机械创新设计及专利申请
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第1章 绪论

1.1 创新与产品创新

1.1.1 创新的概念

创新的英文是“Innovation”,起源于拉丁语,它包含更新、创造新的东西及改变等三层意思。当前,现在世界经济正在从以原材料和能源消耗为基础的“工业经济”转向以信息和知识为基础的“知识经济”。在知识经济时代人们更多的引用国际上经济方面的创新理论。“创新”作为经济学的一个概念,最早是由美籍奥裔经济学家熊彼特于1912年在《经济发展理论》提出。他把“发明”看作是新产品、新工具、新工艺的开端,“创新”则是结尾,“发明”只停留在“发现”阶段,而“创新”则与“应用”相联系,将发明引入生产体系并为商业化生产服务的过程就是创新,创新是新产品开发的灵魂。按熊彼特的观点,“创新”是指新技术、新发明在生产中的首次应用,是指建立一种新的生产函数或供应函数,是在生产体系中引进一种生产要素和生产条件的新组合。他还从企业的角度提出了创新包括五个方面:引入新产品或提供产品的新质量,即产品创新;采用新的生产方法,即过程创新,或工艺创新;开辟新的市场,即市场创新;获得原料或半成品,或新的供给来源,即原材料创新;实现新的组织形式,即管理创新。此后,许多研究者对创新下过不同的定义,但普遍认为创新应具有商业价值和创造经济效益。被称为“管理学之父”的德鲁克认为“创新可以作为一门学科展示给大众,可以供人学习,也可以实地运作”;20世纪60~70年代,人们越来越认识到,创新是一个多主体、多机构参与的系统行为;到了80年代,人们又提出了国家创新系统的概念和理论。

自熊彼特提出创新理论以来,大体经历了三个阶段:20世纪50、60年代创新理论的分解研究及技术创新理论的创立;70年代技术创新理论的系统开发;80年代以来技术创新理论的综合化、专门化研究。经过半个多世纪的发展,当前的创新包括制度创新、知识创新、技术创新和应用创新。制度创新是指构筑创新活动的社会环境。知识创新是指通过科学研究获得基础科学和技术科学知识的过程。一般以理论、思想、规则、方法、定律的形式指导人们的行动。知识创新的难度最大,如物理学中的“相对论”、机械原理中的“三心定理”等都是知识创新。技术创新是指针对具体的事物,提出并完成具有新颖性、独特性和实用性的新产品的过程。对应熊彼特的创新理论,技术创新包括产品创新、工艺装备创新和管理创新三大类。产品创新是企业技术创新的重中之重,有市场需求创新、功能原理创新、结构创新和制造工艺创新四个方面。如计算机、加工中心、机器人、宇宙飞船等高科技产品都是技术创新的具体体现。应用创新是指把已存在的事物应用到某个新领域,并发生很大的社会与经济效益的具体实现过程。如把曲柄滑块机构应用到内燃机的主体机构,把平行四边形机构应用到升降装置中,把军用激光技术应用到民用的舞台灯光、医疗手术刀等都是典型的应用创新。

创新在社会实践中有两种表现方式:一是由无到有的创新,二是由有到新的创新。从无到有的创新都需要一个较长的过渡期,是知识的积累和思维的爆发相结合的产物,这就是发明的过程。如先有牲畜驱动的车辆,内燃机被发明后,安装在车辆上,并经过大量的实验改进后才发明了汽车,实现了从无到有的创新。原始的汽车经过多年的不断改进,其可靠性、实用性、安全性、舒适性等性能不断提高,这是就是从有到新的创新。

自20世纪60年代至今,创新模式历经数代发展,形成了创新过程的线性和非线性两类模型。①线性模型:早期由研究开发或科学发现为源泉的第一代技术推动型创新过程模型;60年代以需求为导向的第二代需求拉动型创新过程模型。②非线性模型:20世纪70~80年代以技术推动和市场拉动相结合的第三代互动型链联系创新过程模型;90年代后期发展起来的第四代并行集成创新模型;信息化环境下提出的第五代基于网络的网络化协同创新过程模型。这些非线性模型都认识到,创新是一个发生在所有部门、带有持续的反馈、复杂的互动过程。

1.1.2 产品创新

不同的主体,对新产品的理解也不同。就制造商而言,其从未生产过的产品就是新产品;对消费者来说,产品的各种构成要素,包括产品的功能、效用、式样、特色、品牌等,任何一项发生了变化,都可以视为新产品。产品按其功能、质量以及服务等特性可分为核心层、有形层和延伸层三个层次。与产品层次理论相对应,可将企业新产品划分为技术型新产品、市场型新产品两种,它们分别对应产品核心层或有形层和延伸层的变革。

产品创新至今还没有一个严格而统一的定义。胡树华教授认为现代企业的产品创新是建立在产品整体概念基础上以市场为导向的系统工程。从单个项目来看,产品创新表现为产品某项技术经济参数质和量的突破与提高,包括新产品开发和老产品改造;从整体考虑,它贯穿产品构思、设计、试制、营销的全过程,是功能创新、形式创新、服务创新多维交织的组合创新。产品创新模式的发展主要经历了5个阶段:19世纪中叶,产品创新是发明家的个人行为;19世纪末,产品创新的群体行为;20世纪上半叶,产品创新过程的组织化和系统化;20世纪80年代,产品创新过程的并行化;90年代,产品创新过程的协同化、一体化。

产品创新是一个系统工程,对这个系统工程的全方位战略部署以及为实现创新目标而做出的谋划和根本对策就是产品创新战略。产品创新战略包括:创新产品选择、创新模式和方式的确定以及与技术创新其他方面的协调等。

创新产品的选择就是根据选定的目标市场需求,结合对行业同类产品特性的比较分析和企业自身核心能力及创新实现方式的考虑,选择具体的创新产品。创新产品是市场需求与企业优势的“交集”,以能否取得最大的预期投资回报率为最终选择标准。

产品创新模式可以分为自主创新、模仿创新、合作创新三种基本模式。自主创新模式是企业通过自身的努力和探索产生技术突破,并在此基础上依靠自身的能力推动产品和工艺等一系列创新,完成技术的商品化,达到预期目标的商业活动。模仿创新模式是通过学习、模仿率先创新者的创新思想和行为,吸取率先者成功经验和失败的教训,引进、购买或破译率先者的核心技术和技术秘密,并在此基础上进一步改进和开发。在工艺设计、质量和成本控制、大批量生产管理、市场营销等创新链的中后期阶段投入主要力量,生产出在性能、质量、价格等方面富有竞争力的产品与率先创新的企业竞争,以此建立自己的竞争地位,获取经济利益的一种行为。合作创新模式是企业间或企业、科研机构、高等院校之间的联合创新行为。合作创新通常以合作伙伴的共同利益为基础,以资源共享或优势互补为前提,有明确的合作目标、合作期限和合作规则,合作各方在技术创新的全过程或某些环节共同投入,共同参与,共享成果,共担风险。

产品开发是产品形成过程中计划、结构设计、组织等部分的具体体现,分产品规划、产品设计、产品试验三个阶段。

①产品规划 产品规划确定被生产产品的造型以及为进行产品开发所要求的组织等所有与市场有关的任务。如根据市场分析(包括对潜在竞争产品分析),按功能、材料、加工方法、质量和成本等要求对产品进行定义;通过产品定义,丰富或致力于占领市场开拓中挖掘的市场空缺,确定从开发到进入市场的时间等;产品规划阶段完成的是概念上的设想及所期望的产品特性的系统配置。

②产品设计 产品设计是在知识和经验的基础上,创造性地寻求技术产品的优化方案,并求出它的功能和结构构成,制定出可用于加工的技术资料。

③产品测试 产品测试分为单个或多个样品的加工和测试。该阶段产品的知识得到扩充,并考虑对产品模型进行补充和修改。产品的质量、成本、进入市场时间、服务和环保是新产品开发的核心要素。产品创新、先进的设计技术和高层管理支持是新产品开发成功的关键。