8大技术系统进化法则

TRIZ技术系统进化法则在专利布局中的应用研究2010-09-01 23:31TRIZ理论来自对专利的研究，TRIZ理论应用对技术创新有推动作用。

技术系统进化原理是TRIZ理论的核心。

本文对技术系统进化法则进行研究，通过技术进化路线对技术系统未来发展趋势做出准确预测。

结合系统S曲线法则，实现技术专利的合理布局，进而为企业带来高附加值收益。

一、引言TRIZ理论，即发明问题解决理论，是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S. Altshuller)于1946年开始，动用了1500人/年，在经历25年研究了世界各国250万份高水平发明专利的基础上，提出的一套具有完整理论体系的创新方法。

TRIZ的基本原理是技术系统的进化遵循客观的法则群。

在TRIZ中，凡是具有某种功能的事物都可称为技术系统。

TRIZ主要用39个标准参数，40条发明原理、冲突矩阵和76个标准解等一整套的理论来解决各工程领域的创新问题。

技术专利首先可以对技术进行保护，同时也可以通过专利来获得高附加的收益。

我国企业在走向国际化的道路上，几乎都遇到了国外同行在专利上的阻拦。

本文通过对TRIZ技术系统进化法则的研究，帮助企业进行富有竞争力的新产品研发，并有效确定未来的技术系统走势，对当前还没有出现的技术系统，如符合TRIZ进化理论所预测的技术趋势，则提前进行专利布局，以保证企业未来的长久发展空间和专利发放所带来的可观收益。

二、技术系统及子系统进化法则在TRIZ理论中，一个产品或物体都可以看作是一个技术系统，也简称为系统。

TRIZ认为，产品及其技术的发展总是遵循一定的客观规律，而且同一条规律往往在不同产品领域被反复应用。

TRIZ的核心是技术系统进化原理，它可以依据产品中技术系统的进化规律定性预测未来产品的发展趋势，从而帮助企业开发出具有竞争力的新产品。

1.技术系统进化法则系统进化理论主要有8条进化法则，以及每个进化法则下相对应的一些进化路线。

其8条进化法则为：◎技术系统的S曲线进化法则;◎提高理想度法则;◎子系统的不均衡进化法则;◎动态性可控性进化法则;◎增加集成度再进行简化法则;◎子系统协调进化法则;◎向微观级和增加场应用的进化法则;◎减少人工介入的进化法则。

这8个法则是适合表达技术进化的通用法则，可以应用于任意存在的技术系统中。

2.产品子系统组成及技术进化路线(1)技术系统组成结构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的功能，子系统可以是零件或部件甚至于构成元素。

产品的技术系统还应该依靠彼此关系的重要性和位置分层次的分析。

技术系统中各个子系统之间的关系如图1 所示。

能量系统和材料系统以及产品的工作对象直接决定了产品的基本技术系统。

而操作系统通过多种不同的传动系统最后作用在不同的执行系统上。

控制系统对技术系统中其他的元素也有影响，不同的能量资源需要依靠不同的技术系统来传递。

原料的进化，包括对象材料的发展，也会影响到技术系统。

(2)子系统技术进化路线以进化模式为行其子系统为列构建表格如图2所示，可以在其交叉点处探讨产品各个系统的进化模式，从而找出其进化路线，预测产品的开发方向。

三、技术进化法则对技术专利的影响TRIZ基于对全世界数百万份创新的研究，将创新进行了分级，划分出创新的五个级别，由低到高分别是显然的解、少量的改进、根本性的改进、全新的概念、发明创造，分别占所有创新的32%、45%、18%、4%、1%。

许多专利技术其实在其他的产业中出现并被应用过。

1.技术系统S曲线对专利布局影响当有一个新需求、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。

根据TRIZ 理论，技术系统的进化表现出周期性的特点满足一条S形曲线，如图3(a)所示。

在一个周期中，包括四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期。

在S曲线中专利级别及专利数量在各个阶段所表现出的特点如图3(b)、(c)所示。

在婴儿期，专利级别很高，但专利数量较少;在成长期专利级别开始下降，但专利数量出现上升;在技术系统的成熟期，会产生大量专利，但专利级别更低;在衰退期专利等级和专利数量均呈现快速的下降趋势。

根据技术系统S曲线中各个阶段专利技术的特点，首先应根据技术系统目前所处的社会环境及人文环境，正确对技术系统所处阶段进行定位，在婴儿期由于此阶段专利级别较高应注意加大人力及物力投资，以尽早形成技术专利，对技术系统形成有效保护;在成长期应进一步保持投资，以期形成更多专利，从而实现技术系统的专利布局，做到对技术系统的全面保护;在成熟期技术系统趋于完善，所进行的技术工作大部分是系统局部的改进和完善，此时专利较多，但级别较低，根据该特点，在形成技术专利同时应注意难以付诸生产、对技术系统保护难以起到有效作用的垃圾专利产生，以有效使用专利费用;在衰退期系统技术专利在等级和数量上都急剧下降，此时应放弃该系统专利申请，着手通过技术系统改进采用新的技术系统代替现有技术系统，如此不断替代，使企业专利技术一直处于一个等级较高数量较多的阶段。

技术系统更替形成S曲线族如图4所示。

如山东某国企，以变压器为主要产品，我国中小型配电变压器最初是以绝缘油为绝缘介质发展起来的;进入20世纪90年代，干式变压器在我国才有了很快的发展。

该企业利用技术更替技术系统进化路线为：传统油浸式变压器—发热较少油浸式变压器—干式变压器。

在各技术系统周期中以相应技术为核心相机申请一系列专利，使企业在变压器行业一直处于主导地位。

2.提高理想度法则对专利布局影响一个系统在实现功能的同时，必然有两个方面的作用：有用功能和有害功能。

理想度是指有用作用和有害作用的比值。

系统改进的一般方向是最大理想度比值，在建立和选择技术系统的同时需努力提升理想度水平。

理想度法则是技术专利产生的源动力，其代表了技术系统的最终方向。

通过理想度法则对技术系统实现进化求解，能准确预测将来技术走向并合理确定专利技术方向，提前对该技术方向所能产生的一系列技术系统进行保护。

如在锁体抛光机的设计中如图5所示。

首先对抛光原理进行技术分析，通过执行系统实现锁体抛光，从对平面锁体抛光到对圆弧锁体抛光，进一步提高系统的有用功能。

抛光过程中，产生粉尘是有害功能，通过吸尘装置降低了抛光机的有害功能进一步提高了理想度。

在设计过程中形成了抛光执行机构的专利，圆弧锁体抛光专利、吸尘装置专利。

3.子系统的不均衡进化法则对专利布局影响◎组成技术系统的各子系统的进化存在着不均衡。

主要体现在：◎子系统都是沿着自己的S曲线进化;◎不同的子系统将依据自己的时间进度进行进化;◎不同的子系统在不同的时间点达到自己的极限，这将导致子系统间的矛盾产生;◎系统中最先达到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。

在设计系统时应充分考虑各子系统的进化情况，系统整体性能取决于各子系统技术的发展，系统专利布局由系统专利和各子系统专利组成。

在实施专利布局时应充分考虑子系统S曲线中各阶段的专利特点，最终形成围绕系统和子系统的专利布局，对系统实施全面保护。

如在对双面自动挂锁钻孔机设计中，将该系统由以下子系统组成：自动进料系统，自动下料系统、自动加紧系统、自动双面钻孔，如图6 所示。

在该系统设计中形成了以各子系统为核心的一系列专利技术，对系统进行全面保护。

4.减少人工介入进化法则对专利技术影响TRIZ学者总结出的减少人工介入进化路线为：人—人+工具—人+动力工具—人+半自动工具—人+自动工具—全自动工具。

点胶机的在减少人工介入的进化法则中进化路线如图7所示。

直接利用胶水瓶进行粘接时，需要将胶水根据需要从胶水瓶里挤压出来，粘接用胶的操作需要根据人的经验习惯通过挤压的力度和时间决定，点胶的操作和控制都需要人的参与来实现;相对于直接使用胶水瓶，机械式胶枪更加便于控制每次粘接所需要的胶量和点胶位置，却仍需手动操作控制点胶量;动力胶枪在提高点胶出胶精度的同时，减少了人手的操作;自动化点胶机可以通过编程或导入CAD图形等操作来控制点胶位置和点胶量，使人的直接参与从点胶工作中逐渐减少。

依照TRIZ中提供的减少人参与的进化路线，点胶机的进化应该向全自动及智能化方向发展。

可依据此发展方向，展开更多产品开发，并形成技术专利。

5.增加集成度再进行简化法则对技术系统影响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。

其进化路径有：◎增加集成度路径;◎简化路径;◎单—双—多路径;◎子系统分离路径。

在烫金机技术发展中，其技术进化路径为单—双—多系统进化路径，如图8所示。

其进化路线为：单工位烫金机—双工位烫金机—八工位烫金机。

最先使用的烫金机只有一个工位进行烫金，双工位烫金机可以提高生产效率，八工位烫金机可以同时进行八个操作对象进行烫金，极大地提高生产效率。

按照此进化路线，烫金机的工作系统应向集成的多系统方向发展。

四、结束语创新是产品设计的核心，专利是对技术创新的强力保护。

在竞争激烈的市场经济中，专利也逐渐成为企业打击竞争对手的重要手段。

企业在竞争中应通过专利达到保护自己同时又打击对手，进而依靠专利获得高附加值。

TRIZ技术进化理论为技术创新指明未来技术方向和当前技术所处发展阶段，在明确技术系统发展趋势的同时通过技术专利的合理布局使企业效益最大化。

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