TRIZ(發明問題解決理論),1,技術系統的進化,主講人：李小海電話機箱：lixh519,2,1、無論是一個簡單產品還是復雜的技術系統，其核心技術的發展都是遵循著客觀的規律發展演變的，即具有客觀的進化規律和模式；2、各種技術難題和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力；3、技術系統發展的理想狀態是用最少的資源實現最大效益的功能。,TRIZ理論三個核心思想,技術系統,3,汽車作為一個技術系統，輪胎、發動機、方向盤等是汽車的子系統。而每輛汽車都是整個交通系統的組成部分，因此對于汽車而言，交通系統就是汽車的超系統。,電冰箱,分析電冰箱這一技術系統，壓縮機、散熱板、拉門等是電冰箱的子系統。而電冰箱所處的環境，如：房間，就可以稱為電冰箱這一技術系統的超系統。,汽車,技術系統的進化,4,系統是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合成的、具有特定功能的有機整體。,什么是系統？,技術系統,5,所有運行某個功能的事物可稱為技術系統。,什么是技術系統？,技術系統,6,什么是子系統？,系統是由多個子系統組成的，并通過子系統間的相互作用來實現一定得功能，子系統可以是零件或是看不見的物質，甚至于構成元素。,技術系統,7,任何技術系統均包括一個或多個子系統，每個子系統執行自身功能，它又可分為更小的子系統。,技術系統,8,什么是超系統？,超系統是系統所在的環境，環境中的其他相關的系統可以看做是超系統的構成部分。,技術系統,9,技術系統的構成關系圖,技術系統的進化,10,技術系統的進化,技術系統進化論技術系統進化論的主要觀點是：產品的進化并不是隨意的，也同樣遵循著一定的客觀規律和模式。所有技術的創造與升級都是向最強大的功能發展的。,11,技術系統進化的過程,技術系統進化就是指實現系統功能的技術從低級向高級變化的過程。,對于一個具體的技術系統來說，對其子系統或元件進行不斷地改進，以提高整個系統的性能，就是技術系統的進化過程。,技術系統的進化,12,木船向輪船的進化,手工操作向機器自動化的進化,黑白電視機向彩色電視機的進化,技術系統的進化,13,任何一種產品、工藝或技術都在隨著時間向著更高級的方向發展和進化，并且它們的進化過程都會經歷相同的幾個階段。,技術系統的進化,14,每個技術系統的進化一般都要經歷如S-曲線所示的四個階段：嬰兒期、成長期、成熟期、衰退期。S-曲線描述了技術技術系統完整的生命周期。其橫軸表示時間，縱軸表示系統的性能參數。如：在飛機這一技術系統中，飛機的速度、安全性等都是其重要的性能參數。,S-曲線,15,當有一個新需求、而且滿足這個需求是有意義的兩個條件同時出現時，一個新的技術系統就會誕生。新的技術系統一定會以一個更高水平的發明結果來呈現。,1、技術系統的誕生和嬰兒期,S-曲線,16,處于嬰兒期的系統盡管能夠提供新的功能，但該階段的系統明顯地處于初級，存在著效率低、可靠性差或一些尚未解決的問題。由于人們對它的未來比較難以把握，而且風險較大，因此只有少數眼光獨到者才會進行投資，處于此階段的系統所能獲得的人力、物力上的投入是非常有限的。,S-曲線,17,性能的完善非常緩慢，此階段產生的專利級別很高，但專利數量較少，系統在此階段的經濟收益為負。,處于嬰兒期的系統的特征,S-曲線,18,進入發展期的技術系統，系統中原來存在的各種問題逐步得到解決，效率和產品可靠性得到較大程度的提升，其價值開始獲得社會的廣泛認可，發展潛力也開始顯現，從而吸引了大量的人力、財力，大量資金的投入會推進技術系統獲得高速發展。,2、技術系統的成長期（快速發展期）,S-曲線,19,性能得到急速提升，此階段產生的專利級別開始下降，但專利數量出現上升。系統在此階段的經濟收益快速上升凸顯出來，這時候投資者會蜂擁而至，促進技術系統的快速完善。,處于成長期的系統的特征,S-曲線,20,在獲得大量資源的情況下，系統從成長期會快速進入第3個階段：成熟期，這時技術系統已經趨于完善，所進行的大部分工作只是系統的局部改進和完善。,3、技術系統的成熟期,S-曲線,21,性能水平達到最佳。這時仍會產生大量的專利，但專利級別會更低，此時需要警惕垃圾專利的大量產生，以有效使用專利費用。處于此階段的產品已進入大批量生產，并獲得巨額的財務收益，此時，需要知道系統將很快進入下一個階段衰退期，需要著手布局下一代的產品，制定相應的企業發展戰略，以保證本代產品淡出市場時，有新的產品來承擔起企業發展的重擔。否則，企業將面臨較大的風險，業績會出現大幅回落。,處于成熟期的系統的特征,S-曲線,22,成熟期后系統面臨的是衰退期。此時技術系統已達到極限，不會再有新的突破，該系統因不再有需求的支撐而面臨市場的淘汰。從圖中可以看到處于第4階段的系統，其性能參數、專利等級、專利數量、經濟收益4方面均呈現快速的下降趨勢。,4、技術系統的衰退期,S-曲線,23,TRIZ從性能參數、專利級別、專利數量、經濟收益4個方面來描述技術系統在各個階段所表現出來的特點，以幫助人們有效了解和判斷一個產品或行業所處的階段，從而制定有效的產品策略和企業發展戰略。,S-曲線,24,TRIZ從性能參數、專利級別、專利數量、經濟收益4個方面來描述技術系統在各個階段所表現出來的特點，以幫助人們有效了解和判斷一個產品或行業所處的階段，從而制定有效的產品策略和企業發展戰略。,S-曲線,25,成長期,嬰兒期,成熟期,衰退期,當一個技術系統的進化完成4個階段以后，必然會出現一個新的技術系統來替代它（比如圖中的系統B、C），如此不斷的替代，就形成了S形曲線族。,S-曲線,26,S曲線的躍遷,S-曲線,27,評估系統現有技術的成熟度，分析當前所處階段有利于資源分配，幫助我們做出正確的研發決策。幫助我們思考如何進行下一代技術和產品的開發。,S曲線的作用,S-曲線,28,產品進化過程與技術預測,技術預測：通過分析當前產品的核心技術在技術進化過程中的狀態（S曲線），預測產品的技術水平通過分析產品今后可能的進化方向和可能進化的新狀態，形成產品創新設想，預測新一代產品掌握產品當前技術水平，優化現有產品預測未來發展方向，開發更具競爭力新產品,S-曲線,29,八大技術系統進化法則,30,八大技術系統進化法則,1、提高理想度法則2、完備性法則3、能量傳遞法則4、協調性法則5、子系統不均衡進化法則6、向超系統進化法則7、向微觀級進化法則8、動態性進化法則,多用于技術系統產生初期,用于技術發展中期,用于技術發展后期,其他7個法則都是圍繞提高理想度法則進行的,31,Ideality,=,有害的功能花費有用的功能數量,什么是理想度？,0,0,1、提高理想度法則,提高理想度法則,32,1、一個系統在實現功能的同時，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、系統改進的一般方向是最大化理想度比值；4、在建立和選擇發明解法的同時，需要努力提升理想度水平。,技術系統的理想度法則包括以下四方面含義,提高理想度法則,33,任何技術系統，在其生命周期之中，是沿著提高其理想度向最理想系統的方向進化的，提高理想度法則代表著所有技術系統進化法則的最終方向。理想化是推動系統進化的主要動力。比如手機的進化、計算機的進化。,提高理想度法則,34,1）理想系統只工作在需要的地方，在需要的時候做需要的事。,2）理想系統不會浪費時間（系統可在瞬間做一切），物資、能源等。,兩個基本的途徑可以擴大系統的理想程度,提高理想度法則,35,1、系統的主要目的是提供一定功能。傳統思想認為，為了實現系統的某種功能，必須建立相應的裝置或設備；而TRIZ則認為，為了實現系統的某種功能不必引入新的裝置和設備，而只需對實現該功能的方法和手段進行調整和優化。,技術系統理想狀態包括3個方面內容：,提高理想度法則,36,2、任何系統都是朝著理想化方向發展的，也就是向著更可靠、簡單有效的方向發展。系統的理想狀態一般是不存在的，但當系統越接近理想狀態，結構就越簡單、成本就越低、效率就越高。3、理想化意味著系統或子系統中現有資源的最優利用。,提高理想度法則,37,手機的進化,1973年誕生，重800克。僅能電話通信,重僅數十克；超過100種。包括通話、鬧鐘、短信、游戲、mp3、GPS、錄音、照相等。,第一部手機,現代手機,提高理想度法則,38,計算機的進化,現代計算機：重1000克；功能：上千種。包括數學計算、繪圖、通信、多媒體等。,第一臺計算機：重數噸；功能：數學計算,提高理想度法則,39,最理想的技術系統應該是：并不存在物理實體，也不消耗任何資源，但是卻能夠實現所有必要的功能，即物理實體趨于零，功能無窮大，簡單說，就是“功能俱全，結構消失”。,提供理想度可以從以下4個方向予以考慮：1、增加系統的功能；2、傳輸盡可能多的功能到工作元件上；3、將一些系統功能移轉到超系統或外部環境中；4、利用內部或外部已存在的可利用資源。,提高理想度法則,40,減少花費方面建議使用理想資源：陽光、地熱、潮汐、地磁、人體能等。,理想能源,提高理想度法則,41,提高理想度是技術系統發展的終極目標，給我們指明了方向。其他的進化法則都是圍繞這條法則進行的。,提高理想度法則的作用,提高理想度法則,42,2、完備性法則,要實現某項功能，一個完整的技術系統必須包含以下四個部件：動力裝置、傳輸裝置、執行裝置和控制裝置。,完備性法則,43,完整的技術系統,系統如果缺少其中的任一部件，就不能成為一個完整的技術系統。如果系統中的任一部件失效，整個技術系統也無法“幸存”。,完備性法則,44,完備性法則有助于確定實現所需技術功能的方法并節給資源，利用它可對效率低下的技術系統進行簡化。,完備性法則,45,刷牙,完成“清潔牙齒”這一功能的技術系統由四部分組成：,完備性法則,46,帆船,完成“運輸貨物”這一功能的技術系統由四部分組成。,完備性法則,47,有助于我們準確地判斷，現有的組件集合是否構成完整的技術系統。提高技術系統的效率。,完備性法則的作用,完備性法則,48,技術系統要現實其功能，能量必須能夠從能量源流向技術系統的所有元件。如果技術系統中的某個原件不能接收能量，它就不能發揮作用，那么整個系統就不能執行其有用功能，或者有用功能作用不足。,3、能量傳遞法則,能量傳遞法則,49,多米諾骨牌,收音機的能量傳遞收音機在金屬屏蔽的環境（如汽車中）就不能收聽到高質量的廣播。盡管收音機內各子系統功能都正常，但電臺傳導的能量源受阻，使整個系統不能正常工作。在汽車外加一天線，問題就解決了。,能量傳遞法則,50,1、提高系統各部分的傳導率。2、減少能量轉換的形勢。3、使系統各部分間的能量傳遞路徑最短。,降低能量損失可采取的措施：,能量傳遞法則,51,鋼或鋁導線輸電，未來的發展方向是超導材料。,能量從技術系統的一部分向另一部分的傳遞可以通過物質媒介（軸、齒輪等），場媒介（磁場、電流等）,提高能量傳導率,能量傳遞法則,52,蒸汽火車化學能熱能壓力能機械能,柴油火車化學能壓力能機械能,電動火車電能機械能,能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為其他形式。或者從一個物體轉移到另外一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總和保持不變,減少能量轉換形式,能量傳遞法則,53,縮短能量的流動路徑,人有五種感覺分別是視覺、味覺、聽覺、嗅覺、觸覺。實現這些功能的奇觀眼睛、鼻子、耳朵、舌頭。,能量傳遞法則,54,懂得了能量傳導性法則，就可以在特定階段為新技術系統提供最大功率。有助于我們減少技術系統的能量損失，保證其在特定階段提供最大效率。,能量轉遞的法則的作用,能量傳遞法則,55,結構完善；能量可以傳遞；然后需要的就是結構之間的協調。,4、協調性法則,協調性法則,56,技術系統進化是沿著各個子系統相互之間更協調的方向發展。即系統的各個部件在保持協調的前提下，充分發揮各自的功能。這也是技術系統充分發揮功能的必要條件。子系統協調包括：結構上的協調、各性能參數的協調、節奏頻率的協調。,協調性法則,協調性法則,57,協調性法則,結構上的協調,58,一、場與作用對象的固有頻率相協調（或者失調）。二、在技術中存在多個場時，應該協調（或者失調）所使用的各個場的頻率。三、如果兩個動作，兩者互不相容，那么就讓一個動作在另一個動作停頓時進行。,節奏頻率的協調,協調性法則,59,英國研制出一種沒有噪音的風扇，里面安裝有麥克和擴音器：麥克風捕獲電機和葉片的噪聲，通過電子組件轉換成相反相位的聲音并被擴音器再次播放出來，噪音就被徹底消除了。,協調各個場的頻率,協調性法則,60,如果兩個動作，兩者互不相容，那么就讓一個動作在另一個動作停頓時進行。,兩個動作的協調,協調性法則,61,德國飛機設計師安東尼富克及他的同伴們發明使用凸輪的射擊同步協調器。,射擊同步協調器,協調性法則,62,網球拍重量與力量的協調：較輕的球拍更靈活，較重的球拍能產生更大揮拍力量，因此需要考慮兩個性能參數的協調。設計師將球拍整體重量降低，提高了靈活性，同時增加球拍頭部的重量，保證了揮拍的力量。,各性能參數的協調,協調性法則,網球拍,63,協調各部分工作，可以節約資源提高效率，保證技術系統的高度可控性的進一步的自動控制性。,協調性法則的作用,協調性法則,64,提高技術系統的高度適應性，知道這個法則就可以花費很小代價就可以取得通用性、高度適應性、可控性的技術系統。,動態性法則的作用,動態性進化法則,65,5、子系統不均衡進化法則,子系統不均衡進化法則是指：任何技術系統所包含的各個子系統都不是同步、均衡進化的，每個子系統都是沿著自己的S-曲線向前發展這種不均衡的進化經常會導致子系統之間的矛盾出現整個技術系統的進化速度取決于系統中發展最慢的子系統的進化速度,掌握了該法則，可以幫助人們及時發現并改進最不理想的子系統。,子系統均衡進化法則,每個技術系統都由多個實現不同功能的子系統組成。,66,自行車的進化,早大十九世紀中期，自行車還沒有鏈條傳動系統，腳蹬直接安裝在前輪軸上。此時，自行車的速度與前輪直徑成正比。因此為了提高速度，人們采用增加前輪直徑的方法。但是一味的增加前輪直徑，會使前后輪尺寸相差太大，從而導致自行車在前進中的穩定性很差，很容易摔倒。后來，人們開始研究自行車的傳動系統，在自行車上裝上了鏈條和鏈輪，用后輪的轉動來推動車子的前進，且前后輪大小相同，以保持自行車的平衡和穩定。,子系統均衡進化法則,67,利用這一法則的知識，可以及時發現技術系統的不理想子系統。及時改進不理想的子系統或及較先進的子系統替代他們，使得可能以最小成本改進系統的基礎參數。可以幫助人們及時發現并改進最不理想的子系統。,子系統不均衡進化法則作用,子系統均衡進化法則,68,6、向超系統進化法則,A.技術系統的進化是沿著從單系統雙系統多系統的方向發展,瑞士軍刀,剃須刀的進化,單頭雙頭多頭,向超系統進化法則,69,B.技術系統進化達到極限時，它實現某項功能的子系統會從系統中剝離，轉移至超系統，作為超系統的一部分。在該子系統的功能得到增加改進的同時，也簡化了原有的技術系統。,空中加油機,長距離飛行時，飛機需要在飛行中加油。最初：燃油箱是飛機的一個子系統進化后，燃油箱脫離了飛機，進化至超系統，以空中加油機的形式給飛機加油。飛機系統簡化，不必再攜帶數百噸的燃油。,向超系統進化法則,70,小鍋爐脫離，作用由超系統來替代,供暖設備,向超系統進化法則,71,