1 引言
1.1 專利技術路線圖的概念
技術路線圖是一種重要的戰略規劃工具，自20世紀70年代由摩托羅拉公司首先提出以來，已在世界范圍內得到了廣泛的應用。技術路線圖奠基人Robert Galvin對其的定義是：技術路線圖是對某一所選領域的未來長期的看法，該看法集中了集體的智慧和本領域中最著名的變化驅動者的看法。目前，雖然業內還存在從技術路線圖制定過程中的人員參與以及從技術路線圖T具在不同領域中的應用等角度出發的不同定義，但一般都指的是就某一特定領域從市場、產品、技術等角度，以某種簡單的路線形式表現達到特定目標的時間和所需經過的路徑，反映的是對未來發展愿景的預測。
然而，以專利體現技術路線圖則是一種新的嘗試。與傳統的技術路線圖以市場一產品一技術或者市場一產品一技術一研發需求的框架來反映技術路線圖的方式不同，專利技術路線圖更側重于從專利這一微觀技術角度反映出某一領域的發展歷程及其未來走向。通過對技術發展過程中的重點專利進行進一步分析，可指導企業有針對性地采取相應措施，對企業的研發工作有實際的指導意義。
1.2 專利技術路線圖制定方法的研究現狀
目前，國外對技術路線圖制定的研究很多，其中，以摩托羅拉公司技術路線圖為代表的企業層面技術路線圖、以國際半導體技術路線圖為代表的產業層面技術路線圖以及以韓國國家技術路線圖為代表的國家層面技術路線圖，都是國外制定技術路線圖的成功典范。而國內起步相對較晚，其中，廣東省科技廳于2007年左右推出的一系列產業技術路線圖是國內在這方面做出的有益嘗試。
但是，在目前制定技術路線圖的過程中，普遍依賴的還是專家的智慧，通過一組業內專家的分析商討和頭腦風暴來確定技術路線圖上的各個具體環節，具有一定的局限性。因此，近些年來，國內外將更多的精力投入到專利信息在技術路線圖制定中的應用。例如，美國、日本將各種形式的專利地圖應用于技術脈絡的確定，韓國將專利引證分析、標引分析以及語義挖掘技術和技術路線圖方法互為補充，而我國也有將專利網絡分析引入技術路線圖的嘗試。
但是，由于專利體現的是截至當前時間的技術發展軌跡，所以這些研究并不能對技術未來的發展趨勢做出預測。目前所謂的專利技術路線圖實際并不能起到很好的指導技術發展的作用。如何進一步挖掘專利中的深層技術信息，如何基于這些信息分析技術的未來走向是我們面臨的一個新課題。因此，本文將嘗試引入TRIZ這一創新方法理論，希望使專利技術路線圖能有更大的實際指導意義。
2 TRIZ理論在專利技術路線圖制定中的結合點
2.1 TRIZ理論概述
TRIZ理論，即發明問題解決理論，由蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S．Altshuller)提出，他從1946年開始分析了40000件高水平發明專利后，發現并總結得出了這一套具有完整理論體系的創新方法，該理論在后來的25年里陸續動用了1500人/年的研究人員，在繼續研究了世界各國250萬份專利的基礎上得以不斷完善成。如圖1所示，TRIZ理論體系龐大，包括許多內容，目前已在世界范圍內得到了廣泛的應用，產生了許多技術創新成果。TRIZ理論中既有適合于宏觀判斷技術發展方向的工具，也有適合于微觀分析具體矛盾問題的工具。從專利信息在技術路線圖中的作用出發，可以有下面兩種應用。
2.2 技術系統進化法則在預測技術走向中的應用
技術系統進化法則是TRIZ理論的核心內容之一，它可以根據技術系統的進化規律預測技術的未來發展趨勢，幫助企業開發富有競爭力的新產品。該進化法則包括完備性法則、能量傳遞法則、協調性法則、提高理想度法則、動態性進化法則、子系統不均衡進化法則、向微觀級進化法則、向超系統進化法則等八個具體法則，在每個法則下又進一步包括若干具體的進化路線。
圖1 TRIZ的理論體系結構
由于該進化法則指出了技術系統進化發展的規律和宏觀的模式與方向，反映了技術系統發展過程中會經歷的具體階段和進化順序，因此我們可考慮：在對現有技術系統的專利信息進行分析時，判斷其技術發展的主線，并將其對應至TRIZ理論中的某條進化路線，進而根據這條進化路線的內容，給出解決現有技術系統的問題的新的方案。通過這樣的技術發展趨勢分析，可以在現有技術的專利的分析基礎上，找出更好的功能實現方向，幫助開發設計人員完成對技術系統或子系統的進化設計。
2.3 技術矛盾創新原理在分析專利引證中的應用
專利引證分析作為一種判斷技術質量和影響力的方法，廣泛應用于技術情報的研究。但是，傳統的專利引證分析一般都只基于對專利引證量和被引證量的數值的分析及應用。雖然目前已有一些利用專利之間的同被引和耦合關系來挖掘技術競爭情報的研究，如孫濤濤等將基于引文分析的時間線技術和專利耦合技術運用到專利文獻可視化分析的研究，但是此類研究對探尋引證與被引證專利之間的技術承襲和可能的其他技術改進方向的幫助并不大。
而TRIZ理論則恰恰為我們提供了一種從微觀的角度分析技術改進方案的手段。阿奇舒勒認為，各種技術難題、沖突和矛盾的不斷解決是推動技術系統進化過程的動力，而各種工程問題又可以歸類到有限數量的矛盾類型并通過相應的發明原理來解決。因此，在應用TRIZ理論解決具體的技術矛盾時，一般先把工程實際問題轉化為可用39個通用工程參數（包括改善參數和惡化參數）描述的TRIZ標準問題模型，然后利用矛盾矩陣從40個發明原理中選擇相應的TRIZ標準解決方案模型，最后映射至工程實際解決方案。
因此，當我們在專利技術路線圖中發現存在引證關系的專利時，可利用上述方法分析時間在前的被引證專利（如A）所解決的具體技術矛盾，進而思考除了圖中時間在后的引證專利（如B）所提供的解決方案以外，是否還有別的解決思路。特別是當此A專利和B專利分屬不同的申請人時，可向A專利所屬的申請人發出預警提示，并為其尋求規避B專利的方案提供指導和幫助。
3 實證研究——車用兒童安全座椅的靠頭調節技術分析
3.1 分析對象
1)數據來源
本文以知識產權出版社的中外專利數據庫服務平臺為數據來源，經與業內專家討論，通過以下檢索表達式來檢索車用兒童安全座椅的專利：（名稱=（（車not白行車）and（座椅or椅）and（童or孩or嬰or幼））not分類號=(b62b% or b62j% or b62k%))or（主分類號=b60n2% and名稱=（童or孩or嬰or幼））。截至2011年11月21日，共在中國專利的發明和實用新型數據庫中檢索到603條數據。經過人工篩選不相關的專利后，剩余562條相關數據。
2)數據清洗
由于專利的原始申請人在著錄項目信息中可能存在不同的表現形式，所以在分析前需要對其進行規范。例如，浙江寧波的麥克英孚公司曾先后歷經了寧波市均勝塑膠有限公司、寧波均勝塑料兒童用品有限公司、寧波均勝工業有限公司、麥克英孚（寧波）嬰童用品有限公司等名稱的變更，但它們屬于同一家公司。因此有必要事先對其進行合并，以保證分析的準確性。
另一方面，為了對上述數據中的靠頭調節技術進行分析，有必要對其進行標引，具體的標引項和標引詞如表1所示。其中需要說明的是，“發明等級”是TRIZ理論中判斷某項發明重要性的標準，最低為一級，最高為五級。由于在本技術領域中一般不會出現四級或五級等高等級專利，故標引詞只包括一級、二級和三級。在專利技術路線圖中引入“發明等級”的概念，可反映出技術衍變過程中的技術生命周期變化。
表1 標引項和標引詞列表
3.2 根據標引結果繪制專利技術路線圖
在完成上述數據清洗過程后，結合TRIZ理論中的相關原理，可以得到圖2所示的基于專利的車用兒童安全座椅的靠頭調節技術路線圖。在該圖上，橫軸是專利的申請日，將標引過發明等級的專利按其功能、申請人和申請日在圖上進行布點。其中，圖標的形狀表示不同的功能，圖標的大小表示發明等級的大小。并且，為了圖示清楚的目的，只在發明等級較高的專利邊上標示該專利的申請號和申請日。而縱軸則是根據標引信息確定的某一進化路線上的幾個發展階段，另外還可根據情況分析某一階段所適應的進化路線，具體將在3.3中討論。
對于專利中的引證關系，圖中用虛線連接表示，如高度調節和角度調節中所示的幾個。其中，A指向B，表明A專利引證了B專利。對此引證關系進一步研究，有利于在專利改進或規避等方面得出更多建議。并且，根據需要，如在角度調節中示出的，還可在圖上進一步標示出某篇專利的技術矛盾所涉及的改善參數、惡化參數和發明原理等信息（均用數字表示），這也有利于對特定技術的技術細節進行進一步研究，具體將在3.4中討論。
3.3 結合技術系統進化法則分析技術走向
從圖2中可以看出，靠頭調節技術整體上符合TRIZ理論中的動態性進化法則。所謂動態性進化法則，指的是技術系統的進化應該沿著結構柔性、可移動性、可控性增加的方向發展，以適應環境狀況或執行方式的變化。而通過研究靠頭調節技術的具體方式，我們發現，縱向地看，該技術適合于動態性進化法則下的可移動性進化路線，即靠頭調節從最初的高度調節向寬度調節和角度調節的方向發展，可調節的范圍不斷擴大，并且從2005年開始出現了二維的連動調節（即靠頭的調節會帶動座椅其他元件的同步調節），系統向著整體可移動性增強的方向不斷發展。因此，可以預測，未來的靠頭調節技術將會進一步朝著系統整體可動的方向發展，可能出現靠頭的旋轉調節或進一步增大連動調節的范圍和參與連動調節的元件數量。
而從某一種調節方式水平地看，我們又能發現動態性進化法則下的其他適合的進化路線，例如圖2中所示的柔性進化路線和可控性進化路線。結合專利內容分析這兩條進化路線，我們可以判斷出：目前在靠頭角度調節技術的柔性方面，已從整體的剛性系統發展到了靠頭與靠背單鉸接的階段，未來可能出現靠頭與靠背雙鉸接或多鉸接的結構，甚至出現二者通過場來連接的技術，以不斷提高系統的柔性；而在靠頭高度調節技術的可控性方面，如圖3所示，目前還主要處于直接手動掰動靠頭來調節的直接控制或用按鈕、連桿、扳手等來調節的間接控制階段，未來可能像車用成人座椅一樣出現電動調節的技術，甚至存在通過傳感器感測兒童在座椅上的坐姿來自動調節靠頭的可能性。
圖2 基于專利的車用兒童安全座椅的靠頭調節技術路線圖
圖3 基于專利的車用兒童安全座椅的靠頭高度調節技術路線圖
因此，在TRIZ理論中的技術系統進化法則的指導下，我們可透過專利隨時間分布的這一表象，發現技術發展過程中的必然規律，并在此基礎上合理地預測技術的未來走向，這對企業的研發工作來說具有非常重要的意義。
3.4 結合技術矛盾創新原理分析專利引證
圖4是圖2在角度調節方向上的具體展示。從圖4中可以看到，麥克英孚公司的專利CN201020049457.9（以下簡稱A專利）引證了寧波環球娃娃公司的專利CN200820162871.3（以下簡稱B專利）。通過研究A專利引證B專利的原因，對寧波環球娃娃公司發現競爭對手的競爭意圖和技術手段都有積極的意義。另外需要說明的是，每篇專利邊上的三個圖標白上而下分別表示該專利在解決一個技術矛盾時所改善的參數和惡化的參數，以及其最終采用何種發明原理來解決此技術矛盾。
圖4 靠頭角度調節技術的技術路線
通過詳細閱讀A專利的說明書，我們發現：在B專利的技術中，靠頭兩側分別安裝左右擋板，擋板上端有凹槽，由左右拉桿和彈性組件一起實現靠頭的角度調節。但是，該靠頭角度調節裝置中的拉桿雖然分為左右拉桿，卻是一體式構造，因此在安裝時會對側護板產生影響，經常拆卸甚至會毀壞側護板。
從TRIZ理論中的技術矛盾創新原理的角度理解上述分析，可以發現：B專利在用一體式結構的拉桿改善系統的穩定性（即改善參數是穩定性13）并使拉桿能夠提供更大的支撐力(即改善參數是力10)時，卻導致側護板的形狀可能由于頻繁拆卸而變形（即惡化參數是形狀12）以及由此導致側護板的強度下降（即惡化參數是強度14）。如表2的矛盾矩陣所示，可用若干發明原理來解決此技術矛盾。
表2 矛盾矩陣
在表2中，括號中的數字表示的是某個參數在矛盾矩陣中的對應序號，而兩個參數相交的方框中的數字表示的是解決這一對改善和惡化參數可應用的創新原理的對應序號。
其中，1號原理為分割原理，即把一個物體分成相互獨立的部分。在該原理的指導下，我們可以想到將拉桿制造為可拆裝的兩段式結構，實際上這也正是A專利解決B專利的上述問題時所采取的技術手段。但除了這種方法以外，我們還可以從表2中找到許多其他解決思路。例如，我們可以采用10號預先作用原理（即預置必要的功能或采取必要的措施），將側護板中的凹槽預先制造的更深一些，這樣也有利于拉桿的安裝而不需要經常掰動側護板；我們還可以采用35號物理或化學參數改變原理（即改變物體的材料或物理化學狀態），使用在具有足夠強度的同時具有一定柔性的材料制造拉桿。
因此，在TRIZ理論中的技術矛盾創新原理的指導下，我們可發現時間在后的被引證專利解決了時間在前的引證專利的什么技術矛盾及其解決該技術矛盾的方法。那么對于該被引證專利的申請人來說，通過上述分析可了解到自己技術的缺陷、了解到競爭對手對自己技術的改進情況，并進而可從矛盾矩陣中發現更多的解決方法，從而規避掉競爭對手的改進技術，保證自身技術的獨立性。
4 結論與展望
綜上所述，通過在傳統的專利技術路線圖中引入TRIZ理論的分析方法，我們不但能夠在宏觀上把握技術的總體走向、預測未來的發展趨勢，還能夠就某些具體的專利引證情況對相關企業給出切實可行的技術規避和改進意見，使專利技術路線圖不再流于形式，而是能為企業帶來更多的有參考價值的意見和建議。
但是，由于TRIZ理論本身內容繁多且深奧，不同技術背景的人對于同一條技術系統進化法則或同一個技術矛盾采用何種創新原理都會有不同的理解，所以在實踐中使用TRIZ理論制定技術路線圖時會存在標準不一的問題。因此，在未來的推廣應用中，首先要根據經典TRIZ理論中對進化法則和矛盾參數及原理的標準定義，建立起一個涉及主要工程技術領域的、有結合具體專利進行實證說明的知識庫。技術人員通過該知識庫可準確理解并快速把握TRIZ理論應用的一般方法。
同時，一個成功的專利技術路線圖繪制工作不但需要具有扎實的專業知識的技術人員的參與，還需要具備TRIZ理論知識且熟練掌握專利檢索和分析技巧的專利分析人員的緊密配合。因此，還應嘗試建立一套完整的TRIZ和專利分析相結合的工作規范，以引導技術人員和專利分析人員有目的、有步驟、有針對性地進行分析和解讀分析結果。
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