技术系统进化法则

内蒙古科技大学：闫炳文第二章技术系统进化法则技术系统的S－曲线2技术系统的八大进化法则33技术系统的概念31基于技术系统进化法则的预测34内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1921级（Level1）：通常的设计问题，或对已有系统的简单改进。设计人员自身经验即可解决，不需要创新。大约32%的解属于该范围。2级（Level2）：通过解决一个技术冲突对已有系统进行少量的改进。采用行业中已有的方法即可完成。解决该类问题的传方法是折衷法。大约有45%的解属于该范围。3级（Level3）：对已有系统有根本性的改进。要采用本行业以外已有的方法解决，要解决冲突。大约有18%的解属于该范围。4级（Level4）：采用全新的原理完成已有系统基本功能的新解。解的发现主要是从科学的角度而不是从工程的角度。大约有4%的解属于该类。5级（Level5）：罕见的科学原理导致一种新系统的发明。大约有1%属于该类基于TRIZ的技术创新分级内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/193发明等级各个发明等级的特征原始状况问题来源及解题所需知识范围困难程度转换规律解题后引起的变化课题比例第一级合理化建议带有一个通用工程参数的课题问题明显且解题容易；基本专业培养课题没有冲突在相应工程参数上发生显著变化在相应特性上产生明显的变化80％第二级适度新型革新带有数个通用工程参数、有结构模型的课题存在于系统中的问题不明确；传统的专业培训标准问题选择常用的标准模型在作用原理不变的情况下解决了原系统的功能和结构问题第三级专利成堆工作量，只有功能模型的课题通常由其他等级系统和其他行业的知识中衍生而来；发展和集成的创新思想非标准问题利用集成方法解决发明问题在转变作用原理的情况下使系统成为有价值的、较高效能的发明16％第四级综合性重要专利有许多不确定的因素，结构和功能模型都无先例的课题来源于不同的知识领域（全社会的知识）；渊博的知识和脱离传统概念的能力复杂问题运用效应知识库解决发明问题使系统产生极高的效能、并将会明显地导致相近技术系统改变的“高级发明”3％第五级新发现和基础性专利没有最初目标，也没有任何现存模型的课题来源或用途均不确定，（运用全人类的知识）独特异常问题科学和技术上的重大突破使系统产生突变、并将会导致社会文化变革的“卓越发明”1％发明等级及其特征内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/194技术系统的概念技术系统（系统）概念的定义和其特征的描述，目前尚无统一规范的定论。系统是由一些相互联系、相互制约的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的一个有机整体（集合）。我们可以从三个方面理解系统的概念：（1）系统是由若干要素（部件）组成的有机体；（2）系统有一定的结构；（3）系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/195技术系统的概念（1）系统是由若干子系统组成的。子系统由元件和操作构成。如运算器、控制器、存储器、输入/输出设备组成了计算机的硬件系统，而硬件系统又是计算机系统的一个子系统。操作原件子系统1子系统n系统超系统内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/196技术系统的概念（2）系统有一定的结构（层次）。一个系统是其构成要素的集合，这些要素相互联系、相互制约。系统内部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序及失控关系的内在表现形式，就是系统的结构。例如钟表是由齿轮、发条、指针等零部件按一定的方式装配而成的，但一堆齿轮、发条、指针随意放在一起却不能构成钟表。操作原件子系统1子系统n系统超系统超系统层次系统层次子系统层次内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/197技术系统的概念（3）系统有一定的功能，或者说系统要有一定的目的性。系统的功能是指系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、和功能。例如信息系统的功能是进行信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用，辅助决策者进行决策，帮助企业实现目标。超系统系统内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/198技术系统实例：帆船•完成“运输货物”这一功能的技术系统由四部分组成。系统名称：帆船系统组件（子系统）：水手、帆、桅杆、船体超系统组件：风能、货物等。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/199技术系统的进化技术系统的进化是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程。TRIZ技术系统进化理论指出：技术系统一直处于进化之中，解决技术系统矛盾是进化的推动力。所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律。内蒙古科技大学：闫炳文技术系统进化的S曲线产品都是由多个系统组成技术系统。每个技术系统、子系统的进化一般都要经历S－曲线所示的四个阶段：婴儿期－成长期－成熟期－退出期技术系统进化指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程，并且进化是有规律的。最理想的技术系统：“它既不消耗任何资源，但却能够实现所有必要的功能”（作为物理实体它并不存在）。技术系统是沿着提高其理想程度，向最理想系统的方向进化。2020/1/1910内蒙古科技大学：闫炳文什么是S曲线2020/1/1911•一个技术系统的进化一般经历4个阶段，典型的S曲线是描述一个技术系统的完整生命周期。•当一个技术系统的进化完成4个阶段后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。2020/1/19TRIZ理论：技术系统进化法则11婴儿期衰退期成长期成熟期内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1912技术系统进化不同阶段的特征•通过性能参数随时间变化的规律，可以准确地予测产品和技术所处的生命周期阶段。tttt时间（阶段）1234专利数量经济收益性能参数发明级别内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/19TRIZ理论：技术系统进化法则13S曲线的意义•描述了技术系统的完整生命周期，描述了技术系统一般发展规律；•帮助创造者确定系统的发展阶段，指导产品或技术设计和研发的方向；•指导创造者在产品的各个阶段决策制定•引导人们在各个领域预见并解决新的任务。S曲线进化法则发展方向解决方案内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/19TRIZ理论：技术系统进化法则14S曲线的跃迁－S曲线族新产品模式研发下一代竞争技术下一个产品模式的S曲线能工作能正确工作最大性能最大功效最佳可靠性最低成本过时技术时间主要参数研发极限内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/19TRIZ理论：技术系统进化法则15产品技术系统进化的例子前人预测:1997SANYO:2001研发极限超声波作用原理海尔无洗衣粉洗衣机洗涤效果时间化学作用原理内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/19TRIZ理论：技术系统进化法则16S曲线进化法则实例•电话的创造与创新有线电话无线电话电视电话内蒙古科技大学：闫炳文二、技术系统进化法则2020/1/1917•技术系统进化法则是TRIZ理论的核心内容之一。通常人们常常以“八大法则”概述技术系统的进化，然而“八大法则”的内容又不尽一致。不同观点见下表。亿维讯创新制胜（宇航出版社）创新40法、TRIZ理论全接触1.完备性法则，•提高理想度法则，•协调性法则，•提高柔性、移动性和可控性•子系统非一致性进化法则，•向超系统升迁法则，•向微观系统升迁法则，•能量传导法则。1技术系统的S曲线进化法则2提高理想化法则3子系统协调性进化法则4动态性进化法则5子系统不均衡进化法则6向超系统进化法则7向微观级和场的应用进化8向自动化方向进化法则1）技术系统的S曲线进化法则；2）提高理想度法则；3）子系统协调性进化法则；4）动态性和可控性进化法则；5）子系统的不均衡进化法则；6）增加集成度再进行简化的法则；7）向微观级和增加场应用的法则；8）减少人工介入的进化法则。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1918TRIZ的技术系统八大进化法则1、完备性法则；2、能量传递法则；3、动态性进化法则；4、提高理想度法则；5、子系统不均衡进化法则；6、向超系统进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、子系统协调性法则•向自动化方向进化法则；技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。内蒙古科技大学：闫炳文法则1：完备性法则该定律是指自治系统包含工作装置、传动、能源及控制四部分。其中工作装置是直接完成系统主要功能的部分，传动部分将能源传递到所需要的位置，能源部分产生系统运行所需要的能量，控制部分使各部分的参数与行为按需要改变。2020/1/1919产品传输装置执行装置动力装置能量源控制装置内蒙古科技大学：闫炳文法则1实例－帆船2020/1/1920帆船完成“货物运输”功能的技术系统货物桅杆船体帆风能水手完整的技术系统载物内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1921完备性法则的作用•有助于我们准确地判断，现有的组件集合是否构成完整的技术系统。提高技术系统的效率。因为该法则可以帮助我们发现并消除整个系统中效率低下的某个子系统。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1922法则2：技术系统能量传递法则A技术系统要实现其功能，必须保证：能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。•如果技术系统中的某个元件不接收能量，它就不能发挥作用，那么整个技术系统就不能执行其有用功能，或者有用功能的作用不足。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1923能量传递法则实例：•收音机在金属屏蔽的环境（如汽车）中就不能正常工作。在汽车外加一天线，问题就解决了。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1924•B技术系统的进化应该沿着使能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量损失。•实例：用手摇绞肉机代替菜刀剁肉馅。用刀片旋转运动代替刀的垂直运动，能量传递路径缩短，能量损失减少，同时提高了效率。内蒙古科技大学：闫炳文•懂得了能量传导性法则，就可以在特定阶段为新技术系统提供最大功率。有助于我们减少技术系统的能量损失，保证其在特定阶段提供最大效率。2020/1/1925能量转递的法则的作用内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1926法则3：技术系统动态性进化法则•技术系统的动态性进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化。A.结构柔性：B.可移动性：固定电话→子母机→手机(直板,折叠,滑盖)C.可控性：无控制→直接控制→反馈控制→自我调节内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1927A、由刚性趋向柔软内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1928B.提高可移动性•技术系统的进化应该沿着系统整体可移动性增强的方向发展。实例：座椅。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1929C.提高可控性•提高可控性是指，技术系统的进化将沿着系统内各部件的可控性增加的方向发展。•银行金库钥匙管理内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1930实例：照相机的进化。实例：路灯的进化。•直接控制——每个路灯都有开关，有专人负责定时开闭。•间接控制——用总电闸控制整条线路的路灯。•引入反馈控制——通过感应光亮度，控制路灯的开闭。•自我控制——通过感应光亮度，根据环境明暗自动开闭并调节亮度。内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1931法则4：技术系统提高理想度法则技术系统沿着提高理想度，向最理想系统的方向进化，代表着所有技术系统进化法则的最终方向。理想化意味着：系统的质量、尺寸、能量消耗0实现的功能数量∞内蒙古科技大学：闫炳文2020/1/1932第一台计算机重量：数吨功能:计算现代计算机重量：1000克功能：上千种。包括计算、绘图、通信、多媒体等法则4实例内蒙古科技大学：闫炳文下面是该路线所包含的几个状，为了增加理想化水平，最初采用实体的系统增加一个空洞及几个空洞，之后采用毛细孔实体及多孔实体，最后采用多微孔洞实体。空心砖、空心楼板、保温杯等均是按该路线进化的实例2020/1/1933实体一个空洞几个空洞毛细孔实体多孔洞实体多微空洞实体内蒙古科技大学：闫炳文法则5：技术系统子系统的非均衡发展2020/1/1934子系统不均衡进化法则包含着：1.每个子系统都是沿着各自的S曲线进化的；2.组成技术系