国家创新工程师认证复习(3技术系统进化与S曲线)
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第2章_triz发明专利分级与系统进化S曲线
24 24
12
2.2
技术系统进化S曲线
技术系统介绍
2.2.1
所有实现某个功能的事物可称为技术系统。（汽车）
一个技术系统可以包含一个或多个执行自身功能的子系统，子系统又 可以分为更小的子系统，一直到分解为由元件和操作构成。（汽车发 动机、底盘、车身、电气设备） 一个整体技术系统，由于研究的需要也可以视为更大环境下的子系统 ，系统的更高级系统称为超系统。（交通工具）
19 19
2.2.4 系统进化多维S曲线
对于同一个需要解决的问题，常常有不同 的解决办法。 图中的曲线表示为空间曲线，1、2、3分 别代表不同发展轨迹的曲线族。点A为系 统初始状态，点B为系统目标状态。 从图中可以看到，通过1、2、3等多条途 径均可以从A点到达B点。每一条途径都代 表了某个技术路线，都有其自己的S曲线 发展轨迹。 只是发展的速度和在同一时刻满足人类需 要的程度不同。
后面关于灯泡的发明，材料、形状、气体等，解决问题的难度下降，影响程度 减低，价值低 其他发光原理：化学能、电子跃迁发光
4
4
2.1 专利的等级划分
根据专利的科技贡献和应用范围，专利或发明创新分为5个等级
灯丝：偶然发现 非职务发明：可户外使用的燃气灶 职务发明：新的药品 半导体 核聚变、核裂变
6
2.2
技术系统进化S曲线
技术系统进化理论是构成TRIZ理论的核心内容之一。
所谓技术系统的进化，就是不断地用新技术替代老技术，用新产品替 代旧产品，即实现技术系统功能的各项内容从低级到高级变化的过程 。
TRIZ强调技术系统一直处于进化之中，也就是在不断更新，不断发展 。 认识和掌握系统的进化规律，有利于设计者开发出更先进的产品，从 而提升产品的竞争力。
创新方法研究会创新工程师认证考试试题
创新方法研究会创新工程师认证考试一、单项选择题（30分，每题2分）1.您认为电视机处于哪个时期是（ C ）A 婴儿期B 成长期C 成熟期D 衰退期2.对最理想的技术系统描述不正确的是（ B ）A 可以实现所有必要的功能B 不消耗任何资源C 作为实体并不存在D 消耗少量资源实现必要功能3.对因果轴分析的步骤是（ A ）A 原因轴分析，结果轴分析，因果轴的规范化图示，选择解题的入手点B原因轴分析，因果轴的规范化图示，结果轴分析，选择解题的入手点C选择解题的入手点，原因轴分析，因果轴的规范化图示，结果轴分析D选择解题的入手点，原因轴分析，结果轴分析，因果轴的规范化图示4.下列表述错误的是（ B ）A 物理矛盾是在一个技术系统当中对同一个参数的正反两种不同要求B 大多数物理矛盾都可以用时间分离和空间分离解决C 系统包含的系统叫子系统，系统之外的叫超系统D 条件分离就是利用不同的条件来满足同一个参数的两种不同要求5.系统功能分析的步骤（ C ）A 建立组件模型，建立功能模型，建立结构模型B建立结构模型，建立组件模型，建立功能模型C建立组件模型，建立结构模型，建立功能模型D建立结构模型，建立功能模型，建立组件模型6.最基本的物场模型（Su-F model）包含（ C ）A 一个物质，一个场B 一个物质，两个场C 两个物质，一个场D 两个物质，两个场7.在所有的法则都围绕着哪个进化法则进行的（ D ）A 完备性进化法则B 向超系统进化法则C 向微观级进化法则D 提高理想度法则8.您裁剪方式的优先顺序为（ B ）（1）若没有组件B，因此组件B也就不需要组件A的作用（2）技术系统或超系统中其它的组件可以完成组件A的功能（3）技术系统的新添组件可以完成组件A的功能（4）组件B能自我完成组件A的功能A 4-1-3-2B 1-4-2-3C 2-3-4-1D 1-4-3-29.具有平均熟练程度的操作者，在标准作业条件和环境下，以正常的作业速度和标准的程序和方法完成某项作业所需要的总时间为（ D ）A 作业时间B 宽放时间C 定额时间D 标准时间10.以下情景中，不能构成技术矛盾的是（ D ）A 自行车拐弯减速时，刹车闸摩擦车轮，致使车轮停止转动，结果车毁人亡B 为了室内照明的蜡烛，产生了大量的浓烟，污染了室内的空气C 汽车过桥时，如果车辆超载就会对桥产生破坏D 由于电池供电电压过低，灯泡无法发光11.以下对凳子描述正确的是（ D ）A 凳子处在衰退期B 凳子不是完备的技术系统C 凳子处在成长期D 以上都不对12.泰勒是科学管理的创始人，他创立了（ A ），通过改进操作方法，科学地制定劳动定额；采用标准化，极大地提高了效率，降低了成本。
创新思维与方法第8章 技术系统进化规律
8.2
S曲线及其作用
8.2 S曲线及其作用
如果观察相当长的时间段内，实现相同主要功能的技术系统家族，很容易就 能发现该技术系统家族中发生的许多变化。虽然技术系统的某些特性或参数 被改变了，但是其主要功能却始终保持不变。其结果是，随着人类知识水平 的提高，实现该功能的技术手段也提高了。例如，飞行设备、机动车辆、计 算设备、录音设备等。
8.2.1 S曲线
在这一阶段，系统呈现出的特性是：系统的发展十分缓慢；所产生专利的级 别很高，但专利的数量很少；为了解决新系统中存在的主要技术问题，需要 消耗大量资源，经济收益为负值。
8.2.1 S曲线
2）成长期 当社会认识到其价值和市场潜力的时候，新系统就进入了成长期。此时，通
过婴儿期的发展，新系统所面临的许多主要技术问题已经得到解决，系统的 效率和性能得到了改善，其市场前景开始显现。大量的人力和金钱被投入到 系统的开发过程中，使系统的效率和性能得到快速的提升，结果又吸引更多 的资金投入到系统的开发过程中，形成了良性的循环，进一步推动了系统的 进化过程。同时，市场对产品的需求增长很快，但供给不足，消费者愿意出 高价购买产品。在这一时期，企业应对产品进行不断创新，迅速解决存在的 技术问题，使其尽快成熟，为企业带来利润。
8.1 技术系统进化规律的由来
对于生物系统来说，达尔文的自然选择理论指出了生物系统进化的根本原 因——自然选择。其中，实施这种选择行为的是自然界，选择的标准是“生 物对环境（即自然界）的适应能力”。阿奇舒勒认为，技术系统同样也面临 “自然选择，优胜劣汰”的问题，只不过实施这种选择行为的是人类社会， 选择的标准是“技术系统是否满足人类社会的需要”。由此，阿奇舒勒认为：
由完备性法则可以得出如下推论：为了使技术系统可控，至少要有一个部分 应该具有可控性。所谓可控性是指根据控制者的要求来改变系统特征/参数的 行为。完备性法则有助于确定实现所需技术功能的方法并节约资源，利用它 可对效率低下的技术系统进行简化。
系统进化法则
技术系统进化法则5 －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（木桶原理） 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．
单机翼
相反的部件-正向稳 定器作为组成飞行 火箭的一个系统 可调整特性不同大小翼面的双机翼 相同翼面的 双机翼
双机翼
G.Caylay （1849）三翼机；W.Sawekuhew （1916） 4翼； E.Fedorow5翼机（1895）； English engineerG.Phillips（1883）40翼机 Felix di Felix（1857）Alexander Moszhajski(1884) Otto Lilienthal(1891)单翼机
单机翼自动升降系统 多机翼部分自动升降系统 为亚、超和极超 音速飞机配置的 多机翼型的动态 转换器
多机翼
为稳定升降用的各 种多机翼的翼面 可改变特性的梯 形和蜂窝型多机 翼的升降翼面 在多机翼一侧安装 同样形状的翼面
机身带有机翼和驱动系统的“宇 宙飞船”（非自动升降、降低） 复杂的飞机： －单机翼 －机翼非均质、细长、双系统 －尾部机翼带细长非均质多系统 －中断器（在机翼上，非机翼）反转的单系统 部分非自动升降和降低：所有辅助系统都安装 在双机翼的一侧 ngpey（1903）双平行机翼 wilbur两兄弟（1903）双直立型机翼
技巧
方法
2. TRIZ理论简介
2.3 TRIZ解决问题的方法和流程
技术创新方法之二TRIZ的八大进化法则
技术创新方法之二 TRIZ的八大进化法则＋S曲线
二、TRIZ的技术系统的八大进化法则＋S曲线
பைடு நூலகம்
针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结 提炼出八个基本进化法则。
利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来 发展趋势，开发富有竞争力的新产品。
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
统的组成和进化的趋势。
技术系统法则2：能量传递法则
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 系统的所有元件；
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；
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。
实例：手摇绞肉机替代菜刀 用刀片旋转运动代替刀的垂直运
衰退期的特征： 相同功能的新技术系统开始排挤老系统； 系统带来的收益下降；
衰退期出现的原因： 新系统已经发展到第二阶段迫使现在系统退出市场； 超系统的改变导致对系统需求的降低； 超系统的改变导致系统生存困难。
对衰退期的建议： 寻找新的民展领域； 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。
成熟期的特征： 系统发展趋于缓慢； 生产量趋于稳定； 新出现的矛盾会阻碍系统的进一步发展。
成熟期的特点： 系统消耗大量的特定资源； 系统被附加一些与其主要功能完全不相关的附加功能； 系统的发展寄希望于新的材料和技术； 系统的改变主要是外在的变化。
对成熟期的建议： 下一步的努力方向是：降低成本，改善外观； 增强系统服务功能的可能性； 简化系统，和其它系统或技术相结合
第一部手机：1973年诞生，重800g，功能仅为电话通信； 现代手机：重仅数十克，功能可超过100种，包括通话、游戏、 MP3、照相等。
二、TRIZ的技术系统的八大进化法则＋S曲线
பைடு நூலகம்
针对技术系统进化演变规律，在大量专利分析的基础上TRIZ理论总结 提炼出八个基本进化法则。
利用这些进化法则，可以分析确认当前产品的技术状态，并预测未来 发展趋势，开发富有竞争力的新产品。
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
统的组成和进化的趋势。
技术系统法则2：能量传递法则
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 系统的所有元件；
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；
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。
实例：手摇绞肉机替代菜刀 用刀片旋转运动代替刀的垂直运
衰退期的特征： 相同功能的新技术系统开始排挤老系统； 系统带来的收益下降；
衰退期出现的原因： 新系统已经发展到第二阶段迫使现在系统退出市场； 超系统的改变导致对系统需求的降低； 超系统的改变导致系统生存困难。
对衰退期的建议： 寻找新的民展领域； 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。
成熟期的特征： 系统发展趋于缓慢； 生产量趋于稳定； 新出现的矛盾会阻碍系统的进一步发展。
成熟期的特点： 系统消耗大量的特定资源； 系统被附加一些与其主要功能完全不相关的附加功能； 系统的发展寄希望于新的材料和技术； 系统的改变主要是外在的变化。
对成熟期的建议： 下一步的努力方向是：降低成本，改善外观； 增强系统服务功能的可能性； 简化系统，和其它系统或技术相结合
第一部手机：1973年诞生，重800g，功能仅为电话通信； 现代手机：重仅数十克，功能可超过100种，包括通话、游戏、 MP3、照相等。
第3章技术系统进化法则
经济收益
时间
第三章 技术系统进化法则
S型曲线的各个阶段特征
序号 时期
特点
1 婴儿期 效率低，可靠性差，缺乏人、物力的投入，系统发展缓慢
价值和潜力显现，大量的人、财、物力的投入，效率和性能得到提高 2 成长期 ，吸引更多的投资，系统高速发展
系统日趋完善，性能水平达到最佳，利润最大并有下降趋势，研究成 3 成熟期 果水平较低
系统
系统是指若干相互联系、相互作用的部分组成的，在一定的环境中具有 特定功能的有机整体。
组成系统的各个部分，被称为要素、单元或子系统。
第三章 技术系统进化法则
系统基本组成要素
系
统
的
基
本 组 成 要 素
系
系 统 的 组 成
系 统 的 结 构
系 统 的 环 境
统 的 行 为 和
功
系 统 的 边 界
能
理想系统 在TRIZ中，理想系统是指作为物理实体并不存在，也不消耗任何的资源，但是
却能够实现所有必要功能的系统。
第三章 技术系统进化法则
根据公式进一步理解理想系统
Bi
I
i1
Cj Hk
j 1
k 1
C 成本 j 变量C 的数量 k 变量H 的数量
最终理想解
本章学习目标
第 三 章 技术系统进化法则
1. 了解技术系统的基本概念
2. 熟练掌握十大进化法则，并能加以运用解决实际的发明创新问题
3. 了解技术系统进化法则的应用场合
第三章 技术系统进化法则
提 要：技术系统可以说是我们学习TRIZ过程中最重要的基础概念，TRIZ
中所有的原理、法则、模型、矛盾、进化、理想度内容等都是围绕技术系 统展开的
技术系统的进化法则(基于TRIZ体系)
正文
法则三：动态性法则
C.提高可控性法则 1. 控制装置是一个完整的技术系统必不 可少的一部分。 2. 技术系统的进化将沿着系统内部各部 件的可控性增加的方向发展
提高可控性的进程
郭致星 50
正文
法则三：动态性法则—照相机
手动调焦
通过按钮调焦
感应光线调焦
自动调焦
郭致星 51
正文
法则三：动态性法则—路灯
哲学思想
技术系统进化法则
理论基础
技术系统/技术过程
矛盾
资源
理想化
基本概念
系
思
统
功能分析
物场模型
矛盾分析 资源分析
维 问题分析工具
科
创新思 科
学
发明问题标 科学原理
技术矛盾 物理矛盾分 维培养 学
准解法
知识库
创新原理
离方法
问题求解工具
发明问题解题流程（TRIZ）
解题流程
专利分析
基础知识+专业知识+交叉学科知识
• 原材料创新
– 发现现有原材料的替代品，寻找半成品的新来源
• 市场创新
– 发掘现有产品的新市场，寻找新产品的潜在市场。
郭致星 11
正文
创新的级别
级别
创新的程度 百分比%
知识来源
参考解的 数目
例子
1
简单改进
32
个人的知识
10
使用隔热层减少热量损失
革
2
发明技术矛盾解 决方法
45
企业内的知识
100
折中法，如737发动机罩的不对称 设计
正文
技术系统的进化实例—加工方式
手工操作
S曲线和技术系统进化
实例：和汽车相关的问题
• 交通堵塞 • 停车 • 空气污染 • 废旧汽车
3. 经济和法律的限制
实例：汽车速度受规定所限
实例：国际法限制化学武器的发展
4. 超系统发生改变
实例：风箱、鼓风机
风箱
手动鼓风机 电动鼓风机
5. 新出现的矛盾会阻碍系统的发展
实例：大油轮可以运输更多的原油，但是； 油轮太大，若出现事故是灾难性的。
何时最易被破坏？
当企业一直向高利润的高端市场挺进，甩 掉低端市场的低利润产品时；
当企业陷入到无差异化竞争的泥潭中，和 成本结构相似、产品档次相当的竞争者互 相残杀时；
破坏的两种类型
性 能
延续性策略 把更好的产品引入现有市场
不
同
的
低端市场破坏性创新
性
以低成本业务模式为过度服
能
务的客户解决问题
成熟期的主要特征
1. 系统消耗大量的特定资源 2. 系统被附加一些与其主要功能完全不相关
的附加功能 3. 系统发展寄希望于新的材料和技术 4. 系统的改变主要是外在的变化
1. 系统消耗大量的特定资源
实例：汽车
2. 引入完全不相关的附加功能
实例：电视机
三星全新电视
主要功能：人们获取信息
附加功能：健康身体
降
衰退期出现的原因
1. 新系统已经发展到第二阶段，迫使现有系 统退出市场
2. 超系统的改变导致对系统需求的降低 3. 超系统的改变导致系统生存困难
1. 成长的新系统迫使现有系统退出市场
实例：计算尺、胶片单反机
计算尺
胶片机
2. 超系统的改变导致对系统需求的降低
实例：沙漏、胶卷
3. 超系统的改变导致系统生存困难
• 交通堵塞 • 停车 • 空气污染 • 废旧汽车
3. 经济和法律的限制
实例：汽车速度受规定所限
实例：国际法限制化学武器的发展
4. 超系统发生改变
实例：风箱、鼓风机
风箱
手动鼓风机 电动鼓风机
5. 新出现的矛盾会阻碍系统的发展
实例：大油轮可以运输更多的原油，但是； 油轮太大，若出现事故是灾难性的。
何时最易被破坏？
当企业一直向高利润的高端市场挺进，甩 掉低端市场的低利润产品时；
当企业陷入到无差异化竞争的泥潭中，和 成本结构相似、产品档次相当的竞争者互 相残杀时；
破坏的两种类型
性 能
延续性策略 把更好的产品引入现有市场
不
同
的
低端市场破坏性创新
性
以低成本业务模式为过度服
能
务的客户解决问题
成熟期的主要特征
1. 系统消耗大量的特定资源 2. 系统被附加一些与其主要功能完全不相关
的附加功能 3. 系统发展寄希望于新的材料和技术 4. 系统的改变主要是外在的变化
1. 系统消耗大量的特定资源
实例：汽车
2. 引入完全不相关的附加功能
实例：电视机
三星全新电视
主要功能：人们获取信息
附加功能：健康身体
降
衰退期出现的原因
1. 新系统已经发展到第二阶段，迫使现有系 统退出市场
2. 超系统的改变导致对系统需求的降低 3. 超系统的改变导致系统生存困难
1. 成长的新系统迫使现有系统退出市场
实例：计算尺、胶片单反机
计算尺
胶片机
2. 超系统的改变导致对系统需求的降低
实例：沙漏、胶卷
3. 超系统的改变导致系统生存困难
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萨拉马托夫《技术系统进化理论基础》1996年
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
1、技术系统完备性法则 2、技术系统能量传递性法则 3、协调性法则 4、提高理想度法则 5、动态性和可控性进化法则 6、子系统不均衡进化法则 7、向微观级进化法则 8、向超系统进化法则
进化法则之间的层次关系
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
技术系统
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 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 现
提高理想度法则
完备性法则 能量传递法则 协调性法则
动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则
生存法则
发展法则
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 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 化 v 提高理想度法则是所有进化法则的方向
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。 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： § 结构上的协调 § 各性能参数之间的协调 § 工作节奏/频率上的协调
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 性增加的方向进化。
1. 提高柔性子法则 2. 提高可移动性子法则 3. 提高可控性子法则
ENIAC
TX-0
IBM 5150
笔记本电脑
电子管
晶体管
集成电路
大规模集成电路
向超系统进化法则
1. 技术系统沿着以下路线进化： Ø 单系统→ 双系统→多系统 2. 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 系统中，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 统。
对成熟期的建议
1. 2. 3. 下一步的努力方向是：降低成本，改善外观 增添系统服务功能的可能性 简化系统，和其他系统或技术相结合
v 实例：一体打印机
S曲线－衰退期
v 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
性能参数 成熟期
衰退期
成长期 婴儿期 时间
对衰退期的建议:
l 寻找新的领域：如体育、 娱乐等 l 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。
国家创新工程师认证 三、技术系统进化与S曲线
1
S曲线
技术预测---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 化方向，这种预测的过程称为技术预测。
S曲线－婴儿期
1854年，电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了，6年之后 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 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。
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” 的那个子系统是沿着减小其元件尺寸的方向进化的。
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
能源
动力装置
传动装置
执行装置
对象
控制装置
外部控制
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
能量传递法则
能源 动力装置 传动装置 执行装置 对象
控制装置
外部控制
v 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 v 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
成长期的特征：
v 制约系统的主要“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。
性能参数 成熟期 衰退期
成长期 婴儿期
对成长期的建议
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； 到成长期结束要使其主要性能 指标（性能参数、效率、可靠性 等）基本达到最优。
§ § §
第一代modem是和已有的电话线相匹配，协调发展的。 modem与3G的结合
2. 与已有的其他先进系统或部件相结合 3. 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
当前处于婴儿期的产品
动力电池组
S曲线－成长期
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 专利被申请。 Strowger的“自动拨号系统”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， 装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失。 1906年，Lee De发明了电子试管，它的扩音功能领导了电话服务的 方向。 后来贝尔电话实验室制成了电子三极管。
婴儿期的特征:
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。
性能参数 成熟期
衰退期
成长期 婴儿期 时间
对婴儿期的建议
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
1. 充分利用已有技术系统中部件和资源
S曲线－成熟期
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
性能参数 成熟期 衰退期
成长期 婴儿期 时间
成熟期的主要特征
1. 2. 3. 4. 系统消耗大量的特定资源 系统被附加一些与其主要功能完全不相关的附加功能 系统发展寄希望于新的材料和技术_如： 纳米材料 系统的改变主要是外在的变化
TIME
参数性能 I
t1
II
t2
III
IV 参数性能 I
t3
III II
t2 t3
IV
时间
t1
时间
发明专利数量
发明专利数量
t1
t2
t3
时间
t1
发明级别
t2
t3
时间
发明级别
t1
t2
t3
时间
利润
t1
t2
t3
时间
利润
t1
t2
t3
时间
t1
t2
t3
时间
婴儿期
成长期
参数性能 I
t1
III II
t2 t3
IV 参数性能 I
老式明轮船 现代娱乐用的明轮船
武器
比赛项目
S-Curve的相关性 四参数法：
PERFORMANCE INDEX Maturity Rapid Growth Infancy Before Maturity
性能参数
发明数量
发明等级
利润程度
DEGREE OF PROFITALLITY
LEVELS OF NUMBER OF INVENTION INVENTORS
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 对设计活动的指导作用： § 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
让创新掌握在您的手中！
时间
t1 t2
III II
t3
IV
发明专利数量
时间
发明专利数量
t1
t2
t3
时间
发明级别
t1
t2
t3
时间
发明级别
t1
t2
t3
时间
t1
t2
t3
利润
时间
利润
t1
t2
t3
时间
t1
t2
t3
时间
成熟期
衰退期
什么是技术系统？
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
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
1、技术系统完备性法则 2、技术系统能量传递性法则 3、协调性法则 4、提高理想度法则 5、动态性和可控性进化法则 6、子系统不均衡进化法则 7、向微观级进化法则 8、向超系统进化法则
进化法则之间的层次关系
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
技术系统
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 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 现
提高理想度法则
完备性法则 能量传递法则 协调性法则
动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则
生存法则
发展法则
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 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 化 v 提高理想度法则是所有进化法则的方向
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。 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： § 结构上的协调 § 各性能参数之间的协调 § 工作节奏/频率上的协调
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 性增加的方向进化。
1. 提高柔性子法则 2. 提高可移动性子法则 3. 提高可控性子法则
ENIAC
TX-0
IBM 5150
笔记本电脑
电子管
晶体管
集成电路
大规模集成电路
向超系统进化法则
1. 技术系统沿着以下路线进化： Ø 单系统→ 双系统→多系统 2. 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 系统中，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 统。
对成熟期的建议
1. 2. 3. 下一步的努力方向是：降低成本，改善外观 增添系统服务功能的可能性 简化系统，和其他系统或技术相结合
v 实例：一体打印机
S曲线－衰退期
v 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
性能参数 成熟期
衰退期
成长期 婴儿期 时间
对衰退期的建议:
l 寻找新的领域：如体育、 娱乐等 l 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。
国家创新工程师认证 三、技术系统进化与S曲线
1
S曲线
技术预测---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 化方向，这种预测的过程称为技术预测。
S曲线－婴儿期
1854年，电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了，6年之后 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 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。
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” 的那个子系统是沿着减小其元件尺寸的方向进化的。
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
能源
动力装置
传动装置
执行装置
对象
控制装置
外部控制
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
能量传递法则
能源 动力装置 传动装置 执行装置 对象
控制装置
外部控制
v 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 v 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
成长期的特征：
v 制约系统的主要“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。
性能参数 成熟期 衰退期
成长期 婴儿期
对成长期的建议
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； 到成长期结束要使其主要性能 指标（性能参数、效率、可靠性 等）基本达到最优。
§ § §
第一代modem是和已有的电话线相匹配，协调发展的。 modem与3G的结合
2. 与已有的其他先进系统或部件相结合 3. 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
当前处于婴儿期的产品
动力电池组
S曲线－成长期
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 专利被申请。 Strowger的“自动拨号系统”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， 装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失。 1906年，Lee De发明了电子试管，它的扩音功能领导了电话服务的 方向。 后来贝尔电话实验室制成了电子三极管。
婴儿期的特征:
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。
性能参数 成熟期
衰退期
成长期 婴儿期 时间
对婴儿期的建议
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
1. 充分利用已有技术系统中部件和资源
S曲线－成熟期
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
性能参数 成熟期 衰退期
成长期 婴儿期 时间
成熟期的主要特征
1. 2. 3. 4. 系统消耗大量的特定资源 系统被附加一些与其主要功能完全不相关的附加功能 系统发展寄希望于新的材料和技术_如： 纳米材料 系统的改变主要是外在的变化
TIME
参数性能 I
t1
II
t2
III
IV 参数性能 I
t3
III II
t2 t3
IV
时间
t1
时间
发明专利数量
发明专利数量
t1
t2
t3
时间
t1
发明级别
t2
t3
时间
发明级别
t1
t2
t3
时间
利润
t1
t2
t3
时间
利润
t1
t2
t3
时间
t1
t2
t3
时间
婴儿期
成长期
参数性能 I
t1
III II
t2 t3
IV 参数性能 I
老式明轮船 现代娱乐用的明轮船
武器
比赛项目
S-Curve的相关性 四参数法：
PERFORMANCE INDEX Maturity Rapid Growth Infancy Before Maturity
性能参数
发明数量
发明等级
利润程度
DEGREE OF PROFITALLITY
LEVELS OF NUMBER OF INVENTION INVENTORS
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 对设计活动的指导作用： § 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
让创新掌握在您的手中！
时间
t1 t2
III II
t3
IV
发明专利数量
时间
发明专利数量
t1
t2
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时间
发明级别
t1
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时间
发明级别
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时间
t1
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利润
时间
利润
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时间
t1
t2
t3
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成熟期
衰退期
什么是技术系统？
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