科技创新课件_八大技术系统进化法则
技术系统进化法则PPT幻灯片
原件 子系统1
子系统n
内蒙古科技大学： 闫炳文 2020/4/2
操作 系统
超系统
5
技术系统的概念
（2）系统有一定的结构（层次）。一个系统是其构成 要素的集合，这些要素相互联系、相互制约。系统内 部各要素之间相对稳定的联系方式、组织秩序及失控 关系的内在表现形式，就是系统的结构。例如钟表是 由齿轮、发条、指针等零部件按一定的方式装配而成 的，但一堆齿轮、发条、指针随意放在一起却不能构 成钟表。
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2020/4/2
能量传递法则 实例：
• 收音机在金属屏蔽的环境（如汽 车）中就不能正常工作。在汽车 外加一天线，问题就解决了。
内蒙古科技大学： 闫炳文
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2020/4/2
• B 技术系统的进化应该沿着使能量流动路径缩 短的方向发展，以减少能量损失。
• 实例：用手摇绞肉机代替菜刀剁肉馅。用刀片 旋转运动代替刀的垂直运动，能量传递路径缩 短，能量损失减少，同时提高了效率。
TRIZ技术系统进化理论指出： 技术系统一直处于进化之中，解决 技术系统矛盾是进化的推动力。 所有技术系统的进化都遵循一定的 客观规律。
内蒙古科技大学： 闫炳文
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2020/4/2
技术系统进化的S曲线
产品都是由多个系统组成技术系统。
每个技术系统、子系统的进化一般都要经历S－曲 线所示的四个阶段：婴儿期－成长期－成熟期－ 退出期
• 引导人们在各个领域预见并解决新的任务。
S曲线 进化法则
发展方向
解决方案
内蒙古科技大学： 闫炳文 2020/4/2
TRIZ理论：技术系统进化法则
13
S曲线的跃迁－S曲线族
主要 参数
研发极限
最低成本
8技术进化法则
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩
⑪ ⑫ ⑬ ⑭
表面的几何进化 线性组件的几何进化 体组件的几何进化 点-线-面-体跃迁 提高频率匹配性 提高可控性 向柔性系统或可移动系统跃迁 简化 不同组件的单-双-多 类似组件的单-双-多 扩展-简化 内部结构进化 表面属性进化 通过分割向微观进化
进化法则分析Βιβλιοθήκη • 问题类型对应的进化路线
10. 削减财政成本
① ② ③ ④ ⑤ 提高频率匹配性 提高可控性 简化 扩展-简化 通过分割向微观进化
进化法则分析
• 问题类型对应的进化路线
11. 削减能源消耗、物质消耗和人力消耗
① ② ③ ④ ⑤ 提高频率匹配性 提高可控性 简化 扩展-简化 通过分割向微观进化
进化法则分析
• 问题类型对应的进化路线
1. 改善可控性
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 提高频率匹配性 提高可控性 向柔性系统或可移动系统跃迁 简化 扩展-简化 内部结构进化 表面属性进化
进化法则分析
• 问题类型对应的进化路线
2. 改善有用性
2. 3. 4. 提高频率匹配性 提高可控性 扩展-简化
进化法则分析
进化法则分析
• 问题类型对应的进化路线
12. 增强外界抗干扰能力
① ② ③ ④ ⑤ 表面的几何进化 线性组件的几何进化 体组件的几何进化 内部结构进化 通过分割向微观进化
进化法则分析
• 问题类型对应的进化路线
13. 增强可靠性
① ② ③ ④ 简化 不同组件的单-双-多 类似组件的单-双-多 通过分割向微观进化
7. 内部结构进化
进化法则分析
• 进化路线
8. 点-线-面-体跃迁
简述技术系统的八大进化法则
简述技术系统的八大进化法则技术系统演化是技术进步和技术发展的有机统一，它是技术系统从一个时期到另一个时期之间的变化过程。
研究人员Harold A. Innis称之为技术系统的“八大进化法则”，它充分表明了技术进化的方式，也被认为是技术系统优化开发的主要原则。
第一，自我复制的法则。
自我复制的法则是指一个旧的技术系统会原封不动的复制一份新的系统，即从旧的系统来复制新的系统，以此来提高工作效率。
第二，反作用力法则。
反作用力法则是指，系统会根据外部环境的变化和挑战进行改变，从而使技术系统自我适应新的环境。
第三，協作法则。
協作法则是指，不同系统之间相互采用相同的设备、设置和功能，彼此之间可以促进其合作，从而达到更佳的工作效果。
第四，复合法则。
复合法则是指技术系统可以将前面的多个系统和功能组合在一起，实现不同类型的功能综合，形成一个新的设备或功能或业务。
第五，分布法则。
分布法则是指技术彼此分布式存在，并使各部分之间以分布式的架构和数据交互形式，能实现高效的服务，充分利用各部分计算资源和数据交换资源。
第六，融合法则，该法则是指技术发展导致不同类别的技术融合在一起，从而实现了融合的、弹性的、多元化的系统结构，使系统更加可靠、有效。
第七，护城河法则，该法则是指将自身的技术和开发过程比作护城河，严密守护自身，保护公司的核心技术，降低市场竞争者对自身的影响，使公司在技术竞争中有着更多优势。
第八，内在引力法则，该法则指出，技术系统拥有一种自成一体的能力，在不断发展过程中，技术会有自我吸引的力量，促使技术向新领域发展，实现更有效的结果。
以上便是技术系统进化的八大法则，这八大进化法则普适于任何类型的技术系统，不仅适用于物理系统，而且也适用于虚拟技术系统。
为了使技术系统不断演化进步，它们都在遵循这八大进化法则。
01_TRIZ的技术系统八大进化法则
01_TRIZ的技术系统⼋⼤进化法则（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。
01 TRIZ的技术系统八大进化法则
（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。
最新TRIZ-八大进化法则讲解学习
法则八—向超系统跃迁法则
• 在系统自身进化资源消失时，系统转向超 系统，也就是说同其它系统联合使资源进 一步发展。主要有两种方式：
• ①使技术系统和超系统的资源结合 • ②让系统的某子系统容纳到超系统中（数
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• ①提高柔性法则：有刚性结构向更具有适 应性及灵活性的柔性结构发展（车床到数 控加工中心的进化）②提高可移动性法则 （固话→手机）③提高可控性法则（洗衣 机→智能洗衣机）
法则六—子系统不均衡进化法则
• 技术系统的每个子系统具有不同的生命周 期，沿自身的s曲线进化。
• ①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（卡盘的自动加紧）
• ②不均衡的进化经常会导致子系统之间的 矛盾出现，解决矛盾会使整个系统得到突 破性的进化（机床控制系统的进化（数控 化））
子系统不均衡ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化法则
• ③整个系统的进化速度取决于系统中发展 最慢的子系统。
• ④改进进化最慢的子系统，就能提高整个 系统的性能。
法则七—向微观级进化法则
• 技术系统及其子系统在进化发展过程中， 向着减少他们尺寸的方向进化。
法则三：协调性进化法则
• 技术系统的各个子系统、各参数之间以及系统参 数与超系统各参数之间要相互协调是系统实现其 功能的基本条件
• 协调性法则表现在： ①形状与结构上的协调（早期的自行车轮子一大一
小）； ②各性能参数的协调（高速主轴、皮带轮动平衡参
数的不协调）； ③工作节奏和频率上的协调（收音机）。
法则四：提高理想度法则
技术创新方法之二TRIZ的八大进化法则
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。
TRIZ八大进化法则
技术系统的子系统也是一个系统，系统的更高一级可以成为超系统（例如汽车可以看做一个技术系统，发动机、变速箱、转向系统等 为汽车的子系统，而众多的汽车可构成交通系统这个超系统） ④改进进化最慢的子系统，就能提高整个系统的性能。 法则三：协调性进化法则 传输装置：传动机构，执行装置：波轮； 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不均衡的进化经常会导致子系统之间的 矛盾出现，解决矛盾会使整个系统得到突 破性的进化（机床控制系统的进化（数控 化））
Байду номын сангаас
每一种系统的功能在产生有用效应的同时都会不可避免的产生有害效应，在设计中应以最终理想解为指导，尽可能提高系统的理想度 。
技术系统的子系统也是一个系统，系统的更高一级可以成为超系统（例如汽车可以看做一个技术系统，发动机、变速箱、转向系统等
一、技术系统
• 技术系统由多个子系统构成，并通过各个子系统 间的相互作用实现某一特定的功能。
• 技术系统的子系统也是一个系统，系统的更高一 级可以成为超系统（例如汽车可以看做一个技术 系统，发动机、变速箱、转向系统等为汽车的子 系统，而众多的汽车可构成交通系统这个超系统）
• 技术系统的构成可以这样表述
一、技术系统
• 对于具体的一个技术系统来说，对于子系统或者 其组成元件进行不断的改进优化，以提高整个技 术系统地性能，子系统地改进优化的过程就可以 称为技术系统地的进化过程。
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技术系统
JSPC
系统的定义：一个产品或物品都可以看做 是一个技术系统，技术系统可以简称为系 统 系统是具有系统特征的部件和联系的总和， 这里的特征是系统个别部件所没有的。
系统特性：飞机飞行，缝纫机缝制衣服 作用客体：飞机作用于空气，缝制的衣服 主要有效功能：飞机运送货物，缝纫机缝制
4
系统、子系统、超系统
技术系统进化法则
进化法则的作用和意义
JSPC
1、预测新产品的方向与特征 2、对于现有产品的改进方向给予建议 3、产品专利规避的分析工具
2
技术系统进化法则
JSPC
1、技术系统完备性法则 2、技术系统能量传递性法则 3、技术系统的S曲线进化法则 4、提高理想化法则； 5、子系统不均衡进化法则； 6、动态性进化法则； 7、向超系统进化法则； 8、子系统协调性法则； 9、向微观级和场的应用进化法则； 10、向减少人工介入和自动化方向进化法则。
32
六、动态性进化法则—可移动性 JSPC
固定电话
子母机
手机
33
六、动态性进化法则—柔性化 JSPC
刚体
单铰链
多铰链
柔性体
液体/气体
场
34
六、动态性进化法则—柔性化 JSPC
测量距离的案例
直尺
折尺
卷尺
声波测量器
激光测量仪
35
六、动态性进化法则—柔性化 JSPC
36
六、动态性进化法则—柔性化 JSPC
• 技术系统是沿着提高其理想度，向最理想 系统的方向进化
• 提高理想度法则是所有进化法则的基础。
移动投影机
17
四、提高理想度法则
JSPC
提高理想度途径 М尺, Г寸, Э.质量
А
2
1，硬盘 2，计算器、电脑 3，汽车，手机
第一，提高有益的参数 第二，降低有害的参数 第三，提高有益参数的同时 降低有害参数
• ...............................................................
20
增加理想化水平
JSPC
• 增加新的有效功能，从超系统中获取功能
• 传输尽量多的外部已存在的可利用资源，尤其是利用免费 资源，以降低成本
• 利用内部及外部已存在的可利用资源，尤其是利用免费资 源，以降低成本
1
容量9G 转速10000转/分钟
3 Ф功能
容量40G
18
什么是理想度？
JSPC
• 定量描述：理想度＝ 有用功能之和
有害作用之和＋成本
• 最终理想解：按照理想度的概念，最理想的产品应该 是这样的：该产品作为实体并不存在，但是有用功能 仍然能够实现。即是最终理想解。
• 最理想的状况： 有用功能 ∝ 资源的消耗 0
Dual telescopic lens
Dual telescopic lens with laser rangefinder
12
二、技术系统能量传递法则
JSPC
技术系统的 进化应该沿着能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量的损失。
several energy
Reduced energy One energy conversion No energy conversion
Steam Trian - Chemical to heat to pressure to mechanical
• 有利于更彻底的解决矛盾，得到最理想的 解决问题方案。
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五、子系统不均衡进化法则
JSPC
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 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．
29
五、子系统不均衡进化法则
JSPC
自行车的不均衡进化
自行车的进化
30
JSPC
31
六、动态性进化法则
JSPC
水切割
激光切割
• 沿着增加系统可移动性的方向发展
• 沿着增加系统的柔性方向发展
• 沿着增加系统可控性方向发展
• 删除低效或无效功能，减少有害功能数量
• 预防有害功能的产生，将有害功能消除或转化为中性功能， 减轻有害功能等级
• 将有害功能转到超系统去
21
理想化方法
JSPC
• 部分理想化
a)加强有用功能 b)降低有害功能
c)功能通用化
d)增加集成度
e)功能专用化
f)增加柔性
• 全部理想化
a)功能剪切 简化系统
七、向超系统进化法则
JSPC
Flat head screwdriver Twin head screwdriver
单头螺丝刀
双头螺丝刀
Multi head screwdriver Multi changeable screwdriver h
更多种类的螺丝刀
换头螺丝刀
Single lens
Dual lens
液晶0.44英寸
等离子150英寸
24
农场养兔子的难题
JSPC
• 方式：放养 • 难题：农场主不希望
兔子走得太远农场主 不愿意也不可能花费 大量的资源割草运回 来喂兔子
应用上面的5步骤，分析并提出最终理想解
25
农场养兔子的难题
JSPC
• 设计的最终目的是什么？ 兔子能够吃到新鲜的青草
• 理想解是什么？ 兔子永远自己吃到青草
Different heat/ventilation programmes depending on greenhouse contents
根据花房的需求设置不同的程序控制
39
七、向超系统进化法则
JSPC
• 技术系统首先向系统的合成方向发展
单系统
双系统
多系统
单系统
• 技术系统的简化
子系统
超系统
此时，子系统功能得到加强的同时， 也简化了原有的系统。
b)系统剪切，去除多余子系统
c)原理改变，获得全新的系统 d)系统换代
22
最终理想解
• 保持原系统所有的优点 • 消除原系统所有缺点 • 没有增加系统的复杂度 • 没有产生新的缺陷
JSPC
23
最终理想解确定的步骤
JSPC
• 设计的最终目的是什么？ • 理想解是什么？ • 达成理想解的障碍是什么？ • 出现这个障碍的后果是什么？ • 避免出现这个障碍的条件是什么？ • 要制造这些条件存在的可用资源是什么？
JSPC
• 一个技术系统的进化一般经历4个阶段，典型的S曲 线是描述一个技术系统的完整生命周期。
• 当一个图 4技-11 术系统的进化完成4个阶段后，必然会出 现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。
性
衰退期
能
成熟期
成长期
婴儿期
发展时期
产品进化s形曲线
14
三、S曲线进化法则
JSPC
1
性能参数
专利数量 发明级别
利润
3 2
4
通过性能参
数随时间变
化的规律，
t 可以准确地
予测产品和
t 技术所处的
生命周期阶
t 段。
t
婴儿期 成长期 成熟期 衰退期
15
三、S曲线进化法则
JSPC
s曲线族图
16
四、提高理想度法则
JSPC
• 最理想的技术系统：“它既不消耗任何资 源，但却能够实现所有必要的功能”（作 为物理实体它并不存在）
Press a button to focus
Focusing happens
(Mechanism)
according to light reading
增加按钮（机械调焦）
通过光的强度调焦
Automatic focusing 自动调焦 38
六、动态性进化法则—增加可控性 JSPC
花房自动调节环境案例
“当前系统”是一个相对的 概念。如果我们以轮胎作为“当 前系统”来研究的话，那么轮胎 中的橡胶、子午线、充气嘴等就 是轮胎的子系统，而汽车、驾驶 员、气候、车库、交通系统等就 都是汽车的超系统。
JSPC
6
十大技术系统进化法则
JSPC
S曲线法则
能量传递法则
完备性法则
动态性进化 法则
子系统不均 衡进化法则
产品
控制装置
外部控制
9
一、技术系统完备性法则
JSPC
测量工作系统
能源
动力装置 转换器
传输装置 控制装置
执行装置 传感器
产品
外部控制
10
一、技术系统完备性法则
JSPC
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
产品 货物
外部控制 水手
11
二、技术系统能量传递法则
JSPC
技术系统实现其基本功能的必要条件之一： 能量能够从能量源流向技术系统的所有元件
例如，收音机在金属 屏蔽的汽车中就不能 收听高质量的广播， 就因为电台传递的能 量源受阻。如果在汽 车外加天线，问题即 可得到解决。
另外注意的一点：要使技术系统的某元件具有可控性，必须在该元 件和控制装置之间提供能量传递通路。
19
理想化的要素
JSPC
• 理想系统：没有实体，没有物质，不消耗能源，但能实现 一切需要的功能。