corning)公司应用。Charles H.Willyard和Cherry W. McClees(1987)所发表的Motorola’s Technology Roadmap Process是该领域研究和应用的奠基之作。

技术路线图是一个过程工具,帮助识别行业、部门、公司未来成功所需的关键的技术,并获得执行和发展这些技术所需的项目或步骤。技术路线图能推动合作,加强知识共享和减少技术投资风险。实践证明,技术路线图的应用带来巨大好处。美国国家技术和标准协会主任Ray Kammer认为技术路线图帮助引导投资和配置资源,使之和美国行业优先顺序相一致。另外,技术路线图是帮助美国增加国际市场份额的非常有价值的工具。

技术路线图可以分为三个层面,即国家层面、行业层面和公司层面(有时是相互合作的)。国家层面:展示技术发展大趋势,由政府机构制定;行业层面:展示行业技术发展趋势,由行业协会 或者多客户的咨询公司制定;公司层面:主要涉及特定的技术和新产品,常常由公司制定。

技术路线图与已往规划和分析工具方法的理念是不同的。第一,它以“市场拉动”为动因,技术创新需满足企业进入未来市场的需求。技术路线图不是以“技术推动”为动因的,不是关于现存技术功能和作为的简单描述。第二,技术路线图是基于公司或产业的愿景视野,以及到达目的地需要什么样的技术。第三,技术路线图提供了一个到达愿景目标的路径,从今天指向明天,可以帮助公司或研发机构识别、选择和开发正确的技术,使之在未来的市场中推出恰当的产品。

8.六西格玛管理法

六西格玛管理法(6 Sigma)起源于美国摩托罗拉公司,是在20世纪90年代中期开始从一种全面质量管理方法演变成一个高度有效的企业流程设计、改善和优化技术,并提供了一系列同等地适用于设计、生产和服务的新产品开发工具。

σ是希腊文的字母,是用来衡量一个总数的标准误差的统计单位。一般企业的瑕疵率大约是3~4个西格玛。如果企业不断追求品质改进,达到6个西格玛的程度,绩效就近于完美地达成顾客要求。

六西格玛管理法是以顾客为主体来确定企业战略目标和产品开发设计的标尺,是追求持续进步的一种质量管理哲学。六西格玛管理法是获得和保持企业在经营上的成功并将其经营业绩最大化的综合管理体系和发展战略,是使企业获得快速增长的经营方式。

六西格玛管理法把顾客放在第一位,根据资料和经营事实,以流程为主实施主动管理,力求协同合作无界限。六西格玛追求完美但同时容忍失败。实施六西格玛管理能够提升企业管理的能力,节约企业运营成本,增加顾客价值,改进服务水平,形成积极向上的企业文化。

从古代研究阶段到近代研究阶段再到现代研究阶段,技术创新方法的发展经历了由简单到复杂、由单一到系统、由完全依赖人工思维到借助计算机辅助创新的不断发展和完善的过程。