01_TRIZ的技术系统八大进化法则
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（一）TRIZ的技术系统八大进化法则 阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论”。TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。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。 八大技术系统进化法则 1.技术系统的S曲线进化法则 1）婴儿期2）成长期3）成熟期4）衰退期 1 各阶段的特点。 S曲线族 2.提高理想度法则 1）一个系统在实现功能的同时，必然有2个方面的作用：有用功能和有害功能； 2）理想度是指有用作用和有害作用的比值 3）系统改进的一般方向是最大化理想度比值 4）在建立和选择发明解法的同时，需要努力提升理想度水平 提高理想度可以从以下4个方向予以考虑： 1）增加系统的功能2）传输尽可能多的功能到工作元件上3）将一些系统功能转移到超系统和外部环境中4）利用内部或外部已经存在的可利用资源。 3.子系统的不均衡进化法则 2 1）每个子系统都是沿着自己的S曲线进化的 2）不同的子系统将依据自己的时间进度进化 3）不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限，这将导致子系统间矛盾的出现 4）系统中最先到达其极限的子系统将抑制整个系统的进化，系统的进化水平取决于此系统 5）需要考虑系统的持续改进来消除矛盾 4.动态性和可控性进化法则 1)增加系统的动态性,以更大的柔性和可移动性来获得功能的实现 2)增加系统的动态性要求增加可控性 5.增加集成度再进行简化法则 1.增加集成度的路径 2简化路径 3单--双---多--路径 4子系统分离路径 6.子系统协调性进化法则 1.匹配和不匹配元件的路径 2调节的匹配和不匹配的路径 3工具和工件匹配的路径 4匹配制造工程中加工动作节拍的路径 7.向微观级和场的应用进化法则 1.向微观级转化的路径 2转化到高效场的路径 3增加场效率的路径 4分割的路径 8.减少人工介入的进化法则 （1）减少人工介入的一般路径 本路径的技术进化阶段：包括人工动作的系统→替代人工但仍保留人工动作的方法→用机器动作完全代替人工。 3 （2）在同一水平上减少人工介入的路径 本路径的技术进化阶段：包含人工作用的系统→用执行机构替代人工→用能量传输机构替代人工→用能量源替代人工。 （3）不同水平上减少人工介入的路径 本路径的技术进化阶段：包含人工作用的系统→用执行机构替代人工→在控制水平上替代人工→在决策水平上替代人工。 2.3技术系统进化法则的应用 1)产生市场需求 2)定性技术预测 3)产生新技术 4)专利布局 5)选择企业战略制定的时机 阿奇舒勒于1946年开始创立TRIZ理论，其中重要的理论之一是技术系统进化论。阿奇舒勒技术系统进化论的主要观点是技术系统的进化并非随机的，而是遵循着一定的客观的进化模式，所有的系统都是向“最终理想化”进化的，系统进化的模式可以在过去的专利发明中发现，并可以应用于新系统的开发，从而避免盲目的尝试和浪费时间。 阿奇舒勒的技术系统进化论主要有八大进化法则，这些法则可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。 一、技术系统的S曲线进化法则 阿奇舒勒通过对大量的发明专利的分析，发现产品的进化规律满足一条s形的曲线。产品的进化过程是依靠设计者来推进的，如果没有引入新的技术，它将停留在当前的技术水平上，而新技术的引入将推动产品的进化。 S曲线也可以认为是一条产品技术成熟度预测曲线。 下图是一条典型的s曲线。 s曲线描述了一个技术系统的完整生命周期，图中的横轴代表时间；纵轴代表技术系统的某个重要的性能参数（39个工程参数详见随后的第4章第一节的内容），比如飞机这个技术系统，飞行速度、可靠性就是其重要性能参数，性能参数随时间的延续呈现S形曲线。 4 一个技术系统的进化一般经历4个阶段，分别是： 1)婴儿期 2)成长期 3)成熟期 4)衰退期 每个阶段都会呈现出不同的特点。 1．技术系统的诞生和婴儿期 当有一个新需求、而且满足这个需求是有意义的2个条件同时出现时，一个新的技术系统就会诞生。新的技术系统一定会以一个更高水平的发明结果来呈现。 处于婴儿期的系统尽管能够提供新的功能，但该阶段的系统明显地处于初级，存在着效率低、可靠性差或一些尚未解决的问题。由于人们对它的未来比较难以把握，而且风险较大，因此只有少数眼光独到者才会进行投资，处于此阶段的系统所能获得的人力、物力上的投入是非常有限的。 TRIZ从性能参数、专利级别、专利数量、经济收益4个方面来描述技术系统在各个阶段所表现出来的特点，以帮助人们有效了解和判断一个产品或行业所处的阶段，从而制定有效的产品策略和企业发展战略。 处于婴儿期的系统所呈现的特征是：性能的完善非常缓慢，此阶段产生的专利级别很高，但专利数量较少，系统在此阶段的经济收益为负。 2．技术系统的成长期（快速发展期） 进入发展期的技术系统，系统中原来存在的各种问题逐步得到解决，效率和产品可靠性得到较大程度的提升，其价值开始获得社会的广泛认可，发展潜力也开始显现，从而吸引了大量的人力、财力，大量资金的投入会推进技术系统获得高速发展。 处于第2阶段的系统，性能得到急速提升，此阶段产生的专利级别开始下降，但专利数量出现上升。系统在此阶段的经济收益快速上升并凸显出来，这时候投资者会蜂拥而至，促进技术系统的快速完善。 3．技术系统的成熟期 在获得大量资源的情况下，系统从成长期会快速进入第3个阶段：成熟期，这时技术系统已经趋于完善，所进行的大部分工作只是系统的局部改进和完善。 处于成熟期的系统，性能水平达到最佳。这时仍会产生大量的专利，但专利级别会更低，此时需要警惕垃圾专利的大量产生，以有效使用专利费用。处于此阶段的产品已进人大批量生产，并获得巨额的财务收益，此时，需要知道系统将很快进入下一个阶段衰退期，需要着手布局下一代的产品，制定相应的企业发展战略，以保证本代产品淡出市场时，有新的产品来承担起企业发展的重担。否则，企业将面临较大的风险，业绩会出现大幅回落。 4．技术系统的衰退期 成熟期后系统面临的是衰退期。此时技术系统已达到极限，不会再有新的突破，该系统因不再有需求的支撑而面临市场的淘汰。处于第4阶段的系统，其性能参数、专利等级、专利数量、经济收益4方面均呈现快速的下降趋势。 当一个技术系统的进化完成4个阶段以后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代，就形成了S形曲线族。 二、提高理想度法则 技术系统的理想度法则包括以下几方面含义。 1)一个系统在实现功能的同时，必然有2方面的作用：有用功能和有害功能； 2)理想度是指有用作用和有害作用的比值； 3)系统改进的一般方向是最大化理想度比值； 4)在建立和选择发明解法的同时，需要努力提升理想度水平。 也就是说，任何技术系统，在其生命周期之中，是沿着提高其理想度向最理想系统的方向进化的，提高理想度法则代表着所有技术系统进化法则的最终方向。理想化是推动系统进化的主要动力。比如手机的进化、计算机的进化。 最理想的技术系统应该是：并不存在物理实体，也不消耗任何的资源，但是却能够实现所有必要的功能，即物理实体趋于零，功能无穷大，简单说，就是“功能俱全，结构消失”。 提供理想度可以从以下4个方向予以考虑： 5 1)增加系统的功能； 2)传输尽可能多的功能到工作元件上； 3)将一些系统功能移转到超系统或外部环境中； 4)利用内部或外部已存在的可利用资源。 三、子系统的不均衡进化法则 技术系统由多个实现各自功能的子系统（元件）组成，每个子系统及子系统间的进化都存在着不均衡。 1)每个子系统都是沿着自己的S曲线进化的； 2)不同的子系统将依据自己的时间进度进化； 3)不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限，这将导致子系统间矛盾的出现； 4)系统中最先到达其极限的子系统将抑制整个系统的进化，系统的进化水平取决于此子系统； 5)需要考虑系统的持续改进来消除矛盾。 掌握了子系统的不均衡进化法则，可以帮助我们及时发现并改进系统中最不理想的子系统，从而提升整个系统的进化阶段。 通常设计人员容易犯的错误是花费精力专注于系统中已经比较理想的重要子系统，而忽略了“木桶效应”中的短板，结果导致系统的发展缓慢。比如，飞机设计中，曾经出现过单方面专注于飞机发动机，而轻视了空气动力学的制约影响，导致飞机整体性能的提升比较缓慢。 四、动态性和可控性进化法则 动态性和可控性进化法则是指： 1)增加系统的动态性，以更大的柔性和可移动性来获得功能的实现。 2)增加系统的动态性要求增加可控性。 增加系统的动态性和可控性的路径很多，下面从4个方面进行陈述。 1．向移动性增强的方向转化的路径 本路径反映了下面的技术进化过程：固定的系统→可移动的系统→随意移动的系统。比如电话的进化：固定电话→子母机→手机。 2．增加自由度的路径 本路径的技术进化过程：无动态的系统→结构上的系统可变性→微观级别的系统可变性。即：刚性体→单铰链→多铰链→柔性体→气体／液体→场。比如，手机的进化：直板机→翻盖机；门锁的进化：挂锁→链条锁→密码锁→指纹锁。 3．增加可控性的路径 本路径的技术进化过程：无控制的系统→直接控制→间接控制→反馈控制→自我调节控制的系统。比如城市街灯，为增加其控制，经历了以下进化路径：专人开关→定时控制→感光控制→光度分级调节控制。 4．改变稳定度的路径 本路径的技术进化阶段：静态固定的系统→有多个固定状态的系统→动态固定系统→多变系统。 五、增加集成度再进行简化法则 技术系统趋向于首先向集成度增加的方向，紧接着再进行简化。比如先集成系统功能的数量和质量，然后用更简单的系统提供相同或更好的性能来进行替代。 1．增加集成度的路径 本路径的技术进化阶段：创建功能中心→附加或辅助子系统加入→通过分割、向超系统转化或向复杂系统的转化来加强易于分解的程度。 2．简化路径 本路径反映了下面的技术进化阶段： 1） 通过选择实现辅助功能的最简单途径来进行初级简化； 2)通过组合实现相同或相近功能的元件来进行部分简化； 3)通过应用自然现象或“智能”物替代专用设备来进行整体的简化。 3．单一双一多路径 本路径的技术进化阶段：单系统→双系统→多系统。 6 双系统包括： 1)单功能双系统：同类双系统和轮换双系统，比如双叶片风扇和双头铅笔； 2)多功能双系统：同类双系统和相反双系统，比如双色圆珠笔和带橡皮擦的铅笔； 3)局部简化双系统：比如具有长、短双焦距的相机； 4)完整简化的双系统：新的单系统。 多系统包括： 1)单功能多系统：同类多系统和轮换多系统； 2)多功能多系统：同类多系统和相反多系统； 3)局部简化多系统； 4)完整简化的多系统：新的单系统。 4．子系统分离路径 当技术系统进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离出来，进入超系统，这样在此子系统功能得到加强的同时，也简化了原来的系统。比如，空中加油机就是从飞机中分离出来的子系统。 六、子系统协调性进化法则 在技术系统的进化中，子系统的匹配和不匹配交替出现，以改善性能或补偿不理想的作用。也就是说技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。 1．匹配和不匹配元件的路径 本路径的技术进化阶段：不匹配元件的系统→匹配元件的系统→失谐元件的系统→动态匹配／失谐系统。 2．调节的匹配和不匹配的路径 本路径的技术进化阶段：最小匹配／不匹配的系统→强制匹配／不匹配的系统→缓冲匹配／不匹配的系统→自匹配／自不匹配的系统。 3、工具与工件匹配的路径 本路径的技术进化阶段：点作用→线作用→面作用→体作用。 4．匹配制造过程中加工动作节拍的路径 本路径反映了下面的技术进化阶段： 1)工序中输送和加工动作的不协调； 2)工序中输送和加工动作的协调，速度的匹配； 3)工序中输送和加工动作的协调，速度的轮流匹配； 4)将加工动作与输送动作独立开来。 七、 向微观级和场的应用进化法则 技术系统趋向于从宏观系统向微观系统转化，在转化中，使用不同的能量场来获得更佳的性能或控制性。 1．向微观级转化的路径 本路径反映了下面的技术进化阶段： 1)宏观级的系统； 2)通常形状的多系统平面圆或薄片，条或杆，球体或球； 3)来自高度分离成分的多系统如粉末，颗粒等，次分子系统（泡沫、凝胶体等）→化学相互作用下的分子系统斗原子系统； 4)具有场的系统。 2．转化到高效场的路径 本路径的技术进化阶段：应用机械交互作用→应用热交互作用→应用分子交互作用→应用化学交互作用→应用电子交互作用→用磁交互作用→应用电磁交互作用和辐射。 3．增加场效率的路径 本路径的技术进化阶段：应用直接的场→应用有反方向的场→应用有相反方向的场的合成→用交替场／振动／共振／驻波等→应用脉冲场→应用带梯度的场→应用不同场的组合作用。 4．分割的路径 7 本路径的技术进化阶段： 固体或连续物体→有局部内势垒的物体→有完整势垒的物体→有部分间隔分割的物体→有长而窄连接的物体→用场连接零件的物体→零件间用结构连接的物体→件间用程序连接的物体→零件间没有连接的物体。 八、减少人工介入的进化法则 系统的发展用来实现那些枯燥的功能，以解放人们去完成更具有智力性的工作。 1．减少人工介入的一般路径 本路径的技术进化阶段：包含人工动作的系统→替代人工但仍保留人工动作的方法→用机器动作完全代替人工。 2．在同一水平上减少人工介入的路径 本路径的技术进化阶段：包含人工作用的系统→用执行机构替代人工→用能量传输机构替代人工→用能量源替代人工。 3．不同水平间减少人工介入的路径 本路径的技术进化阶段：包含人工作用的系统→用执行机构替代人工→在控制水平上替代人工→在决策水平上替代人工。 8 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/f55870f153e2524de518964bcf84b9d528ea2c23.html