TRIZ理论的八大技术系统进化法则.doc

机械创新设计课程论文

(TIZE理论的八大技术系统进化法则)

专 业 机械设计制造及其自动化
班 级 10机自职1
学 号 1010113126
姓 名 姚巧珍
成 绩
教 师 刘小鹏

2013年 5月 23日

TRIZ理论的八大技术系统进化法则
姚巧珍
（10机自职1班，学号：1010113126）
[摘要] 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。 本文讲述了TRIZ理论的八大技术系统进化法则，这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律，每条法则又包含多种具体的进化路线和模式。它可以帮助设计者在方案设计阶段迅速地产生个具有创造性的新概念，实现产品的快速创新。
[关键词] 技术系统，进化法则，子系统，S曲线。

引言
一个产品或物体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。系统是处于超系统之中的，超系统是系统所在的环境，环境中的其他相关的系统可以看做是超系统的构成部分。技术系统的进化是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程，进化是客观进行着的，不管人们是认识了它还是没有认识它。如果认识和掌握了系统的进化规律，有利于设计者开发出更先进的产品，从而提升产品的竞争力。
1. 八大技术系统进化法则
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
1.1技术系统的S曲线进化法则
图1-1是一条典型的S曲线。S曲线描述了一个技术系统的完整生命周期，图中的横轴代表时间；纵轴代表技术系统的某个重要的性能参数 ，比如飞机这个技术系统，飞行速度、可靠性就是其重要性能参数，性能参数随时间的延续呈现S形曲线。
一个技术系统的进化一般经历4个阶段，分别是：
1） 婴儿期
2） 成长期
3） 成熟期
4） 衰退
图1-1 S 曲线
每个阶段都会呈现出不同的特点。如图1-2所示。

图1-2 各阶段的特点

1.2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
最理想的技术系统应该是：并不存在物理实体，也不消耗任何的资源，但是却能够实现所有必要的功能，即物理实体趋于零，功能无穷大，简单说，就是“功能俱全，结构消失”。

1.3 子系统的不均衡进化法则
技术系统由多个实现各自功能的子系统(元件)组成，每个子系统及子系统间的进化都存在着不均衡。
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子系统；
5)需要考虑系统的持续改进来消除矛盾。
1.4 动态性和可控性进化法则
动态性和可控性进化法则是指：
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。
增加系统的动态性和可挖性的路径很多，下面从4个方面进行陈述。
1.向移动性增强的方向转化的路径
本路径反映了下面的技术进化过程：固定的系统→可移动的系统→随意移动的系统。比如电话的进化：固定电话→子母机→手机。
2.增加自由度的路径
本路径的技术进化过程：元动态的系统→结构上的系统可变性→微观级别的系统可变性。即：刚性体→单镀链→多镀链→柔性体→气体/液体→场。比如，飞机的进化：直板机→翻盖机；门锁的进化：挂锁→链条锁→密码锁→指纹锁。
3.增加可控性的路径
本路径的技术进化过程：无控制的系统→直接控制→间接控制→反馈控制→自我调节控制的系统。比如城市街灯，为增加其控制，经历了以下进化路径：专人开关→定时控制→感光控制→光度分级调节控制。
4.改变稳定度的路径
本路径的技术进化阶段：静态固定的系统→有多个固定状态的系统→动态固定系统→多变系统。
1.5 增加集成度再进行简化法则
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。比如先集成系统功能的数量和质量，然后用更简单的系统提供相同或更好的性能来进行替代。
1.增加集成度的路径
本路径的技术进化阶段：创建功能中心→附加或辅助子系统加入→通过分割、 向超系统转化或向复杂系统的转化来加强易于分解的程度。
2. 简化路径
本路径反映了下面的技术进化阶段：
1 )通过选择实现辅助功能的最简单途径来进行初级简化；
2)通过组合实现相同或相近功能的元件来进行部分简化；
3)通过应用自然现象或"智能"物替代专用设备来进行整体的简化。
3.单一双一多路径
本路径的技术进化阶段：单系统→双系统→多系统。
4. 子系统分离路径
当技术系统进化到极限时，实现某项功能的子系统会从系统中剥离出来，进入超系统，这样在此子系统功能得到加强的同时，也简化了原来的系统。比如，空中加油机就是从飞机中分离出来的子系统。
1.6 子系统协调性进化法则
在技术系统的进化中，子系统的匹配和不匹配交替出现，以改善性能或补偿不理想的作用。也就是说技术系统的2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。
1.匹配和不匹配元件的路径
本路径的技术进化阶段：不匹配元件的系统→匹配元件的系统→失谐元件的系统→动态匹配/失谐系统。
2.调节的匹配和不匹配的路径
本路径的技术进化阶段：最小匹配/不匹配的系统→强制匹配/不匹配的系统→缓冲匹配/不匹配的系统→自匹配/自不匹配的系统。
3.工具与工件匹配的路径
本路径的技术进化阶段：点作用→线作用→面作用→体作用。
4.匹配制造过程中加工动作节拍的路径本路径反映了下面的技术进化阶段：
1 )工序中输送和加工动作的不协调；
2) 工序中输送和加工动作的协调，速度的匹配；
3) 工序中输送和加工动作的协调，速度的轮流匹配；
4) 将加工动作与输送动作独立开来
1.7 向微观级和场的应用进化法则
技术系统趋向于从宏观系统向微观系统转化，在转化中，使用不同的能量场来获得更佳的性能或控制性。
1.向微观级转化的路径
本路径反映了下面的技术进化阶段：
1 )宏观级的系统；
2)通常形状的多系统平面圆或薄片，条或杆，球体或球；
3)来自高度分离成分的多系统如粉末，颗粒等，次分子系统(泡沫、凝胶体等) →化学相互作用下的分子系统→原子系统；
4)具有场的系统。
2.转化到高效场的路径
本路径的技术进化阶段：应用机械交互作用→应用热交互作用→应用分子交互作用→应用化学交互作用→应用电子交互作用→应用磁交互作用→应用电磁交互作用和辐射。
3.增加场效率的路径
本路径的技术进化阶段：应用直接的场→应用有反方向的场→应用有相反方向的场的合成→应用交替场/振动/共振/驻波等→应用脉冲场→应用带梯度的场→应用不同场的组合作用。
4.分割的路径
本路径的技术进化阶段：
固体或连续物体→有局部内势垒的物体→有完整势垒的物体→有部分间隔分割的物体→有长而窄连接的物体→用场连接零件的物体→零件间用结构连接的物体→ 零件间用程序连接的物体→零件间没有连接的物体。
1.8 减少人工介入的进化法则
系统的发展用来实现那些枯燥的功能，以解放人们去完成更具有智力性的工作。
1.减少人工介入的一般路径
本路径的技术进化阶段：包含人工动作的系统→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。
2.在同一水平上减少人工介入的路径
本路径的技术进化阶段：包含人工作用的系统→用执行机构替代人工→用能量传输机构替代人工→用能量源替代人工。
3.不同水平间减少人工介入的路径
本路径的技术进化阶段：包含人工作用的系统→用执行机构替代人工→在控制 水平上替代人工→在决策水平上替代人工。

2 技术系统进化法则的应用
技术系统的八大进化法则是TRIZ中解决发明问题的重要指导原则，掌握好进化法则，可有效提高问题解决的效率。同时进化法则可以应用到其他很多方面，下面简要介绍5个方面的应用：
1） 产生市场需求；
2） 定性技术预测；
3） 产生新技术；
4） 专利布局；
5） 选择企业战略制定的时机。

结束语
我国机械制造业普遍存在产品落后、技术创新能力不足、市场低迷等情况，关键在于企业缺乏快速响应市场的新产品开发及制造技术创新的机制和能力。特别是我国广大的中小型企业新产品更新开发能力差、资金匮乏，迫切需要获得新产品具体开发技术的支持。而THIZ理论和基于TRIZ理论的计算机辅助创新技术的研究和应用，以其良好的可操作性、系统性和实用性顺应了我国制造业发展的技术需求，具有广阔的应用前景，势必会对我国的产业创新带来全新的机遇，推动我国机械制造业步入世界先进行列。

[ 参考文献 ]
【1】 张春林等.机械创新设计.北京：机械工业出版社，1999
【2】 檀润华.《创新设计：TRIZ-发明问题解决理论》
【3】 黄玉霖,范怡红译.《创新40法：TRIZ创造性解决技术问题的诀窍》.西南交通大学出版社 2004
【4】 赵新军.《技术创新理论（TRIZ）及应用》.化学工业出版社，200