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S曲线和技术系统进化_图文

S曲线和技术系统进化_图文

S曲线和 技术系统进化法则
田介花

李海军

练习1
?

你须花3000美元,否则必须参加一次赌博 ,输掉赌博须支出4000美元,输的可能性 是80%,赢得赌博则不需要花费。

练习2
?

你要得到3000美元,否则必须参加一次赌 博,赢得赌博将得到4000美元,赢的可能 性是80%,输掉赌博则失去得到的钱。

机构能力框架(RPV框架)
?

?

?

资源:人员、设备、技术、产品设计、品 牌、信息、现金以及与供应商、分销商和 客户的关系等; 流程:人员将资源投入转化为产品或更大 价值的服务的过程; 价值观:在确定决策优先级时所遵循的标 准

内容提纲

1
2 3

概述

S曲线 技术系统进化法则

自行车的进化
?

自行车是1817年发明的,称为“木房子”的第一 辆自行车由机架及木制的轮子组成,没有手把, 骑车人的脚是驱动装置。该车不能转向,不舒适。

自行车的进化
?

1861年,基于“木房子”的新一代自行车设计成 功,该车是现在所说的“早期踏板车”,“木房 子”的缺点依然存在。

自行车的进化
?

1870年,被称为“Ariel”的自行车设计成功,该 车前轮安装在一个垂直的轴上,使转向成为可能, 但依然不安全、不舒适、驱动困难。

自行车的进化
?

1879年,脚登驱动、链轮及链条传动的自行车设 计成功,该类车的速度可以达到很高,但该类自 行车没有车闸,因此高速骑车时很危险。

自行车的进化
?

1888年,车闸设计成功,前轮直径已经变大,但 零部件材料不过关,影响了自行车的速度。

自行车的进化
?

20世纪,各种新材料用于自行车零件。并且有了 折叠自行车,变速自行车。

后变速器

前后变速器

自行车的进化
?

21世纪的自行车

自行车的进化
?

21世纪的电动自行车

自行车的进化
下一代是什么样的呢? 下下一代是什么样的呢? 下下…下一代呢?

TRIZ的两大用途
? ?

解决问题的工具 产品技术预测的工具
技术预测---企业在新产品研发决策过程中,要 预测当前产品的技术水平及新一代产品可能的进 化方向,这种预测的过程称为技术预测。

概述

达尔文

阿奇舒勒

TRIZ的核心思想
?

技术系统的进化不是随机的,而是遵循一 定的客观规律。 ——技术系统进化法则 同生物系统的进化类似,技术系统也面临 着“自然选择”,优胜劣汰。

?

——S曲线

内容提纲

1 2 3

概述 S曲线

技术系统进化法则

S曲线

性能参数 衰退期 成熟期

成长期

婴儿期

时间

S曲线
性能参数

?

衰退期 成熟期

成长期

婴儿期

时间

S曲线实例:汽车

速度 成熟期

衰退期
成长期

婴儿期

时间

内容提纲
1 2
1 2 3 3

概述
S曲线
婴儿期 成长期 成熟期 衰退期

3

技术系统进化法则

S曲线-婴儿期
性能参数 衰退期 成熟期

成长期

婴儿期

时间

最早的蒸汽火车- 1836年

第一部手提电话诞生- 1973年

婴儿期的特征
1. 当实现系统功能的原理出现后,系统也随 之产生
2. 新系统的各组成部分通常是从其它已有的 系统中“借”来的,并不适应新系统的要 求 1. 缺乏资源 2. 新系统中存在一系列“瓶颈”问题 3. 新系统的性能通常不如旧系统

婴儿期的判别标准
III 参数性能 I
t
1

IV

II

t

2

t

3

时间

发明专利数量

t1

t

2

t

3

时间

发明级别

t

1

t

2

t

3

时间

利润

t1

t2

t3

时间

对婴儿期的建议
1. 充分利用已有技术系统中部件和资源 ? 第一代modem是和已有的电话线相匹配,协调
发展的。

2. 与已有的其他先进系统或部件相结合 ? modem与3G的结合 3. 重点解决阻碍产品进入市场的瓶颈问题 ? 调制解调技术的“瓶颈”-带宽问题

当前处于婴儿期的产品

动力电池组

练习
?

举出一个当前处于婴儿期的技术系统。 你认为当前该技术系统面临的最迫切的问 题是什么?

?

婴儿期小结
1. 在本阶段,由于系统采用的是新的实现机 制,允许对系统及其元素做大的改动; 2. 为系统确定最适合的细分市场; 3. 分析限制系统发展的超系统和自然因素。

内容提纲
1 2
1 2 3 3

概述

S曲线
婴儿期 成长期 成熟期 衰退期

3

技术系统进化法则

S曲线-成长期
性能参数 衰退期 成熟期

成长期

婴儿期

时间

成长期的特征
1. 制约系统的主要“瓶颈”问题得到解决, 系统的主要性能参数快速提升,产量迅速 增加,成本降低 2. 随着收益率的提高,投资额大幅增长
3. 特定资源的引入使系统变得更有效

4. 系统向新的领域扩展

成长期的特征
1. 应用领域和系统类型增加

2. 系统各类型间区别增加
3. 系统会具备一些和主功能相关的附加功能

4. 出现系统专用的资源
5. 和系统结合的超系统单元自我调整

系统向新的领域扩展

系统各类型间区别增加-专用化

各种类型的GPS

向系统中引入辅助性新功能

GPS功能

照相功能

手机的发展

电视、指纹加密、蓝牙、双卡单待…

出现系统专用的资源

洗碗机

专用洗涤剂

和系统结合的超系统单元自我调整

手机

手机袋

包侧袋

成长期的判别标准
III 参数性能 I
t
1

IV

II

t

2

t

3

时间

发明专利数量

t1

t

2

t

3

时间

发明级别

t

1

t

2

t

3

时间

利润

t1

t2

t3

时间

对成长期的建议
1. 调整系统进入并适应新的应用领域

2. 引入系统专用的资源

1. 调整系统进入并适应新的应用领域

数码相机

闪存

火星探测器

MP3 播放器

2. 引入系统专用的资源

练习
?

举出一个当前处于成长期的技术系统。 你认为当前该技术系统面临的最迫切的问 题是什么?

?

成长期小结
1. 开始获利 2. 进入不同的细分市场 3. 系统及其部件会有些适度的改变 4. 是产品生命周期中最好的阶段

内容提纲
1 2
1 2 3 3

概述 S曲线
婴儿期

成长期 成熟期
衰退期

3

技术系统进化法则

S曲线-成熟期
性能参数 衰退期

成熟期

成长期

婴儿期

时间

成熟期的特征
1. 系统发展趋于缓慢

2. 生产量趋于稳定
3. 新出现的矛盾会阻碍系统的进一步发展

系统发展趋于缓慢的原因
1. 系统性能已接近自然极限,发展趋于缓慢

2. 回报率/有害作用的比值快速增长
3. 经济和法律的限制

4. 超系统发生改变
5. 新出现的矛盾阻碍系统的发展

1. 系统性能已接近自然极限
?

实例:光学测量的精度受光波长度所限

?

实例:芯片的运算速度受电子移动速度所限

2. 有害作用快速增多
?

实例:和汽车相关的问题
? ? ? ?
交通堵塞 停车 空气污染 废旧汽车

3. 经济和法律的限制
?

实例:汽车速度受规定所限

?

实例:国际法限制化学武器的发展

4. 超系统发生改变
?

实例:风箱、鼓风机

手动鼓风机

风箱

电动鼓风机

5. 新出现的矛盾会阻碍系统的发展
?

实例:大油轮可以运输更多的原油,但是; 油轮太大,若出现事故是灾难性的。

成熟期的主要特征
1. 系统消耗大量的特定资源

2. 系统被附加一些与其主要功能完全不相关 的附加功能
3. 系统发展寄希望于新的材料和技术 4. 系统的改变主要是外在的变化

1. 系统消耗大量的特定资源
?

实例:汽车

2. 引入完全不相关的附加功能
?

实例:电视机
三星全新电视

主要功能:人们获取信息

附加功能:健康身体

3. 系统发展寄希望于新的材料和技术
?

实例:纳米材料

4. 系统的改变主要是外在的变化
?

实例:鼠标

成熟期的判别标准
III 参数性能 I
t
1

IV

II

t

2

t

3

时间

发明专利数量

t1

t

2

t

3

时间

发明级别

t

1

t

2

t

3

时间

利润

t1

t2

t3

时间

对成熟期的建议
1. 下一步的努力方向是:降低成本,改善外 观 2. 增添系统服务功能的可能性 3. 简化系统,和其他系统或技术相结合

1.降低成本、改善外观
?

实例:圆珠笔

2.增添系统服务功能的可能性
?

实例:圆珠笔

3. 简化系统,和其他系统或技术相结合
?

实例:一体打印机

当前处于成熟期的产品

练习
?

举出一个当前处于成熟期的技术系统。 你认为当前该技术系统面临的最迫切的问 题是什么?

?

成熟期小结
1. 系统性能已接近自然极限,系统发展趋于 缓慢

2. 专利数量较多,但发明级别非常低
3. 系统收益很高

内容提纲
1 2
1 2 3 4

概述 S曲线
婴儿期 成长期 成熟期 衰退期

3

技术系统进化法则

S曲线-衰退期
性能参数 衰退期 成熟期

成长期

婴儿期

时间

衰退期的特征
1. 相同功能的新技术系统开始排挤老系统
2. 系统的“心理功能”和带来的收益都在下 降

衰退期出现的原因
1. 新系统已经发展到第二阶段,迫使现有系 统退出市场 2. 超系统的改变导致对系统需求的降低 3. 超系统的改变导致系统生存困难

1. 成长的新系统迫使现有系统退出市场
?

实例:计算尺、胶片单反机

计算尺

胶片机

2. 超系统的改变导致对系统需求的降低
?

实例:沙漏、胶卷

3. 超系统的改变导致系统生存困难
?

实例:存储器

衰退期的发展趋势
1. 娱乐领域

2. 体育项目
3. 某些特殊领域

1. 娱乐领域

老式明轮船

现代娱乐用的明轮船

2. 体育项目

武器

比赛项目

衰退期的判别标准
III 参数性能 I
t
1

IV

II

t

2

t

3

时间

发明专利数量

t1

t

2

t

3

时间

发明级别

t

1

t

2

t

3

时间

利润

t1

t2

t3

时间

对衰退期的建议
1. 寻找新的领域:如体育、娱乐等

2. 其他建议同第三阶段

当前处于衰退期的产品

衰退期小结
1. 相同功能的新技术系统开始排挤老系统 2. 利润大幅下滑

S曲线的跃迁
性 能 参 数

最低成本 最佳可靠性 最大功效 最大性能 能正确工作 能工作

时间

S曲线族
产 品 性 能
第三种技术

第二种技术

第一种技术

战略性技术管理的本质就是判断当前的技术S曲线何时将通过拐点

时间

产品技术成熟度是企业制定战略的重要参考尺度
产品技术 成熟度 婴儿期

企业技术战略

创新 战略

评估该技术的功能能力,如果优于现有技术,分析技术转化为产品的主 局部 要障碍,投入资金进行攻关,尽快实现技术产品化,争取尽快推向市场, 创新 抢占技术领先优势。

成长期

首先将新产品推向市场,抢占先发优势,然后不断对新产品进行改进, 不断推出基于该核心技术的性能更好的产品,到成长期结束要使其主要 性能指标(性能参数、效率、可靠性等)基本达到最优。

局部 创新

成熟期

改进工艺、材料和外观,尽快使成本降到最低,这个时期的利润主要靠 市场营销手段来获取。同时必须投入资金跟踪或探索可能的替代技术, 判断新技术的技术成熟度,采取相应对策。

破坏性 创新的 最佳时 期
系统创 新

退出期

重点投入资金寻找、选择和研究能够进一步提高产品性能的替代技术。

成熟期是破坏性创新的最佳时期

破坏性创新案例:上网本
?
?

第一个推出上网本的企业:华硕

Eee PC

上网本就是一台功能不齐全的笔记本电脑。正因为功能 不齐全,上网本可以做到10英寸以下,重不超过1.5公斤, 价格低廉。上网本可以在节能的基础上具备即时聊天, 网上冲浪,发送电子邮件,观看视频,基本的网络游戏 等一系列娱乐功能。

破坏性创新案例:游戏机

基于技术系统进化的破坏性创新预测过程
开始

选择产品



技术成熟 度预测

成熟期?


技术系统进化分析

增加滞后 性能

新市场破 坏



子系统进化平衡?



降低过度 性能

低端破坏

持续创新

破坏性创新策略

破坏性创新模型

性 能

客户能够使用 的性能范围

时间
来源:美国 克莱顿· 克里斯坦森

破坏性创新的三要素
?

?

?

1,所有市场都有一个提升的空间,能够为客户所利用或 承受; 2,创新企业生产出新的改良产品时,都会给市场画出一 条完全不同的轨迹线,而技术进步的速度总是会超越相应 级别的客户的应用能力,即超出了客户的使用能力; 3,延续性创新和破坏性创新的区别:延续性创新定位于 要求更高的高端客户,为其提供超越当前市场水平的更优 秀的产品性能,只为压倒竞争对手的产品;与之相反的是 ,破坏性创新者不会去尝试为现有的市场客户提供更好的 产品,他们更倾向于通过引入稍逊一筹的产品或服务来破 坏和重新定义市场。破坏性创新的好处在于—简单、便捷 、成本低,从而迎合低端客户的需求。

何时最易被破坏?
?

?

当企业一直向高利润的高端市场挺进,甩 掉低端市场的低利润产品时; 当企业陷入到无差异化竞争的泥潭中,和 成本结构相似、产品档次相当的竞争者互 相残杀时;

破坏的两种类型
性 能
延续性策略 把更好的产品引入现有市场

不 同 的 性 能 衡 量 标 准 新市场破坏性创新 打破零消费

低端市场破坏性创新 以低成本业务模式为过度服 务的客户解决问题

时间

时间

破坏性创新模式三维立体图
来源:美国 克莱顿· 克里斯坦森

如何将业务构想塑造成破坏性策略?
? ?

?

第一组问题 在过去是否有这样一大群人,他们没有足 够的资金、设备和技术来做这个事情,因 此只能放弃,或者花钱让更专业的人来做 ? 客户是否需要克服种种不便,到一个集中 的地方去使用该产品或服务?

如何将业务构想塑造成破坏性策略?
? ?

?

第二组问题 在低端市场是否有客户乐意以更低的价格 购买性能不那么完美的产品? 我们是否能创建一种业务模式,使我们在 低价格吸引这些被“过度服务”的低端客 户时,还能保持良好的赢利?

如何将业务构想塑造成破坏性策略?
? ?

第三个问题 这个创新策略是否能破坏业内所有的主要 先入者?如果对其中一家或几家重要竞争 对手来说,这个策略只是延续性创新,那 么先入者就会占上风,而后来者则无胜算 可言。
以互联网为例:在互联网发明之前,戴尔公司就已经通过 电话和邮购方式向用户销售电脑了,互联网零售技术对于 戴尔公司来说就是个延续性技术,也就是说戴尔已经是低 端破坏了,但对康柏公司原本的店内零售业务流程来说就 是破坏性策略,也就是说没有戴尔,其他新生的电脑零售 商也能打败康柏公司。

?

建立新成长业务的三种策略
研究层面
目标产品 或服务的 质量

延续性创新
为满足业内最高端的 客户最重视的需求而 作出改进,这类改进 可能是渐进式的,也 可能是突破性的 主流市场最有价值的 (例如利润最大的) 客户,愿意为产品性 能的改进而埋单 利用现有的竞争优势, 对当前的业务流程和 成本结构作出改善以 提高或维持利润水平

低端市场破坏性创新
对主流市场的低端客户来 说已经足够好的传统性能

新市场破坏性创新
低端的“传统”性 能表现,但是增加 了新的特性——特 别是在简洁和便利 性上 定位于“零消费” 市场:这部分客户 过去没有资金或技 术来购买和使用这 种产品 此业务模式要求在 单价较低、起初产 量不高的情况下仍 能赚钱,单品销售 的毛收入非常低

目标客户 和市场应 用

主流市场中被过度服务的 低端客户

对业务模 式的要求 (业务流 程和成本 结构)

采用新的运营模式或财务 模式(或两者兼备)—— 在提高资产使用率的同时 接受较低的毛收入,在用 折扣价格争取低端市场的 同时保持可观的回报率

来源:美国 克莱顿· 克里斯坦森

如何管理延续性创新和破坏性创新?

机构能力框架(RPV框架)
?

?

?

资源:人员、设备、技术、产品设计、品 牌、信息、现金以及与供应商、分销商和 客户的关系等; 流程:人员将资源投入转化为产品或更大 价值的服务的过程; 价值观:在确定决策优先级时所遵循的标 准
很多刚成立不久的企业最开始都能凭借热门产品成功上市,股价一路飙升, 但最后却以惨败收场,原因是什么呢?其中一个重要的原因是最初的成功 建立在资源基础上,但他们未能建立起能够助其不断推出热门产品的流程。

流程和价值观与创新任务要匹配
?

?
?

成熟企业在延续性创新上的流程和价值观 是无法管理破坏性创新的; 破坏性产品的赢利模式违背了现有企业的 价值观;
戴尔公司以电话销售电脑起家,对于戴尔来说互联网销售只是沿着已 有的结构模式给戴尔公司带来更大的利润。然而对于康柏、惠普和 IBM来说,通过互联网直接进行营销将会给企业带来强烈的破坏性影 响。 康柏公司于1999年开始通过互联网项客户销售电脑,以便更有效的 与戴尔公司进行竞争,但在数周之内零售商的强烈建议便迫使康柏公 司不得不放弃这一策略,因为这种营销模式完全覆盖了康柏公司及其 零售商的价值观或赢利模式。 解决冲突的办法:建立新公司或新品牌

?

?

内容提纲

1 2 3

概述 S曲线

技术系统进化法则

产品进化的四个阶段
?

从历史的观点看,产品进化分为四个阶段: 1、为系统选择零部件 2、改善零部件 3、系统动态化 4、系统的自我发展

技术系统进化法则
?

技术系统进化法则:为提高自身有用功能,技术 系统从一种状态过度到另一种状态时,系统内部 组件之间、系统组件与外界环境间本质关系的体 现。

萨拉马托夫《技术系统进化理论基础》1996年

? 指出了技术系统发展进化的方向和宏观模式。

技术系统进化法则
1. 完备性法则

2. 能量传递法则
3. 协调性法则 4. 提高理想度法则 5. 动态性进化法则 6. 子系统不均衡进化法则

7. 向微观级进化法则
8. 向超系统进化法则

进化法则之间的层次关系
提高理想度法则

完备性法则 能量传递法则 协调性法则

动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

生存法则

发展法则

技术系统进化法则
1.

2.
3. 4. 5. 6.

7.
8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

完备性法则
能源 动力装置

传动装置

执行装置

对象

控制装置

外部控制

动力装置-从能量源获取能量,并将其转化为系统所需的能量形式。 传输装置-将能量传输到系统的各个“角落”。 执行装置-对产品实施功能,常被称为工具。 控制装置-控制系统中的各个部分,以便系统能够实现其功能。

完备性法则:实例

能源 风能

动力装置 帆

传动装置 桅杆 控制装置 舵

执行装置 船体

对象 水

外部控制 水手

练习:台式风扇

能源

动力装置

传动装置

执行装置

对象

控制装置

外部控制

练习:台式风扇

能源 电

动力装置 电机

传动装置 传动轴 控制装置 开关

执行装置 扇叶

对象 空气

外部控制 人

实例
?

锄头-犁-专用农业机械

?

标枪-弓箭-枪

完备性法则小结
?

一个完整的技术系统必须包括四个部分: ? 动力装置 ? 传输装置 ? 执行装置 ? 控制装置 判断现有技术系统是否完整 技术系统进化方向:系统不断由不完备向 完备发展,逐步减少人的参与,以便提高 系统效率

? ?

技术系统进化法则
1. 2.

3.
4. 5. 6. 7. 8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

能量传递法则
能源 动力装置 传动装置 执行装置 对象

控制装置

外部控制

?

技术系统实现功能的必要条件:能量必须能够从 能量源流向技术系统中的所有元素 技术系统应该沿着使能量流动路径缩短的方向进 化,以减少能量损失

?

能量传递法则
?

如果某个元件接收不到 能量,就不能发挥作用, 这会影响到技术系统的 整体功能 实例:多米诺骨牌

?

减少能量损失的途径
1. 缩短能量传递路径,减少传递过程中的损


2. 减少能量形式的转换,最好用一种能量形

式贯穿系统的整个工作过程,从而减少能 量在转换过程中的损失
3. 用可控性好的能量形式代替可控性差的能

量形式
?
机械场-声场-热场-化学场-电场-磁场

1. 缩短能量传递路径

2. 减少能量形式的转换

内燃机车 能量利用率:30~50%

蒸汽机车 能量利用率:5~15%

电力机车 能量利用率:65~85%

化学能 化学能 电能

热能 压力能 机械能

压力能 机械能

机械能

能量传递法则小结
?

?

?

技术系统实现功能的必要条件:能量必须能 够从能量源流向技术系统中的所有元素 技术系统应该沿着使能量流动路径缩短的方 向进化,以减少能量损失 减少能量损失的途径: ? 缩短能量传递路径; ? 减少能量形式的转换; ? 用可控性好的能量形式代替可控性差的能量形式
? 机械场-声场-热场-化学场-电场-磁场

?

提高技术系统的能量传递效率;

技术系统进化法则
1. 2.

3.
4. 5. 6. 7. 8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

协调性法则
?

技术系统是沿着各个子系统之间更协调的 方向进化。这也是整个技术系统能发挥其 功能的必要条件。 子系统间的协调性主要表现在: ? 结构上的协调 ? 各性能参数之间的协调 ? 工作节奏/频率上的协调

?

协调性法则
?

结构上的协调
如: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。

协调性法则
?

各性能参数之间的协调
比如:网球拍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; 同时要增加球拍头部重量,以保证产生更大的挥 拍力量。

协调性法则
?

工作节奏/频率上的协调

板材生产线

洗瓶作业

实例

F1赛车

有880个轮子的巨型车

?

?

系统中的各个子系统不是“独自”工作的,必须相互协调; 良好的协调性是整个技术系统发挥其功能的必要条件。

技术系统进化法则
1. 2.

3.
4. 5. 6. 7. 8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

提高理想度法则

台式电视

平板电视

液晶电视

提高理想度法则

液晶0.44英寸
等离子150英寸

理想度

有用功能 ? 理想度= ? 有害作用? ? 成本
?

最理想的状态:
? 有用功能 → ∞ ? 有害功能 → 0 ? 成本 → 0

提高理想度法则
?

最理想的技术系统:作为物理实体它并不存 在,但却能够实现所有必要的功能。 技术系统是沿着提高其理想度,向着最理想 的技术系统的方向进化。 提高理想度法则是其他所有进化法则的基础。

?

?

提高理想度的途径
1. 去掉系统中的有害作用
2. 增加系统中的有用功能

1. 去掉系统中有害作用
?

英国发明家詹姆士· 戴森发明的无扇叶风扇

2、增加系统中的有用功能
?

无论白天黑夜,TriWave能在没有任何人工照明的情况下拍摄清晰入 微的图片。主要技术是在照相机的硅传感器外包裹有一层晶锗。晶锗 能接收多种波长的光波,因此,在白天TriWave能“看见”可见光; 在夜晚,则依靠红外光波拍摄。

技术系统进化法则
1. 2. 3.

4.
5. 6. 7. 8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

动态性进化法则
?

技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、 可控制性增加的方向进化。
1. 提高柔性子法则 2. 提高可移动性子法则 3. 提高可控性子法则

1. 提高柔性子法则

刚体

有两种特性 的刚体

单铰链

多铰链

柔性体



气体

液体

粉末

实例
?

动态性进化路线

?

实例:三星显示器

不可移动

可移动

单圆柱铰接

双圆柱铰接

球铰接

可分离

实例

实例:NEC P-ISM

A Pen-style Personal Networking Gadget Package

动态性进化法则
?

技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、 可控制性增加的方向进化。
1. 提高柔性子法则 2. 提高可移动性子法则 3. 提高可控性子法则

提高可移动性子法则
?

技术系统应该沿着系统整体可移动性增强 的方向进化。
可移动性进化路线
部分可动 高度可动 整体可动

?

不可动

动态性进化法则
?

技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、 可控制性增加的方向进化。
1. 提高柔性子法则 2. 提高可移动性子法则 3. 提高可控性子法则

提高可控性子法则
?

技术系统应该沿着系统整体可控制性增强 的方向进化。
间接控制
(利用中介物)

直接控制

反馈控制
(引入反馈机制)

自我控制
(智能反馈)

老式路灯

开关控制

声控、光控

光感调节亮度

小结
?

技术系统应该沿着结构柔性、可移动性、 可控制性增加的方向进化。
1. 提高柔性子法则 2. 提高可移动性子法则 3. 提高可控性子法则

技术系统进化法则
1. 2.

3.
4. 5. 6. 7. 8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

子系统不均衡进化法则
?

任何技术系统所包含的各个子系统都不是 同步、均衡进化的,每个子系统都是沿着 自己的S曲线发展; 这种不均衡的进化常常导致子系统之间出 现矛盾;

?

?

整个技术系统的进化速度取决于系统中最 “慢”的那个子系统的进化速度;

实例
近现代

二战结束

后掠翼

三角翼

一战期间

发动机功率进一步提高

早期
发动机功率提高,机翼面积减小

发动机功率小,机翼面积大

实例
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实例:自行车的速度受传动装置限制

子系统不均衡进化法则

一只木桶,最短的一片决定其容量!

技术系统进化法则
1. 2. 3.

4.
5. 6. 7. 8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

向微观级进化法则
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技术系统是沿着减小其元件尺寸的方向进 化的。

ENIAC

TX-0

IBM 5150

笔记本电脑

电子管

晶体管

集成电路

大规模集成电路

向微观级进化法则
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最初,技术系统是在宏观级别上进化的; 当资源耗尽时,就开始在微观级别上进化。 进化路径:
1. 提高物质的可分性和分散物质的组合性 2. 提高混合物质(空隙+物质)的可分性,运

?

用毛细现象和多孔材料 3. 用场代替物质,向“场+物质”或场转变

提高物质的可分性

Solid rubber sole

Simple air cavity

Separate cavities

Gel filled linked voids

全球微观化

用场代替物质
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通用电气公司研制的 街头移动实验室让毒 物检测变得简单快捷, 即使穿着厚重笨拙防 护服的工作人员也能 轻松操作它。它能发 射一种特殊激光束, 让毒品、爆炸物、有 毒物质(比如炭疽) 中的分子活跃起来, 释放独特的电场。

2008年发明:移动毒物检测实验室

向微观级进化法则
场 原子、粒子 沸石和胶质材料

气体

分子、离子

带填充物的毛细管材料

液体

复合分子

毛细管-多孔材料 多孔的材料

多铰接

粉末

单铰接

针状和纤维状物体

中空的均质体

刚体 向场的方向进化

实心物体 提高物质的可分性

实心物体 提高混合物质的可分性

技术系统进化法则
1. 2. 3.

4.
5. 6. 7. 8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

向超系统进化法则
1. 技术系统沿着以下路线进化: ? 单系统→ 双系统→多系统 2. 当技术系统进化到极限的时候,系统中实

现某项功能的子系统会从系统中被剥离出 来,转移到超系统中,成为超系统的一部 分。
?

在该子系统的功能得到增强的同时,也简化 了原有的技术系统。

1. 单系统→ 双系统→多系统
单系统:

双系统:

相同

相异

互补

相反

多系统:

1. 单系统→ 双系统→多系统
?

单—双—多(增加相同对象)

?

单—双—多(增加不同对象)

2. 向超系统跃迁
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实例:飞机的航程受载油量的限制
子系统 超系统

输油管 系统 受油机

超系统 空中加油机

飞机燃油系统向超系统跃迁—空中加油机

技术系统进化法则
1.

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7.
8.

完备性法则 能量传递法则 协调性法则 提高理想度法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化法则 向微观级进化法则 向超系统进化法则

进化法则的作用
? ? ? ?

预测产品未来的发展方向,做出前檐决策; 通过产品发展方向的预测,解决实际问题; 进行专利规避,超越竞争对手。 对设计活动的指导作用: ? 新产品设计:确定符合进化规律的设计 方向 ? 现有产品改进:选择符合进化规律的解 决方案

S曲线与进化法则之间的关系
性 能 参 数 成长期 成熟期 衰退期

婴儿期 时间 完备性法则 能量传递法则 协调性法则 动态性进化法则 子系统不均衡进化

向微观级进化 向超系统进化















多维进化空间
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任何技术系统的进化都是在多个进化法则 的共同作用下进行的。
C
系统进化的 组合轨迹

B A

遵从进化的规律

李海军


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