1、 创新、发明与专利实务创新、发明与专利实务天津大学团委天津大学团委 天津大学环境科学与工程学院天津大学环境科学与工程学院北洋专利事务所北洋专利事务所 天津大学管理与经济学部天津大学管理与经济学部 天津大学天津大学2011.9 第二讲第二讲 TRIZTRIZ理论（理论（1 1）天津重特大车祸天津重特大车祸3535死死1818伤伤2011-10-08 02:50:00来源:济南时报有0人参与 手机看新闻 转发到微博(0)时报综合消息 7日16时许，滨保高速天津界内发生一起重特大交通事故。初步核实，事故造成35人死亡，18人受伤。记者7日晚从天津市有关方面了解到，7日16时许，在滨保高速上行60公里
2、+700米处，一辆河北省的大客车与一辆悬挂鲁A牌照的小轿车发生交通事故，造成大客车侧翻。为什么一辆大客车和一辆小轿车相撞，看似简单的一起车祸居然能造成35人死亡、18人受伤的严重后果？据在现场参与调查的公安部交管局事故处处长王强分析，和小轿车追尾后，大客车可能因为速度比较快而侧翻，导致部分乘客被甩出车外，所以造成非常严重的后果。问题：如何避免甩出？“成为坟墓中最有钱的人，对我来说毫无意义，晚上睡觉的时候能说，我们做了一件很棒的事情这对我来说才重要。”(1993年5月25日，接受华尔街日报采访)科学技术部科学技术部 发展改革委发展改革委 教育部教育部 中国科协中国科协 二二0000八年四月二十三
3、日八年四月二十三日 李开复:下个“苹果”不会出现在中国 n在近日举行的2010夏季达沃斯（新领军者年会）上，创新工场董事长兼首席执行官李开复表示，中国100年内都不会有大发明出现，下一个苹果公司、下一个谷歌也不会出现在中国。归根究底，他认为，中国急需重新建立一个新的教育体系。n李开复表示，大部分人梦想成为下一个苹果公司、下一个谷歌，但成败主要取决于创新的速度和反应的速度，创新更多地意味着给很多企业带来价值，创新的东西更多是经营模式、开发过程，而非开发一个新科技。对于下一个苹果或谷歌将出现在哪里，李开复认为不会是中国，甚至不是亚洲，而“更可能在美国出现”，因为美国的企业家由于他们教育背景勇于突破
4、思想框框。创造力模型创造力模型、创新技法和创新技法和方法方法创新技能创新技能基础知识、专业知识、交叉学科知识基础知识、专业知识、交叉学科知识创新创新思维思维表达表达能力能力个性个性品质品质体能体能外语外语能力能力哲学哲学理论基础理论基础创创造造力力、人类历史上人类历史上最有价值的最有价值的知识是方法知识是方法的知识。的知识。笛卡尔笛卡尔科学发明需要创造方法科学发明需要创造方法庞加来庞加来、认识一位天才的研究方认识一位天才的研究方法，对于科学的进步，法，对于科学的进步，甚至对于他本人的荣誉，甚至对于他本人的荣誉，并不比发现本身更少用并不比发现本身更少用处。科学研究的方法经处。科学研究的方法经常是
5、极富兴趣的部分常是极富兴趣的部分拉普拉斯拉普拉斯（法国天文学家和数学家）（法国天文学家和数学家）科学中难能可贵的创造科学中难能可贵的创造性才华，由于方法拙劣性才华，由于方法拙劣可能被削弱，甚至被扼可能被削弱，甚至被扼杀；而良好的方法则会杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。增长、促进这种才华。贝尔纳贝尔纳（法国生理学家）（法国生理学家）传统创新技法的分类传统创新技法的分类逻辑思维逻辑思维非逻辑思维非逻辑思维科学推理型科学推理型演绎法演绎法归纳法归纳法类比法类比法自然现象和自然现象和科学原理探索法科学原理探索法等价变换法等价变换法KJ法法类推法类推法组合法组合法分解法分解法形态分析法形态分析法
6、信息交合法信息交合法横向思考法横向思考法奥斯本检核表法奥斯本检核表法5W1H法法和田法和田法智力激励法智力激励法（头脑风暴法）（头脑风暴法）联想法联想法逆向构思法逆向构思法形象思维法形象思维法灵感启示法灵感启示法大胆设想法大胆设想法特性列举法特性列举法缺点列举法缺点列举法希望点列举法希望点列举法技法原理技法原理具体技法名称具体技法名称主要思维形式主要思维形式组合型组合型形象思维型形象思维型列举型列举型有序思维型有序思维型联想型联想型60智力激励法（头脑风暴）智力激励法（头脑风暴）与传统会议截然不同的方式解决问题与传统会议截然不同的方式解决问题 准备准备阶段阶段自由自由畅谈畅谈加工加工整理整理明
7、确明确问题问题热身热身阶段阶段运用程序运用程序四项原则：四项原则：自由畅想自由畅想 推迟评判推迟评判 以量求质以量求质 综合集成综合集成“当前智力激励法面临着挑战当前智力激励法面临着挑战”（美国伊莱恩美国伊莱恩丹敦）丹敦）主要原因是：主要原因是：缺乏程序化；缺乏程序化；缺少熟练的引导者；缺少熟练的引导者；缺少熟练的参与者；缺少熟练的参与者；罗列的规则成为形式罗列的规则成为形式；有关问题不能达成一致；有关问题不能达成一致；缺乏创意激发源；缺乏创意激发源；不是与会者都有创意的压力；不是与会者都有创意的压力；急于求成急于求成；缺少跟进措施缺少跟进措施，“头脑风暴头脑风暴”小组实际上小组实际上在不停地
8、重复在不停地重复“发明发明”已已经有过的东西，经有过的东西，却在这一过程中错过了潜在的诸多却在这一过程中错过了潜在的诸多伟大的创意。因此，当遇到复杂的发明问题时，最伟大的创意。因此，当遇到复杂的发明问题时，最好找发明公司（指好找发明公司（指TRIZ咨询公司咨询公司）咨询。）咨询。传统创新与传统创新与TRIZ创新结果的比较创新结果的比较、解决办法解决办法思维定势思维定势发明问题发明问题12345678传统创新应用发散思维传统创新应用发散思维“试错法试错法”搜索发明问题解决办法搜索发明问题解决办法，造成人力、，造成人力、物力的巨大浪费物力的巨大浪费查尔斯查尔斯.固特异固特异用毕生的精力只解决用毕生
9、的精力只解决了一个难题。了一个难题。原始的创新方法原始的创新方法n 试错法试错法 爱迪生爱迪生实验发明灯泡用了实验发明灯泡用了1600多种金属材料和多种金属材料和6000多种非金属材料。碱多种非金属材料。碱性电池的发明经历了性电池的发明经历了50000多次失败。这一方面多次失败。这一方面反映了爱迪生的勤奋和努力、另一方面也说明传反映了爱迪生的勤奋和努力、另一方面也说明传统思维方式统思维方式试错法的效率低下。试错法的效率低下。DO THINGS RIGHT VS DO RIGHT THINGS问题：问题：让你找一种灯丝材料，你如让你找一种灯丝材料，你如何避免试错法的效率低下？何避免试错法的效率低
10、下？基于基于TRIZ的创新：的创新：提供创新思维的效率；走出提供创新思维的效率；走出“试错法试错法”的绝境。的绝境。传统创新传统创新(发散发散)与与TRIZ创新创新(收敛收敛)的结果比较的结果比较ARIZ程序程序标准解法标准解法发明原理、矩阵表发明原理、矩阵表效应知识库效应知识库技术系统技术系统进化法则进化法则问题问题问题问题解决解决高等数学求解方法？众眼看众眼看TRIZTRIZ “TRIZ是基于知识的、面向人的解决发明问题的系统化方法学。”“虽然TRIZ经过50多年的发展，作为一种技术本身，仍然处于婴儿期，还远没有达到纯粹科学的水平，称之为方法学是合适的。”国际著名TRIZ专家Savrank
11、y 经过60年的发展，TRIZ已成为世界公认的最具全面性、系统化的创造性解决问题理论，美国创造学大师乔治.普林斯概括说：TRIZ不愧是一件瑰宝。不愧是一件瑰宝。TRIZ培训对于个人培训对于个人TRIZ培训对于企业培训对于企业1、什么是什么是TRIZ？2、TRIZ的形成与发展3、TRIZ的核心思想4、TRIZ的理论体系5、TRIZ的主要内容6、TRIZ的主要工具 一、一、TRIZ介绍介绍1 1、什么是、什么是TRIZTRIZ？TRIZ 理论是由苏联人根里奇阿奇舒勒在1940年代创立。他审阅世界各种专利二百五十万件，而发现这些发明之后的规律。n一种系统改良的方法；n一种自觉性演化的技术系统解决工程
12、问题的方法；n一种消除工程冲突而不抵消妥协的工具；n分享无数发明家的知识与经验來增加工程人员知识创造力和解决问题技巧的方法。n根里奇根里奇阿奇舒勒阿奇舒勒G.S.G.S.Altshuller Altshuller（192619261998 1998）是是前苏联的一位天才发明家和创造创前苏联的一位天才发明家和创造创新学家，于新学家，于19461946年年创立的创立的TRIZTRIZ理论理论明确指出：明确指出：n一旦我们对大量的好的专利进行分一旦我们对大量的好的专利进行分析，提炼出问题的解决模式，我们析，提炼出问题的解决模式，我们就能够学习这些模式，从而创造性就能够学习这些模式，从而创造性地解决问
13、题。地解决问题。TRIZ理论来源理论来源:浓缩数百万发明专利浓缩数百万发明专利正是基于这一思想，在正是基于这一思想，在Altshuller的带领下，动用前苏联的的带领下，动用前苏联的1500多名专多名专家，经过家，经过50多年对数以百万计的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳多年对数以百万计的专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组、提炼和重组,建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方建立起一整套体系化的、实用的解决发明问题的理论方法体系法体系TRIZ（发明问题解决理论）（发明问题解决理论）2,500,000500,000TRIZ工具工具3939矛盾矩阵矛盾矩阵40个创新原理个创新
14、原理发明等级及其特征发明等级及其特征技术系统进化法则技术系统进化法则发明专利库发明专利库迄今为止，迄今为止，TRIZ已分已分析了析了15,000,000专利专利有代表性的有代表性的实用专利实用专利20%20万250万4万50万发明发明等级等级各个发明等级的特征各个发明等级的特征原始状况原始状况问题来源及解题所需问题来源及解题所需知识范围知识范围困难困难程度程度转换转换规律规律解题后引起的变化解题后引起的变化课题课题比例比例第一级第一级合理化合理化建议建议带有一个通用带有一个通用工程参数的课工程参数的课题题问题明显且解题容易问题明显且解题容易；基本专业培养；基本专业培养课题课题没有没有冲突冲突在
15、相应工程在相应工程参数上发生参数上发生显著变化显著变化在相应特性上产生明显在相应特性上产生明显的变化的变化80第二级第二级适度新适度新型革新型革新带有数个通用带有数个通用工程参数、有工程参数、有结构模型的课结构模型的课题题存在于系统中的问题存在于系统中的问题不明确；不明确；传统的专业培训传统的专业培训标准标准问题问题选择常用的选择常用的标准模型标准模型在作用原理不变的情况在作用原理不变的情况下解决了原系统的功能下解决了原系统的功能和结构问题和结构问题第三级第三级专利专利成堆工作量，成堆工作量，只有功能模型只有功能模型的课题的课题通常由其他等级系统通常由其他等级系统和其他行业的知识中和其他行业的
16、知识中衍生而来；发展和集衍生而来；发展和集成的创新思想成的创新思想非非标准标准问题问题利用集成方利用集成方法解决发明法解决发明问题问题在转变作用原理的情况在转变作用原理的情况下使系统成为有价值的下使系统成为有价值的、较高效能的发明、较高效能的发明16第四级第四级综合性综合性重要专重要专利利有许多不确定有许多不确定的因素，结构的因素，结构和功能模型都和功能模型都无先例的课题无先例的课题来源于不同的知识领来源于不同的知识领域（全社会的知识）域（全社会的知识）；渊博的知识和脱离；渊博的知识和脱离传统概念的能力传统概念的能力复杂复杂问题问题运用效应知运用效应知识库解决发识库解决发明问题明问题使系统产生
17、极高的效能使系统产生极高的效能、并将会明显地导致相、并将会明显地导致相近技术系统改变的近技术系统改变的“高高级发明级发明”3第五级第五级新发现新发现和基础和基础性专利性专利没有最初目标没有最初目标，也没有任何，也没有任何现存模型的课现存模型的课题题来源或用途均不确定来源或用途均不确定，（运用全人类的知，（运用全人类的知识）识）独特异独特异常问题常问题科学和技术科学和技术上的重大突上的重大突破破使系统产生突变、并将使系统产生突变、并将会导致社会文化变革的会导致社会文化变革的“卓越发明卓越发明”1发明等级及其特征发明等级及其特征技术系统矛盾的分类技术系统矛盾的分类n：技术矛盾技术矛盾物理矛盾物理矛
18、盾技术系统矛盾技术系统矛盾的两大类的两大类什么是技术矛盾？什么是技术矛盾？n由表述系统性能的由表述系统性能的两个参数所构成的矛盾两个参数所构成的矛盾称之谓技术矛盾称之谓技术矛盾n当用已知的方法去改善系统的一部分或一个参数时，该系统的其它部当用已知的方法去改善系统的一部分或一个参数时，该系统的其它部分或参数就要不可容忍地变坏的现象分或参数就要不可容忍地变坏的现象n常常表现为表现为一个系统中两个子系统之间的矛盾：一个系统中两个子系统之间的矛盾：1 1）在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种有在一个子系统中引入一种有用功能，导致另一个子系统产生一种有害功能或加强了已存在的一种有害功
19、能；害功能或加强了已存在的一种有害功能；2 2）消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能降低；消除一种有害功能导致另一个子系统有用功能降低；3 3）有用功能的加强或有害功能的减少导致另一个子系统或系统变得复有用功能的加强或有害功能的减少导致另一个子系统或系统变得复杂化。杂化。矛盾的解决办法矛盾的解决办法n传统设计传统设计是在矛盾双方取得是在矛盾双方取得折中方案，折中方案，矛矛盾并没有彻底克服和解决盾并没有彻底克服和解决nTRIZTRIZ理论的核心理论的核心是建立了是建立了基于消除矛盾基于消除矛盾的的逻辑方法。运用逻辑方法。运用通用工程参数通用工程参数来表述矛盾来表述矛盾 ，使设计人员在设计过程
20、中不断地发现并，使设计人员在设计过程中不断地发现并解决矛盾，推动产品的不断进化，从一个解决矛盾，推动产品的不断进化，从一个状态进化到一个新的状态，向着状态进化到一个新的状态，向着理想化理想化创创新产品设计的方向推进。新产品设计的方向推进。3939个通用工程参数的分类个通用工程参数的分类几何参数：几何参数：长度、面积、体积、形状长度、面积、体积、形状一般物理参数：一般物理参数：重量、速度、力、应力重量、速度、力、应力/压强、温度、光照压强、温度、光照度度系统参数：系统参数：作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素作用于物体的有害因素、物体产生的有害因素功率参数；功率参数；物体的能量消耗、功率物体
21、的能量消耗、功率技术参数：技术参数：操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可操作时间、可靠性、强度、适用性和通用性、可制制 造性造性 /可操作性可操作性/可维护性、制造精度、设计复杂性、可维护性、制造精度、设计复杂性、自动化程度、生产率、对象的稳定性自动化程度、生产率、对象的稳定性与测量有关的参数：与测量有关的参数：测量的必要性、测量精度测量的必要性、测量精度损失参数：损失参数：能量损失、物质损失、信息损失、时间损失能量损失、物质损失、信息损失、时间损失4040个发明原理个发明原理用有限的用有限的4040条原理来解决无限的发明问题。条原理来解决无限的发明问题。n 阿奇舒勒通过对阿奇舒勒通过对
22、250250万份发明专利的研究发现，大约只有万份发明专利的研究发现，大约只有2020左右的专利左右的专利才称得上是真正的创新，其它才称得上是真正的创新，其它8080的专利的专利往往早已在其它的产业中出现并被应用过往往早已在其它的产业中出现并被应用过 。n阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，阿奇舒勒坚信发明问题的原理是客观存在的，设计者掌握设计者掌握这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期这些原理，就可以大大提高发明的效率、缩短发明的周期，而且能使发明过程更具有可预见性。，而且能使发明过程更具有可预见性。为此，阿奇舒勒对为此，阿奇舒勒对大量的专利进行研究、分析、总结、提炼出了大量的
23、专利进行研究、分析、总结、提炼出了TRIZTRIZ中最重中最重要的、具有普遍用途的要的、具有普遍用途的4040个发明原理。个发明原理。n当前，当前，4040个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子个发明原理已经从传统的工程领域扩展到微电子、生物医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。、生物医学、管理、文化、教育等社会的各个领域问题。4040个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的个发明原理的广泛应用，导致不计其数新的专利发明的产生。产生。40个发明原理个发明原理01、分割原理、分割原理02、抽出原理、抽出原理03、局部特性原理局部特性原理04、不对称原理不对称原理05、合并原理、
24、合并原理06、多功能原理、多功能原理07、嵌套原理、嵌套原理08、质量补偿原理、质量补偿原理09、预先反作用原理、预先反作用原理10、预先作用原理、预先作用原理11、预置防范原理、预置防范原理12、等势原理、等势原理13、反向作用原理、反向作用原理14、曲面化原理曲面化原理15、动态化原理、动态化原理16、不足或过度作用原、不足或过度作用原理理17、多维化原理、多维化原理18、振动原理、振动原理19、周期性作用原理、周期性作用原理20、有效持续作用原理、有效持续作用原理21、快速作用原理、快速作用原理22、变害为益原理、变害为益原理23、反馈原理、反馈原理24、中介物原理、中介物原理25、自助
25、原理、自助原理26、复制原理、复制原理27、一次性用品替代原、一次性用品替代原理理28、替换机械系统原理、替换机械系统原理29、气压或液压结构、气压或液压结构替代原理替代原理30、柔性壳体或薄膜、柔性壳体或薄膜结构原理结构原理31、多孔材料原理、多孔材料原理32、变换颜色原理、变换颜色原理33、同质性原理、同质性原理34、自弃与修复原理、自弃与修复原理35、改变参数原理、改变参数原理36、相变原理、相变原理37、热膨胀原理、热膨胀原理38、强氧化作用原理、强氧化作用原理39、惰性（或真空）、惰性（或真空）环境原理环境原理40、复合材料原理、复合材料原理 TRIZ在前苏联的军事、工业、航空航天等
26、领域均发挥了巨大作用。被西方特工称之为“神奇点金术”。苏联解体后，大批TRIZ研究者移居美国等西方国家，从而促进了TRIZ在全世界的转播，使其得到了广泛应用。2 2、TRIZTRIZ的形成与发展的形成与发展195019601970198019902000 解决发明问题解决发明问题TRIZ软件软件(CAI)19401961首次出版书籍首次出版书籍如何学会发明如何学会发明1959正式提出正式提出 TRIZ1946识别专利识别专利定义发明等级定义发明等级1956首次发表文章首次发表文章“发明创造心理学发明创造心理学”和技术进化理论和技术进化理论1969提出提出专利评价体系专利评价体系1993TRIZ
27、传到美国传到美国并走向世界并走向世界1977物物-场分析场分析效应知识库效应知识库90年代初年代初第二代程序软件第二代程序软件198576个标准解个标准解ARIZ-851980第一个第一个TRIZ软件问世软件问世21世纪初出现世纪初出现效应知识库等效应知识库等 第三代软件第三代软件1989成立俄罗斯成立俄罗斯 TR I Z协会协会1995完成增强型完成增强型 TR I ZTRIZ发展历程发展历程19794个分离原理个分离原理n例如例如 通用电气：通用电气：解决大型发电机中的关键技术问题；克莱斯勒：克莱斯勒：应用TRIZ解决发动机生产过程中的技术问题获利1.5亿美元；洛克威尔：洛克威尔：应用TR
28、IZ解决刹车系统的创新设计，减少成本50%；福特汽车福特汽车：TRIZ创新产品每年带来超过10亿美金销售利润；摩托罗拉：摩托罗拉：.19931993年以来美国数以百计的公司开始研究和应用：年以来美国数以百计的公司开始研究和应用：波音引入波音引入TRIZTRIZ时间比任何人想像都早时间比任何人想像都早“困扰研发小组长达数年的一些难题，经过仅数个星期的困扰研发小组长达数年的一些难题，经过仅数个星期的TRIZ培训，就找培训，就找到了完美的解决方案。到了完美的解决方案。”“TRIZ在行业的成功推广与应用迫切需要网络化的教学平台。在行业的成功推广与应用迫切需要网络化的教学平台。”Don Masingal
29、e 波音公司先进技术预研项目负责人波音公司先进技术预研项目负责人 TRIZ专家专家世界知名企业：三星电子世界知名企业：三星电子 从”技术跟随者”到”行业领跑者”20062006年年,市值突破市值突破10001000亿美元亿美元(索尼,410亿美元)20052005年年,品牌价值超过索尼品牌价值超过索尼(达149亿美元)20042004年年,全球市场份额第一全球市场份额第一 销售额528亿美元，纯利润103亿美元，市值710亿美元 存贮芯片、TFT-LCD、CDMA手机、显示器、HDTV20032003年年,全球品牌价值增幅全球之首全球品牌价值增幅全球之首(31%)(31%)联想VS三星n三星总
30、裁尹钟龙把自己的经验总结为以下几点：一、创新赢得市场；二、致力于品牌的提升；三、大力培养核心竞争力。三星在培养自己的核心竞争力上一直是不遗余力。即使是在金融风暴后的几年，三星还是招募了800多名博士以及300多名毕业于欧美名校的MBA。目前，三星的专利拥有量在世界各大知名企业中名列前茅（美国专利申请量仅次于IBM），2004年12月14日，三星索尼签署专利组合交互授权协议。这标志着在数码电子产业，三星已经占据着举足轻重的地位。n联想的“技工贸”还是“贸工技”吵了好多年。最后的结果是后者占了上风，联想成了中关村最大的“个体户”。没有核心技术一直是联想最大的弱点。与IBM联姻是一个契机，联想可以借
31、此吸收一些先进的技术。但是关键还在于自己的消化与创新。VSVS 现代TRIZ理论的核心思想主要体现在三个方面。首先，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。其次，各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。3 3、TRIZTRIZ的核心思想的核心思想工具创新的思维创新的规律S曲线能量传递法则协调性法则动态性法则子系统不均衡进化向超系统进化向微观型进化提高理想度法则创新的方法物理矛盾分离方法物场模型标准解法知识库技术矛盾创新原理小人法金鱼法STC
32、算子九屏幕法IFR资源术语术语矛盾 理想度效应功能技术系统完备性法则功能分析根本原因分析算法ARIZ自己的算法九步法4 4、TRIZTRIZ的理论体系的理论体系5、TRIZ的主要内容的主要内容n技术进化系统法则技术进化系统法则n4040条创新原理条创新原理n 技术矛盾与物理矛盾技术矛盾与物理矛盾 n 矛盾矩阵矛盾矩阵n 物质物质场分析场分析n 理想性观念和标准解法理想性观念和标准解法n 技术系统定义：技术系统定义：系统：相关事物按一定的关系组成的整体。（元件与运作组成的功能团）系统的特性：整体大于局部之和。技术系统：由具有相互联系的元件与运作所组成的，以实现某种功能或职能的事物的集合。超系统-
33、系统-子系统技术系统的进化：技术系统的进化：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的产品技术领域被反复应用。即任何领域的产品改进、技术的变革过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。42 技术系统的技术系统的S S曲线进化曲线进化、一个技术系统的进化一般经历一个技术系统的进化一般经历4个阶段，典型的个阶段，典型的S曲曲线是描述一个技术系统的完整生命周期。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当一个技术系统的进化完成4个阶段后，必然会出个阶段后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替
34、代。现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。婴儿期婴儿期衰退期衰退期成长期成长期成熟期成熟期43技术系统进化不同阶段的特征技术系统进化不同阶段的特征、tttt专利数量专利数量利润利润性能参数性能参数发明级别发明级别1234时间（阶段）时间（阶段）通过性能参通过性能参数随时间变数随时间变化的规律，化的规律，可以准确地可以准确地予测产品和予测产品和技术所处的技术所处的生命周期阶生命周期阶段。段。44技术系统进化的特征技术系统进化的特征 提高理想度提高理想度n最理想的技术系统：最理想的技术系统：“它既不消耗任何资它既不消耗任何资源，但却能够实现所有必要的功能源，但却能够实现所有必要的功能”（作（
35、作为物理实体它并不存在）为物理实体它并不存在）n技术系统是沿着提高其理想度，向最理想技术系统是沿着提高其理想度，向最理想系统的方向进化系统的方向进化n提高理想度法则是所有进化法则的基础。提高理想度法则是所有进化法则的基础。45什么是理想度？什么是理想度？n定量描述：定量描述：n定性描述：定性描述：为实现有用功能的所有花费为实现有用功能的所有花费n最理想的状况：最理想的状况：有用功能有用功能 资源的消耗资源的消耗 0有害作用之和有害作用之和有用功能之和有用功能之和理想度理想度 46技术系统进化八大法则技术系统进化八大法则1、技术系统完备性法则；技术系统完备性法则；2、技术系统能量传递法则；、技术
36、系统能量传递法则；3、子系统不均衡进化法则；、子系统不均衡进化法则；4、动态性进化法则；、动态性进化法则；5、向超系统进化法则；、向超系统进化法则；6、子系统协调性法则；、子系统协调性法则；7、向微观级和场的应用进化法则；、向微观级和场的应用进化法则；8、向自动化方向进化法则。、向自动化方向进化法则。47技术系统进化法则之一技术系统进化法则之一完备性法则完备性法则 技术系统要实现某项功能的必要条件是，在整个技术系统中，一定要包含四个相互关联的基本子系统，即动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。基于该法则分析系统，有助于我们在设计系统的时候，确定实现所需技术功能的方法，并达到节约资源的目的。可
37、以帮助我们发现并消除整个系统中效率低下的某个子系统。48技术系统进化法则之二技术系统进化法则之二技术系统能量传递法则技术系统能量传递法则 技术系统实现其基本功能的必要条件之一，是能量能够从能量源流向技术系统的所有元件。如果技术系统的某个元件接收不到能量，它就不能产生效用，那么整个系统就不能执行其有用功能。49技术系统进化法则之三技术系统进化法则之三子系统不均衡进化法则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：子系统不均衡进化法则包含着：n任何技术系统中的每一个子系统都是沿着各自的任何技术系统中的每一个子
38、系统都是沿着各自的S曲线进化的；曲线进化的；n组成技术系统所包含的各个子系统都是不同步、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；不均衡进化的；n整个技术系统的进化速度取决于系统中发展最慢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的即最不理想的子系统（木桶原理）（木桶原理）利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时发现并发现并改进最不理想的子系统改进最不理想的子系统50自行车的不均衡进化自行车的不均衡进化飞机机翼和发动机的不均衡进化飞机机翼和发动机的不均衡进化最初：最初：发动机功率小-机翼面积必须很大-三翼机、双翼机一战：一战
39、：发动机功率显著增长-双翼机阻力大，燃油高，限制速度提升二战：二战：单翼机-速度达到750km/h，达到活塞式发动机极限，转为喷气式发动机-速度达到音速二战后：二战后：平直单翼无法超音速-改进机翼（后掠机翼、三角机翼）-达到音速2-3倍 52技术系统进化法则之四技术系统进化法则之四（结构）动态性进化法则（结构）动态性进化法则n沿着增加增加系统沿着增加增加系统可移动性可移动性的的方向发展（电脑、电话）方向发展（电脑、电话）n沿着增加增加系统的沿着增加增加系统的柔性方向柔性方向发展（键盘、锁）发展（键盘、锁）n沿着增加增加系统沿着增加增加系统可控性方向可控性方向发展（灯的控制）发展（灯的控制）53
40、不同产品技术的进化路径不同产品技术的进化路径刚性刚性单铰链单铰链多铰链多铰链柔性柔性气体、液体气体、液体场场54切割技术的动态性进化切割技术的动态性进化水切割水切割激光切割激光切割线切割机床线切割机床提高可移动性提高可控性n直接控制-间接控制（利用中介物）-引入反馈控制-自我控制（智能反馈）案例：路灯的进化开关-电闸-感应开闭-自动调节照相机手动调焦-按钮调焦-感应光线调焦-自动调焦天大教学楼最近安装的感应光源系统57技术系统进化法则之五技术系统进化法则之五向超系统进化法则向超系统进化法则n技术系统首先向技术系统首先向系统的合成系统的合成方向发展方向发展n技术技术系统的简化系统的简化子系统子系
41、统双系统双系统多系统多系统单系统单系统超系统超系统此时，子系统功能得到加强的同时，此时，子系统功能得到加强的同时，也简化了原有的系统。也简化了原有的系统。单系统单系统58“逐步增加逐步增加逐步减少逐步减少”（“单单-双双/多多-单单”）技术系统总）技术系统总模式模式单系统单系统双或多系统双或多系统相似的功能相似的功能不同的功能不同的功能逐步部分地减少系统逐步部分地减少系统减少成新的单系统减少成新的单系统具有相似具有相似的特性的特性具有混合具有混合的特性的特性具有不同具有不同的特性的特性具有相反具有相反的特性的特性59飞机燃油系统飞机燃油系统向超系统跃迁向超系统跃迁空中加油机实例空中加油机实例、
42、超系统超系统空中加油机空中加油机系统系统受油机受油机输油管输油管子系统子系统超系统超系统类似的：电动汽车推广问题。60技术系统进化法则之六技术系统进化法则之六子系统协调性进化法则子系统协调性进化法则组成技术系统的各个子系统、各个部件在保持组成技术系统的各个子系统、各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：协调的前提下，充分发挥各自的功能。表现在：n结构上协调。结构上协调。比如：早期比如：早期积木积木只能摞、只能摞、搭；搭；现代积木现代积木可自由组合、随意插合成不同的形状可自由组合、随意插合成不同的形状。n性能参数的协调。性能参数的协调。比如：比如：网球拍网球拍需要考虑两个性能参数
43、的协需要考虑两个性能参数的协调：一方面要将球拍整体重量降低，以提高其灵活性；同时要增加调：一方面要将球拍整体重量降低，以提高其灵活性；同时要增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量。球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量。n工作节奏和频率上的协调。工作节奏和频率上的协调。比如吸尘器吸力太大，吸比如吸尘器吸力太大，吸嘴会粘住地毯嘴会粘住地毯61(a)积木积木(c)浇灌浇灌混凝土混凝土(b)网球拍网球拍结构、性能、节奏和频率的协调性结构、性能、节奏和频率的协调性62技术系统进化法则之七技术系统进化法则之七向微观级和场的应用进化法则向微观级和场的应用进化法则n技术系统：技术系统：n元件：元件：n场
44、的应用：场的应用：微观微观宏观宏观微观微观最初的尺寸最初的尺寸原子、基本粒子尺寸原子、基本粒子尺寸高效场和增加场效率的方向高效场和增加场效率的方向63录音机随身听便携CD机mp3耳环播放机播放机向微观的进化播放机向微观的进化键盘的进化65新颖的发明新颖的发明技术系统进化法则之八技术系统进化法则之八向自动化方向进化法则向自动化方向进化法则n技术系统总是技术系统总是摒弃那些机械的、重摒弃那些机械的、重复的、枯燥无味的手工操作，实现复的、枯燥无味的手工操作，实现并提高技术系统功能的效益，解放并提高技术系统功能的效益，解放人们去完成更具有创造性的工作。人们去完成更具有创造性的工作。67各类物体的进化路
45、径各类物体的进化路径原子、粒子原子、粒子分子、离子分子、离子复合分子复合分子粉末粉末针状和纤维状物体针状和纤维状物体实心物体实心物体场场气体气体液体液体多铰接多铰接单铰接单铰接刚体刚体沸石和胶质材料沸石和胶质材料带填充物的毛细管材料带填充物的毛细管材料毛细管毛细管-多孔材料多孔材料多孔的材料多孔的材料中空的均质体中空的均质体实心物体实心物体结构的进化路径结构的进化路径材料的进化路径材料的进化路径中空结构的中空结构的进化路径进化路径681-马车的进化马车的进化S曲线曲线2-滑轨装置车进化滑轨装置车进化S曲线曲线3-发动机驱动车进化发动机驱动车进化S曲线曲线4-螺旋桨飞机进化螺旋桨飞机进化S曲线曲
46、线5-喷气式飞机进化喷气式飞机进化S曲线曲线6-化学燃料火箭进化化学燃料火箭进化S曲线曲线7-核燃料火箭和利用太阳能驱核燃料火箭和利用太阳能驱动的固体燃料火箭进化动的固体燃料火箭进化S曲线曲线8-总体的总体的S曲线曲线提高运输速度的各类技术系统的提高运输速度的各类技术系统的S曲线曲线69实例：飞机机翼的实例：飞机机翼的“多多-双双-单单”和和“单单-多多”系统系统操纵“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
47、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）双平行机翼双平行机翼wilbur两兄弟（1903）双直立型机翼G.Caylay（1849）三翼机三翼机；W.Sawekuhew（1916）4翼翼；E.Fedorow5翼机翼机（1895）；English engineerG.Phillips（1883）40翼机
48、翼机Felix di Felix（1857）Alexander Moszhajski(1884)Otto Lilienthal(1891)单翼机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70n1930s第一台燃气涡轮发动机的转子第一台燃气涡轮发动机的转子-单转子、单级整体压气机、单级涡轮单转子、单级整体压气机、单级涡轮法则法则4实例实例航空燃气涡轮发动机的进化航空燃气涡轮发动机的进化71n1970s的的RB199(狂风战斗机狂风战斗机)三转子，整台发动机共上万个零件。三转子，整台发动机共上万个零件。法则法则4实例实例航空燃气涡轮发动机的进化航空燃气涡轮发动机的进化7
49、2n1990s的的EJ200(欧洲战斗机欧洲战斗机EFA)1990s末期的末期的PW6000与与70年代的发动机相比，新一代发动机的零件数目减年代的发动机相比，新一代发动机的零件数目减少少1/3。法则法则4实例实例航空燃气涡轮发动机的进化航空燃气涡轮发动机的进化73n发动机零件数目由增加到减少发动机零件数目由增加到减少n发动机性能的不断提高发动机性能的不断提高推重比：推重比：2 15耗油率：耗油率：60%，比，比70s20%寿命、平均故障时间、平均大修时间寿命、平均故障时间、平均大修时间生命期成本、噪声生命期成本、噪声推重比推重比目前目前预研预研目标目标基准基准耗油率耗油率零件数零件数期望的期
50、望的趋势趋势19751975最大数最大数法则法则4实例实例航空燃气涡轮发动机的进化航空燃气涡轮发动机的进化74系统进化法则的作用系统进化法则的作用n引导市场需求引导市场需求n定性技术预测定性技术预测n产生新技术产生新技术n实施专利布局（专利池）实施专利布局（专利池）和标准战略和标准战略n适时选择企业战略。适时选择企业战略。基于技术系统进化法则的预测基于技术系统进化法则的预测一、产品研发预测一、产品研发预测n动态性法则进化：刚形体动态性法则进化：刚形体-单铰链单铰链-多铰链多铰链-柔性体柔性体-液液体气体体气体-场场n三星公司：电脑显示器三星公司：电脑显示器不可移动不可移动-可移动可移动-单铰链
