系统进化法则

关于系统进化法则22、技术系统/技术过程矛盾理想化资源系统科学思维科学基础知识+专业知识+交叉学科知识创新思维培养技术系统进化法则功能分析物场模型矛盾分析专利分析发明问题解题流程（ARIZ）科学原理知识库辩证法＋系统论＋认识论+本体论发明问题标准解法技术矛盾发明原理基本概念理论基础问题分析工具问题求解工具解题流程理论来源资源分析物理矛盾分离方法TRIZ

理论体系哲学思想第2页,共67页，2024年2月25日，星期天TRIZ

理论体系

谋略技巧方法第3页,共67页，2024年2月25日，星期天40个发明原理39个通用工程参数和矛盾矩阵物理矛盾的分离原理物－场模型分析TRIZ

理论体系2.2TRIZ的理论体系

谋略技巧方法TRIZ的创造性思维：系统思维多屏幕法、智能小人法、金鱼法、尺度-时间-成本算子技术系统进化法则最终理想解（IFR）发明问题的（76个）标准解法发明问题标准算法物理效应和现象知识库TRIZ的9大经典理论第4页,共67页，2024年2月25日，星期天TRIZ理论简介2.3TRIZ解决问题的方法和流程效应知识库矛盾矩阵76个发明问题标准解法发明问题解决程序(ARIZ)理想化技术系统进化法则需求功能/资源分析及矛盾定义物场模型39个通用工程参数分离原理选择和描述问题40个发明原理发明问题最终解决方案第5页,共67页，2024年2月25日，星期天6三大进化理论

1.达尔文的生物进化论

2.马克思的历史唯物主义社会进化论

3.阿奇舒勒的技术系统进化理论第6页,共67页，2024年2月25日，星期天7

阿奇舒勒先生是研究分析了成千上万例世界上顶尖工程技术领域中的重要专利，使他对技术系统进化趋势的规律产生了最初的理解，由此奠定了他创立解决发明问题的分析方法的基础，并逐渐完善TRIZ创造性解决问题的理论基础。

TRIZ原理可理解为：所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律。

第7页,共67页，2024年2月25日，星期天8

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。技术系统进化理论指出第8页,共67页，2024年2月25日，星期天TRIZ理论前提和基本认识：产品及其技术的发展总是遵循着一定的客观规律同一条规律往往在不同的产品或技术领域被反复应用，很多创新实质上往往是其他领域技术在某一领域的全新应用人们只要遵循着产品及其技术发展的客观规律就能能动地进行产品设计并预测产品的未来发展趋势第9页,共67页，2024年2月25日，星期天技术系统进化法则涵盖了各种产品核心技术的进化规律技术系统由多个子系统组成，子系统由元件和操作构成。系统的更高级系统称超系统技术系统进化指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程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（幼年期）（发展期）（老年期）第10页,共67页，2024年2月25日，星期天技术系统进化法则技术系统的S曲线进化法则1.完备性法则2.能量传递法则3.动态性进化法则4.提高理想化法则5.子系统不均衡进化法则；6.向超系统进化法则；7.向微观级和场的应用进化法则8.子系统协调性法则第11页,共67页，2024年2月25日，星期天

技术系统进化生命周期S曲线、第12页,共67页，2024年2月25日，星期天技术系统进化法则之一

－S曲线进化法则、

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。当一个技术系统的进化完成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。婴儿期衰退期成长期成熟期第13页,共67页，2024年2月25日，星期天1-马车的进化S曲线2-滑轨装置车进化S曲线3-发动机驱动车进化S曲线4-螺旋桨飞机进化S曲线5-喷气式飞机进化S曲线6-化学燃料火箭进化S曲线7-核燃料火箭和利用太阳能驱动的固体燃料火箭进化S曲线8-总体的S曲线提高运输速度的各类技术系统的S曲线第14页,共67页，2024年2月25日，星期天技术系统进化不同阶段的特征、tttt专利数量利润性能参数发明级别1234时间（阶段）通过性能参数随时间变化的规律，可以准确地予测产品和技术所处的生命周期阶段。第15页,共67页，2024年2月25日，星期天实例：飞机机翼的“多-双-单”和“单-多”系统操纵“索羽茨”紧急降落的多叶型机翼为亚、超和极超音速飞机配置的多机翼型的动态转换器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带稳定和减速用的反作用多机翼早先为减速用的伸缩型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S.Langpey（1903）双平行机翼wilbur两兄弟（1903）双直立型机翼G.Caylay（1849）三翼机；W.Sawekuhew（1916）4翼；E.Fedorow5翼机（1895）；EnglishengineerG.Phillips（1883）40翼机FelixdiFelix（1857）AlexanderMoszhajski(1884)OttoLilienthal(1891)单翼机多机翼单机翼双机翼多机翼单机翼自动升降系统多机翼部分自动升降系统第16页,共67页，2024年2月25日，星期天17挂锁链条锁电子锁指纹锁门锁的进化第17页,共67页，2024年2月25日，星期天18电脑键盘的进化轨迹第18页,共67页，2024年2月25日，星期天19计算机的进化10210110010－110－210－310－410－510－610-710－810－9量子计算机第19页,共67页，2024年2月25日，星期天20未来的电脑第20页,共67页，2024年2月25日，星期天法则1：完备性法则一个完整的技术系统包含动力装置、传输装置执行装置和控制装置四个部件控制装置产品传输装置执行装置动力装置能量源控制装置完整的技术系统第21页,共67页，2024年2月25日，星期天第22页,共67页，2024年2月25日，星期天法则1实例帆船完成“货物运输”功能的技术系统货物桅杆船体帆风能水手第23页,共67页，2024年2月25日，星期天法则1：完备性法则法则1的启示：设计技术系统要考虑到系统的完备性，只有系统完备，才会实现一定的功能。扩展：任何系统，在没有完备的前提下，实现功能是困难的。第24页,共67页，2024年2月25日，星期天法则2：能量传递法则必须保证能量能从能量源流向技术系统的所有元件。能使能量流动的路径缩短的方向发展，以减少能量损失。第25页,共67页，2024年2月25日，星期天第26页,共67页，2024年2月25日，星期天法则2实例尽管收音机内各子系统工作都正常，但收音机在汽车（金属屏蔽的环境）中电台传导的能量源受阻不能正常收听广播，在汽车外加一根天线，问题就解决了绞肉机替代菜刀，用旋转运动代替刀的垂直运动，能力传递路径缩短，能量损失减少，同时提高了效率第27页,共67页，2024年2月25日，星期天能量传递法则启示：任何系统的运行均需要能量，我们可以希望消耗较少的能量，但不能希望系统不消耗能量。------------世界上没有免费的午餐第28页,共67页，2024年2月25日，星期天法则3：动态性进化法则

技术系统的进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化第29页,共67页，2024年2月25日，星期天第30页,共67页，2024年2月25日，星期天不同产品技术的进化路径刚性单铰链多铰链柔性气体、液体场第31页,共67页，2024年2月25日，星期天切割技术的动态性进化水切割激光切割线切割机床第32页,共67页，2024年2月25日，星期天法则3实例柔软性可移动性可控性照相机进化：刚体单绞体多绞体柔性体液体/气体场四腿椅转椅滚轮椅手动调焦通过按钮调焦感应光线调焦自动调焦第33页,共67页，2024年2月25日，星期天法则3实例——

航空燃气涡轮发动机的进化1930‘s第一台燃气涡轮发动机的转子-单转子、单级整体压气机、单级涡轮第34页,共67页，2024年2月25日，星期天法则3实例——

航空燃气涡轮发动机的进化1970’s的RB199(狂风战斗机)三转子，整台发动机共上万个零件。第35页,共67页，2024年2月25日，星期天法则3实例——

航空燃气涡轮发动机的进化1990‘s的EJ200(欧洲战斗机EFA)1990‘s末期的PW6000与70年代的发动机相比，新一代发动机的零件数目减少1/3。第36页,共67页，2024年2月25日，星期天法则3实例——

航空燃气涡轮发动机的进化发动机零件数目由增加到减少发动机性能的不断提高推重比：<2→~15耗油率：↓60%，比70‘s↓20%寿命、平均故障时间、平均大修时间…↑生命期成本、噪声…↓推重比目前预研目标基准耗油率零件数期望的趋势～1975最大数第37页,共67页，2024年2月25日，星期天法则4：提高理想度法则技术系统沿着提高理想度，向最理想系统的方向进化，代表着所有技术系统进化法则的最终方向。理想化意味着：系统的质量、尺寸、能量消耗0实现的功能数量∞第38页,共67页，2024年2月25日，星期天第39页,共67页，2024年2月25日，星期天技术系统进化法则4

－提高理想度法则最理想的技术系统：“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）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。第40页,共67页，2024年2月25日，星期天什么是理想度？定量描述：定性描述：为实现有用功能的所有花费最理想的状况：

有用功能∝

资源的消耗0有害作用之和有用功能之和理想度＝

第41页,共67页，2024年2月25日，星期天测量金属腐蚀度的理想方案、

最终理想解利用已有资源去掉容器但能实现有用功能——盛酸溶液？腐蚀的有害作用自动消失传统设计者铂金容器耗费资源耗费时间第42页,共67页，2024年2月25日，星期天法则4实例第一台计算机重量：数吨功能:计算现代计算机重量：1000克功能：上千种。包括计算、绘图、通信、多媒体等第43页,共67页，2024年2月25日，星期天44计算机的进化10210110010－110－210－310－410－510－610-710－810－9量子计算机第44页,共67页，2024年2月25日，星期天45未来的电脑第45页,共67页，2024年2月25日，星期天法则5：子系统不均衡进化法则任何技术系统所包含的子系统都不是同步、均衡进化的，每个子系统都是沿自己的S曲线向前发展。不均衡的进化经常会导致子系统之间的矛盾出现。整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢的子系统的进化速度。第46页,共67页，2024年2月25日，星期天第47页,共67页，2024年2月25日，星期天法则5实例自行车的进化起先、脚蹬子直接安装在前轮上，自行车速度与前轮直径成正比，为提高速度人们着眼与增加前轮直径；随着前后轮尺寸差异加大，自行车的稳定性变得很差，于是人们开始研究自行车的传动系统，在自行车上装上了链条和链轮第48页,共67页，2024年2月25日，星期天技术系统进化法则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．第49页,共67页，2024年2月25日，星期天自行车的不均衡进化第50页,共67页，2024年2月25日，星期天法则6：向超系统进化法则技术系统沿着从单系统→双系统→多系统的方向发展进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离，转移至超系统，作为超系统的一部分。在该子系统的功能得到增强改进的同时，也简化了原有的技术系统第51页,共67页，2024年2月25日，星期天第52页,共67页，2024年2月25日，星期天法则6：向超系统进化法则第53页,共67页，2024年2月25日，星期天法则6：向超系统进化法则第54页,共67页，2024年2月25日，星期天法则6实例飞机在长距离飞行时，需要在飞行中加油。最初：燃油箱是飞机的一个子系统；进化后：燃油箱脱离了飞机，进化至超系统，以空中加油机的形式给飞机加油。飞机系统简化，不必再随身携带庞大的燃油箱第55页,共67页，2024年2月25日，星期天

“逐步增加→逐步减少”（“单-双/多-单”）技术系统总模式单系统双或多系统相似的功能不同的功能逐步部分地减少系统减少成新的单系统具有相似的特性具有混合的特性具有不同的特性具有相反的特性第56页,共67页，2024年2月25日，星期天飞机燃油系统向超系统跃迁

—空中加油机实例、超系统空中加油机系统受油机输油管子系统超系统第57页,共67页，2024年2月25日，星期天法则7：向微观进化法则沿着减小其元件尺寸的方向发展，从最初的尺寸向原子、基本粒子的尺寸进化，同时能够更好的实现相同的功能实例：电子元件的进化真空管晶体管集成电路第58页,共67页，2024年2月25日，星期天

各类物体的进化路径原子、粒子分子、离子复合分子粉末针状和纤维状物体实心物体场气体液体多铰接单铰接刚体沸石和胶质材料带填充物的毛细管材料毛细管-多孔材料多孔的材料中空的均质体实心物体结构的进化路径材料的进化路径中空结构的进化路径第59页,共67页，2024年2月25日，星期天技术系统进化法则7

－向微观级和场的应用进化法则技术系统：元件：场的应用：微观宏观微观最初的尺寸原子、基本粒子尺寸高效场和增加场效率的方向第60页,共67页，2024年2月25日，星期天录音机随身听便携C