TRIZ矛盾矩阵在专利分析及布局中的应用

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作者：张彬彬  国际TRIZ协会（MATRIZ）中国区域代表  现任浙江中新力合科金金融服务股份有限公司科技创新总监

原标题：TRIZ矛盾矩阵在专利分析及布局中的应用

摘要：在进行专利技术层面的分析时，通常采用的专利分类号和文本聚类分析结果的噪音比较大。在技术-功效分析中，技术和功效的选取由于受到分析人员的主观判断和知识水平限制，往往难以客观地反映专利技术的实际情况。本文采用阿奇舒勒矛盾矩阵分析法，将40个发明原理与专利的技术手段进行对应，将39个改善的通用工程参数与功效进行对应，从而开发出一套系统化的专利技术-功效分析方法。运用该方法在专利技术层面分析上可以实现较为的客观的分析，也有助于进行技术方向的预测和专利布局，具有重要的应用前景和价值。

关键词：TRIZ，专利分析，专利布局，矛盾矩阵，发明原理

一、专利在技术层面的分析方法

专利分析师在对专利进行技术层面的分析时，往往会采用技术-功效图的分析方法。专利技术-功效图可以直观地反映专利技术的内容和布局，被公认为是专利技术层面深度分析的有效手段，已经在专利技术分析中较为广泛地应用[1]。

专利技术-功效图是指分解专利的技术手段（技术）与实现的目的或效果（功效），制成矩阵型的统计图表。图表中的单元一般是专利数量或专利编号。通过专利技术-功效图可以直观了解某一技术领域内大部分的研究方向是着眼于达成何种功效、可利用哪些技术手段达成哪些功效、以及普遍被采取的技术手段是哪些。

制作技术-功效图的目的在于深入了解技术发展和竞争对手的情况，确定自己企业的技术发展方向，并建立专利战略。通过专利技术-功效图，可方便地确定技术的重点和空白点。技术布局的重点是指申请量所占份额大、历来为申请人比较关注的技术分支[2]。技术空白点是指不属于技术布局重点的技术分支。

图1 三星公司多点触控技术的专利技术-功效矩阵图

图1所示为三星公司多点触控技术的专利技术-功效矩阵图[3]。从专利技术-功效图上，我们直观清晰地看到三星公司的核心研发技术集中在触摸屏的传感装置上，通过该关键技术的研发重点解决如何提高分辨率或精度以及如何提高可操作性等问题；同时，也可以看出三星公司多点触控技术研究着眼于提高可操作性、提高分辨率或精度、节省空间和增加耐久力等几个重点功效。

但是，由于专利的技术和功效往往是直接采用专利分类号和文本聚类得出的，专利分析数据的噪音比较大，必须依赖具有一定领域知识背景分析人员的人工分析。编制专利技术-功效分析图表不仅仅只依靠制作形成的专利技术-功效图，也需要依赖具有一定领域知识背景分析人员的进一步解读。鉴于专利中技术和功效的选取受到分析人员的主观判断和知识水平限制，往往难以客观反映专利技术的实际情况。因此需要开发出一种分别对专利的技术和功效进行客观判断和分类归纳的专用方法。

二、阿奇舒勒矛盾矩阵在专利分析中的应用

TRIZ理论来源于对专利大数据的分析。前苏联发明家和创新学家根里奇•阿奇舒勒创立的TRIZ理论明确指出：一旦我们对大量的好的专利进行分析，提炼出问题的解决模式，就能够学习这些模式，从而创造性地解决问题。那么，我们能否将TRIZ反过来用于专利分析甚至专利布局中呢？答案是肯定的。

阿奇舒勒及其弟子在分析了数以万计的专利后发现：虽然每个专利所解决的问题是不一样的，但是在解决这些问题的时候所使用的原理是基本类似的。也就是说，尽管在不同的技术领域，解决问题的方案千差万别，但是所使用的原理基本上是类似的。就是这些少数的原理，被一次又一次重复的使用来产生大量的发明，这就是TRIZ中被人们所熟知的40个发明原理[4]。数十年来，40个发明原理也在大量的专利分析中得到了充分印证。40个发明原理是从大量的专利中萃取出来的，具有普遍代表性，所以如果我们掌握了这些原理，同样可以利用他们来解决我们自己所在技术领域遇到的实际问题。由此可见，40个发明原理实际上描述的就是经过归纳的专利的技术手段（即技术），如表1所示。

表1  40个发明原理列表

为了提高40个发明原理的运用效率，阿奇舒勒发明了矛盾矩阵。矛盾矩阵是一个39行乘39列的矩阵，是由包含改善参数行与包含恶化参数列的交叉单元来表示。矛盾矩阵的每一个矩阵单元中都有几个数字，这些数字就是40个发明原理的编号。矛盾矩阵是通过对大量专利的统计、分析后提取出来的，由于在其他领域里存在类似的矛盾，既然这些发明原理能够解决这些矛盾，同样也可能解决我们目前所遇到的技术矛盾。由此可见，39个改善的通用工程参数实际上描述的就是经过归纳的专利技术所产生的有益效果（即功效），如表2所示。

表2  39个通用工程参数列表

三、专利分析和布局应用案例

下面以摩拜单车公司的专利分析为例，阐述40个发明原理和39个通用工程参数在专利技术-功效分析中的应用。

通过对摩拜公司的中国专利进行检索和分析发现，截止2018年3月15日，该公司共有124件技术类（发明和新型）中国专利申请，这些专利均涉及摩拜单车相关技术领域。摩拜单车的专利技术分解表如表3所示，从专利分析中我们也发现摩拜储备了一定数量的电驱动技术专利，由此可知电动式共享单车很有可能是其未来的产品发展方向。

表3 摩拜单车的专利技术分解表

进一步分析发现，该公司共有车锁专利39件，占全部124件中国专利申请量的31.5%。由此可见，车锁为摩拜公司进行重点研发和专利布局的技术子系统。

由于直接采用专利分类号和文本聚类得出的数据噪音比较大，因此我们采用人工对车锁技术的专利文本进行逐篇阅读分析和标引。采用40个发明原理描述专利的技术，得到摩拜公司车锁专利的技术点包括：动态特征、机械系统替代、自服务、分割、预先作用、事先防范、反馈、局部质量和嵌套。采用改善的39个通用工程参数描述专利的功效，得到运用各种技术手段所实现改善的功效包括：信息损失、可操作性、可维修性、可靠性、物体产生的有害因素、物体外部有害因素作用的敏感性、物质损失、监控与测试的困难程度、自动化程度、装置的复杂性和运动物体的体积。分别对每一件车锁专利的技术和功效进行人工标引，并运用智慧芽Patsnap专利数据库的矩阵分析功能，得到如下图2所示的摩拜公司车锁专利的技术-功效矩阵图。

图2 摩拜公司车锁专利的技术-功效矩阵图

在图2中，专利的密集区代表了技术的重点方向，改善车锁可靠性方面的专利申请共计25件，占摩拜公司全部车锁专利申请量的64%，为技术研发和专利布局的核心。摩拜公司改善车锁可靠性所采取的主要技术手段依次为：反馈（7件）、预先作用（6件）、事先防范（4件）、机械系统替代（3件）和分割（3件）。

专利技术的重点布局领域未必代表已无研发或再申请专利的空间，也有可能经过进一步的评估，就能找出规避设计的空间，并进一步取得专利。矛盾矩阵给我们提供了丰富的发明原理作为技术改进的启示。表4为改善可靠性参数所对应的发明原理编号。在对车锁的可靠性进行后续改进的过程中，我们可以将遇到的技术问题转化为技术矛盾，根据恶化的39个工程参数编号就可以找出其对应的发明原理，以获得下一步改进方案的技术手段启示。比如说，我们为了提升车锁的可靠性，引入了非常复杂的辅助功能组件，使得车锁的装置复杂性参数36恶化。如何解决这个问题呢？我们可以查找表4中编号为36恶化装置复杂性参数对应的发明原理编号，得到可行性较高的发明原理为：13反向作用、35物理/化学状态变化和1分割。然后将这些发明原理作为技术启示引入到具体的技术问题和工况条件中，再得到相应的具体解决方案。通过对比图2的技术-功效矩阵图分析发现，摩拜公司在解决装置的复杂性问题方面仅有一件专利申请，仅仅只有利用嵌套原理的解决方案，因此摩拜公司在这个领域还具有很大的专利挖掘和布局空间。

表4 改善可靠性工程参数所对应的发明原理编号

在专利技术-功效图表中，专利“空白区”也不一定代表新的机会，需要进一步评估其技术可行性及市场需求，才能决定是否可能进行该领域的研发。因为有些空白区不具有技术可行性，有的可能技术难度较高，所以才一直保持空白。在图2中，摩拜公司在解决车锁信息损失、装置的复杂性、运动物体的体积、物体产生的有害因素等这些技术问题中，处于较大空白。矛盾矩阵给我们提供一个强有力的参考工具，通过查找矛盾矩阵中改善这些工程参数的发明原理，就可以对潜在的技术解决方案进行预测。一旦评估这些空白区的技术方案具有可行性，就可以进行跟进研发和创新，用新的专利申请占据技术-功效矩阵中的空白区域，从而实现专利的系统和高效布局。

作者简介：

张彬彬，国际TRIZ协会（MATRIZ）中国区域代表，现任浙江中新力合科金金融服务股份有限公司科技创新总监。拥有MATRIZ三级专家，《TRIZ评论》编委，全国专利信息实务人才，专利代理人等专业资质。在运用TRIZ技术开发、专利分析、规避和布局等领域拥有丰富经验，其创新成果已申请50多项专利，编制专利分析报告20余项。曾为清华大学、厦门大学、中国质量协会、新能源产业联盟、中广核、上海发电、陕鼓集团等大型企事业单位，以及多家互联网创新企业提供咨询和培训服务。

参考文献

[1] 肖沪卫主编, 顾震宇副主编. 专利地图方法与应用[M]. 上海交通大学出版社，2010.

[2] 马天旗主编. 专利分析[M]. 知识产权出版社，2015.

[3] 霍翠婷, 蒋勇青等. 日本 FI/F-term 分类体系在专利技术/功效矩阵中的应用研究[J], 情报杂志, 2013(11).

[4] 孙永伟, 谢尔盖⋅伊克万科. TRIZ：打开创新之门的金钥匙[M]. 科学出版社, 2015.

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作者：张彬彬   国际TRIZ协会（MATRIZ）中国区域代表  现任浙江中新力合科金金融服务股份有限公司科技创新总监。

编辑：IPRdaily赵珍          校对：IPRdaily纵横君

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