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S曲线与技术进化法则(TRIZ)_图文

S曲线与技术进化法则(TRIZ)_图文

S曲线与技术系统进化法则
主讲人

自行车的进化
? 自行车是1817年法国人西夫拉克发明的,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

这款电动力自行车外形如同一个平板,它采用汽车用锂电池供电。自行车上的车把、车座和脚蹬等 部件都可以折叠起来,只需要一个平板大小的空间就可以存放它。这款车为骑车者提供了许多便利设计: 当它使用电力前进时,两个脚蹬可以同时降低到最底端。在车的平板内部还设计了一个储存空间,您可 以将笔记本电脑、手机、iPod等随身物品放入其中。它还可以利用您放在存储空间中的笔记本登录到互 联网上,并通过前端内置的屏幕为您提供道路导航。

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?

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。

S曲线

S曲线-婴儿期
1854年,电话原理就已由法国人鲍萨尔设想出来了,6年之后 德国人赖伊斯又重复了这个设想。原理是:将两块薄金属片 用电线相连,一方发出声音时,金属片振动,变成电,传给 对方。 问题是送话器和受话器的构造,怎样才能把声音这种机械能 转换成电能,并进行传送。 1875年6月2日,贝尔在一次试验中,他把金属片连接在电磁 开关上,没想到在这种状态下,声音奇妙地变成了电流。

婴儿期的特征:
?当实现系统功能的原理出现后,系统也随之产生;

?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。
性能参数 成熟期

衰退期

成长期 婴儿期 时间

对婴儿期的建议
主要问题:
? 缺乏资源 ? 新系统中存在一系列“瓶颈”问题 ? 新系统的性能通常不如旧系统

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。
modem与3G的结合 调制解调技术的“瓶颈”-带宽问题

2. 与已有的其他先进系统或部件相结合

3. 重点解决阻碍产品进入市场的瓶颈问题

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?

当前处于婴儿期的产品

动力电池组

S曲线-成长期
电话发明后的几十年里,围绕着电话的经营、技术等问题,大量的 专利被申请。 Strowger的“自动拨号系统”减少了人工接线带来的种种问题。 干电池的应用缩小了电话的体积, 装载线圈的应用减少了长距离传输的信号损失。 1906年,Lee De发明了电子试管,它的扩音功能领导了电话服务的 方向。 后来贝尔电话实验室制成了电子三极管。

成长期的特征:
? 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;

? 随着收益率的提高,投资额大幅增长;
? 特定资源的引入使系统变得更有效。
性能参数 成熟期
衰退期

成长期 婴儿期

成长期特点
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

技术系统进入不同的细分市场-专用化

各种类型的GPS

对成长期的建议
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。

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?

S曲线-成熟期
成熟期的特征 ? 系统发展趋于缓慢

? 生产量趋于稳定
? 新出现的矛盾会阻碍系统的进一步发展
性能参数 成熟期

衰退期

成长期 婴儿期 时间

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

? 实例:芯片的运算速度受电子移动速度所限

? 实例:和汽车相关的问题
? ? ? ? 交通堵塞 停车 空气污染 废旧汽车

? 实例:汽车速度受规定所限

成熟期的主要特征
1. 2. 3. 4. 系统消耗大量的特定资源 系统被附加一些与其主要功能完全不相关的附加功能 系统发展寄希望于新的材料和技术_如: 纳米材料 系统的改变主要是外在的变化

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

? 实例:一体打印机

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?

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?

S曲线-衰退期
? 相同功能的新技术系统开始排挤老系统

? 系统带来的收益在下降
性能参数 成熟期

衰退期

成长期

婴儿期
时间

衰退期出现的原因
1. 2. 新系统已经发展到第二阶段,迫使现有系统退出市场 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

? 实例:计算尺、胶片单反机

计算尺

胶片机

? 存储器

对衰退期的建议:
? 寻找新的领域:如体育、 娱乐等 ? 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。
老式明轮船 现代娱乐用的明轮船

武器

比赛项目

当前处于衰退期的产品

S-Curve的相关性 四参数法:
PERFORMANCE INDEX Maturity Rapid Growth Infancy Before Maturity

性能参数

发明数量

发明等级

利润程度

DEGREE OF PROFITALLITY

LEVELS OF NUMBER OF INVENTION INVENTORS

TIME

III

IV 参数性能 I II

III

IV

参数性能
I
t1

II

t2

t3

时间

t1

t2

t3

时间

发明专利数量

发明专利数量

t1

t2

t3

时间

t1

t2

t3

发明级别

时间

发明级别

t1

t2

t3

时间

t1

t2

t3

利润

时间

利润

t1

t2

t3

时间
t1 t2 t3

时间

婴儿期

成长期

III 参数性能 I
t1 t2 t3

IV
III 参数性能 I
时间
t1 t2 t3

II

IV

II

发明专利数量

时间

发明专利数量
t1

t2

t3

时间

t1

发明级别

t2

t3

时间

发明级别

t1

t2

t3

时间

t1

t2

t3

利润

时间

利润

t1

t2

t3

时间

t1

t2

t3

时间

成熟期

衰退期

提高运输速度的各类技术系统的S曲线

1-马车的进化S曲线 2-滑轨装臵车进化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

S曲线理论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 局部 化为产品的主要障碍,投入资金进行攻关,尽快实现技术 创新 产品化,争取尽快推向市场,抢占技术领先优势。 首先将新产品推向市场,抢占先发优势,然后不断对新产 局部 品进行改进,不断推出基于该核心技术的性能更好的产品,创新 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。 改进工艺、材料和外观,尽快使成本降到最低,这个时期 局部创 的利润主要靠市场营销手段来获取。同时必须投入资金跟 新和系 踪或探索可能的替代技术,判断新技术的技术成熟度,采 统创新 取相应对策。

成长期

成熟期

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 系统创 的替代技术。 新

S曲线预测案例:
? 运用罗吉斯曲线(Logistic Model) 计算产品的技术 生命周期,预测其发展趋势。 LogisticModel预测模型:

P(t ) ?
P(t)为专利累积个数;

k 1? e
?? ( t ? ? )

α 为S曲线斜率, 也就是S曲线的成长率; β 为成长曲线中之转折点(Midpoint) 的时间点。 k则代表成长的饱和水平, 即饱和点( Saturation) , 其定义为[ k ×10% , k ×90% ] , 也是成长期与成熟期所需的时间长度t。

人造板技术专利分析与趋势预测
软件将上述罗吉斯曲线的数学式转换成3项参数, 即饱和点、成长时

间(Growth time)和转折点, 为操作者自行判断提供参考。
专利检索地区为国内专利数据库, 对有关人造板加工的专利进行检索,

检索出1985年到2007年与人造板有关的发明专利共计403份, 实用新
型专利3940份

由图可知, 人造板技术发展饱 和点的专利数量为1191件, 整 个曲线的成长时间为33714个。 整个曲线的成长时间为33714 个月, 即经历33714 个月专利 数量会达到饱和点。

将计算得到的S曲线加以归纳, 可以得出国内人造板技术的生 命周期。 在婴儿期部分, 以专利库的第一笔资料即1988年8月算起, 成 长期转为成熟期的转折点为313个月。

结论:目前国内的人造板技术正处于成长期, 由TRIZ理论的
S曲线进化法则可知, 处于成长期的人造板技术需要降低支出,
系统结构及其组成部分需要改善, 系统还拥有取之不尽的可以 利用的内部和外部资源, 通常在这个阶段, 系统与不理想因素 相关的矛盾还不很尖锐, 允许折中和暂缓解决。

技术系统进化法则

达尔文
1859年出版了震动当时学术界的《物种起源》

阿奇舒勒

技术系统的进化遵循一定的模式和规律。 技术系统的发展(在一定限度内)是可预测

的。

主要内容:
1、技术系统概念 2、系统、子系统、超系统 3、技术系统进化论

什么是技术系统?
系统
?由若干相互联系、相互作用的部分组成的,在 一定环境中具有特定功能的有机整体。

技术系统
设计人员所设计的产品,是以一定的技术手段 来实现社会特定需求的人造系统。 ?是一种系统 ?至少有一个部分是人造的 ?符合完备性法则的要求

系统的本质属性: 1)系统特征:飞机是飞行,缝纫机是缝制衣服 2)作用客体: 空气,缝制的衣服 3)主要有效功能:飞机运送货物,缝纫机缝制衣服 例:电冰箱的系统特性、作用客体和系统属性
系统特性:制冷 作用客体:空气 系统属性:冷藏食物

系统结构图:

系统
输入
输入

子系统
子系统

子系统
子系统

输出

环境

系统、子系统、超系统
? 以汽车为例,轮胎、发动机、方向盘等是汽车的子系统;交 通系统就是汽车的一个超系统,因为每辆汽车都是整个交通 系统的一个组成部分。当然,气候,车库等也是汽车的超系 统。

当前系统

课堂练习2
? 请说明电冰箱的子系统和超系统

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 系统从一种状态过渡到另一种状态时,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、技术系统完备性法则 2、技术系统能量传递性法则 3、协调性法则 4、提高理想度法则

5、动态性和可控性进化法则
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

这款打印机不仅身形小巧,能够装入

手提袋,而且还装备了OLED背光显示
设备。这款袖珍打印机长为23厘米, 宽为6厘米,它的OLED屏防水防尘, 还能显示打印状态。通过暗藏的USB 接口,您可以让它连接电脑充电。此 外,您只要将这个接口与电脑或者其 它设备相接,再放入A4纸,打印机就

能工作了,使用简单、方便。

便携打印机

最终理想解(Ideal Final Result)

理想解
产品进化

有用功能 ? 理想度= ? 有害作用? ? 成本

火柴硬盘

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方向

明亮玻璃键盘上蚀刻 键的方框,使其与动 作捕捉照相机结合,

跟踪你手指的位置。

无键键盘

Emotiv嵌入式操作系统的神经头盔 (neuro headset),让使用者戴在头上, 只需起心动念,就可以操控眼前的计算机

提高理想度途径:
尺寸.质量
М, Г, Э А

1

1、提高有益的参数 2、降低有害的参数 3、提高有益参数的同时 降低有害参数

2

3

Ф

容量9G 转速10000转/分钟

功能

1、硬盘 2、计算器、电脑 3、汽车,手机

容量40G

提高有益参数(增加有用功能)

2008年最佳发明

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。

完备性法则
系统主要部分 – 执行装臵、传动装臵、动力装臵、控制 装臵

能源

动力装置

传动装置

执行装置

对象

控制装置

外部控制

技术系统从能量源处获得能量,并将能量转换、作用到对象上

? 一个完整的技术系统必须包括四个部分:
? ? ? ? 动力装臵 传输装臵 执行装臵 控制装臵

? 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

实例
? 锄头-犁-专用农业机械

? 标枪-弓箭-枪

? 帆船运输系统

能源 风能

动力装置 帆

传动装置 桅杆

执行装置 船体

对象 水

控制装置 舵

外部控制 水手

? 请分析台式风扇的系统主要部分

能源

动力装置

传动装置

执行装置

对象

控制装置

外部控制

? 答案:台式风扇的系统的主要部分

能源

动力装置

传动装置



电机

传动轴

执行装置

对象

扇叶

空气

控制装置

开关

外部控制



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失 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

缩短能量传递路径

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

热力驱动的鼠标

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。

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

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

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

提高可控性子法则
摧毁建筑物造成的灰尘总是 让邻居苦不堪言。因此,日本建 筑公司Kajima开发了一种更干凈 的破坏技术。此技术2008年春天 被首次采用,干凈利落地摧毁了 一幢17层楼的办公楼。具体操作 是:首先破坏掉大楼的第一层, 用计算机控制的水压千斤顶支撑 大楼,然后重复前面步骤。这种 有序的拆卸过程便于控制石棉和 其他有毒材料,也安全。旧大楼 99%的钢材、水泥和92%的内部材 料得以循环使用(通常的材料回 收率只有55%),并且摧毁大楼所 用的时间比传统方法减少1/5。

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
? 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!

向微观级进化法则
? 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

迷你数码相机

植入式血糖测量仪

向微观级进化法则
? 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:
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
1.

提高物质的可分性

Solid rubber sole

Simple air cavity

Separate cavities

Gel filled linked voids

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

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。

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)

向超系统跃迁
? 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. 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

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

举例一个你熟悉的技术系统
1、请用S曲线法则分析该系统处于那个阶段 2、请用提高理想度法则确定系统的最终理想 解 3、请用子系统不均衡法则找出最不理想的子 系统

这款概念雨伞采用压缩空气作为遮雨部件。通过调整伞柄的控制按钮,您可 以自如控制、调整雨伞的空气伞直径。这样一来,伞的部件便只剩下一支伞 柄,而您也不用再为雨天撑伞进入室内,弄湿地板而发愁了

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
?

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

进化模式和进化路线
? 技术进化模式---给出了技术进化的一般方向,每条 模式之下有多条技术进化路线组成。 ? 技术进化路线---由技术所处的不同状态构成,表明 了技术进化由低级向高级进化的过程,提供了技术 预测的功能。

Mann Darrell的11种进化模式
? 系统向理想化方向进化; ? 向增加系统的动态性方向进化; ? 向增加系统分割的方向进化; ? 向增加空间分割的方向进化; ? 向增加表面分割的方向进化; ? 向增加可控性方向进化; ? 向超系统方向进化,即先增加系统的集成性再简化; ? 向增加几何体复杂性的方向进化; ? 向能量转换路径最短的方向进化; ? 向增加系统动作协调性的方向进化; ? 向增加系统节奏和谐性的方向进化。

进化模式和进化路线的关系

模式_1

模式_2

… 模式_11

路 线 路 线 路 线 路 线路 线 路 线 … … … _1,1 _1,2 _1,m1 _11,1 _11,2 _11,m11

每种进化模式都有多条进化路线,每条进化路线是 从结构进化的特点描述产品核心技术所处的状态。

进化路线的方向
? 通过对大量专利的分析,Altshuller发现产品通过 不同的技术路线向理想解方向进化

理想解
产品进化路线

依时间、空间、界面分类有35种进化路线
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 智能性材料 空间分割 表面分割 物体分割 最小的趋势 网状与纤维 降低密度 增加不对称 打破边界 几何的进化(线性) 几何的进化(体积) 动态程度 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 动作协调 节奏协调 非线性 单-双-多(增加相同对象) 单-双-多(增加不同对象) 最小的趋势

空间

时间

界面

单-双-多(增加相同对象) 单-双-多(增加不同对象) 单-双-多(增加差异程度) 减少制动(阻尼) 增加感官的使用 增加色彩的利用 增加透明度 消费者购买焦点 市场趋势

10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

设计点 自由度 打破边界 降低系统复杂度(简约设计) 控制性 降低人为参与 设计方法 降低能源转换次数

基于空间分类的进化路线
? Space Segmentation空间分割
? ? ? ? 由左至右演化 由专利及知识库萃取而来 每一个演化转变均存在有好处(benefits) 理想性增加的相关联性
? Benefits增加,cost也可能增加,但大多数或长期的观点,其净 利益(net benefit)是增加的
活性毛细孔 孔结构 活性元素巧 克力

整块实体 纯巧克力

中空结构 酒心巧克力

多重中空结 构 多孔巧克力

毛细管/多 孔结构 泡沫巧克力

基于空间分类的进化路线
利益逐渐增加

整块实体

中空结构

多重中空结 构

毛细孔/多 孔结构

活性毛细孔 结构

技术挑战(或许成本)、风险等逐渐增加

? 此概念在35个进化路线中,除了单 -双-多(Mono-Bi-Poly)与简约 时间 设计(Trimming)之外,其它均适用

基于界面分类的进化路线
? 简约设计(Trimming)
? 设计者更聪明地善用资源而减少 子系统使达到相同(更佳)功能 ? 从左至右利益增加,成本增加? ? 系统复杂度进化的曲线

复杂系统

去除非主要 功能

去除非主要 子系统

简约后系统

宝丽来公司 的PoGo无墨 口袋照片打 印机

IFR and 'Evolutionary Limit'
? 现有系统存在有「进化的极限」 ? 进化的极限与IFR有段差距 ? 寻求现有系统「进化的潜力」

进化潜力的定义
? 技术系统的目前技术水平与技术系统能够达到的进 化极限之间的差距——Mann Darrell ? “进化潜力”就存在于当前进化状态和最高进化状态 之间

进化路线"空间分割"
实体?中空?多孔?毛细孔/多孔?活性毛细孔结构

技术进化路线的应用

产品 概念 形成 模型

技术进化路线的应用

Mann Darrell的进化潜力雷达图

产品进化位置的量化
? 利用模糊集{0,1,2,3,4,5}来度量产品的相 对进化位置,下图为产品相对每一进化模式位置的 确定过程。

第n条进化路线 沿第n条进化路 线的进化位置

举例:轴承系统(球面滚子轴承)
1,Space Segmentation(空间)? 1/5 实体?中空?多孔?毛细孔/多孔?活性毛细孔结构 ? 实体滚子结构(solid roller structures) ? 增加的(强度/重量)比值,增加的润滑负载能力 2,Geometric Evolution Trend ? 3/4 点?一维线性?二维平面?三维表面 ? 对称的设计,其第三维度并未完全运用
如内环(inner race)与外环(outer race)的轮廓、 轴承端面等

举例:轴承系统(球面滚子轴承)
3.Surface Segmentation (表面分割)? 1/4 ? 光滑表面?肋状表面?立体粗糙面?作用孔面 4.Controllability Trend(控制度)? 1/4 ? 直接控制 ?加入中介 ?反馈?智能反馈 ? 无任何反馈装置,或可考虑增加来监控轴承的状况如磨损、负 载等,以优化轴承作业情况。

举例:轴承系统(球面滚子轴承)
阶层雷达图
? 由零组件展开 ? 有利于辨识出研发焦点 ? 进化项目可以不同
(动作协调)与个别滚子较 无关,但是与所有滚子在 整个系统里互动就有关。

如何进行产品技术进化潜力的预测?
1、分析产品的关键专利数据 2、选择相关的TRIZ技术进化路线 3、构建产品技术进化潜力雷达图 4、产品技术进化潜力预测 5、评估预测结果

工程实例:点胶机的进化
? 为了预测点胶机的开发方向以适应现代封装要求, 将TRIZ理论中的技术进化趋势与技术系统子系统相

结合,根据点胶机子系统结构特点,分析了点胶装
臵子系统沿不同进化趋势进化的规律;确定了点胶 机子系统目前所处进化路线的位臵,最后根据目前

位臵得出点胶机将来可能的开发方向.

点胶机的进化

胶水

手动胶枪

气动胶枪

半自动点胶机

自动点胶机

全自动三维点胶机

点胶机的技术系统结构
? 以自动点胶机为例:

能量资源 电能

动力系统 电机

传动系统 丝杠 控制系统 微处理器 外部控制 人

执行系统 喷头

对象 胶水

点胶机的进化趋势
? 1、减少人的参与:
人→人+工具→人+动力工具→人+半自动工具→人+自动工具→全自动工具

? 2、动态性——可控性
直接控制→中介控制→添加反馈→智能反馈

? 3、线性几何进化(空间):
点→线→平面曲线→轴对称→三维曲线 ? 4、由单一到双向再到多样(增加相同对象): 单系统→双系统→三系统→多系统→集成的多系统

? 5、由单一到双向再到多样(增加差异性):
相似部件→不同特征的部件→相反部件→不同部件

? 6、自由度进化路线:
单自由度系统→双自由度系统→三自由度系统→四,五,六自由度系统

1、减少人的参与

1.人直接利用胶水瓶进行粘接,点胶的操作和控制都需要人的参与来实现; 2.机械式胶枪更加便于控制每次粘接所需要的胶量和点胶位置,却仍需手动 操作控制点胶量; 3.气动胶枪在提高点胶出胶精度的同时,减少了人手的操作; 4.自动化点胶机可以通过编程或导入CAD图形等操作来控制点胶位置和点胶 量,使人的直接参与从点胶工作中逐渐减少. 所以点胶机的进化应该向全自动工具发展.

2、动态性——可控性

1.粘接时使用的胶量和点胶位置都需要直接进行控制,所使用的胶量和点 胶位置的准确性、一致性都很难把握. 2.为了有效地控制所需胶量,增加了中介控制,使用胶枪或者控制器来控 制点胶量. 3.使用计算机技术,采用摄像装置添加反馈,实现对点胶位置及点胶模式 的控制,并对点胶量进行监控. 所以:点胶机的控制目前已达到了具有反馈控制的阶段,应该向智能反 馈控制的方向开发.

3、线性几何进化(空间)

影响点胶装置线性结构的几何进化路线的子系统主要是 其执行系统,目前的自动化点胶机执行系统工作形式为点到点, 或是直线、平面曲线的喷涂. 依照此进化路线,应该向轴对称或三维曲线的方向开发, 这当然也必将涉及控制系统和传动系统等的进化.

4、由单一到双向再到多样(增加相同对 象)

1.最先使用的点胶机只采用一个点胶头进行点胶,产品通过点胶机的 工作台时,单个点胶头根据要求完成点胶. 2.双头点胶机可以提高生产效率,确保所需点胶的两个点滴胶量一致. 3.多头点胶机可以同时点涂多组产品,极大地提高生产效率. 因此按照此进化路线,点胶机的工作系统应向集成的多系统方向发 展.

点胶技术的种类.
1、时间/压力型点胶 2、阿基米德计量管点胶 3、活塞式点胶采用类似活塞——气缸的机构来点胶 4、插针涂胶和印刷点胶、流体喷射点胶

5、由单一到双向再到多样(增加差异性)

按照这条进化路线,可以使点胶机集成不同特征的部件向 相反部件的方向发展,也可以将不同特征的部件进化成不同的 部件,根据封装产品、使用胶类的不同,在各种具体点胶情况 下进行使用.

6、自由度

从点对点的点胶,到可以做直线、圆弧等的涂胶工作, 直至现在可以根据识别导人的CAD平面图形进行涂胶,点胶 机工作系统的自由度逐渐增加.多自由度方向是点胶机发展 的方向之一。

潜力预测-雷达图

评估预测结果
? 通过对点胶机的发展状况分析,利用TRIZ理论的进 化法则,归纳总结了点胶机的发展进化路线,分析 得出:增加点胶系统的动态性、可控性,增加系统 的集成性必将导致矛盾,向超系统传递,将是未来 点胶装置发展的方向. ? 矛盾的解决可以通过分析并依靠TRIZ理论中的矛盾 矩阵表,寻找发明原理来解决

让创新掌握在您的手中!


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