TRIZ矛盾矩陣在專利分析及布局中的應用

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

原標題：TRIZ矛盾矩陣在專利分析及布局中的應用

摘要：在進行專利技術層面的分析時，通常采用的專利分類號和文本聚類分析結果的噪音比較大。在技術-功效分析中，技術和功效的選取由于受到分析人員的主觀判斷和知識水平限制，往往難以客觀地反映專利技術的實際情況。本文采用阿奇舒勒矛盾矩陣分析法，將40個發(fā)明原理與專利的技術手段進行對應，將39個改善的通用工程參數(shù)與功效進行對應，從而開發(fā)出一套系統(tǒng)化的專利技術-功效分析方法。運用該方法在專利技術層面分析上可以實現(xiàn)較為的客觀的分析，也有助于進行技術方向的預測和專利布局，具有重要的應用前景和價值。

關鍵詞：TRIZ，專利分析，專利布局，矛盾矩陣，發(fā)明原理

一、專利在技術層面的分析方法

專利分析師在對專利進行技術層面的分析時，往往會采用技術-功效圖的分析方法。專利技術-功效圖可以直觀地反映專利技術的內容和布局，被公認為是專利技術層面深度分析的有效手段，已經在專利技術分析中較為廣泛地應用[1]。

專利技術-功效圖是指分解專利的技術手段（技術）與實現(xiàn)的目的或效果（功效），制成矩陣型的統(tǒng)計圖表。圖表中的單元一般是專利數(shù)量或專利編號。通過專利技術-功效圖可以直觀了解某一技術領域內大部分的研究方向是著眼于達成何種功效、可利用哪些技術手段達成哪些功效、以及普遍被采取的技術手段是哪些。

制作技術-功效圖的目的在于深入了解技術發(fā)展和競爭對手的情況，確定自己企業(yè)的技術發(fā)展方向，并建立專利戰(zhàn)略。通過專利技術-功效圖，可方便地確定技術的重點和空白點。技術布局的重點是指申請量所占份額大、歷來為申請人比較關注的技術分支[2]。技術空白點是指不屬于技術布局重點的技術分支。

圖1 三星公司多點觸控技術的專利技術-功效矩陣圖

圖1所示為三星公司多點觸控技術的專利技術-功效矩陣圖[3]。從專利技術-功效圖上，我們直觀清晰地看到三星公司的核心研發(fā)技術集中在觸摸屏的傳感裝置上，通過該關鍵技術的研發(fā)重點解決如何提高分辨率或精度以及如何提高可操作性等問題；同時，也可以看出三星公司多點觸控技術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重點功效。

但是，由于專利的技術和功效往往是直接采用專利分類號和文本聚類得出的，專利分析數(shù)據(jù)的噪音比較大，必須依賴具有一定領域知識背景分析人員的人工分析。編制專利技術-功效分析圖表不僅僅只依靠制作形成的專利技術-功效圖，也需要依賴具有一定領域知識背景分析人員的進一步解讀。鑒于專利中技術和功效的選取受到分析人員的主觀判斷和知識水平限制，往往難以客觀反映專利技術的實際情況。因此需要開發(fā)出一種分別對專利的技術和功效進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用

TRIZ理論來源于對專利大數(shù)據(jù)的分析。前蘇聯(lián)發(fā)明家和創(chuàng)新學家根里奇?阿奇舒勒創(chuàng)立的TRIZ理論明確指出：一旦我們對大量的好的專利進行分析，提煉出問題的解決模式，就能夠學習這些模式，從而創(chuàng)造性地解決問題。那么，我們能否將TRIZ反過來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)以萬計的專利后發(fā)現(xiàn)：雖然每個專利所解決的問題是不一樣的，但是在解決這些問題的時候所使用的原理是基本類似的。也就是說，盡管在不同的技術領域，解決問題的方案千差萬別，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，被一次又一次重復的使用來產生大量的發(fā)明，這就是TRIZ中被人們所熟知的40個發(fā)明原理[4]。數(shù)十年來，40個發(fā)明原理也在大量的專利分析中得到了充分印證。40個發(fā)明原理是從大量的專利中萃取出來的，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解決我們自己所在技術領域遇到的實際問題。由此可見，40個發(fā)明原理實際上描述的就是經過歸納的專利的技術手段（即技術），如表1所示。

表1  40個發(fā)明原理列表

為了提高40個發(fā)明原理的運用效率，阿奇舒勒發(fā)明了矛盾矩陣。矛盾矩陣是一個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)列的交叉單元來表示。矛盾矩陣的每一個矩陣單元中都有幾個數(shù)字，這些數(shù)字就是40個發(fā)明原理的編號。矛盾矩陣是通過對大量專利的統(tǒng)計、分析后提取出來的，由于在其他領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矛盾。由此可見，39個改善的通用工程參數(shù)實際上描述的就是經過歸納的專利技術所產生的有益效果（即功效），如表2所示。

表2  39個通用工程參數(shù)列表

三、專利分析和布局應用案例

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

通過對摩拜公司的中國專利進行檢索和分析發(fā)現(xiàn)，截止2018年3月15日，該公司共有124件技術類（發(fā)明和新型）中國專利申請，這些專利均涉及摩拜單車相關技術領域。摩拜單車的專利技術分解表如表3所示，從專利分析中我們也發(fā)現(xiàn)摩拜儲備了一定數(shù)量的電驅動技術專利，由此可知電動式共享單車很有可能是其未來的產品發(fā)展方向。

表3 摩拜單車的專利技術分解表

進一步分析發(fā)現(xiàn)，該公司共有車鎖專利39件，占全部124件中國專利申請量的31.5%。由此可見，車鎖為摩拜公司進行重點研發(fā)和專利布局的技術子系統(tǒng)。

由于直接采用專利分類號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車鎖技術的專利文本進行逐篇閱讀分析和標引。采用40個發(fā)明原理描述專利的技術，得到摩拜公司車鎖專利的技術點包括：動態(tài)特征、機械系統(tǒng)替代、自服務、分割、預先作用、事先防范、反饋、局部質量和嵌套。采用改善的39個通用工程參數(shù)描述專利的功效，得到運用各種技術手段所實現(xiàn)改善的功效包括：信息損失、可操作性、可維修性、可靠性、物體產生的有害因素、物體外部有害因素作用的敏感性、物質損失、監(jiān)控與測試的困難程度、自動化程度、裝置的復雜性和運動物體的體積。分別對每一件車鎖專利的技術和功效進行人工標引，并運用智慧芽Patsnap專利數(shù)據(jù)庫的矩陣分析功能，得到如下圖2所示的摩拜公司車鎖專利的技術-功效矩陣圖。

圖2 摩拜公司車鎖專利的技術-功效矩陣圖

在圖2中，專利的密集區(qū)代表了技術的重點方向，改善車鎖可靠性方面的專利申請共計25件，占摩拜公司全部車鎖專利申請量的64%，為技術研發(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手段依次為：反饋（7件）、預先作用（6件）、事先防范（4件）、機械系統(tǒng)替代（3件）和分割（3件）。

專利技術的重點布局領域未必代表已無研發(fā)或再申請專利的空間，也有可能經過進一步的評估，就能找出規(guī)避設計的空間，并進一步取得專利。矛盾矩陣給我們提供了豐富的發(fā)明原理作為技術改進的啟示。表4為改善可靠性參數(shù)所對應的發(fā)明原理編號。在對車鎖的可靠性進行后續(xù)改進的過程中，我們可以將遇到的技術問題轉化為技術矛盾，根據(jù)惡化的39個工程參數(shù)編號就可以找出其對應的發(fā)明原理，以獲得下一步改進方案的技術手段啟示。比如說，我們?yōu)榱颂嵘囨i的可靠性，引入了非常復雜的輔助功能組件，使得車鎖的裝置復雜性參數(shù)36惡化。如何解決這個問題呢？我們可以查找表4中編號為36惡化裝置復雜性參數(shù)對應的發(fā)明原理編號，得到可行性較高的發(fā)明原理為：13反向作用、35物理/化學狀態(tài)變化和1分割。然后將這些發(fā)明原理作為技術啟示引入到具體的技術問題和工況條件中，再得到相應的具體解決方案。通過對比圖2的技術-功效矩陣圖分析發(fā)現(xiàn)，摩拜公司在解決裝置的復雜性問題方面僅有一件專利申請，僅僅只有利用嵌套原理的解決方案，因此摩拜公司在這個領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)所對應的發(fā)明原理編號

在專利技術-功效圖表中，專利“空白區(qū)”也不一定代表新的機會，需要進一步評估其技術可行性及市場需求，才能決定是否可能進行該領域的研發(fā)。因為有些空白區(qū)不具有技術可行性，有的可能技術難度較高，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、裝置的復雜性、運動物體的體積、物體產生的有害因素等這些技術問題中，處于較大空白。矛盾矩陣給我們提供一個強有力的參考工具，通過查找矛盾矩陣中改善這些工程參數(shù)的發(fā)明原理，就可以對潛在的技術解決方案進行預測。一旦評估這些空白區(qū)的技術方案具有可行性，就可以進行跟進研發(fā)和創(chuàng)新，用新的專利申請占據(jù)技術-功效矩陣中的空白區(qū)域，從而實現(xiàn)專利的系統(tǒng)和高效布局。

作者簡介：

張彬彬，國際TRIZ協(xié)會（MATRIZ）中國區(qū)域代表，現(xiàn)任浙江中新力合科金金融服務股份有限公司科技創(chuàng)新總監(jiān)。擁有MATRIZ三級專家，《TRIZ評論》編委，全國專利信息實務人才，專利代理人等專業(yè)資質。在運用TRIZ技術開發(fā)、專利分析、規(guī)避和布局等領域擁有豐富經驗，其創(chuàng)新成果已申請50多項專利，編制專利分析報告20余項。曾為清華大學、廈門大學、中國質量協(xié)會、新能源產業(yè)聯(lián)盟、中廣核、上海發(fā)電、陜鼓集團等大型企事業(yè)單位，以及多家互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新企業(yè)提供咨詢和培訓服務。

參考文獻

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

[2] 馬天旗主編. 專利分析[M]. 知識產權出版社，2015.

[3] 霍翠婷, 蔣勇青等. 日本 FI/F-term 分類體系在專利技術/功效矩陣中的應用研究[J], 情報雜志, 2013(11).

[4] 孫永偉, 謝爾蓋?伊克萬科. TRIZ：打開創(chuàng)新之門的金鑰匙[M]. 科學出版社, 2015.

來源：IPRdaily中文網(wǎng)（IPRdaily.cn）

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

編輯：IPRdaily趙珍          校對：IPRdaily縱橫君

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