S曲线与技术进化法则(TRIZ).ppt

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1、 自行车的进化自行车的进化v 自行车是1817年法国人西夫拉克发明的，称为“木房子”的第一辆自行车由机架及木制的轮子组成，没有手把，骑车人的脚是驱动装置。该车不能转向，不舒适。 自行车的进化自行车的进化v 1861年，基于“木房子”的新一代自行车设计成功，该车是现在所说的“早期踏板车”，“木房子”的缺点依然存在。 自行车的进化自行车的进化v 1870年，被称为“Ariel”的自行车设计成功，该车前轮安装在一个垂直的轴上，使转向成为可能，但依然不安全、不舒适、驱动困难。 自行车的进化自行车的进化v 1879年，脚登驱动、链轮及链条传动的自行车设计成功，该类车的速度可以达到很高，但该类自行车没有车

2、闸，因此高速骑车时很危险。 自行车的进化自行车的进化v 1888年，车闸设计成功，前轮直径已经变大，但零部件材料不过关，影响了自行车的速度。 自行车的进化自行车的进化v 20世纪，各种新材料用于自行车零件。并且有了折叠自行车，变速自行车。后变速器前后变速器 自行车的进化自行车的进化v21世纪的自行车 自行车的进化自行车的进化v21世纪的电动自行车 这款电动力自行车外形如同一个平板，它采用汽车用锂电池供电。自行车上的车把、车座和脚蹬等部件都可以折叠起来，只需要一个平板大小的空间就可以存放它。这款车为骑车者提供了许多便利设计：当它使用电力前进时，两个脚蹬可以同时降低到最底端。在车的平板内部还设计了

3、一个储存空间，您可以将笔记本电脑、手机、iPod等随身物品放入其中。它还可以利用您放在存储空间中的笔记本登录到互联网上，并通过前端内置的屏幕为您提供道路导航。 自行车的进化自行车的进化下一代是什么样的呢？下一代是什么样的呢？下下一代是什么样的呢？下下一代是什么样的呢？下下下下下一代呢？下一代呢？ 技术预测技术预测-企业在新产品研发决策过程中，要企业在新产品研发决策过程中，要预测当前产品的技术水平及新一代产品可能的进预测当前产品的技术水平及新一代产品可能的进化方向，这种预测的过程称为技术预测化方向，这种预测的过程称为技术预测。 S曲线曲线 1854年，电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了，6年之

4、后德国人赖伊斯又重复了这个设想。原理是：将两块薄金属片用电线相连，一方发出声音时，金属片振动，变成电，传给对方。 问题是送话器和受话器的构造，怎样才能把声音这种机械能问题是送话器和受话器的构造，怎样才能把声音这种机械能转换成电能，并进行传送。转换成电能，并进行传送。 1875年6月2日，贝尔在一次试验中，他把金属片连接在电磁开关上，没想到在这种状态下，声音奇妙地变成了电流。 S曲线婴儿期曲线婴儿期 v当实现系统功能的原理出现后，系统也随之产生；v新系统的各组成部分通常是从其它已有的系统中“借”来的，并不适应新系统的要求。 时间时间性能参数性能参数婴儿期婴儿期成长期成长期成熟期成熟期衰退期衰退期

5、婴儿期的特征婴儿期的特征: 对婴儿期的建议对婴儿期的建议l充分利用已有技术系统中部件和资源第一代modem是和已有的电话线相匹配，协调发展的。l与已有的其他先进系统或部件相结合modem与3G的结合l重点解决阻碍产品进入市场的瓶颈问题调制解调技术的“瓶颈”带宽问题主要问题：l 缺乏资源l 新系统中存在一系列“瓶颈”问题l 新系统的性能通常不如旧系统 练习练习v举出一个当前处于婴儿期的技术系统。v你认为当前该技术系统面临的最迫切的问题是什么？ 当前处于婴儿期的产品当前处于婴儿期的产品动力电池组动力电池组 电话发明后的几十年里，围绕着电话的经营、技术等问题，大量的电话发明后的几十年里，围绕着电话的

6、经营、技术等问题，大量的专利被申请。专利被申请。StrowgerStrowger的的“自动拨号系统自动拨号系统”减少了人工接线带来的种种问题。减少了人工接线带来的种种问题。干电池的应用缩小了电话的体积，干电池的应用缩小了电话的体积，装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失。装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失。19061906年，年，Lee DeLee De发明了电子试管，它的扩音功能领导了电话服务的发明了电子试管，它的扩音功能领导了电话服务的方向。方向。后来贝尔电话实验室制成了电子三极管。后来贝尔电话实验室制成了电子三极管。S S曲线成长期曲线成长期 成长期的特征：成长期的特征：v制约系

7、统的主要“瓶颈”问题得到解决，系统的主要性能参数快速提升，产量迅速增加，成本降低；v随着收益率的提高，投资额大幅增长；v特定资源的引入使系统变得更有效。 时间时间性能参数性能参数婴儿期婴儿期成长期成长期成熟期成熟期衰退期衰退期 成长期特点成长期特点l开始获利l进入不同的细分市场l系统及其部件会有些适度的改变l是产品生命周期中最好的阶段 技术系统进入不同的细分市场专用化技术系统进入不同的细分市场专用化各种类型的各种类型的GPS 对成长期的建议对成长期的建议 首先将新产品推向市场，抢首先将新产品推向市场，抢占先发优势；占先发优势； 然后不断对新产品进行改进，然后不断对新产品进行改进，不断推出基于该

8、核心技术的性能不断推出基于该核心技术的性能更好的产品；更好的产品； 到成长期结束要使其主要性能到成长期结束要使其主要性能指标（性能参数、效率、可靠性指标（性能参数、效率、可靠性等）基本达到最优。等）基本达到最优。 练习练习v举出一个当前处于成长期的技术系统。v你认为当前该技术系统面临的最迫切的问题是什么？ S曲线成熟期曲线成熟期 时间时间性能参数性能参数婴儿期婴儿期成长期成长期成熟期成熟期衰退期衰退期成熟期的特征成熟期的特征v系统发展趋于缓慢v生产量趋于稳定v新出现的矛盾会阻碍系统的进一步发展 系统发展趋于缓慢的原因：系统发展趋于缓慢的原因：l 系统性能已接近自然极限，发展趋于缓慢l 回报率/

9、有害作用的比值快速增长l 经济和法律的限制l 超系统发生改变 l 新出现的矛盾阻碍系统的发展v实例：芯片的运算速度受电子移动速度所限 v实例：和汽车相关的问题 交通堵塞交通堵塞 停车停车 空气污染空气污染 废旧汽车废旧汽车v实例：汽车速度受规定所限 成熟期的主要特征成熟期的主要特征l系统消耗大量的特定资源l系统被附加一些与其主要功能完全不相关的附加功能l系统发展寄希望于新的材料和技术_如： 纳米材料l系统的改变主要是外在的变化 对成熟期的建议对成熟期的建议l下一步的努力方向是：降低成本，改善外观l增添系统服务功能的可能性 l简化系统，和其他系统或技术相结合 v实例：一体打印机 向系统中引入辅助

10、性新功能向系统中引入辅助性新功能手机的发展手机的发展GPSGPS功能功能照相功能照相功能电视、指纹加密、蓝牙、双卡单待电视、指纹加密、蓝牙、双卡单待 练习练习v举出一个当前处于成熟期的技术系统。v你认为当前该技术系统面临的最迫切的问题是什么？ S曲线衰退期曲线衰退期 时间时间性能参数性能参数婴儿期婴儿期成长期成长期成熟期成熟期衰退期衰退期v相同功能的新技术系统开始排挤老系统相同功能的新技术系统开始排挤老系统v系统带来的收益在下降系统带来的收益在下降 衰退期出现的原因衰退期出现的原因l新系统已经发展到第二阶段，迫使现有系统退出市场l超系统的改变导致对系统需求的降低l超系统的改变导致系统生存困难v

11、实例：计算尺、胶片单反机计算尺计算尺胶片机胶片机 v存储器存储器 对衰退期的建议对衰退期的建议: :老式明轮船老式明轮船现代娱乐用的明轮船现代娱乐用的明轮船武器武器比赛项目比赛项目l 寻找新的领域：如体育、寻找新的领域：如体育、娱乐等娱乐等l 重点投入资金寻找、选重点投入资金寻找、选择和研究能够进一步提择和研究能够进一步提高产品性能的替代技术。高产品性能的替代技术。 当前处于衰退期的产品当前处于衰退期的产品 S-Curve的相关性四参数法：PERFORMANCEPERFORMANCEINDEXINDEXNUMBER OFNUMBER OFINVENTORSINVENTORSLEVELS OFL

12、EVELS OFINVENTIONINVENTIONDEGREE OFDEGREE OFPROFITALLITYPROFITALLITYTIMETIME性能参数性能参数发明发明数量数量发明发明等级等级利润程度利润程度InfancyInfancyRapid GrowthRapid GrowthMaturityMaturityBefore MaturityBefore Maturity 发明级别发明级别发明专利数量发明专利数量参数性能参数性能利润利润t2t3t2t3t3t2t1时间时间时间时间时间时间时间时间t1t1t1t1t2t3IIIIVIII发明级别发明级别发明专利数量发明专利数量参数性能参

13、数性能利润利润t2t3t2t3t3t2t1时间时间时间时间时间时间时间时间t1t1t1t1t2t3IIIIVIII婴儿期婴儿期成长期 发明级别发明级别发明专利数量发明专利数量参数性能参数性能利润利润t2t3t2t3t3t2t1时间时间时间时间时间时间时间时间t1t1t1t1t2t3IIIIVIII发明级别发明级别发明专利数量发明专利数量参数性能参数性能利润利润t2t3t2t3t3t2t1时间时间时间时间时间时间时间时间IIIIVIIIt1t1t1t1t2t 3成熟期成熟期衰退期 提高运输速度的各类技术系统的提高运输速度的各类技术系统的S S曲线曲线1 1- -马车的进化马车的进化S S曲线曲线

14、2 2- -滑轨装置车进化滑轨装置车进化S S曲线曲线3 3- -发动机驱动车进化发动机驱动车进化S S曲线曲线4 4- -螺旋桨飞机进化螺旋桨飞机进化S S曲线曲线5 5- -喷气式飞机进化喷气式飞机进化S S曲线曲线6 6- -化学燃料火箭进化化学燃料火箭进化S S曲线曲线7 7- -核燃料火箭和利用太阳能驱核燃料火箭和利用太阳能驱动的固体燃料火箭进化动的固体燃料火箭进化S S曲线曲线8 8- -总体的总体的S S曲线曲线 S S曲线理论曲线理论是企业制定战略的重要参考尺度是企业制定战略的重要参考尺度产品技术产品技术成熟度成熟度 企业技术战略企业技术战略 创新战略创新战略 婴儿期婴儿期评估

15、该技术的功能能力，如果优于现有技术，分析技术转评估该技术的功能能力，如果优于现有技术，分析技术转化为产品的主要障碍，投入资金进行攻关，尽快实现技术化为产品的主要障碍，投入资金进行攻关，尽快实现技术产品化，争取尽快推向市场，抢占技术领先优势。产品化，争取尽快推向市场，抢占技术领先优势。 局部局部创新创新成长期成长期首先将新产品推向市场，抢占先发优势，然后不断对新产首先将新产品推向市场，抢占先发优势，然后不断对新产品进行改进，不断推出基于该核心技术的性能更好的产品，品进行改进，不断推出基于该核心技术的性能更好的产品，到成长期结束要使其主要性能指标（性能参数、效率、可到成长期结束要使其主要性能指标（

16、性能参数、效率、可靠性等）基本达到最优。靠性等）基本达到最优。 局部局部创新创新成熟期成熟期改进工艺、材料和外观，尽快使成本降到最低，这个时期改进工艺、材料和外观，尽快使成本降到最低，这个时期的利润主要靠市场营销手段来获取。同时必须投入资金跟的利润主要靠市场营销手段来获取。同时必须投入资金跟踪或探索可能的替代技术，判断新技术的技术成熟度，采踪或探索可能的替代技术，判断新技术的技术成熟度，采取相应对策。取相应对策。 局部创局部创新和系新和系统创新统创新退出期退出期重点投入资金寻找、选择和研究能够进一步提高产品性能重点投入资金寻找、选择和研究能够进一步提高产品性能的替代技术。的替代技术。 系统创系

17、统创新新 S曲线预测案例：曲线预测案例：v运用罗吉斯曲线(Logistic Model) 计算产品的技术生命周期，预测其发展趋势。 LogisticModel预测模型：()( )1tkP teP(t)为专利累积个数； 为S曲线斜率, 也就是S曲线的成长率；为成长曲线中之转折点(Midpoint) 的时间点。k则代表成长的饱和水平, 即饱和点( Saturation) , 其定义为 k 10% , k 90% , 也是成长期与成熟期所需的时间长度t。 人造板技术专利分析与趋势预测软件将上述罗吉斯曲线的数学式转换成3项参数, 即饱和点、成长时间(Growth time)和转折点, 为操作者自行判断

18、提供参考。专利检索地区为国内专利数据库, 对有关人造板加工的专利进行检索, 检索出1985年到2007年与人造板有关的发明专利共计403份, 实用新型专利3940份 由图可知, 人造板技术发展饱和点的专利数量为1191件, 整个曲线的成长时间为33714个。整个曲线的成长时间为33714个月, 即经历33714 个月专利数量会达到饱和点。将计算得到的S曲线加以归纳, 可以得出国内人造板技术的生命周期。在婴儿期部分, 以专利库的第一笔资料即1988年8月算起, 成长期转为成熟期的转折点为313个月。 结论：目前国内的人造板技术正处于成长期, 由TRIZ理论的S曲线进化法则可知, 处于成长期的人造

19、板技术需要降低支出,系统结构及其组成部分需要改善, 系统还拥有取之不尽的可以利用的内部和外部资源, 通常在这个阶段, 系统与不理想因素相关的矛盾还不很尖锐, 允许折中和暂缓解决。 技术系统进化法则技术系统进化法则达尔文达尔文阿奇舒勒阿奇舒勒18591859年出版了震动当时学术界的年出版了震动当时学术界的物种起源物种起源 技术系统的进化遵循一定的模式和规律。技术系统的进化遵循一定的模式和规律。技术系统的发展（在一定限度内）是可预测技术系统的发展（在一定限度内）是可预测的的。 1 1、技术系统概念、技术系统概念2 2、系统、子系统、超系统、系统、子系统、超系统3 3、技术系统进化论、技术系统进化论

20、主要内容：主要内容： 系统系统由若干相互联系、相互作用的部分组成的，在一定环境中具有特定功能的有机整体。技术系统技术系统 设计人员所设计的产品，是以一定的技术手段来实现社会特定需求的人造系统。是一种系统至少有一个部分是人造的符合完备性法则的要求什么是技术系统？什么是技术系统？ 系统的本质属性：系统的本质属性： 1 1）系统特征）系统特征：飞机是飞行，缝纫机是缝制衣服：飞机是飞行，缝纫机是缝制衣服 2 2）作用客体）作用客体： 空气，缝制的衣服空气，缝制的衣服 3 3）主要有效功能）主要有效功能：飞机运送货物，缝纫机缝制衣服：飞机运送货物，缝纫机缝制衣服例：例：电冰箱的系统特性、作用客体和系统属

21、性电冰箱的系统特性、作用客体和系统属性系统特性：制冷系统特性：制冷作用客体：空气作用客体：空气系统属性：冷藏食物系统属性：冷藏食物 系统系统结构图：结构图：环境环境输入输入输入输入输出输出系统系统子系统子系统子系统子系统子系统子系统子系统子系统 系统、子系统、超系统系统、子系统、超系统v 以汽车为例，轮胎、发动机、方向盘等是汽车的子系统；交以汽车为例，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系统的一个组成部分。当然，气候，车库等也是汽车的超

22、系统。统。当前系统当前系统 课堂练习课堂练习2 2v请说明电冰箱的子系统和超系统请说明电冰箱的子系统和超系统 技术系统进化法则技术系统进化法则为提高自身有用功能，技术为提高自身有用功能，技术系统从一种状态过渡到另一种状态时，系统内部系统从一种状态过渡到另一种状态时，系统内部组件之间、系统组件与外界环境间本质关系的体组件之间、系统组件与外界环境间本质关系的体现现萨拉马托夫技术系统进化理论基础萨拉马托夫技术系统进化理论基础19961996年年指出了技术系统发展进化的方向和宏观模式指出了技术系统发展进化的方向和宏观模式技术系统进化法则技术系统进化法则 技术系统进化法则技术系统进化法则1 1、技术系统

23、完备性法则技术系统完备性法则2 2、技术系统能量传递性法则、技术系统能量传递性法则3 3、协调性法则、协调性法则4 4、提高理想度法则提高理想度法则5 5、动态性和可控性进化法则、动态性和可控性进化法则6 6、子系统不均衡进化法则、子系统不均衡进化法则7 7、向微观级进化法则、向微观级进化法则8 8、向超系统进化法则、向超系统进化法则 进化法则之间的层次关系进化法则之间的层次关系提高理想度法则提高理想度法则完备性法则完备性法则能量传递法则能量传递法则协调性法则协调性法则动态性进化法则动态性进化法则子系统不均衡进化法则子系统不均衡进化法则向微观级进化法则向微观级进化法则向超系统进化法则向超系统进

24、化法则生存法则生存法则发展法则发展法则 这款打印机不仅身形小巧，能够装入这款打印机不仅身形小巧，能够装入手提袋，而且还装备了手提袋，而且还装备了OLEDOLED背光显示背光显示设备。这款袖珍打印机长为设备。这款袖珍打印机长为2323厘米，厘米，宽为宽为6 6厘米，它的厘米，它的OLEDOLED屏防水防尘，屏防水防尘，还能显示打印状态。通过暗藏的还能显示打印状态。通过暗藏的USBUSB接口，您可以让它连接电脑充电。此接口，您可以让它连接电脑充电。此外，您只要将这个接口与电脑或者其外，您只要将这个接口与电脑或者其它设备相接，再放入它设备相接，再放入A4A4纸，打印机就纸，打印机就能工作了，使用简单

25、、方便。能工作了，使用简单、方便。便携打印机便携打印机 最终理想解最终理想解(Ideal Final Result)(Ideal Final Result)理想解理想解产品进化产品进化 成本有害作用有用功能理想度火柴硬盘火柴硬盘 提高理想度法则提高理想度法则v最理想的技术系统：作为物理实体它并不存在，但却能最理想的技术系统：作为物理实体它并不存在，但却能够实现所有必要的功能。够实现所有必要的功能。v技术系统是沿着提高其理想度，向最理想系统的方向进技术系统是沿着提高其理想度，向最理想系统的方向进化化v提高理想度法则是所有进化法则的方向提高理想度法则是所有进化法则的方向 无键键盘无键键盘明亮玻璃键

26、盘上蚀刻明亮玻璃键盘上蚀刻键的方框，使其与动键的方框，使其与动作捕捉照相机结合，作捕捉照相机结合，跟踪你手指的位置。跟踪你手指的位置。 提高理想度途径：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、硬盘2、计算器、电脑、计算器、电脑3、汽车，手机、汽车，手机1、提高有益的参数、提高有益的参数2、降低有害的参数、降低有害的参数3、提高有益参数的同时、提高有益参数的同时降低有害参数降低有害参数 提高有益参数（增加有用功能）提高有益参数（增加有用功能） 无论白天黑夜，无论白天黑夜，TriWave能在没有任何人工照明的情况下拍摄清晰入微能在没有任何人工照明的情况下拍

27、摄清晰入微的图片。主要技术是在照相机的硅传感器外包裹有一层晶锗。晶锗能接收的图片。主要技术是在照相机的硅传感器外包裹有一层晶锗。晶锗能接收多种波长的光波，因此，在白天多种波长的光波，因此，在白天TriWave能能“看见看见”可见光；在夜晚，则可见光；在夜晚，则依靠红外光波拍摄。依靠红外光波拍摄。2008年最佳发明年最佳发明 完备性法则完备性法则能源动力装置传动装置执行装置对象控制装置外部控制系统主要部分系统主要部分 执行装置、传动装置、动力装置、控制执行装置、传动装置、动力装置、控制装置装置技术系统从能量源处获得能量，并将能量转换、作用到对象上技术系统从能量源处获得能量，并将能量转换、作用到对

28、象上 v一个完整的技术系统必须包括四个部分：一个完整的技术系统必须包括四个部分： 动力装置动力装置 传输装置传输装置 执行装置执行装置 控制装置控制装置v判断现有技术系统是否完整判断现有技术系统是否完整v技术系统进化方向：系统不断由不完备向完备发技术系统进化方向：系统不断由不完备向完备发展，逐步减少人的参与，以便提高系统效率展，逐步减少人的参与，以便提高系统效率 实例实例v锄头犁专用农业机械v标枪弓箭枪 v帆船运输系统帆船运输系统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对象 水外部控制 水手舵 v 请分析台式风扇的系统主要部分请分析台式风扇的系统主要部分能源动力装置传动装置执行装置对

29、象控制装置外部控制 v答案：台式风扇的系统的主要部分答案：台式风扇的系统的主要部分能源动力装置传动装置执行装置对象控制装置外部控制电电开关开关扇叶扇叶传动轴传动轴电机电机空气空气人人 练习练习v以切割工具为例，按照完备性法则分析系统的组成和进化趋势。 能量传递法则能量传递法则v技术系统实现功能的必要条件：能量必须能够从技术系统实现功能的必要条件：能量必须能够从能量源流向技术系统中的所有元素能量源流向技术系统中的所有元素v技术系统应该沿着使能量流动路径缩短的方向进技术系统应该沿着使能量流动路径缩短的方向进化，以减少能量损失化，以减少能量损失能源能源动力装置动力装置传动装置传动装置执行装置执行装置

30、对象对象控制装置控制装置外部控制外部控制 v如果某个元件接收不到能量，就不能发挥作用，这会影响到技术系统的整体功能v实例：多米诺骨牌能量传递法则能量传递法则 减少能量损失的途径减少能量损失的途径l缩短能量传递路径，减少传递过程中的损失缩短能量传递路径，减少传递过程中的损失l减少能量形式的转换，最好用一种能量形式贯穿减少能量形式的转换，最好用一种能量形式贯穿系统的整个工作过程，从而减少能量在转换过程系统的整个工作过程，从而减少能量在转换过程中的损失中的损失l用可控性好的能量形式代替可控性差的能量形式用可控性好的能量形式代替可控性差的能量形式 机械场声场热场化学场电场磁场机械场声场热场化学场电场磁

31、场 缩短能量传递路径缩短能量传递路径 减少能量形式的转换减少能量形式的转换蒸汽机车蒸汽机车能量利用率：能量利用率：515%内燃机车内燃机车能量利用率：能量利用率：3050%电力机车电力机车能量利用率：能量利用率：6585%化学能化学能热能热能压力能压力能机械能机械能化学能化学能压力能压力能机械能机械能电能电能机械能机械能 热力驱动的鼠标热力驱动的鼠标 协调性法则协调性法则v技术系统是沿着各个子系统之间更协调的方向进化。技术系统是沿着各个子系统之间更协调的方向进化。这也是整个技术系统能发挥其功能的必要条件。这也是整个技术系统能发挥其功能的必要条件。v子系统间的协调性主要表现在：子系统间的协调性主

32、要表现在： 结构上的协调结构上的协调 各性能参数之间的协调各性能参数之间的协调 工作节奏工作节奏/ /频率上的协调频率上的协调 协调性法则协调性法则v结构上的协调结构上的协调 如：早期如：早期积木积木只能摞、搭；只能摞、搭；现代积木现代积木可自由组合、随意插合可自由组合、随意插合成不同的形状。成不同的形状。 协调性法则协调性法则v各性能参数之间的协调各性能参数之间的协调 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

33、挥拍力量。重量，以保证产生更大的挥拍力量。 协调性法则协调性法则v工作节奏/频率上的协调板材生产线板材生产线洗瓶作业洗瓶作业 实例实例有有880880个轮子的巨型车个轮子的巨型车 F1F1赛车赛车 v 系统中的各个子系统不是“独自”工作的，必须相互协调；v 良好的协调性是整个技术系统发挥其功能的必要条件。 动态性进化法则动态性进化法则v技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可控制技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、可控制性增加的方向进化。性增加的方向进化。提高柔性子法则提高柔性子法则提高可移动性子法则提高可移动性子法则提高可控性子法则提高可控性子法则 1. 提高柔性子法则提高柔性子法则单铰链多铰

34、链刚体柔性体气体液体场粉末有两种特性的刚体 实例实例v动态性进化路线v实例：三星显示器不可移动可移动单圆柱铰接双圆柱铰接球铰接可分离 实例实例 实例：实例：NEC P-ISMA Pen-style Personal Networking Gadget Package 提高可移动性子法则提高可移动性子法则l技术系统应该沿着系统整体可移动性增强的方向进化。不可动部分可动高度可动整体可动l可移动性进化路线 提高可控性子法则提高可控性子法则l技术系统应该沿着系统整体可控制性增强的方向进化。（利用中介物）（引入反馈机制）（智能反馈）直接控制间接控制反馈控制自我控制老式路灯开关控制声控、光控光感调节亮度

35、提高可控性子法则提高可控性子法则 摧毁建筑物造成的灰尘总是摧毁建筑物造成的灰尘总是让邻居苦不堪言。因此，日本建让邻居苦不堪言。因此，日本建筑公司筑公司KajimaKajima开发了一种更干凈开发了一种更干凈的破坏技术。此技术的破坏技术。此技术20082008年年春天春天被首次采用，干凈利落地摧毁了被首次采用，干凈利落地摧毁了一幢一幢1717层楼的办公楼。具体操作层楼的办公楼。具体操作是：首先破坏掉大楼的第一层，是：首先破坏掉大楼的第一层，用计算机控制的水压千斤顶支撑用计算机控制的水压千斤顶支撑大楼，然后重复前面步骤。这种大楼，然后重复前面步骤。这种有序的拆卸过程便于控制石棉和有序的拆卸过程便于

36、控制石棉和其他有毒材料，也安全。旧大楼其他有毒材料，也安全。旧大楼99%99%的钢材的钢材、水泥水泥和和92%92%的内部材的内部材料得以循环使用料得以循环使用（通常的材料回通常的材料回收率只有收率只有55%55%），），并且摧毁大楼所并且摧毁大楼所用的时间比传统方法减少用的时间比传统方法减少1/51/5。 子系统不均衡进化法则子系统不均衡进化法则v任何技术系统所包含的各个子系统都不是同步、均衡进化的，每个子系统都是沿着自己的S曲线发展；v这种不均衡的进化常常导致子系统之间出现矛盾；v整个技术系统的进化速度取决于系统中最“慢”的那个子系统的进化速度； 实例实例v实例：自行车的速度受传动装置限制

37、 子系统不均衡进化法则子系统不均衡进化法则一只木桶，最短的一片决定其容量！ 向微观级进化法则向微观级进化法则v技术系统是沿着减小其元件尺寸的方向进化的。电子管晶体管集成电路大规模集成电路ENIACTX-0IBM 5150笔记本电脑 迷你数码相机迷你数码相机 植入式血糖测量仪植入式血糖测量仪 向微观级进化法则向微观级进化法则v最初，技术系统是在宏观级别上进化的；当资源耗尽时，就开始在微观级别上进化。v进化路径：提高物质的可分性和分散物质的组合性提高物质的可分性和分散物质的组合性提高混合物质（空隙物质）的可分性，运用毛细现象提高混合物质（空隙物质）的可分性，运用毛细现象和多孔材料和多孔材料用场代替

38、物质，向用场代替物质，向“场物质场物质”或场转变或场转变 提高物质的可分性提高物质的可分性Solid rubber soleSimple air cavitySeparate cavitiesGel filled linked voids 向微观级进化法则向微观级进化法则 向超系统进化法则向超系统进化法则l技术系统沿着以下路线进化：技术系统沿着以下路线进化：单系统单系统 双系统双系统多系统多系统l当技术系统进化到极限的时候，系统中实现某项当技术系统进化到极限的时候，系统中实现某项功能的子系统会从系统中被剥离出来，转移到超功能的子系统会从系统中被剥离出来，转移到超系统中，成为超系统的一部分。系统

39、中，成为超系统的一部分。在该子系统的功能得到增强的同时，也简化了原有的技术系在该子系统的功能得到增强的同时，也简化了原有的技术系统。统。 单系统单系统 双系统双系统多系统多系统v单双多（增加相同对象）v单双多（增加不同对象） 向超系统跃迁向超系统跃迁v实例：飞机的航程受载油量的限制 技术系统进化法则技术系统进化法则v完备性法则v能量传递法则v协调性法则v提高理想度法则v动态性进化法则v子系统不均衡进化法则v向微观级进化法则v向超系统进化法则 进化法则的作用进化法则的作用v预测产品未来的发展方向，做出前檐决策；v通过产品发展方向的预测，解决实际问题；v进行专利规避，超越竞争对手。v对设计活动的指

40、导作用： 新产品设计：确定符合进化规律的设计方向新产品设计：确定符合进化规律的设计方向 现有产品改进：选择符合进化规律的解决方案现有产品改进：选择符合进化规律的解决方案 举例一个你熟悉的技术系统举例一个你熟悉的技术系统1、请用S S曲线法则曲线法则分析该系统处于那个阶段2、请用提高理想度法则提高理想度法则确定系统的最终理想解3、请用子系统不均衡法则子系统不均衡法则找出最不理想的子系统 这款概念雨伞采用压缩空气作为遮雨部件。通过调整伞柄的控制按钮，您可以自如控制、调整雨伞的空气伞直径。这样一来，伞的部件便只剩下一支伞柄，而您也不用再为雨天撑伞进入室内，弄湿地板而发愁了 S曲线与进化法则之间的关系

41、曲线与进化法则之间的关系婴儿期成长期成熟期衰退期时间时间性性能能参参数数完备性法则能量传递法则协调性法则提 高 理 想 度 法 则动态性进化法则子系统不均衡进化向微观级进化向超系统进化 多维进化空间多维进化空间系统进化的系统进化的组合轨迹组合轨迹l任何技术系统的进化都是在多个进化法则的共同作用下进行的。CAB 遵从进化的规律遵从进化的规律 进化模式和进化路线进化模式和进化路线v技术进化模式-给出了技术进化的一般方向，每条模式之下有多条技术进化路线组成。v技术进化路线-由技术所处的不同状态构成，表明了技术进化由低级向高级进化的过程，提供了技术预测的功能。 Mann DarrellMann Dar

42、rell的的1111种进化模式种进化模式v 系统向理想化方向进化系统向理想化方向进化; ;v 向增加系统的动态性方向进化向增加系统的动态性方向进化; ;v 向增加系统分割的方向进化向增加系统分割的方向进化; ;v 向增加空间分割的方向进化向增加空间分割的方向进化; ;v 向增加表面分割的方向进化向增加表面分割的方向进化; ;v 向增加可控性方向进化向增加可控性方向进化; ;v 向超系统方向进化，即先增加系统的集成性再简化向超系统方向进化，即先增加系统的集成性再简化; ;v 向增加几何体复杂性的方向进化向增加几何体复杂性的方向进化; ;v 向能量转换路径最短的方向进化向能量转换路径最短的方向进化

43、; ;v 向增加系统动作协调性的方向进化向增加系统动作协调性的方向进化; ;v 向增加系统节奏和谐性的方向进化。向增加系统节奏和谐性的方向进化。 进化模式和进化路线的关系进化模式和进化路线的关系模式_1模式_2模式_11路 线_1,1路 线_1,2路 线_1,m1路 线_11,1路 线_11,2路线_11,m11 每种进化模式都有多条进化路线，每条进化路线是每种进化模式都有多条进化路线，每条进化路线是从结构进化的特点描述产品核心技术所处的状态。从结构进化的特点描述产品核心技术所处的状态。 进化路线的方向进化路线的方向v通过对大量专利的分析，通过对大量专利的分析，AltshullerAltshu

44、ller发现产品通过发现产品通过不同的技术路线向理想解方向进化不同的技术路线向理想解方向进化理想解理想解产品进化路线产品进化路线 依依时间、空间、界面分类有时间、空间、界面分类有3535种种进化路线进化路线动作协调动作协调节奏协调节奏协调非线性非线性单单- -双双- -多（增加相同对象）多（增加相同对象）单单- -双双- -多（增加不同对象）多（增加不同对象）最小的趋势最小的趋势 时间时间单单- -双双- -多多（增加相同对象）（增加相同对象）单单- -双双- -多多（增加不同对象）（增加不同对象）单单- -双双- -多（增加差异程度）多（增加差异程度）减少制动（阻尼）减少制动（阻尼）增加感官

45、的使用增加感官的使用增加色彩的利用增加色彩的利用增加透明度增加透明度消费者购买焦点消费者购买焦点市场趋势市场趋势设计点设计点自由度自由度打破边界打破边界降低系统复杂度（简约设计）降低系统复杂度（简约设计）控制性控制性降低人为参与降低人为参与设计方法设计方法降低能源转换次数降低能源转换次数 界面界面 空间空间智能性材料智能性材料空间分割空间分割表面分割表面分割物体分割物体分割最小的趋势最小的趋势网状与纤维网状与纤维降低密度降低密度增加不对称增加不对称打破边界打破边界几何的进化（线性）几何的进化（线性）几何的进化（体积）几何的进化（体积）动态程度动态程度 基于空间分类的进化路线基于空间分类的进化路

46、线vSpace SegmentationSpace Segmentation空间分割空间分割 由左至右演化由左至右演化 由专利及知识库萃取而来由专利及知识库萃取而来 每一个演化转变均存在有好处每一个演化转变均存在有好处(benefits)(benefits) 理想性增加的相关联性理想性增加的相关联性 BenefitsBenefits增加，增加，costcost也可能增加，但大多数或长期的观点，其净也可能增加，但大多数或长期的观点，其净利益利益(net benefit)(net benefit)是增加的是增加的活性毛细孔活性毛细孔孔结构孔结构活性元素巧活性元素巧克力克力毛细管毛细管/ /多多孔结

47、构孔结构泡沫巧克力泡沫巧克力多重中空结多重中空结构构多孔巧克力多孔巧克力中空结构中空结构酒心巧克力酒心巧克力整块实体整块实体纯巧克力纯巧克力 基于空间分类的进化路线基于空间分类的进化路线v 此概念在此概念在3535个进化路线中，除了单个进化路线中，除了单- -双双- -多多(Mono-Bi-Poly)(Mono-Bi-Poly)与简约与简约设计设计(Trimming)(Trimming)之外，其之外，其它它均适用均适用活性毛细孔活性毛细孔结构结构毛细毛细孔孔/ /多多孔结构孔结构多重中空结多重中空结构构中空结构中空结构整块实体整块实体利益逐渐增加利益逐渐增加技术挑战技术挑战( (或许成本或许成

48、本) )、风险等逐渐增加、风险等逐渐增加时间时间 基于界面分类的进化路线基于界面分类的进化路线v 简约设计简约设计(Trimming)(Trimming) 设计者更聪明地善用资源而减少子系统使达到相同(更佳)功能 从左至右利益增加，成本增加？ 系统复杂度进化的曲线简约后系统简约后系统去除非主要去除非主要子系统子系统去除非主要去除非主要功能功能复杂系统复杂系统宝丽来公司宝丽来公司的的PoGoPoGo无墨无墨口袋照片打口袋照片打印机印机 IFR and Evolutionary Limit 现有系统存在有进化的极限 进化的极限与IFR有段差距 寻求现有系统进化的潜力 进化潜力的定义进化潜力的定义v

49、技术系统的目前技术水平与技术系统能够达到的进技术系统的目前技术水平与技术系统能够达到的进化极限之间的差距化极限之间的差距Mann Darrellv“进化潜力进化潜力”就存在于当前进化状态和最高进化状态就存在于当前进化状态和最高进化状态之间之间 进化路线进化路线 空间分割空间分割 实体实体中空中空多孔多孔毛细毛细孔孔/ /多孔多孔活性毛细孔结构活性毛细孔结构 技术进化路线的应用技术进化路线的应用产品产品概念概念形成形成模型模型 技术进化路线的应用技术进化路线的应用 Mann DarrellMann Darrell的进化潜力雷达图的进化潜力雷达图 产品进化位置的量化产品进化位置的量化v利用模糊集0

50、，1，2，3，4，5来度量产品的相对进化位置，下图为产品相对每一进化模式位置的确定过程。沿第沿第n条进化路条进化路线的进化位置线的进化位置第第n条进化路线条进化路线 1，Space Segmentation（空间） 1/5实体中空多孔毛细孔/多孔活性毛细孔结构 实体滚子结构(solid roller structures) 增加的(强度/重量)比值，增加的润滑负载能力2，Geometric Evolution Trend 3/4点一维线性二维平面三维表面 对称的设计，其第三维度并未完全运用如内环如内环(inner race)(inner race)与外环与外环(outer race)(oute