技术系统的生命周期演化

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1、TRIZ (发明问题解决理论),技术系统的进化,主讲人：李小海 电话：0454-8791979 手机：13009760896 邮箱：,1、无论是一个简单产品还是复杂的技术系统，其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的，即具有客观的进化规律和模式； 2、各种技术难题和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力； 3、技术系统发展的理想状态是用最少的资源实现最大效益的功能。,TRI三个核心思想,技术系统,汽车作为一个技术系统，轮胎、发动机、方向盘等是汽车的子系统。而每辆汽车都是整个交通系统的组成部分，因此对于汽车而言，交通系统就是汽车的超系统。,电冰箱,分析电冰箱这一技术系统，压缩机、散热板、拉

2、门等是电冰箱的子系统。而电冰箱所处的环境，如：房间，就可以称为电冰箱这一技术系统的超系统。,汽车,技术系统的进化,系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的、具有特定功能的有机整体。,什么是系统？,技术系统,所有运行某个功能的事物可称为技术系统。,什么是技术系统？,技术系统,什么是子系统？,系统是由多个子系统组成的，并通过子系统间的相互作用来实现一定得功能，子系统可以是零件或是看不见的物质，甚至于构成元素。,技术系统,任何技术系统均包括一个或多个子系统，每个子系统执行自身功能，它又可分为更小的子系统。,技术系统,什么是超系统？,超系统是系统所在的环境，环境中的其他相关的系统可以看做是超系

3、统的构成部分。,技术系统,技术系统的构成关系图,技术系统的进化,技术系统的进化,技术系统进化论 技术系统进化论的主要观点是：产品的进化并不是随意的，也同样遵循着一定的客观规律和模式。所有技术的创造与升级都是向最强大的功能发展的。,技术系统进化的过程,技术系统进化就是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程。,对于一个具体的技术系统来说，对其子系统或元件进行不断地改进，以提高整个系统的性能，就是技术系统的进化过程。,技术系统的进化,木船向轮船的进化,手工操作向机器自动化的进化,黑白电视机向彩色电视机的进化,技术系统的进化,任何一种产品、工艺或技术都在随着时间向着更高级的方向发展和进化，并且它们

4、的进化过程都会经历相同的几个阶段。,技术系统的进化,每个技术系统的进化一般都要经历如S-曲线所示的四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。 S-曲线描述了技术技术系统完整的生命周期。其横轴表示时间，纵轴表示系统的性能参数。 如：在飞机这一技术系统中，飞机的速度、安全性等都是其重要的性能参数。,S-曲线,当有一个新需求、而且满足这个需求是有意义的两个条件同时出现时，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。,1、技术系统的诞生和婴儿期,S-曲线,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

5、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。,S-曲线,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。,处于婴儿期的系统的特征,S-曲线,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。,2、技术系统的成长期（快速发展期）,S-曲线,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

6、上升。系统在此阶段的经济收益快速上升凸显出来，这时候投资者会蜂拥而至，促进技术系统的快速完善。,处于成长期的系统的特征,S-曲线,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。,3、技术系统的成熟期,S-曲线,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入大批量生产，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

7、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。,处于成熟期的系统的特征,S-曲线,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。从图中可以看到处于第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。,4、技术系统的衰退期,S-曲线,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。,S-曲线,TRIZ从性能参数、专利级别、专利数量、经济收

8、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。,S-曲线,成长期,婴儿期,成熟期,衰退期,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（比如图中的系统B、C），如此不断的替代，就形成了S形曲线族。,S-曲线,S曲线的跃迁,S-曲线,评估系统现有技术的成熟度，分析当前所处阶段有利于资源分配，帮助我们做出正确的研发决策。 帮助我们思考如何进行下一代技术和产品的开发。,S曲线的作用,S-曲线,产品进化过程与技术预测,技术预测：通过分析当前产品的核心技术在技术进化过程中的状态（S曲

9、线），预测产品的技术水平 通过分析产品今后可能的进化方向和可能进化的新状态，形成产品创新设想，预测新一代产品 掌握产品当前技术水平，优化现有产品 预测未来发展方向，开发更具竞争力新产品,S-曲线,八大技术系统进化法则,八大技术系统进化法则,1、提高理想度法则 2、完备性法则 3、能量传递法则 4、协调性法则 5、子系统不均衡进化法则 6、向超系统进化法则 7、向微观级进化法则 8、动态性进化法则,多用于技术系统产生初期,用于技术发展中期,用于技术发展后期,其他7个法则都是围绕提高理想度法则进行的,Ideality,=,有害的功能 花费 有用的功能数量,什么是理想度？,0,0,1、提高理想度法则

10、,提高理想度法则,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。,技术系统的理想度法则包括以下四方面含义,提高理想度法则,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。,提高理想度法则,1）理想系统只工作在需要的地方，在需要的时候做需要的事。,2）理想系统不会浪费时间（系统可在瞬间做一切

11、），物资、能源等。,两个基本的途径可以扩大系统的理想程度,提高理想度法则,1、系统的主要目的是提供一定功能。传统思想认为，为了实现系统的某种功能，必须建立相应的装置或设备；而TRIZ则认为，为了实现系统的某种功能不必引入新的装置和设备，而只需对实现该功能的方法和手段进行调整和优化。,技术系统理想状态包括3个方面内容：,提高理想度法则,2、任何系统都是朝着理想化方向发展的，也就是向着更可靠、简单有效的方向发展。系统的理想状态一般是不存在的，但当系统越接近理想状态，结构就越简单、成本就越低、效率就越高。 3、理想化意味着系统或子系统中现有资源的最优利用。,提高理想度法则,手机的进化,1973年诞生

12、，重800克。仅能电话通信,重仅数十克；超过100种。包括通话、闹钟、短信、游戏、mp3、GPS、录音、照相等。,第一部手机,现代手机,提高理想度法则,计算机的进化,现代计算机：重1000克；功能：上千种。包括数学计算、绘图、通信、多媒体等。,第一台计算机：重数吨；功能：数学计算,提高理想度法则,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： 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；

13、 4、利用内部或外部已存在的可利用资源。,提高理想度法则,减少花费方面建议使用理想资源：阳光、地热、潮汐、地磁、人体能等。,理想能源,提高理想度法则,提高理想度是技术系统发展的终极目标，给我们指明了方向。其他的进化法则都是围绕这条法则进行的。,提高理想度法则的作用,提高理想度法则,2、完备性法则,要实现某项功能，一个完整的技术系统必须包含以下四个部件：动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。,完备性法则,完整的技术系统,系统如果缺少其中的任一部件，就不能成为一个完整的技术系统。 如果系统中的任一部件失效，整个技术系统也无法“幸存”。,完备性法则,完备性法则有助于确定实现所需技术功能的方法并节给

14、资源，利用它可对效率低下的技术系统进行简化。,完备性法则,刷牙,完成“清洁牙齿”这一功能的技术系统由四部分组成：,完备性法则,帆船,完成“运输货物”这一功能的技术系统由四部分组成。,完备性法则,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。,完备性法则的作用,完备性法则,技术系统要现实其功能，能量必须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原件不能接收能量，它就不能发挥作用，那么整个系统就不能执行其有用功能，或者有用功能作用不足。,3、能量传递法则,能量传递法则,多米诺骨牌,收音机的能量传递 收音机在金属屏蔽的环境（如汽车中）就不能收听到高质

15、量的广播。尽管收音机内各子系统功能都正常，但电台传导的能量源受阻，使整个系统不能正常工作。在汽车外加一天线，问题就解决了。,能量传递法则,1、提高系统各部分的传导率。 2、减少能量转换的形势。 3、使系统各部分间的能量传递路径最短。,降低能量损失可采取的措施：,能量传递法则,钢或铝导线输电，未来的发展方向是超导材料。,能量从技术系统的一部分向另一部分的传递可以通过物质媒介（轴、齿轮等），场媒介（磁场、电流等）,提高能量传导率,能量传递法则,蒸汽火车 化学能热能压力能机械能,柴油火车 化学能压力能机械能,电动火车 电能机械能,能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形

16、式。或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变,减少能量转换形式,能量传递法则,缩短能量的流动路径,人有五种感觉分别是视觉、味觉、听觉、嗅觉、触觉。实现这些功能的奇观眼睛、鼻子、耳朵、舌头。,能量传递法则,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。,能量转递的法则的作用,能量传递法则,结构完善；能量可以传递；然后需要的就是结构之间的协调。,4、协调性法则,协调性法则,技术系统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。这也是技术系统充分发挥功能的必要条件。 子系统协调包括：结构上的协调、各性能参数的协调、节奏频率的协调。,协调性法则,协调性法则,协调性法则,结构上的协调,一、场与作用对象的固有频率相协调（或者失调）。 二、在技术中存在多个场时，应该协调（或者失调）所使用的各个场的频率。 三、如果两个动作，两者互不相