技术发明与技术创新方法.ppt

摘要幻灯片,第六讲 技术发明与技术创新方法,第六讲 技术发明与技术创新方法,技术发明与技术创新过程及其方法类型是技术认识论和方法论中的重要内容。它们与科学认识论和方法论密不可分并相互联系，从而形成科学技术方法论的有机统一整体。,1 技术发明过程及其方法类型,现代社会中科学与技术一体化趋势日益增强，即科学发现、科学原理或科学理论已成为技术发明的最重要原动力。尽管如此，技术发明与科学发现在性质、特征、方法类型、机制与效应等方面都有着显著的区别。,1.1 概述,该部分内容主要包括：技术方法概念内涵、基本特征，以及技术发明创造过程的一般程序等。,一、技术方法及其特点,广义上的技术方法，是指主体在从事技术研究与技术开发活动中所采取的手段、途径和行为方式的总称。但技术哲学视角下的技术方法，往往指的是上述手段、途径和行为方式中可以操作化的程序、规则或模式等。它具有强实践性、社会性和综合性等基本特征。,二、技术发明的基本程序,技术发明所遵循的最一般程序是：首先，根据社会需要、最新科学理论或科学发现原理，以及技术自身发展的内在逻辑，以确立技术发明目标或技术目的；其次，探索将新的科学原理转变为新的技术规范的方式、方法和途径，以开辟创造技术手段的新思路及建立新的技术准则；最后，在新技术规范基础上积极构思新的技术方案，以物化为实际技术系统中的具体工艺和设计。,技术发明基本程序图,1.2 技术方法类型,依据普适性程度不同，可分为一般(所有领域通用)与具体(适用于特定领域,如用于金属冶炼的氧化还原法和电解法;选矿技术的浮选法,重选法和磁选法等)技术方法；按照技术活动程序，可分为课题规划、方案构思与设计、技术研制与试验等方法；根据活动常规与非常规性特点，可分为常规(课题规划技术研制与试验)与非常规(方案构思与设计等)方法。以下仅从技术活动发展进程进行分类。,一、技术课题规划,此指对技术研究开发课题的发现、提出、选择、评估及确定等所进行的全程式的谋划和决策。并且因定题须经过严格的立项、评审等程序而比选题更复杂。这具体包括技术目标的确立、预测、评估方法等内容。,1、技术目标的确立,如前所述，技术目标由社会需求、新的科学原理以及技术自身内在发展逻辑等因素所决定。对此须采用直接调研和文献调研法从以下几方面进行：(1)从多方面寻找社会潜在需求;(2)紧紧跟踪前沿技术并设法超越;(3)从已有技术的冲突中找寻新的课题;(4)从现有技术问题、缺陷或不足中选题;(5)从降耗增效方面选题;(6)开创对象新功能、新用途;(7)激发形象性思维和创造性思维发现、选择新课题。,2、技术预测方法,此指根据技术发展历史、现状及其呈现出的本质和规律，利用类比、归纳和演绎等手段对未来技术发展趋势进行预测的方法。这主要包括类比、归纳和演绎预测法等，其应遵循惯性、类推、相关和概率推断等原则。成功范例有：在哈恩与史特拉斯曼于1938年12月发现铀原子分裂后，美专家根据技术发展趋势曲线准确预见了发展原子武器的进展率。1953年戴维斯博士利用速度趋势曲线准确预言：1957年将取得火箭轨道速度，1959年将达到脱离轨道速度。,3、技术评估方法,这是指通过分析所研究的技术与生态环境、经济、社会及人的价值等因素的相互影响，以对该技术进行整体评价的决策分析方法。依据评估对象范围可分为技术项目、一般技术和全球性技术评估；依其重点和导向可分为技术因素、后果、问题和政策评估等。一般将其分为专家、经济、运筹学和综合评估法(含矩阵技术,效果分析,多目标和环境评估法等)。其评估程序包括：(评估对象本身及其背景)资料准备；内容分析；对策研究；综合评价等四个阶段。,二、技术构思与发明方法,技术原理是技术构成的最基本要素，有时被称为技术发明的“软件”。但要将其转变成技术发明的“硬件”，真正取得实质性的技术突破，就必须经过一番精心的实验设计和技术方案构思。,1、技术构思,此指依据已有的设想或技术原理而设计和构造出试验技术模型，或为实现该技术原理的物化而进行的探索性试验研究。其功能为：澄清或清除原有技术原理错误和疑点，验证其可行性；根据新的实验事实提出新设想或新技术原理，并构思新的技术方案。即由此逐步实现由基础理论到技术概念、技术原理，再到实用技术发明的转化。它包括模仿式构思和发明构思两大类型。,2、发明及其构思方法,发明与发现；我国专利法所界定的“发明”；几种常用的发明构思法：科学原理推演(第一台激光器)与实验提升法(电磁感应实验导致电机技术原理构思;电磁波发收导致无线电通讯技术原理构思)；多向型(头脑风暴法、智力激励法)；侧向型(移植法、仿生法)；合向型(组合法和形态分析法等)；逆向型发明构思法(如根据伏打于1800年以化学能变为电能发明电池,1807年戴维逆向构思以电解法发现钾和钠元素,发明电解技术)等。,三、方案设计与试验方法,此指技术发明由原理到具体物化所采用的方法。这是发明由思想或观念向实物转化的第一次飞跃，也是整个发明过程中的关键环节之一。,1、方案设计,这是指根据规划方案和技术构思的要求，运用科学知识与工程实验而使规划方案具体化的过程。它经历了从手工到自动化设计(可靠性成组动态优化计算机辅助CAD计算机集成制造系统CIMS)过程的演进，涉及工程、建筑和工业设计领域，涵盖哲学、心理学、工程学、管理学和社会学等学科内容。它具有连接科学与生产、预见工程建设和生产过程、系统综合，以及组织劳动生产等作用。其基本程序依次为：总体设计、初步设计、详细设计和工作图设计。,2、试验方法,此指在技术方案构思、设计和实施过程中，为确认和提高技术成果功效与技术经济水平，主体利用仪器和设备，人为地控制条件与变革对象，进而在有利条件下考察对象的实践方式和研究方法。技术试验与科学实验(目的,性质,对象,内容,结构等)根据目的、场合和方式等不同，可分为性能、可靠性、破坏性、对比、模拟、实验室、工厂、中间试验等。其过程包括试验设计、操作及其数据资料处理分析等阶段。,2 技术创新机制与效应,技术创新是当前学术研究和社会实践中的热门现象。从经济学、哲学（包括科技哲学）、政治学、法学、社会学到管理学等，都在研究这一现象。以下着重于技术哲学层面的分析。,2.1 概述,其中包括创新概念的最早提出、技术创新涵义、类型及其方法论问题等等内容。,一、技术创新基本内涵,1、创新概念(Innovation)的提出由美籍奥地利经济学家Jeseph Schumpeter于1912年在经济发展理论著作中首次提出。其主要论点如下：(1)创新是生产要素的重新组合(引入新产品或提供产品新质量即产品创新;采用新生产方法即工艺创新;开辟新市场即市场创新;获得新供应来源即资源开发利用创新;实现工业新组织即体制和管理创新);(2)企业家精神(有能看到潜在利润的眼光;有敢冒风险的胆量;有动员社会资源以实现风险要素重新组合的能力);(3)经济由于创新而得到发展,即“创新-模仿-创新”既是科技推动经济发展的机制又是经济持续增长的根本原因;(4)创新是一种创造性的毁灭,即没有淘汰就没有发展,并且经济发展是社会结构不断破坏而又不断重建的生生不息的过程。,二、技术创新类型,1、从生产要素与条件组合角度可分为：(1)产品创新。包括全新(如微处理器激光器)或改进性(双杠洗衣机无氟冰箱)的品种与产品结构创新，是创新的核心内容。(2)工艺创新。指设计并采用某种新加工方法，创造新工艺过程、配方、参数，也包括改进或变革原有工艺条件(如以柔性FMSCIMS制造系统取代机械加工工艺,以“浮压法”取代碾压法制造平板玻璃等)。(3)新资源开发。即开辟新供应源、开发利用廉价材料、改造材质，以及新材料或半成品取而代之。(4)新市场开拓(通过企业活动创造需求和引导消费)。(5)生产组织方式(生产要素的时空组合)创新。,2、依其规模、深度及对经济影响分,(1)渐进式技术创新(对现有技术改进组合);(2)根本性技术创新(在观念和技术上有根本突破,进而导致产品工艺市场和组织创新,主导产业形成,决定创新模式与竞争格局.如尼龙半导体晶体管技术等);(3)导致技术系统变革的技术创新(由众多相关联技术创新组成的创新群,如合成材料石化全球通讯网络等领域的创新群具有普遍意义);(4)导致技术经济模式变革的技术创新(对整个经济有渗透效应:产品服务系统和产业创新,以及渗透到经济的每个角落)。,3、按创新来源分,(1)模仿改进创新;(2)自主技术创新;(3)技术购买与引进消化(二次)技术创新。,三、技术创新的方法论问题,1、技术形态演变（见分类表）,2、R&D与技术创新关系,二者并不存在一一对应的线性关系，即创新并不一定非有R&D活动不可。但R&D却总有助于创新：它是创新的前期阶段、是创新的投入、是创新成功的物质基础和科学基础。,3、工程开发中的中间试验,工程开发指在实验室成果基础上，挑选产业化前景比较明朗的项目，集中力量去解决变成生产技术的问题。其主要功过中间试验实现。中间试验指通过在近似于生产的环境中所进行的各种具体试验，在扩大规模和较长时间条件下，对原试验室成果进行符合实际生产状况的调整，由此得出所需的各种工艺参数、生产操作流程、设备的使用、维修及废料处理等一系列数据和做法。在作出技术经济可行性评价后提出建设工业规模生产装置所需数据或基础设计。其目的是使该成果达到产业化要求。,2.2 技术创新过程及其模型,技术创新过程是在政府宏观调控下，企业、科技主体与市场相互作用，将科学研究和技术开发成果逐步产品化、商品化、产业化和国际化的过程。它主要包括技术推动、市场拉动和二者相互作用等模式。,一、技术推动模型,该模式强调由R&D所导致的科技突破，既是创新的起点又是创新的动力。1、按承担部门创新过程包括：R&D部门提出设想，形成概念和发明；设计部门出产品原型；工程部门解决生产中的技术问题；生产部门造出新产品；销售部门将产品推向市场。2、技术推动模型：即由基础科学到应用科学、技术发明、设计与试制、制造、寻找市场和销售阶段。3、依活动程序：感性设想、概念化(项目建议报告可行性依据实现方法)、开发和生产营运等阶段。,二、市场需求拉动模式,该模式强调创新始于市场需求。由对产品和技术提出明确需求，导致创新思想产生，进而制造出适销产品，最终满足市场需求。其模式如下图：,三、双重作用模型,该模型指创新者在(或部分)拥有技术发明或发现的条件下，受到市场需求诱发并由此开展技术创新活动的模式。该模式同时强调技术与市场，认为创新正是在二者相互作用、相互平衡中产生的。按所需资源和信息不同，创新过程包括设想、R&D、实用化、商品化等阶段。,1、技术创新各阶段的基本因素表,阶段,项目,2、技术创新的链环-回路模型图,技术创新的链环-回路模型图解释,该模型共有5调路径：(1)如c所示乃创新的中心链,由5阶段构成。(2)由一系列以f(反馈环)、F(主反馈)为标志的反馈回路组成。它表明创新的每一步都需与其前面环节进行反馈调节。(3)以箭头D和回路K-R表示,说明开发中每一环节都需要研究,都要利用新的科学知识,即科研贯穿创新全过程。K-R回路中箭头1,2,3,4的含义是:若设计各阶段有问题先看现有知识能否解决,即1-K-2路径;反之则返回设计(科研),即1-K-3-R-4路径。上述三路径都是市场拉动模式。(4)直接从箭头D开始,再与(1)吻合,因科学根本性突破导致创新即科技推动模式。(5)任何一环节都可以是创新的开始,但销售非创新终点,而是经I回到R,即创新结果又进一步推动了科研。,2.3 技术创新机制与效应,该部分主要包括技术能力、创新动力及其扩散效应等内容。详见：傅家骥.技术创新学M.北京:清华大学出版社,1998,11.,一、技术创新能力,根据傅先生的观点，从技术创新基本性质和过程、成果创新所给予的启示，以及企业技术创新调查结果分析，技术创新能力的主要构成要素包括：创新资源投入(数量和质量)能力、管理能力(创新战略,机制和速度)、创新倾向、R&D能力、制造能力、营销能力等。,二、技术创新动力,此指推动或拉动企业进行技术创新的所有激励因素的耦合。这具体包括：技术创新的产权激励、市场激励、政府激励，以及企业自身技术创新的组织制度激励等。,三、技术创新效应,开始于技术发明或技术成果首次商业化应用，经大力推广、普遍采用，直至最终因落后而被淘汰的全过程就是技术扩散。依据扩散范围不同可分为企业内、企业间，以及国际间的技术创新扩散等类型。它对一国经济发展周期、劳动就业甚至国际贸易都有极重要的影响。,2.4 国家创新体系(NIS),又称国家创新系统（National Innovation System,缩略为NIS），由英国学者C.Freeman最早提出。目前这已经成为国家科技政策、规划或计划中的一个重要组成部分。,一、Freeman国家创新体系,二、伦德瓦尔国家创新体系,三、OECD国家创新体系,四、我国国家创新体系(结构功能表),思考题,1、简述技术发明方法的主要类型。2、试析技术创新的基本内涵。3、简答技术创新的基本模式。4、简要说明技术创新能力的主要构成要素。5、何谓技术发明、科学发现？二者的关系怎样？,