工程师创新手册(进阶):CAFE-TRIZ方法与知识库应用
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2.4 C-K理论的应用及发展

C-K理论自提出以来得到了广泛的关注,其应用大体可总结为三个方向。

2.4.1 对C-K理论的实施和验证

第一,将C-K理论应用在具体工程设计情境中并加以验证。例如Hatchuel和Masson(2011)通过实证研究表明,引入C-K理论能够有效地识别工程专业学生在合作完成设计项目的过程中经常存在的思维固化效应,并基于四个算子提出了克服这些障碍的解决方案;此外,Blanchard和Corsi(2013)等进行了对照分析,结果表明C-K理论能够有效提升团队成员打破跨领域知识边界,进而提升创新设计的能力和效果。

更进一步扩展,在团队设计以及创新过程中,每个成员都存在自身熟悉的知识领域,每一个知识领域(knowledge domain)就像海洋上分离的岛屿,可能存在或不存在交集,成员之间的知识领域也有可能不存在交集(例如来自不同领域的专家组成的团队,化学家和生物学家,或者再加上一个火箭发动机专家的知识领域是大相径庭的,他们只在一些基本的科学常识方面存在共识)。在共同设计并解决问题的过程中,就是要充分挖掘并整合个人的K空间,形成团队的共享K空间,知识的储备量将有大幅增加,不论是来自K空间的“限制性细分”(restrictive partition),还是头脑风暴式的“扩展性细分”(expansive partition),都会从中受益,而在验证C空间中命题是否成立时,团队共享K空间也能提供更多可能(例如两个高中生可能无法验证气垫船是否成立,但是加入一个工程师,团队的共享K空间增大,就很容易验证气垫船的可行性)。在C-K理论的框架下,能够分析和解释团队设计和创新的优势,从理论解构的层面监控整个创新过程,提升团队共享K空间的有效性,避免头脑风暴容易发散不集中等问题。

2.4.2 对C-K理论的改进

在理解并应用C-K理论的基础上对其进行改进,或者基于C-K理论开发一系列新的理论或方法。Masson和Weil(2009)基于C-K理论提出了KCP理论,该方法关注集体创造过程,现有的设计理论(包括C-K理论),没有一个能够充分融合设计过程中的认知因素和社会因素,而作者提出的KCP理论则填补了这一空白。此外,Kazakci和Tsoukias(2005)尝试将C-K理论应用到计算机辅助设计工具的开发过程中,发现在C和K空间之外需要引入一个全新的环境空间(E空间),并基于这样的理念开发了新的C-K-E理论,其面对特定领域的设计过程更加具有解释力。

2.4.3 在创新方法评价领域的应用

已有研究者运用C-K理论,对各种设计理论以及创新方法进行了分析考察,其中比较具有代表性的是Shai等(2013)针对注入式设计方法(infused design method,简称ID方法)开展了基于C-K理论的分析,并用实际的工程案例加以佐证。ID方法致力于将跨学科的知识有效地运用在工程设计过程中,C-K理论指出其创造力的源泉在于其对不同学科领域K空间的拓展及融合,并对组织知识管理策略提供了相应的建议。该研究另外的贡献在于,在用C-K理论解构ID方法,对后者形成清晰认识的同时,也让前者得到理论拓展,这也与Hatchuel(2013)对C-K理论的改进研究相契合。

在基于C-K理论的比较分析逐渐得到学界认可的基础上,Kroll和Masson(2014)基于C-K理论考察了参数分析法(parameter analysis method,简称PAM)。传统的系统化创新方法追求全面,相对比较耗时,除非使用者具有非常深厚的专业背景(Pahl,1999);类似头脑风暴的方法灵活但是效果不稳定,PAM则是二者的折中方案,聚焦于系统中最核心的参数的改变及相应方案的产生,实践证明尤其适合经验匮乏的新手解决工程问题。Kroll(2014)具体来讲,PAM将工程设计方案产生的过程视为概念空间以及配置空间(主要指头脑中构思的硬件实现)之间的相互作用,这与C-K理论具有高度的形式一致性。因此,运用C-K理论对其进行剖析,发掘PAM方法的创造力源泉可以用C-K理论中的逆向划分过程加以解释;同时,也阐明了PAM分析中内隐的价值分配过程,该过程之前一直没有得到清晰的认识。

Reich和Hatchuel(2012)则基于C-K理论对先进结构化创新思维(英文缩写为ASIT)的优势与缺陷进行了深入的分析,认为其优势在于ASIT坚持闭世界原则,产生概念解的过程中不需要引入新知识或对系统进行大幅度的改动,因此在最大程度上挖掘了系统内部的潜力(穷尽系统内资源),在现实中可能具有一定的可行性。而缺点也同样源于此,ASIT不允许知识的扩展和新知识的引入,为了可行性牺牲了一部分概念解,这恰恰又是问题解决与产品创新的重要一步。

类似的工作还包括Kroll(2013)运用C-K理论分析框架,横向对比了参数分析法、功能分解法以及形态分析法三个工程设计领域的工具方法,该分析能够深入挖掘三种方法的内在一致性及区别所在,从而提出更好的整合方案。此外,基于C-K理论对各具体领域及方法的分析研究层出不穷。Boujut(2009)在食品加工领域,将经典TRIZ方法应用在实际问题解决中,并用C-K理论进行了剖析。作者选用二者并加以结合分析的原因在于,TRIZ是基于专利分析以及实践的工具集合,没有经历传统的科学理论的检验过程;而C-K理论是剖析工程问题解决过程中内在逻辑的抽象理论,没有提供具体解决问题的工具,二者具有良好的互补性。基于以上的理念以及案例研究,作者提出了C-K视角下的TRIZ流程,并基于C-K理论内在流程的启示,为食品行业R&D的实施提供了建议。

Elmquist和Segrestin(2007)则将C-K理论应用于对新药物开发领域模糊前端的分析过程中,指出现有筛选机制的不足并加以改进;Hatchuel和Weil(2009)在对C-K理论进行详细介绍的基础上,用C-K理论解构了另外一个设计理论——耦合设计流程,更加清晰地展示出后者的流程,也表明C-K理论具有很强的解释力;Lenfle(2012)运用C-K理论考察了以“曼哈顿计划”为例的突破性创新过程,基于C-K理论的流程非常清晰地展示了“曼哈顿计划”的各阶段设计方案的全貌,并为项目管理提供了启示;而Arrighi(2013)等人的研究则探究计算机辅助设计工具(CAD)能够有效帮助设计者提升设计的原创性和鲁棒性的内在原因;Le Masson和Weil(2013)基于历史发展的脉络,从C-K理论的统一视角出发,分析了德国设计理论史上出现的若干重要理论,结论发现德国历史上曾经出现的设计理论都具有两个关键特征,其一是对未知的结构化表述,其二是持续改进理论自身产生方案的能力。

基于以上的论述,有许多研究者开展了基于C-K理论的视角对各类设计方法进行解读的工作,得到的结论是非常具有启发性的。但是鲜有研究者聚焦于TRIZ理论发展过程中的代表性方法,并基于C-K理论的启示为未来TRIZ理论的改进提供建议。本书下一章将应用C-K理论对在实际工程问题解决中得到大量使用的经典TRIZ矛盾矩阵法、USIT以及ASIT方法进行横向比较,试图从根本上揭示三种方法的异同,为开发更“理想的”创新方法指明方向。