基于TRIZ理论的装载机技术成熟度分析

张 娜， 于振环

（1.长春汽车工业高等专科学校 机电工程学院，吉林 长春 130011；2.一汽东机工减振器有限公司 技术研发中心，吉林 长春 130011）

0 引 言

“十二五”期间，国家在规划中明确要加强城市公用设施建设的投资力度，我国社会固定资产投资仍将保持较高的增长速度，增长率将在20%左右，工程机械的市场需求量将大大增加，装载机企业的销量也会进一步提升。装载机广泛应用于工程建设中，主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，是一种适应性强、用途十分广阔的工程机械［1］。

随着我国工业的发展，中国装载机行业的产品技术质量有了很大的提高，与世界先进水平的差距已逐步减小，随之带来的市场竞争也更加严峻，装载机企业若想获得更大的利润必须及时发现市场的变化，进行产品技术的更新。企业只有定期对产品的技术成熟度进行测评，才能在第一时间对技术进行更新换代。因此，对装载机技术成熟度进行分析，并对其进化潜力进行预测研究有着重大意义。文中应用TRIZ理论的S－曲线对装载机的各项数据进行统计分析，并初步设想技术结构的改进方案。

1 技术成熟度预测

“TRIZ之父”——G.S.Altshuller针对世界大量专利进行统计分析，总结了适应产品进化过程的S－曲线，如图1所示。

图1 TRIZ分段线性S－曲线

TRIZ理论的S－曲线是评价产品技术成熟度的标准，确定产品在该曲线上的位置即可判断其在进化过程中所处的阶段［2］。任何产品的技术系统都是由核心技术支撑的，技术系统的进化要经历婴儿期、成长期、成熟期和退出期4个阶段，这些阶段组成了产品的技术生命周期［3］，这4个阶段可用生物进化中的S－曲线表示。

了解某产品在S－曲线上的位置，对于企业的决策而言至关重要，尤其是对各拐点的确定。第一个拐点确定之后，企业就应从产品的研发试制转为批量生产，否则，就会错过进入市场的时机。产品通过生产进入市场，在成长期经过一段时间的技术改进，产品迈入第二个拐点，步入成熟期。成熟期即将到达退出期的时候，是企业进行技术革新的时候，此时企业必须研究高于该产品技术性能的核心技术，否则将被市场淘汰。

技术成熟度预测曲线如图2所示。

图2 技术成熟度预测曲线

由图2可以看出，在TRIZ的技术进化理论中采用4组曲线来预测技术系统在S－曲线上所处的位置。若想测评某产品当前所处的技术成熟度，需要收集以下4组相关数据，将绘制后的曲线与标准曲线相比较，即可得到该产品在S－曲线上的位置。

2 装载机改进方案的设想

2.1 技术成熟度预测

2.1.1 单位时间内专利数

利用专利曲线对技术成熟度进行分析，首先要对专利数量进行统计。通过对近些年装载机的相关专利的搜集，专利总数为2 204条，其中，实用新型专利的数量较多，为1 396条，发明专利410条，外观设计专利398条。

装载机时间－专利曲线如图3所示。

图3 装载机时间－专利曲线

从图3可以观察到，装载机在2002年以前专利数较少，而且增长速度缓慢，说明该项技术还未被人们关注。从2002年起专利数出现急剧地增加，一直到2008年出现专利的峰值，而且曲线的斜率较大，之后出现大幅度的下滑。将装载机时间－专利曲线与标准曲线进行比较，可以初步判断装载机技术位于成熟度末端，在向退出期迈进。

2.1.2 单位时间内专利级别

在获取的专利数中，发明专利共有410条。

利用发明专利数进行统计的时间－专利等级数的关系曲线如图4所示。

从图4可以看出，最初的专利数增长较缓慢，而且出现过一段回落值，但是在2002年以后，专利数出现了质的飞跃，在2008年出现拐点，之后装载机的技术创新级别处于下降趋势。将该曲线与标准曲线比较，装载机技术已经进入退出期。

2.1.3 单位时间内的技术性能

Engineering Village数据库始建于1995年，收集了包括1969年至今的文献，其数据来源于5 000多种工程类期刊、会议论文集和技术报告，含900多万条记录，且每年约增25万条记录。经过详尽的调查分析，装载机的性能曲线利用该数据库中装载机的相关文献数来具体描述。装载机时间－文章数曲线如图5所示。

图5 装载机时间－技术性能曲线

Engineering Village数据库的搜索结果显示，上世纪90年代，装载机的相关文献数较少，在2002年以后，文献数量有较大的提升，在2006年出现峰值，随后发表文献数处于下降趋势。与标准曲线相比较，该曲线也是处于成熟期向退出期过渡的阶段。

2.1.4 单位时间内的利润

因为缺少相关数据，所以准确的绘制时间－利润曲线很不现实，但是装载机的年销售数量可以近似地评估企业的利润变化。根据文献［3］的统计，自2002年以来，装载机的销售量是逐年递增的，曲线处于稳步上升阶段。资料显示，2011年，我国装载机行业累计销售192 100台，且出口增幅远高于国内销量。具体如图6所示。

图6 装载机时间－销售量曲线

将所描绘的4组曲线图与图2的标准S－曲线进行对比，就可以判断目前装载机的技术成熟度。通过以上4组曲线的对比，可以观察到装载机技术在实绘曲线的相同位置和标准S－曲线有着相似的进化趋势，经对比得出结论，装载机现阶段的技术已经到达S－曲线的第三个拐点，即将向退出期迈进。装载机企业应分析产品现阶段的技术不足，对其核心技术进行创新改造，以防因为技术落后而被市场淘汰，给企业带来巨大的损失。

2.2 技术进化方向分析

通过对技术成熟度的分析得到结论，装载机技术现已处于技术成熟期末端。在市场竞争如此激烈的今天，企业若想长期健康的发展，必须提出更高的核心技术。所以，针对装载机的目前状况进行分析，总结出以下几条装载机的技术进化路线：

1）装载机是一种广泛应用于建筑、公路、铁路等建设工程的工程机械，它的作业速度快、效率高、操作轻便，是工程建设的主要机种之一。若在标准机型配置的基础上加大铲斗的容量，即可将工作效率大大提高，但是，机器的使用就会受到限制。利用TRIZ技术进化理论中的向增加系统节奏和谐型的方向进化分析，解决这种现象，应针对不同的工况使用不同的铲斗。

2）TRIZ理论技术系统进化模式与进化路线为企业新技术的开发提供了一条捷径，研发人员可以通过两种方法快速找到技术更新路径。技术系统进化模式阐述了技术系统的进化趋势，没有涉及进化细节；技术系统进化路径在此基础上提出了具体的进化方向［6］。

技术系统进化模式：系统向理想化方向进化。一个绝对理想化的系统即在所要求的时间和空间范围内可以将所有可能的功能全部完成，而且在此过程中并不需要耗费任何动力、材料、能量和信息［7］。

理想进化路线为：人 → 人＋动力工具 → 人＋半自动工具 → 人＋自动工具 → 全自动工具。

通过装载机目前的进化路线与理想化进化路线进行分析，装载机技术在这一进化路线中还没有进化完全，只进化到第二部分。研发人员若想对装载机的核心技术进行变更，可以使其向人＋半自动工具方向发展，即将装载机变速控制系统向自动化、智能化方向发展［8］。

3 结 语

通过TRIZ理论的S－曲线对装载机的技术成熟度进行分析得出结论，装载机技术现阶段已达到成熟期末端，将步入退出期，企业应针对其核心技术进行研发，尽快代替现有技术。总结了装载机技术的进化路线，并通过TRIZ技术进化理论中的向增加系统节奏和谐型的方向进化以及向理想化方向的进化路线分析了装载机技术的发展方向，为企业提供了一条新的创新途径。

［1］周红全，吴建强，刘更新.装载机电液控制变速系统［J］.工程机械，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］韩朝晖，向平，雷静.装载机销售量的Verhulst直接模型的研究［J］.长春工业大学学报：自然科学版，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.实现技术创新的 TRIZ诀窍［M］.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2008.

［8］张娜.基于TRIZ创新理论的工程机械自动变速方法的研究［D］：［硕士学位论文］.长春：吉林大学，2011.