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作者：張彬彬 國際TRIZ協會（MATRIZ）中國區域代表 現任浙江中新力合科金金融服務股份有限公司科技創新總監
原標題：TRIZ矛盾矩陣在專利分析及佈局中的應用
摘要：在進行專利技術層面的分析時，通常採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於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與功效進行對應，從而開發出一套系統化的專利技術-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較為的客觀的分析，也有助於進行技術方向的預測和專利佈局，具有重要的應用前景和價值。
關鍵詞：TRIZ，專利分析，專利佈局，矛盾矩陣，發明原理
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，往往會採用技術-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佈局，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）與實現的目的或效果（功效），製成矩陣型的統計圖表。圖表中的單元一般是專利數量或專利編號。通過專利技術-功效圖可以直觀瞭解某一技術領域內大部分的研究方向是著眼於達成何種功效、可利用哪些技術手段達成哪些功效、以及普遍被採取的技術手段是哪些。
製作技術-功效圖的目的在於深入瞭解技術發展和競爭對手的情況，確定自己企業的技術發展方向，並建立專利戰略。通過專利技術-功效圖，可方便地確定技術的重點和空白點。技術佈局的重點是指申請量所佔份額大、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於技術佈局重點的技術分支。 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技術集中在觸摸屏的傳感裝置上，通過該關鍵技術的研發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於提高可操作性、提高分辨率或精度、節省空間和增加耐久力等幾個重點功效。
但是，由於專利的技術和功效往往是直接採用專利分類號和文本聚類得出的，專利分析數據的噪音比較大，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製作形成的專利技術-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。鑑於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理論來源於對專利大數據的分析。前蘇聯發明家和創新學家根裡奇•阿奇舒勒創立的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，從而創造性地解決問題。那麼，我們能否將TRIZ反過來用於專利分析甚至專利佈局中呢？答案是肯定的。
阿奇舒勒及其弟子在分析了數以萬計的專利後發現：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，儘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。就是這些少數的原理，被一次又一次重複的使用來產生大量的發明，這就是TRIZ中被人們所熟知的40個發明原理[4]。數十年來，40個發明原理也在大量的專利分析中得到了充分印證。40個發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個發明原理列表
為了提高40個發明原理的運用效率，阿奇舒勒發明了矛盾矩陣。矛盾矩陣是一個39行乘39列的矩陣，是由包含改善參數行與包含惡化參數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字，這些數字就是40個發明原理的編號。矛盾矩陣是通過對大量專利的統計、分析後提取出來的，由於在其他領域裡存在類似的矛盾，既然這些發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個通用工程參數列表
三、專利分析和佈局應用案例
下面以摩拜單車公司的專利分析為例，闡述40個發明原理和39個通用工程參數在專利技術-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現，截止2018年3月15日，該公司共有124件技術類（發明和新型）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現摩拜儲備了一定數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展方向。
表3 摩拜單車的專利技術分解表
進一步分析發現，該公司共有車鎖專利39件，佔全部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和專利佈局的技術子系統。
由於直接採用專利分類號和文本聚類得出的數據噪音比較大，因此我們採用人工對車鎖技術的專利文本進行逐篇閱讀分析和標引。採用40個發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：動態特徵、機械系統替代、自服務、分割、預先作用、事先防範、反饋、局部質量和嵌套。採用改善的39個通用工程參數描述專利的功效，得到運用各種技術手段所實現改善的功效包括：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、監控與測試的困難程度、自動化程度、裝置的複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，並運用智慧芽Patsnap專利數據庫的矩陣分析功能，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，佔摩拜公司全部車鎖專利申請量的64%，為技術研發和專利佈局的核心。摩拜公司改善車鎖可靠性所採取的主要技術手段依次為：反饋（7件）、預先作用（6件）、事先防範（4件）、機械系統替代（3件）和分割（3件）。
專利技術的重點佈局領域未必代表已無研發或再申請專利的空間，也有可能經過進一步的評估，就能找出規避設計的空間，並進一步取得專利。矛盾矩陣給我們提供了豐富的發明原理作為技術改進的啟示。表4為改善可靠性參數所對應的發明原理編號。在對車鎖的可靠性進行後續改進的過程中，我們可以將遇到的技術問題轉化為技術矛盾，根據惡化的39個工程參數編號就可以找出其對應的發明原理，以獲得下一步改進方案的技術手段啟示。比如說，我們為了提升車鎖的可靠性，引入了非常複雜的輔助功能組件，使得車鎖的裝置複雜性參數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惡化裝置複雜性參數對應的發明原理編號，得到可行性較高的發明原理為：13反向作用、35物理/化學狀態變化和1分割。然後將這些發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-功效矩陣圖分析發現，摩拜公司在解決裝置的複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佈局空間。
表4 改善可靠性工程參數所對應的發明原理編號
在專利技術-功效圖表中，專利“空白區”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。因為有些空白區不具有技術可行性，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、裝置的複雜性、運動物體的體積、物體產生的有害因素等這些技術問題中，處於較大空白。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的發明原理，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的技術方案具有可行性，就可以進行跟進研發和創新，用新的專利申請佔據技術-功效矩陣中的空白區域，從而實現專利的系統和高效佈局。
張彬彬，國際TRIZ協會（MATRIZ）中國區域代表，現任浙江中新力合科金金融服務股份有限公司科技創新總監。擁有MATRIZ三級專家，《TRIZ評論》編委，全國專利信息實務人才，專利代理人等專業資質。在運用TRIZ技術開發、專利分析、規避和佈局等領域擁有豐富經驗，其創新成果已申請50多項專利，編制專利分析報告20餘項。曾為清華大學、廈門大學、中國質量協會、新能源產業聯盟、中廣核、上海發電、陝鼓集團等大型企事業單位，以及多家互聯網創新企業提供諮詢和培訓服務。
參考文獻
[1] 肖滬衛主編, 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], 情報雜誌, 2013(11).
[4] 孫永偉, 謝爾蓋⋅伊克萬科. TRIZ：打開創新之門的金鑰匙[M]. 科學出版社, 2015.
來源：IPRdaily中文網（IPRdaily.cn）
作者：張彬彬 國際TRIZ協會（MATRIZ）中國區域代表 現任浙江中新力合科金金融服務股份有限公司科技創新總監。
編輯：IPRdaily趙珍 校對：IPRdaily縱橫君
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