科技创新课件八大技术系统进化法则

技术系统进化法则JSPC21、预测新产品的方向与特征2、对于现有产品的改进方向给予建议3、产品专利规避的分析工具进化法则的作用和意义JSPC3技术系统进化法则1、技术系统完备性法则2、技术系统能量传递性法则3、技术系统的S曲线进化法则4、提高理想化法则；5、子系统不均衡进化法则；6、动态性进化法则；7、向超系统进化法则；8、子系统协调性法则；9、向微观级和场的应用进化法则；10、向减少人工介入和自动化方向进化法则。JSPC4技术系统系统的定义：一个产品或物品都可以看做是一个技术系统，技术系统可以简称为系统系统是具有系统特征的部件和联系的总和，这里的特征是系统个别部件所没有的。系统特性：飞机飞行，缝纫机缝制衣服作用客体：飞机作用于空气，缝制的衣服主要有效功能：飞机运送货物，缝纫机缝制JSPC5系统、子系统、超系统系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作用实现一定的功能。系统之外的高层次系统称之为超系统，系统之内的低层次系统称之为子系统。JSPC6以汽车作为一个系统，轮胎、发动机、方向盘等是汽车的子系统；交通系统就是汽车的一个超系统，因为每辆汽车都是整个交通系统的一个组成部分。当然，气候，车库等也是汽车的超系统。“当前系统”是一个相对的概念。如果我们以轮胎作为“当前系统”来研究的话，那么轮胎中的橡胶、子午线、充气嘴等就是轮胎的子系统，而汽车、驾驶员、气候、车库、交通系统等就都是汽车的超系统。系统、子系统、超系统JSPC7提高理想度法则完备性法则向超系统进化法则向微观级进化法则协调性法则动态性进化法则能量传递法则子系统不均衡进化法则S曲线法则向减少人工介入和自动化方向法则十大技术系统进化法则JSPC8•适用情况：预测产品或技术的发展趋势问题进化曲线发展方向解决方案技术系统进化法则JSPC9能源动力装置传动装置执行装置产品控制装置外部控制一、技术系统完备性法则系统主要部分–执行装置、传动装置、动力装置、控制装置JSPC10能源动力装置转换器传输装置执行装置传感器控制装置产品外部控制测量工作系统一、技术系统完备性法则JSPC11能源风能动力装置帆传动装置桅杆执行装置船体控制装置产品货物外部控制水手帆船运输系统一、技术系统完备性法则JSPC12技术系统实现其基本功能的必要条件之一：能量能够从能量源流向技术系统的所有元件例如，收音机在金属屏蔽的汽车中就不能收听高质量的广播，就因为电台传递的能量源受阻。如果在汽车外加天线，问题即可得到解决。另外注意的一点：要使技术系统的某元件具有可控性，必须在该元件和控制装置之间提供能量传递通路。二、技术系统能量传递法则JSPC13SteamTrian-ChemicaltoheattopressuretomechanicalDieselTrain-ChemicaltopressuretomechanicalElectricTrain-ElectricaltomechanicalseveralenergyReducedenergyOneenergyconversionNoenergyconversion二、技术系统能量传递法则蒸汽机火车——化学能转换为热能再转换为机械能柴油机火车——化学能转换为机械能电火车——化学能转换为机械能技术系统的进化应该沿着能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量的损失。JSPC14•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。图4-11性能发展时期婴儿期成长期成熟期衰退期三、S曲线进化法则产品进化s形曲线JSPC15tttt专利数量利润性能参数发明级别1234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。三、S曲线进化法则婴儿期成长期成熟期衰退期JSPC16三、S曲线进化法则s曲线族图JSPC17•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度，向最理想系统的方向进化•提高理想度法则是所有进化法则的基础。四、提高理想度法则移动投影机JSPC18ФМ,Г,Э123А提高理想度途径容量9G转速10000转/分钟容量40G功能尺寸.质量1，硬盘2，计算器、电脑3，汽车，手机第一，提高有益的参数第二，降低有害的参数第三，提高有益参数的同时降低有害参数四、提高理想度法则JSPC19什么是理想度？•定量描述：•最终理想解：按照理想度的概念，最理想的产品应该是这样的：该产品作为实体并不存在，但是有用功能仍然能够实现。即是最终理想解。•最理想的状况：有用功能∝资源的消耗0有害作用之和＋成本有用功能之和理想度＝JSPC20理想化的要素•理想系统：没有实体，没有物质，不消耗能源，但能实现一切需要的功能。•理想过程：只有过程的结果而无过程本身•理想资源：有无穷无尽的资源，可随意使用却不必付费。•理想方法：不消耗时间和能量，通过自身调节能达到所需目的•理想机器：没有实体的机器，但能完成所需要的工作。•理想物质：没有物质，但能实现物质的功能•...............................................................JSPC21增加理想化水平•增加新的有效功能，从超系统中获取功能•传输尽量多的外部已存在的可利用资源，尤其是利用免费资源，以降低成本•利用内部及外部已存在的可利用资源，尤其是利用免费资源，以降低成本•删除低效或无效功能，减少有害功能数量•预防有害功能的产生，将有害功能消除或转化为中性功能，减轻有害功能等级•将有害功能转到超系统去JSPC22理想化方法•部分理想化a)加强有用功能b)降低有害功能c)功能通用化d)增加集成度e)功能专用化f)增加柔性•全部理想化a)功能剪切简化系统b)系统剪切，去除多余子系统c)原理改变，获得全新的系统d)系统换代JSPC23最终理想解•保持原系统所有的优点•消除原系统所有缺点•没有增加系统的复杂度•没有产生新的缺陷JSPC24最终理想解确定的步骤•设计的最终目的是什么？•理想解是什么？•达成理想解的障碍是什么？•出现这个障碍的后果是什么？•避免出现这个障碍的条件是什么？•要制造这些条件存在的可用资源是什么？等离子150英寸液晶0.44英寸JSPC25农场养兔子的难题•方式：放养•难题：农场主不希望兔子走得太远农场主不愿意也不可能花费大量的资源割草运回来喂兔子应用上面的5步骤，分析并提出最终理想解JSPC26•设计的最终目的是什么？兔子能够吃到新鲜的青草•理想解是什么？兔子永远自己吃到青草•达成理想解的障碍是什么？为防止兔子走的太远照看不到，农场主用笼子放养兔子，这样，放兔子的笼子不能移动•出现这个障碍的后果是什么？由于笼子不能移动，可被兔子吃到的笼下草地面积有限，短时间内草被吃光了•避免出现这个障碍的条件是什么？当兔子吃光笼子下的青草时，笼子移动到另一块有青草的草地上•要制造这些条件存在的可用资源是什么？可用资源是兔子•解决方案：给笼子装上轮子，兔子自己推着笼子移动，去不断获得青草。农场养兔子的难题JSPC27IFR实例1•问题：给鸡蛋打日期戳•IFR:鸡蛋自动打上日期戳分析资源：物质、能量、动作方案：利用已有的动作JSPC28IFR法的作用•直接设想最理想的技术系统，在解决问题的最初就使矛盾更加尖锐化•有利于更彻底的解决矛盾，得到最理想的解决问题方案。JSPC29五、子系统不均衡进化法则技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成。子系统不均衡进化法则包含着：•任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的S曲线进化的；•组成技术系统所包含的各个子系统都是不同步、不均衡进化的；•整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的即最不理想的子系统利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时发现并改进最不理想的子系统．JSPC30自行车的不均衡进化五、子系统不均衡进化法则自行车的进化JSPC31JSPC32六、动态性进化法则•沿着增加系统可移动性的方向发展•沿着增加系统的柔性方向发展•沿着增加系统可控性方向发展水切割激光切割JSPC33固定电话子母机手机六、动态性进化法则—可移动性JSPC34刚体单铰链多铰链柔性体液体/气体场六、动态性进化法则—柔性化JSPC35六、动态性进化法则—柔性化直尺折尺卷尺声波测量器激光测量仪测量距离的案例JSPC36六、动态性进化法则—柔性化JSPC37六、动态性进化法则—柔性化JSPC38DirectcontrolControlthroughintermediaryAdditionoffeedbackAdditionofintelligentfeedbackManualfocusingPressabuttontofocus(Mechanism)FocusinghappensaccordingtolightreadingAutomaticfocusing六、动态性进化法则—增加可控性直接控制通过中介控制通过反馈控制增加高级反馈控制手动调焦增加按钮（机械调焦）通过光的强度调焦自动调焦JSPC39六、动态性进化法则—增加可控性Openingwindowwithstick-DirectactionPressabuttontoopenwindows(Mechanism)WindowsopenaccordingtotemperaturereadingDifferentheat/ventilationprogrammesdependingongreenhousecontents打开窗户直接控制增加一个机械按钮控制窗户的开关根据温度的值根据花房的需求设置不同的程序控制花房自动调节环境案例JSPC40七、向超系统进化法则•技术系统首先向系统的合成方向发展•技术系统的简化子系统双系统多系统单系统超系统单系统此时，子系统功能得到加强的同时，也简化了原有的系统。JSPC41“逐步增加→逐步减少”（“单-双/多-单”）技术系统总模式单系统双或多系统相似的功能不同的功能逐步部分地减少系统减少成新的单系统具有相似的特性具有混合的特性具有不同的特性具有相反的特性JSPC42超系统空中加油机系统受油机输油管子系统超系统飞机燃油系统向超系统跃迁—空中加油机实例七、向超系统进化法则JSPC43BladeBladeplusfileBladeplusfilehookBladeplusfilehooksawBladeplusfilehooksawscissorsBladeplusfilehooksawscissorscorkscrewMonosystemBisystemTrisystemPolysystem七、向超系统进化法则JSPC44FlatheadscrewdriverTwinheadscrewdriverMultiheadscrewdriverMultichangeablescrewdriverheadsSinglelensDuallensDualtelescopiclensDualtelescopiclenswithlaserrangefinder七、向超系统进化法则单头螺丝刀双头螺丝刀更多种类的螺丝刀换头螺丝刀JSPC45PencilColoredpencilPencilwitheraserontheendGeometrysetHammerBall-peen,malletdifferentsizesClaw-hammerToolset七、向超系统进化法则JSPC46七、向超系统进化法则JSPC47八、协调性法则组成技术系统的各个子系统、各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：•结构上协调。比如：早期积木只能摞、搭；现代积木可自由组合、随意插合成不同的形状。•性能参数的协调。比如：网球拍需要考虑两个性能参数的协调：一方面要将球拍整体重量降低，以提高其灵活性；同时要增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量。•工作节奏和频率上的协调。比如吸尘器．吸力太大，吸嘴会粘住地毯．JS