韩国三星公司技术创新案例研究

1韩国三星公司技术创新案例研究在众多应用TRIZ的各国企业中，韩国三星公司无疑是发展与成效惊人的代表企业之一。三星公司集团于1998年首度引进TRIZ。经历多年努力，包括：聘请俄国TRIZ专家顾问到公司指导、成立TRIZ发展协会、发展企业内教育及训练课程等，已取得相当丰硕的成果。三星公司不仅运用TRIZ突破DVD技术瓶颈、预测显示科技的发展方向，抢先一步取得技术领先地位及专利。2003年，三星公司集团利用TRIZ指导研发贡献达十五亿美元，取得一千六百项专利,当年美国专利排名第五位。随着三星公司持续推动TRIZ的应用，2007年在美国申请的专利数量已排名世界第二位。一个在1997年亚洲金融危机濒临倒闭的企业，到了2006年三星公司的市值却超过1千亿。其中的原因是什么呢？虽然有各种各样的说法，但是三星电子公司总裁尹钟龙先生认为TRIZ的正确使用起到了重要的作用。下面我们就列举几个典型的研发案例进行分析：降低CD/DVD激光头生产成本一、市场和项目背景自2000年以来，DVD播放器市场以每年40%的惊人增长率，但是供应商们也面临着竞争加剧和利润缩减的挑战。四十四家生产商共同竞争市场份额，而中国也加入了这场混战。三星公司觉得有必要巩固公司在这个领域的领先地位，设计有突破性的方案，在降低成本的同时保持并改善产品整体可靠性和功能。此项案例研究记录了“终极试验”系列的第四项SELLINO项目的过程和成果，通过创新的产品设计达到成本的降低。二、构思策略概述SELLINO小组应用创新软件的问题分析平台与知识搜寻功能，依照一个系统化的最佳流程来进行这个项目。这个流程不仅加入了TRIZ的理念和方法，也结合了价值工程的概念，帮助研发人员快速的分析并解决问题。具体步骤如下：1、应用功能模型分析辨认出有用的功能和有害的功能。2、建立数个简化系统的构思。3、由专门的创意资料库刺激创造性思维。4、通过查询企业内部和外部专业知识发展概念。5、排序并选择最佳对策。6、最后就技术的可行性，发明前已知的工艺，知识产权限制条件和竞争性开展研究。在项目的结案报告里，这个小组详实记录了这个项目的流程、设计变更的考虑以及用来选择最佳对策的判断公式等各种细节。三、研发流程参考现有设计的概念图(图1)后，这个小组找出产品中所有和光学读取能力相关的组件，并且判断各种组件之间的相互作用对整个系统的利弊。透过创新软件的引导，系统和这些信息会以图表与量化的方式展现(图2)。2图1.概念图图2.创新软件的功能模型接下来，他们使用创新软件的模型分析功能，分析整个系统。创新软件的这个功能应用了价值工程的方法，帮助小组成员把注意力集中在系统中成本高而且弊多于利的区域，同时描述并标示出技术上的矛盾和功能的限制。CD或是DVD装置都是依靠光学读写头用激光读取数据，但是用以读取CD和DVD数据的激光波长并不相同，分别是780nm和650nm，除此之外，CD光盘片和DVD光盘片的厚度也相差一倍之多。因此，传统可同时读取两种盘片的装置都内含两种不同的光学读写系统，透过创新软件的分析，小组成员很快地就发现系统中的薄弱环节就在这里。再者，透过简化流程(图3)，引导工程师优先去除“有问题”的组件，并将该组件原本提供的功能重新设计在其他组件上。通过这个转换，可以很快地建立多个可替代原本设计的构思。他们同时获得了最具创意的方案有：移除了一组读写头、光分离组件和数个透镜，并用新的单一组件取代它们。图3.简化流程虽然有了好的构思，但同时这个小组也面临了新的挑战，要如何找到单一组件来替代那些被移除的组件呢？他们首先求助于创新软件提供的各个知识库，看看是否可以透过外部知识的运用产生突破性的点子。其中，创新原理数据库(图4)收录了以往解决类似技术问题时的各种概念方法，这些方法也称之为创新原理。另外，SELLINO的工程师们也同时参考了系统简化模式数据库(图5)，这些范本是专利文献经过整理和概念化后萃取出来的，它可针对系统组件或测量方式建议各种可能的替代方案。这些原理和范本可以协助工程师思考，引导他们产生足以消除矛盾的创新方案，例如以一组光学读取头同时满足读取CD/DVD时不同的需求。3图4.创新原理数据库图5.系统简化模式数据库另外，为了确认概念是否可行，SELLINO小组准备详细地搜寻先前的技术、企业内部的知识库和专利里面积累的各种专业知识。透过创新软件的语义索引和自然语言搜索引擎，小组成员很快地就找到了克服这个技术矛盾的相关解决方法，他们查询了系统“两种不同的波长如何发光？”,“如何把CD和DVD激光头结合到一起？”。经过搜寻后，创新软件不仅会回传符合的概念清单(图6)，还会把文件中符合问题叙述的段落以高亮度显示。这个过程小组只花了数个小时，就已经搜索了数百万篇的专利和三星电子公司内部累积了数年的知识库，找到了需要的知识。图6.概念清单除此之外，这个小组还应用了创新软件的文件摘要功能(图7)，加速了判断文件和概念的关联度，以及萃取相关概念的速度。另外，透过创新软件实施排序与管理问题并成为对策的管理员，值得详加考虑的对策很快地就可以被整理并编辑出来。这些对策会依照时间、成本、可靠性或其他的因素为基础加以评估，评估得到的最佳对策之后还可以做更深入的专利侵权检查和科学网站搜寻，再一次确保产品足够的技术先进性、可靠性、合法性、市场接受性和竞争力，创新软件的知识库和搜索引擎快速的帮他们完成这个工作。4图7.文件摘要功能最后，这小组设计出了一个双波长的激光二极管，不仅消除了光分离器的需求，同时也可省去两个透镜组件，完全取代了旧的设计。四、项目成果概述SELLINO项目得到的创新光学组件设计，不仅减少了CD/DVD装置的成本和复杂度，同时也增加了可靠性。在这个项目中，工程师们透过创新软件的支持，为三星公司带来了以下好处：1、产生了13个专利，其中4个是在美国申请的专利(图8)。2、将两个激光二极管合二为一，透镜的数量由六个减为四个，组件的数量减少38%，成5本因此降低(图9)。图9.简化前后的CD/DVD激光头系统概念图3、随着焊接点由38减少到26，产品的可靠性增加了33%。4、调节点由13减少到8个，生产率提高了38%。5、这个创新让每台CD-DVD播放器省下3.7美元的成本。五、案例分析这个项目如果我们按照每年七百万台的销售量来计算，六年来能为三星公司节省上亿元的成本。看来创新的效益还是相当可观的！通过过去的经验可知，肯定有更多的人关心这项创新为什么不是其它公司搞的？经过分析得出：主要是三星公司的设计人员受益于TRIZ理想化法则的引导，即：没有某些元件也可以实现某种功能。而简化就是实现理想化的方法。由于SONY(HOE)与SANYO(多层BS)是添加PD而不是统一两个不同波长光程的方式。他们的设计人员主要是无法突破强大的心理惯性。不知大家是否了解，TRIZ最大的特点就是能够在不经意间消除设计人员的思维定势（心理惯性）。可能有人觉得这种简化的方法太简单了。素不知，现在的企业技术创新百分之八九十都是这种产品简化的创新。一个案例还说明不了什么，还会有人对创新方法抱以怀疑的态度。那么，就让我们进一步分析三星公司的设计案例。改进非接触式复印设备6一、问题情境描述在全新的非接触式复印工艺中，人们使用了具有正负电位的高电压脉冲。这些脉冲将负电荷墨粉颗粒从显影辊(DR)移动到有机感光导体(OPC)鼓，然后有部分颗粒返回。其中有一些颗粒(占很少的比例)错误地得到正电荷，这些颗粒被称为错误带电的墨粉(WST)。7在复印过程中,墨粉在感光鼓(OPC)、显影辊(DR)和圈闭罩之间的封闭空间内发生分散。由于这个现象，墨粉颗粒通过感光鼓与圈闭罩之间的间隙落到纸张上。因此，印刷的总体质量会受影响，如图所示。主要问题是：如何防止墨粉颗粒从圈闭罩外落到纸上，进而提高复印质量。因此，这个项目的目标是：需要对印刷机粉盒进行最小的改动，以防止颗粒落到墨粉盒外，同时保持墨粉盒的初始设计和工作原理。二、阐述问题模型技术矛盾1：如果感光鼓与显影辊/圈闭罩之间没有间隙（它们相互接触），则可消除墨粉散失现象，但印刷清晰度和图像质量会恶化。12（1）（2）墨粉散失技术矛盾1墨粉散失技术矛盾2：如果感光鼓与显影辊/圈闭罩之间存在间隙（它们没有接触），则可提高印刷清晰度和图像质量，但墨粉颗粒会在感光鼓与圈闭罩之间落到纸上。12（1）（2）墨粉散失技术矛盾1墨粉散失主要功能是提供更好的复印清晰度产物：墨粉颗粒工具：感光鼓与显影辊/圈闭罩之间的间隙为了解决此问题，我们应该找到某个X组件（变成系统），以通过它们保留感光鼓与显影辊/圈闭罩之间的间隙，并避免墨粉散失到圈闭罩外面。三、制定一种理想解决方案物理矛盾：在工作区中，即感光鼓、显影辊和圈闭罩之间的间隙内，应该存在气流场，因为这个气流是旋转的感光鼓与显影辊感应产生的，同时又不应该存在气流场，以防止颗粒落到圈闭罩外面。8理想解决方案感光鼓与圈闭罩之间的间隙空间（工作区）自身在复印过程中，消除感应气流引起的墨粉颗粒散失现象，同时保留感应气流以执行所需功能。制定具体解决方案墨粉盒具有弧形电屏蔽。具体解决方案实例：为了解决上述物理矛盾，建议在圈闭罩表面上安装一个弧形屏蔽，这个屏蔽将充当为一个防散失部件，它位于显影辊的下面，并与感光鼓上的光敏介质相隔一段预定距离。另外还使用一个控制器来调节施加到防散失部件上的电压，以使墨粉返回到光敏介质上。根据库仑定律，如果墨粉颗粒所带电荷与感光鼓电荷同性，则它们将受到电场的排斥，在此电场的作用下，它们不会从粉盒离开。四、项目总结与分析这个项目历时三个月，利用TRIZ产生了二十五个解决方案，申请五项专利，其中三项在产品中应用。问题的解决应用了物理效应，就是库仑定律为解决带电粒子定向移动问题起到关键性的作用。虽然最终的解决方案是原有组件的基础上增添了新的组件，没有实现解决方案的理想化，但是也没有对粉盒结构作大的改变，已经达到了预期的目标。五、知识回顾库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同号电荷相斥，异号电荷相吸。9改进真空吸尘机器人一、问题情境描述这个问题涉及到开发一个全新的真空洗尘机器人。机器人可以充当智能真空吸尘器,从而在无需人工参与的情况下清洁房间被清洁面。此机器人电池充电后大约可使用50～60分钟。当工作期间电池电量不足时，机器人将会自动关闭，并返回到充电座重新充电。充电完毕好，它会回到原来的位置继续进行清洁。主要问题：为了提高机器人的清洁能力，消费者尝试使用更大功率的动力来增加吸力，但却缩短了清洁的时间，并需要更加频繁地为电池充电。因此，这个项目的目标是：需要对现有真空吸尘器进行最小的改动，以提供更高的真空清洁能力，同时不增大电池的容量和吸尘电机的功率。二、阐述问题模型技术矛盾1：如果吸尘器的吸尘功率强，则灰尘可以从被清洁面上很好的清除，但电池电量会由于耗电量的增大而快速用完，并且吸尘工作时间会缩短。10技术矛盾2：如果吸尘器的吸尘功率弱，则电池的工作时间可延长，但灰尘不能从被清洁面上清除。主要目标是提供更好的吸尘能力作用对象：灰尘和污物工具：吸气口的气流为了解决这个问题，我们应该找出某个X组件（换成系统），在吸气口处提供强大的气流，同时不增加耗电量，并不因此而增加电池和电机的容量。三、制定一个理想方案物理矛盾：吸气口处的吸力应该足够大，以便去除灰尘，同时又应该足够小，以便减小耗电量。11技术矛盾理想化最终结果：通过对吸尘器进行最小的改动，让其自身提供强的吸力并作用在吸口处的灰尘上，同时使电池保持足够长的工作时间。物理矛盾理想化最终结果：通过对吸气口进行最小的改动，让气流在吸气口与被清洁面的相互作用操作区中，自身提供强的吸力并作用在吸气口处的灰尘上，同时使电池保持足够长的工作时间。资源分析物质-场资源物质场内部系统作用对象灰尘重力、机械粘附、静电粘附外部资源工具气流负静压、动压、粘性、摩擦力超系统吸入空气与吸气口、排出空气与排气口、电池、轮、传感器、控制系统、天线、机器人的其他组件电、磁