运用TRIZ挖掘非常规替代方案的实例探析，助力高质量专利撰写之从权布局

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“在专利申请过程中，如何提高授权率是业内人士普遍关心的问题。本文通过引入TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving，发明问题解决理论）工具，探讨如何挖掘非常规替代方案，从而为高质量专利撰写提供有力支持。”

来源：IPRdaily中文网（iprdaily.cn）

作者：邱小波 超凡知识产权服务股份有限公司

引言

在撰写专利申请时，对独立权利要求书中的技术特征进行细化和补充限定至关重要。通常，代理人需要根据技术交底书中的具体方案，拓展可替代的并列方案，布局于从权，以提高专利的授权率。然而，传统依赖个人经验的拓展方法，往往受限于代理人的知识结构和思维习惯，导致拓展的替代方案较为常规，难以保障从权的创造性贡献。为此，本文提出运用TRIZ工具挖掘非常规替代方案，以助力高质量专利撰写。

一、TRIZ用于拓展替代方案的可行性 

TRIZ是一种创新问题解决理论，它是由前苏联的工程师和专利专家Genrich Altshuller及其同事们于1946年开始开发创立的。TRIZ 是系统化的创新方法理论，它包含了一系列创新性问题解决的方法和工具，旨在帮助发明人打破常规思维，发现新的解决方案。在实际操作中，TRIZ强调从系统、发明原理、资源、矛盾等方面进行分析，以促进创新思维。

图1 TRIZ与传统思维方式的比较

在面对需要解决特定技术问题的场景下（包括替代方案的挖掘场景），相比于传统思维方式（比如头脑风暴、试错法、逆向思维等），TRIZ更倾向于指导创新者系统地分析问题并找到创新的解决方案，其强调逻辑推理、矛盾的解决和系统进化法则。相比之下，传统思维方式更多依赖于直觉、经验和非结构化的讨论。比如，头脑风暴注重想法的生成，试错法侧重于通过实践中的失败来学习和改进，逆向思维则鼓励从结果反推原因和解决方案。

由于TRIZ集成了各领域解决同类问题的知识与经验，并提供了将各领域知识转换应用于所需领域的系统化方法，因此，将TRIZ应用于挖掘可替代方案的场景是可行的。俗话说得好，“没吃过猪肉，也见过猪跑”，换言之，TRIZ采用"曲线救国"的方式，其通过观察和学习不同领域的问题解决方法，然后将这些方法应用到我们需要解决的领域中，以此来解决特定的技术问题。具体而言，TRIZ包含用于分析问题和解决问题的辅助工具（包括矛盾矩阵、物理矛盾分析和资源分析等），通过运用 TRIZ工具进行已有方案的替代方案设计，能够高效的解决创新问题，产出高级别的创新解。

二、 TRIZ在挖掘非常规替代方案中的应用实例

以下通过两个实例来阐述如何运用TRIZ工具挖掘非常规替代方案。

图2智能家居控制系统结构示意图

【实例1】一种智能家居控制系统，其特征在于：家庭设备之间通过无线通信技术互联互通。

案例说明：该智能家居控制系统（如图2）相较于传统的智能家居控制系统，具有通信组网过程便捷、可靠性高、便于后期维护，以及不受网络限制等优点。交底给定的方案是家庭设备之间通过无线通信连接，需拓展“家庭设备之间通过无线通信技术互联互通”的替代方案。

2.1基于TRIZ的替代方案挖掘

根据已经给定的技术方案“家庭设备之间通过无线通信技术互联互通”，可以从TRIZ的四个方面进行分析：

（1）系统分析：将智能家居控制系统视为一个系统，分析其内部元素和它们之间的关系。在此系统中，家庭设备、无线通信技术和互联互通是关键要素。

（2）发明原理分析：运用TRIZ的发明原理，寻找替代的家庭设备互联互通方案。具体地，可以参考以下几个原理：

A. 分离原理：将系统的一个部分与另一个部分分离，或者将系统的一个功能与另一个功能分离。在本例中，可以将无线通信部分与家庭设备分离，考虑使用其他类型的通信技术。

B. 系统展开原理：将一个系统分成几个独立的子系统，或者增加系统的层次。例如，可以将智能家居控制系统分解为多个子系统，每个子系统负责不同的设备或功能，然后考虑使用不同的通信技术连接这些子系统。

C. 动态变化原理：通过使系统或其组成部分动态变化来解决问题。例如红外通信技术，因为红外通信是在特定条件下，设备之间动态调整以实现通信。

D. 资源减少原理：减少系统中的资源使用。如果无线通信技术资源使用较多，可以考虑有线通信技术，因为有线技术在稳定性方面可能需要较少的资源来维持通信。

E. 预先作用原理：在系统的一个部分施加预先作用，以便在另一个部分产生所需的效应。例如，在家庭设备中预先安装特定的通信模块，使其能够通过预定的有线或红外网络进行通信。

F. 等价变换原理：使用一个系统的某些元素或功能的等效物来替换，或者用另一种元素或功能来替换。在本例中，如果无线通信技术存在限制，可以考虑等效的红外通信或其他无线通信技术。

基于上述分析，可以考虑使用有线通信技术、红外通信技术或其他无线通信技术做为替代方案。这里需要说明的是，红外通信技术虽然可能不如无线通信技术普及，但在某些特定环境下，如不需要长距离通信的室内环境，可能是一个更合适的替代方案。

（3）资源分析：分析现有技术中未被充分利用的资源，如电源、网络等。在本例中，可以考虑利用家庭电源线实现设备互联互通，从而降低无线通信技术的依赖。

（4）矛盾分析：识别技术方案中的矛盾，如无线通信技术的稳定性和传输距离之间的矛盾。通过TRIZ的矛盾解决原则，寻求解决方案。例如，可以采用信号放大技术或优化无线通信协议来解决这一矛盾。

综合上述四个方面的分析，经过评估，筛选出以下非常规替代方案：

A. 采用有线通信技术实现家庭设备的互联互通；

B. 利用家庭电源线实现设备互联互通；（电力线通信技术）

C. 采用信号放大技术或优化无线通信协议，提高通信稳定性。

2.2常规思路的替代方案挖掘

一般代理人容易想到的常规替代方案可能包括：

a. 采用不同类型的无线通信技术，如Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等。

b. 开发特定的应用程序，实现设备之间的互联互通。

2.3两种挖掘结果的比较

（1）创造性程度：TRIZ挖掘出的非常规替代方案往往具有更高的创造性，如利用家庭电源线实现设备互联互通，这种方案一般代理人可能不会轻易想到。

（2）技术可行性：TRIZ方法能够帮助代理人识别并解决技术方案中的矛盾，如无线通信技术的稳定性和传输距离之间的矛盾。通过TRIZ的矛盾解决原则，代理人可以提出如信号放大技术或优化无线通信协议等解决方案，提高技术方案的可行性。

（3）资源利用：TRIZ强调利用现有资源，如在智能家居控制系统中利用家庭电源线实现设备互联互通，降低了对新资源的依赖，提高了方案的实用性和经济性。

（4）市场优势：非常规替代方案往往能够满足市场未被满足的需求，或解决现有技术无法解决的问题，从而在市场中具有竞争优势。

图3 大数据处理系统结构示意图

【实例2】一种大数据处理系统，其特征在于：采用分布式计算技术处理海量数据。

案例说明：该大数据处理系统（如图3）由客户端进行调度，任务数据不经过调度中心，避免调度中心的瓶颈限制；且负载均衡时考虑了计算节点的性能，能够实现均匀调度。对于数据的处理方式，交底给定的方案是采用分布式计算技术进行处理，需拓展“采用分布式计算技术处理海量数据”的替代方案。

2.4基于TRIZ的替代方案挖掘

根据技术方案，可以从TRIZ的四个方面进行分析：

（1）系统分析：将大数据处理系统视为一个系统，分析其内部元素和它们之间的关系。在此系统中，数据、分布式计算技术和海量数据处理是关键要素。

（2）发明原理分析：运用TRIZ的发明原理，寻找替代的大数据处理方案。具体地，可以参考以下几条原理：

A. 资源增加原理：如果系统中的资源增加，那么问题的解决方案将更加丰富。在本例的大数据处理系统中，可以考虑增加资源，比如引入云计算或边缘计算资源，来处理分布式计算中的海量数据。

B. 资源减少原理：当资源减少时，创新解决方案的可能性也会增加。基于此，可以考虑如何在现有的资源条件下更有效地处理数据，比如通过优化算法减少对计算资源的需求。

C. 系统作为一个整体原理：将系统视为一个整体来考虑，而不是将其分解为独立的部分。基于该原理，可以考虑整个大数据处理系统的结构和功能，如何通过整体的优化来提升性能。

D. 使用已知物体的组合原理：将两个或多个已知物体结合起来，以创造新的功能或解决新的问题。在本例中，可以考虑将云计算和边缘计算这两种已知技术以新的方式组合起来，以创造出一个更适合大数据处理的新方案。

E. 物理或技术参数变化原理：改变系统的物理或技术参数，以创造新的解决方案。例如，通过改变数据处理的速度、精度或效率等参数，可能会激发出新的处理方法。

基于上述分析，可以考虑使用云计算技术、边缘计算技术或其他分布式计算技术代替本例中特定的分布式处理方案。其中，这里的其他分布式计算技术可以是分布式文件系统、分布式数据库等，这些技术可以在保证数据隐私的同时，实现数据的分布式处理和分析。并且，上述云计算技术利用云的弹性和可伸缩性，可以快速扩展处理能力，以应对大数据的处理需求。边缘计算技术通过将数据处理分散到网络的边缘，可以减少数据传输时间，提高响应速度，降低中央处理资源的压力。

（3）资源分析：分析现有技术中未被充分利用的资源，如存储、计算能力等。在本例中，可以考虑利用未充分利用的存储设备和计算设备，从而降低分布式计算技术的依赖。

（4）矛盾分析：识别技术方案中的矛盾，如分布式计算技术的效率和资源消耗之间的矛盾。通过TRIZ的矛盾解决原则，寻求解决方案。例如，可以采用优化算法或分布式计算协议来解决这一矛盾。

综合上述四个方面的分析，经过评估，筛选出以下非常规替代方案：

A. 采用云计算技术处理海量数据；

B. 利用边缘计算技术处理海量数据；

C. 采用优化算法或分布式计算协议，提高计算效率。

2.5常规思路的替代方案挖掘

一般代理人容易想到的常规替代方案可能包括：

a. 采用更高效的分布式计算技术，如MapReduce、Spark等。

b. 增加计算资源和存储资源，提高系统处理能力。

三、 运用TRIZ工具挖掘非常规替代方案的实施步骤

运用TRIZ工具进行替代方案的挖掘，通常包含下述七个步骤：

（1）理解技术方案：首先，需要深入理解原始技术方案，包括其目的、功能、关键技术和现有问题。这是挖掘替代方案的基础。

（2）应用系统分析：将技术方案视为一个系统，分析其内部元素和它们之间的关系，确定系统的主要功能、组件和它们之间的相互作用。在实例1的系统中，家庭设备、无线通信技术和互联互通是关键要素。

（3）应用发明原理：运用TRIZ提供的发明原理，寻找替代的方案。这些原理包括分离原理、系统展开原理、动态变化原理、资源减少原理、预先作用原理、等价变换原理、资源增加原理、使用已知物体的组合原理和物理或技术参数变化原理等。在实例1中，可以考虑使用有线通信技术、红外通信技术或其他无线通信技术。

（4）资源分析：分析现有技术中未被充分利用的资源，如电源、网络、存储、计算能力等，考虑如何利用这些资源来提出新的解决方案。在实例1中，可以考虑利用家庭电源线实现设备互联互通，从而降低无线通信技术的依赖。

（5）矛盾分析：识别技术方案中的矛盾，如无线通信技术的稳定性和传输距离之间的矛盾。通过TRIZ的矛盾解决原则，如矛盾矩阵和物理矛盾分析，寻求解决方案。例如，实例1可以采用信号放大技术或优化无线通信协议来解决这一矛盾。

（6）发展替代方案：基于以上分析，发展出一系列替代方案。这些方案应该具有创新性、实用性和可行性。

（7）评估替代方案：对挖掘出的替代方案进行评估，考虑其技术可行性、市场需求、成本效益等因素。选择最合适的方案作为专利撰写的基础。

通过以上七个步骤，可以运用TRIZ工具挖掘出非常规替代方案，用于从权的布局，以提高权要中替代方案的创造性贡献，提高授权率。

四、结论

本文以提高专利授权率为出发点，引入了TRIZ工具，探讨了如何运用TRIZ挖掘非常规替代方案，从而为高质量专利撰写提供有力支持。通过两个具体实例，详细阐述了基于TRIZ的替代方案挖掘过程，包括系统分析、发明原理分析、资源分析和矛盾分析等步骤。结果显示，运用TRIZ工具挖掘出的非常规替代方案具有更高的创造性、技术可行性、资源利用率和市场优势。此外，本文的研究为专利申请文件的从权布局提供了新的方法和工具，也对非常规替代方案的挖掘和评估提供了有益启示。在专利撰写过程中，代理人可以充分运用TRIZ方法，从多个角度审视问题，挖掘出非传统的替代方案，以丰富从权布局。进一步地，还可以将TRIZ与其他创新方法相结合，以提高专利质量和授权率。同时，代理人还需不断学习TRIZ知识和积累实战经验，提高自己的创新思维能力，以更好地服务于专利行业。

（原标题：运用TRIZ挖掘非常规替代方案的实例探析，助力高质量专利撰写之从权布局）

来源：IPRdaily中文网（iprdaily.cn）

作者：邱小波 超凡知识产权服务股份有限公司

编辑：IPRdaily辛夷          校对：IPRdaily纵横君

注：原文链接：运用TRIZ挖掘非常规替代方案的实例探析，助力高质量专利撰写之从权布局（点击标题查看原文）

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