P-TRIZ产品创新模式及其在矿山水灾害救援装备开发中的应用研究

论文摘要

创新方法研究是实现自主创新的核心内容。当前,产品的更新速度加快、市场竞争日趋激烈,迫切需要高效实用的产品创新方法。专利是十分丰富的技术信息库,分析和利用专利信息已成为企业在竞争中争取优势的重要途径之一；进一步地,根据海量专利总结出来的TRIZ理论,为产品设计中存在的技术问题提供了非常实用的解决方法。因此,将TRIZ和专利结合并应用到产品开发设计中,对企业吸收先进成果、加快创新速度、节约资源成本具有重要意义。本文在研究TRIZ理论和专利内容的基础上,首先运用结构方程模型证明了二者的耦合影响关系,其次借鉴现有成熟的创新设计流程,提出一种专利与TRIZ理论相结合的P-TRIZ产品创新模式,最后将所提方法应用于超大矿用潜水电机（功率3200kW）冷却系统的开发之中。本文主要研究内容及创新点如下：（1）分析了TRIZ理论和专利的内容,在构建TRIZ和专利的耦合关系概念模型的基础上,从已有企业专利水平和TRIZ水平的评价指标研究文献中搜集到大量第一手资料,并通过专家打分的方法确定了120家企业的专利和TRIZ指标得分情况,而后利用结构方程模型对TRIZ和专利耦合关系进行拟合分析和修正,从统计学角度验证了TRIZ和专利之间的相互作用与影响。（2）根据TRIZ和专利的影响对比关系,提出了一种P-TRIZ产品创新模式,并阐明了P-TRIZ形成的基本思想,该模式是一种面向跨领域设计人员、基于专利和TRIZ结合、多方位多角度、快速高效的系统化产品创新模式,具体分析了P-TRIZ模式的产品创新步骤,包括产品需求分析、专利检索、TRIZ和专利的对比借鉴分析、设计方案、专利申请、市场开发等。（3）分析了矿山水灾害抢险救灾技术及其装备开发现状,基于矿井采深超过千米迫切需要开发大功率潜水电泵的事实,利用P-TRIZ模式,提出了四种潜水电机冷却结构设计方案,包括潜水电机冷却方式外水循环和内水循环的组合方案、电机定转子“换位”旋转方案、潜水电机外部一维散热变为内外部二维散热方案、潜水泵出水加快潜水电机散热的自服务方案。理论与实证研究表明,首先,结构方程的统计分析结果显示,TRIZ和专利具有较强的耦合关系,具体来说,专利应用与创新管理水平、技术生命周期与研发能力的提升、创新的经济效益与企业对专利的感知之间存在共变关系,表明企业对TRIZ的重视所带来的创新效益强于专利；其次,所提出的P-TRIZ产品创新模式清晰合理,适合企业的产品研发设计,对企业产品开发以及专利扩展均具有较强的理论指导意义；该模式应用于矿山抢险救援装备的创新设计,可以有效地解决超深矿井运行条件下潜水电机的冷却问题,并实现产品的商业化和专利保护与围堵,具备较高的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究背景和问题提出
• 1.2 研究现状综述
• 1.2.1 制造业产品创新模式的研究现状
• 1.2.2 TRIZ应用于产品创新的研究现状
• 1.2.3 TRIZ和专利结合的研究现状
• 1.3 研究思路和研究方法
• 1.4 研究内容和技术路线
• 1.5 研究创新点
• 2 TRIZ与专利的耦合关系研究
• 2.1 TRIZ理论
• 2.1.1 TRIZ定义
• 2.1.2 TRIZ中发明等级的界定
• 2.1.3 TRIZ构成
• 2.2 专利
• 2.2.1 专利构成和专利文献
• 2.2.2 专利的创新作用
• 2.3 基于SEM的TRIZ与专利耦合关系分析
• 2.3.1 结构方程模型简介
• 2.3.2 TRIZ和专利的耦合关系结构方程模型构建
• 2.3.3 TRIZ和专利的耦合关系结构方程模型计算
• 2.3.4 结果与分析
• 2.4 本章小结
• 3 基于TRIZ和专利的产品创新模式研究
• 3.1 P-TRIZ产品创新模式提出
• 3.1.1 P-TRIZ基本思想
• 3.1.2 实现框图
• 3.2 P-TRIZ产品创新模式分析
• 3.2.1 产品需求分析
• 3.2.2 专利检索及技术预测
• 3.2.3 专利与TRIZ对比分析
• 3.2.4 设计方案的确定
• 3.2.5 专利申请和市场开发
• 3.3 本章小结
• 4 P-TRIZ模式在矿山水灾害救援装备设计中的应用
• 4.1 矿山水灾害救援技术及装备开发现状
• 4.2 潜水电机冷却系统需求分析
• 4.2.1 潜水电机简介
• 4.2.2 潜水电机冷却系统分析
• 4.3 潜水电机冷却系统设计
• 4.3.1 专利及技术预测分析
• 4.3.2 技术问题
• 4.3.3 设计方案
• 4.4 潜水电机冷却系统专利申请和产品生产
• 4.4.1 专利申请情况
• 4.4.2 产品生产情况
• 4.5 结果讨论
• 4.6 本章小结
• 5 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果