系统进化法则.pptx

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1、1 1、技术系统技术系统/技术过程技术过程矛盾矛盾理想化理想化资源资源系系统统科科学学思思维维科科学学基础知识基础知识+专业知识专业知识+交叉学科知识交叉学科知识创新创新思维思维培养培养技术系统进化法则技术系统进化法则功能分析功能分析物场物场模型模型矛盾分析矛盾分析专利分析专利分析发明问题解题流程（发明问题解题流程（ARIZ）科学原理科学原理知识库知识库辩证法系统论认识论辩证法系统论认识论+本体论本体论发明问题发明问题标准解法标准解法技术矛盾技术矛盾发明原理发明原理基本概念基本概念理论基础理论基础问题问题分析工具分析工具问题问题求解工具求解工具解题流程解题流程理论来源理论来源资源分析资源分析物

2、理矛盾物理矛盾分离方法分离方法TRIZ 理论体系哲学思想哲学思想第1页/共67页TRIZTRIZ 理论体系理论体系 谋略技巧方法第2页/共67页4040个发明原理个发明原理3939个通用工程参数和矛盾矩阵个通用工程参数和矛盾矩阵物理矛盾的分离原理物理矛盾的分离原理物场模型分析物场模型分析TRIZTRIZ 理论体系理论体系2.2 TRIZ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技术系统进化法则最终理想解（最终理想解（IFRIFR）发明问题的（发明问题的（7676个）标准解法个）标准解法发明问题标准算法发明问题标准算法

3、物理效应和现象知识库物理效应和现象知识库TRIZTRIZ的的9 9大大经典理论经典理论第3页/共67页2.2.TRIZTRIZ理论简介理论简介2.3 TRIZ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4页/共67页5三大进化理论三大进化理论 1.1.达尔文的生物进化论达尔文的生物进化论 2.2.马克思的历史唯物主义社会进化马克思的历史唯物主义社会进化论论 3.3.阿奇舒勒的技术系统进化理论阿奇舒勒的技术系统

4、进化理论第5页/共67页6 阿奇舒勒先生是研究分析了成千上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，并逐渐完善明问题的分析方法的基础，并逐渐完善TRIZTRIZ创造性解决问题的理论基础。创造性解决问题的理论基础。TRIZTRIZ原理可理解为：所有技术系统的原理可理解为：所有技术系统的进化都遵循一定的客观规律。进化都遵循一定的客观规律。第6页/共67页7 技术系统一直处于

5、进化之中，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。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技术系统进化理论指出第7页/共67页TRIZTRIZ理论前提和基本认识：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人们只要遵循着产品

6、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8页/共67页技术系统进化法则技术系统进化法则涵盖了各种产品核心技术的进化规律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每个技术系统的进化一般都要经历如S-S-曲线所示的四个阶段：婴儿期曲线所示的四个阶段：婴儿期-成长期成长期-成熟成熟期期-衰退期衰退

7、期（幼年期）（幼年期）（发展期）（发展期）（老年期）（老年期）第9页/共67页技术系统进化法则技术系统进化法则技术系统的技术系统的S S曲线进化法则曲线进化法则1.1.完备性法则完备性法则2.2.能量传递法则能量传递法则3.3.动态性进化法则动态性进化法则4.4.提高理想化法则提高理想化法则5.5.子系统不均衡进化法则；子系统不均衡进化法则；6.6.向超系统进化法则；向超系统进化法则；7.7.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8.8.子系统协调性法则子系统协调性法则第10页/共67页技术系统进化生命周期技术系统进化生命周期S S曲线曲线、第11页/共67页技术系统进化法则之一

8、技术系统进化法则之一 S S曲线进化法则曲线进化法则、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曲线是曲线是描述一个技术系统的完整生命周期。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，必然会出现一个个阶段后，必然会出现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。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第12页/共67页1-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

9、飞机进化S曲线曲线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 S曲线曲线第13页/共67页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

10、阶生命周期阶段。段。第14页/共67页实例：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

11、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第15页/共67页16挂锁链条锁电子

12、锁指纹锁门锁的进化门锁的进化第16页/共67页17电脑键盘的进化轨迹电脑键盘的进化轨迹第17页/共67页18计算机的进化计算机的进化102 101 100 101 102 103 104 105 106 10-7 108 109量子计算机量子计算机第18页/共67页19未来的电脑未来的电脑第19页/共67页法则法则1 1：完备性法则：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完整的技术系统第20页/共67页第21页/共67页法则法

13、则1 1实例实例帆船完成帆船完成“货物运输货物运输”功能的技术系统功能的技术系统货 物桅 杆船 体帆风 能水手第22页/共67页法则法则1 1：完备性法则：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23页/共67页法则法则2 2：能量传递法则：能量传递法则必须保证必须保证能量能量能从能量源能从能量源流向技术系统的所有元件。流向技术系统的所有元件。能使能使能量流动能量流动的的路径缩短的方向路径缩短的方向发展，以减少能量损失。发展，以减少能量损失。第24页/共67页第25页/共67页法则法则2

14、 2 实例实例尽管收音机内各子系统工作都正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，问题就阻不能正常收听广播，在汽车外加一根天线，问题就解决了解决了绞肉机替代菜刀，用旋转运动代绞肉机替代菜刀，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，同时提高了效率缩短，能量损失减少，同时提高了效率第26页/共67页能量传递法则能量传递法则启示：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

15、量。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世界上没有免费的午餐第27页/共67页法则法则3 3：动态性进化法则：动态性进化法则 技术系统的进化应沿着增加技术系统的进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化状况或执行方式的变化第28页/共67页第29页/共67页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、液体场场第30页/共67页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

16、切割激光切割线切割机床线切割机床第31页/共67页法则法则3 3实例实例柔软性柔软性可移动性可移动性可控性可控性照相机进化：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32页/共67页法则法则3 3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1930s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、单级涡轮第33页/共67页法则法则3 3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1970s1970s的的RB199(RB199(狂风战斗机狂风战斗机

17、)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。第34页/共67页法则法则3 3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1990s1990s的的EJ200(EJ200(欧洲战斗机欧洲战斗机EFA)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。第35页/共67页法则法则3 3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：2 152 15耗油率：耗油

18、率：60%60%，比，比70s20%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望的趋势趋势19751975最大数最大数第36页/共67页法则法则4 4：提高理想度法则：提高理想度法则技术系统沿着提高理想度，向技术系统沿着提高理想度，向最理想系统的方向进化最理想系统的方向进化，代表着所有技术系，代表着所有技术系统进化法则的最终方向。统进化法则的最终方向。理想化意味着：理想化意味着：系统的质量、尺寸、能量消耗系统的质量、尺寸、能量消耗 0 0实现的功能数量实

19、现的功能数量 第37页/共67页第38页/共67页技术系统进化法则技术系统进化法则4 4 提高理想度法则提高理想度法则最理想的技术系统：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）（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。提高理想度法则是所有进化法则的基础。第39页/共67页什么是理想度？什么是理想度？定量描述：定量描述：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

20、所有花费最理想的状况：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 0有害作用之和有用功能之和理想度 第40页/共67页测量金属腐蚀度的理想方案测量金属腐蚀度的理想方案、最终理想解最终理想解l利用已有资源利用已有资源l去掉容器去掉容器l但能实现有用功能但能实现有用功能盛酸溶液？盛酸溶液？腐蚀的有害作用自动消失腐蚀的有害作用自动消失传统设计者传统设计者 铂金容器铂金容器 耗费资源耗费资源 耗费时间耗费时间第41页/共67页法则法则4 4实例实例第一台计算机第一台计算机 重量：数吨重量：数吨 功能功能:计算计算现代计算机现代计算机 重量：重量：10001000克克 功能：上千种。包括计

21、算、绘图、通信、多媒体等功能：上千种。包括计算、绘图、通信、多媒体等第42页/共67页43计算机的进化计算机的进化102 101 100 101 102 103 104 105 106 10-7 108 109量子计算机量子计算机第43页/共67页44未来的电脑未来的电脑第44页/共67页法则法则5 5：子系统不均衡进化法则：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自己的S S曲线向前发展。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。不均衡的进化经常会导致子系统之

22、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。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45页/共67页第46页/共67页法则法则5 5实例实例自行车的进化自行车的进化起先、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的传动系统，在自行

23、车上装上了链条和链轮第47页/共67页技术系统进化法则技术系统进化法则5 5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：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系统都是沿着各自的S S曲线进化的；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；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

24、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改进最不理想发现并改进最不理想的子系统的子系统第48页/共67页自行车的不均衡进化自行车的不均衡进化第49页/共67页法则法则6 6：向超系统进化法则：向超系统进化法则技术系统沿着从单系统技术系统沿着从单系统双系统双系统多系统的方向发展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

25、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50页/共67页第51页/共67页法则法则6 6：向超系统进化法则：向超系统进化法则第52页/共67页法则法则6 6：向超系统进化法则：向超系统进化法则第53页/共67页法则法则6 6实例实例飞机在长距离飞行时，需要在飞行中加油。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；最初：燃油箱是飞机的一个子系统；进化后：燃油箱脱离了进化后：燃油箱脱离了飞机，进化至超系统，飞机，进化至超系统，以空中加油机的形式给以空中加油机的形式给飞机加油。飞机系统简飞机加油。飞机系统简化，不必再随身携带庞大的燃油箱化，不必再随身携带庞大的燃

26、油箱第54页/共67页“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第55页/共67页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、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超系统第56页/共67页法则法则7 7：向微观进化法则：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

27、进化，同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时能够更好的实现相同的功能实例：电子元件的进化实例：电子元件的进化真空管晶体管集成电路第57页/共67页各类物体的进化路径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第58页/共67页技术系统进化法则技术系统进化法则7 7向微观级和场的应用进化法则向微观级和场的应用

28、进化法则技术系统：技术系统：元件：元件：场的应用：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59页/共67页录音机随身听便携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第60页/共67页新颖的发明新颖的发明第61页/共67页法则法则8 8：协调性法则：协调性法则技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各个部件在保持协调的前提下，技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的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：充分发挥各自的功能。表现在：结构上的协调结构上的协调各性能参数的协调各性能参数

29、的协调工作节奏工作节奏/频率上的协调频率上的协调第62页/共67页技术系统进化法则之八技术系统进化法则之八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：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。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

30、低，以提高其灵活性；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同时要增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量。量。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，吸嘴会粘比如吸尘器吸力太大，吸嘴会粘住地毯住地毯第63页/共67页(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第64页/共67页法则法则8 8实例实例结构上的协调结构上的协调 早期积木：只能摞、搭早期积木：只能摞、搭 现代积木：可自由组合、随意插合成不同的形状现代积木：可自由组合、随意插合

31、成不同的形状各性能参数的协调各性能参数的协调 网球拍需要考虑两个性能参数的协调：将球拍整体重网球拍需要考虑两个性能参数的协调：将球拍整体重量降低，以提高其灵活性，同时增加球拍头部重量，量降低，以提高其灵活性，同时增加球拍头部重量，以保证产生更大的挥拍力量以保证产生更大的挥拍力量工作节奏工作节奏/频率上的协调频率上的协调 为提高混凝土强度，建筑工人在浇注施工中，一面灌为提高混凝土强度，建筑工人在浇注施工中，一面灌混凝土，一面用震荡器进行振荡，以确保混凝土的密混凝土，一面用震荡器进行振荡，以确保混凝土的密实实第65页/共67页系统进化法则的作用系统进化法则的作用引导市场需求引导市场需求定性技术预测定性技术预测产生新技术产生新技术实施专利布局（专利池）和标准战略实施专利布局（专利池）和标准战略适时选择企业战略。适时选择企业战略。第66页/共67页感谢您的观看！第67页/共67页