科技创新课件-八大技术系统进化法则

1、 技术技术系统系统进化法则进化法则JSPCJSPC21、预测新产品的方向与特征、预测新产品的方向与特征2、对于现有产品的改进方向给予建议、对于现有产品的改进方向给予建议3、产品专利规避的分析工具、产品专利规避的分析工具进化法则进化法则的作用和意义的作用和意义JSPCJSPC3技术系统进化法则技术系统进化法则1、技术系统完备性法则、技术系统完备性法则2、技术系统能量传递性法则、技术系统能量传递性法则3、技术系统的、技术系统的S曲线进化法则曲线进化法则4、提高理想化法则；、提高理想化法则；5、子系统不均衡进化法则；、子系统不均衡进化法则；6、动态性进化法则；、动态性进化法则；7、向超系统进化法则；

2、、向超系统进化法则；8、子系统协调性法则；、子系统协调性法则；9、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；10、向减少人工介入和自动化方向进化法则。、向减少人工介入和自动化方向进化法则。JSPCJSPC4技术系统技术系统系统的定义：一个产品或物品都可以看做系统的定义：一个产品或物品都可以看做是一个技术系统，技术系统可以简称为系是一个技术系统，技术系统可以简称为系统统 系统是具有系统特征的部件和联系的总和，系统是具有系统特征的部件和联系的总和，这里的特征是系统个别部件所没有的。这里的特征是系统个别部件所没有的。 系统特性系统特性：飞机飞行，缝纫机缝制衣服：飞机飞行，缝纫机缝制衣

3、服作用客体作用客体：飞机作用于空气，缝制的衣服：飞机作用于空气，缝制的衣服主要有效功能主要有效功能：飞机运送货物，缝纫机缝制：飞机运送货物，缝纫机缝制JSPCJSPC5系统、子系统、超系统系统由多个子系统组成，系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作并通过子系统间的相互作用实现一定的功能。用实现一定的功能。系统之外的高层次系统系统之外的高层次系统称之为超系统，系统之称之为超系统，系统之内的低层次系统称之为内的低层次系统称之为子系统子系统。JSPCJSPC6以汽车作为一个系统，轮胎、以汽车作为一个系统，轮胎、发动机、方向盘等是汽车的子系发动机、方向盘等是汽车的子系统；交通系统就是汽车的一个超

4、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，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。气候，车库等也是汽车的超系统。 “ “当前系统当前系统”是一个相对的是一个相对的概念。如果我们以轮胎作为概念。如果我们以轮胎作为“当当前系统前系统”来研究的话，那么轮胎来研究的话，那么轮胎中的橡胶、子午线、充气嘴等就中的橡胶、子午线、充气嘴等就是轮胎的子系统，而汽车、驾驶是轮胎的子系统，而汽车、驾驶员、气候、车库、交通系统等就员、气候、车库、交通系统等就都是汽车的超系统。都是汽车的超系统。系统、子系统、超系统JSPCJSPC7

5、提高理想度法则提高理想度法则 完备性法则完备性法则向超系统向超系统进化法则进化法则向微观级向微观级进化法则进化法则协调性法则协调性法则动态性进化动态性进化法则法则能量传递法则子系统不均子系统不均衡进化法则衡进化法则S S曲线法则曲线法则向减少人工向减少人工介入和自动介入和自动化方向法则化方向法则十大十大技术系统进化法则技术系统进化法则JSPCJSPC8 适用情况：预测产品或技术的发展趋势问题问题进化曲线进化曲线发展方向发展方向解决方案解决方案技术系统进化法则技术系统进化法则JSPCJSPC9能源动力装置传动装置执行装置产品控制装置外部控制一、技术系统完备性法则系统主要部分系统主要部分 执行装置

6、、传动装置、动力装置、控制装置执行装置、传动装置、动力装置、控制装置JSPCJSPC10能源动力装置转换器传输装置执行装置传感器控制装置产品外部控制测量工作系统测量工作系统一、技术系统完备性法则JSPCJSPC11能源风能动力装置帆传动装置桅杆执行装置船体控制装置产品货物外部控制 水手帆船运输系统帆船运输系统一、技术系统完备性法则JSPCJSPC12技术系统实现其基本功能的必要条件之一：技术系统实现其基本功能的必要条件之一：能量能够从能量源流向技术系统的所有元件能量能够从能量源流向技术系统的所有元件例如，收音机在金属例如，收音机在金属屏蔽的汽车中就不能屏蔽的汽车中就不能收听高质量的广播，收听高

7、质量的广播，就因为电台传递的能就因为电台传递的能量源受阻。如果在汽量源受阻。如果在汽车外加天线，问题即车外加天线，问题即可得到解决。可得到解决。另外注意的一点：要使技术系统的某元件具有可控性，必须在该元另外注意的一点：要使技术系统的某元件具有可控性，必须在该元件和控制装置之间提供能量传递通路。件和控制装置之间提供能量传递通路。二、技术系统能量传递法则JSPCJSPC13Steam Trian - Chemical to heat to pressure to mechanicalDiesel Train - Chemical to pressure to mechanicalElectric

8、Train - Electrical to mechanicalseveral energyReduced energyOne energy conversion No energy conversion二、技术系统能量传递法则蒸汽机火车化学能转换为热能再转换为机械能柴油机火车化学能转换为机械能电火车化学能转换为机械能技术系统的 进化应该沿着能量流动路径缩短的方向发展，以减少能量的损失。JSPCJSPC14 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

9、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，如此不断的替代。现一个新的技术系统来替代它，如此不断的替代。三、S曲线进化法则产品进化s形曲线JSPCJSPC15tttt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。三、S曲线进化法则婴儿期 成长期 成熟期 衰退期JSPCJSPC16三、S曲线进化法则s曲线族图JSPCJSPC17 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

10、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（作为物理实体它并不存在）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 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。四、提高理想度法则移动投影机移动投影机JSPCJSPC18提高理想度途径提高理想度途径容量9G 转速10000转/分钟容量40G功能尺寸.质量1，硬盘2，计算器、电脑3，汽车，手机第一，提高有益的参数第二，降低有害的参数第三，提高有益参数的同时降低有害参数四、提高理想度法则JSPCJSPC19什么是

11、理想度？什么是理想度？ 定量描述：定量描述： 最终理想解：最终理想解：按照理想度的概念，最理想的产品应该是这样的：该产品作为实体并不存在，但是有用功能该产品作为实体并不存在，但是有用功能仍然能够实现。即是最终理想解。仍然能够实现。即是最终理想解。 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有害作用之和成本有害作用之和成本有用功能之和有用功能之和理想度理想度JSPCJSPC20理想化的要素理想化的要素 理想系统：没有实体，没有物质，不消耗能源，但能实现理想系统：没有实体，没有物质，不消耗能源，但能实现一切需要的功能。一切需要的功能。 理想过程：只有过程的结果而无过程

12、本身理想过程：只有过程的结果而无过程本身 理想资源：有无穷无尽的资源，可随意使用却不必付费。理想资源：有无穷无尽的资源，可随意使用却不必付费。 理想方法：不消耗时间和能量，通过自身调节能达到所需理想方法：不消耗时间和能量，通过自身调节能达到所需目的目的 理想机器：没有实体的机器，但能完成所需要的工作。理想机器：没有实体的机器，但能完成所需要的工作。 理想物质：没有物质，但能实现物质的功能理想物质：没有物质，但能实现物质的功能 .JSPCJSPC21增加理想化水平增加理想化水平 增加新的有效功能，从超系统中获取功能 传输尽量多的外部已存在的可利用资源，尤其是利用免费资源，以降低成本 利用内部及外

13、部已存在的可利用资源，尤其是利用免费资源，以降低成本 删除低效或无效功能，减少有害功能数量 预防有害功能的产生，将有害功能消除或转化为中性功能，减轻有害功能等级 将有害功能转到超系统去JSPCJSPC22理想化方法理想化方法 部分理想化 a)加强有用功能 b)降低有害功能 c)功能通用化 d)增加集成度 e)功能专用化 f)增加柔性 全部理想化 a)功能剪切 简化系统 b)系统剪切，去除多余子系统 c)原理改变，获得全新的系统 d)系统换代JSPCJSPC23最终理想解最终理想解 保持原系统所有的优点 消除原系统所有缺点 没有增加系统的复杂度 没有产生新的缺陷JSPCJSPC24最终理想解最终

14、理想解确定确定的的步骤步骤 设计的最终目的是什么？ 理想解是什么？ 达成理想解的障碍是什么？ 出现这个障碍的后果是什么？ 避免出现这个障碍的条件是什么？ 要制造这些条件存在的可用资源是什么？等离子150英寸液晶0.44英寸JSPCJSPC25农场养兔子的难题 方式：放养 难题：农场主不希望 兔子走得太远农场主 不愿意也不可能花费 大量的资源割草运回 来喂兔子 应用上面的5步骤，分析并提出最终理想解JSPCJSPC26设计的最终目的是什么？ 兔子能够吃到新鲜的青草理想解是什么？ 兔子永远自己吃到青草达成理想解的障碍是什么？ 为防止兔子走的太远照看不到，农场主用笼子放养兔子，这样，放兔子的笼子不能

15、移动出现这个障碍的后果是什么？ 由于笼子不能移动，可被兔子吃到的笼下草地面积有限，短时间内草被吃光了避免出现这个障碍的条件是什么？ 当兔子吃光笼子下的青草时，笼子移动到另一块有青草的草地上要制造这些条件存在的可用资源是什么？可用资源是兔子解决方案：给笼子装上轮子，兔子自己推着笼子移动，去不断获得青草。 农场养兔子的难题JSPCJSPC27IFR实例1 问题：给鸡蛋打日期戳 IFR: 鸡蛋自动打上日期戳分析资源：物质、能量、动作方案：利用已有的动作JSPCJSPC28IFR法的作用 直接设想最理想的技术系统，在解决问题的最初就使矛盾更加尖锐化 有利于更彻底的解决矛盾，得到最理想的解决问题方案。J

16、SPCJSPC29五、子系统不均衡进化法则五、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、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； 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利用这一法则的知识，可以帮助创造者及时利

17、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JSPCJSPC30自行车的不均衡进化自行车的不均衡进化五、子系统不均衡进化法则五、子系统不均衡进化法则自行车的进化JSPCJSPC31JSPCJSPC32六、动态性进化法则六、动态性进化法则 沿着增加系统沿着增加系统可移动性可移动性的方向发展的方向发展 沿着增加系统的沿着增加系统的柔性方向柔性方向发展发展 沿着增加系统沿着增加系统可控性方向可控性方向发展发展 水切割水切割 激光切割激光切割JSPCJSPC33固定电话固定电话 子母机子母机 手机手机 六、动态性进化法则六、动态性进化法则可移动性可移动性JS

18、PCJSPC34刚体 单铰链 多铰链 柔性体 液体/气体 场六、动态性进化法则六、动态性进化法则柔性化柔性化JSPCJSPC35六、动态性进化法则六、动态性进化法则柔性化柔性化直尺直尺折尺折尺卷尺卷尺声波测量器声波测量器激光测量仪激光测量仪测量距离的案例测量距离的案例JSPCJSPC36六、动态性进化法则六、动态性进化法则柔性化柔性化JSPCJSPC37六、动态性进化法则六、动态性进化法则柔性化柔性化JSPCJSPC38Direct controlControl through intermediaryAddition of feedbackAddition of intelligent fe

19、edbackManual focusingPress a button to focus (Mechanism)Focusing happensaccording to light readingAutomatic focusing六、动态性进化法则六、动态性进化法则增加可控性增加可控性直接控制通过中介控制通过反馈控制增加高级反馈控制手动调焦增加按钮（机械调焦）通过光的强度调焦自动调焦JSPCJSPC39六、动态性进化法则六、动态性进化法则增加可控性增加可控性Opening window with stick - Direct actionPress a button to open wind

20、ows (Mechanism)Windows open according to temperature readingDifferent heat/ventilation programmes depending on greenhouse contents打开窗户直接控制增加一个机械按钮控制窗户的开关根据温度的值根据花房的需求设置不同的程序控制花房自动调节环境案例花房自动调节环境案例JSPCJSPC40七、向超系统进化法则七、向超系统进化法则 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 技术技术系统的简化系统的简化子系统子系统双系统双系统多系统多系统单系统单系统超系统

21、超系统单系统单系统此时，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。JSPCJSPC41 “逐步增加逐步增加逐步减少逐步减少”（“单单-双双/多多-单单”）技术系统总模）技术系统总模式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JSPCJSPC42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

22、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七、向超系统进化法则七、向超系统进化法则JSPCJSPC43BladeBlade plus fileBlade plus file hookBlade plus file hook sawBlade plus file hook saw scissorsBlade plus file hook saw scissors corkscrewMono systemBi systemTri systemPoly system七、向超系统进化法则七、向超系统进化法则JSPCJSPC44Flat head screwdriver

23、Twin head screwdriverMulti head screwdriverMulti changeable screwdriver headsSingle lensDual lensDual telescopic lensDual telescopic lens with laser rangefinder七、向超系统进化法则七、向超系统进化法则单头螺丝刀 双头螺丝刀 更多种类的螺丝刀 换头螺丝刀JSPCJSPC45PencilColored pencilPencil with eraser on the endGeometry setHammerBall-peen, mallet

24、 different sizesClaw-hammerTool set七、向超系统进化法则七、向超系统进化法则JSPCJSPC46七、向超系统进化法则七、向超系统进化法则JSPCJSPC47八、协调性法则八、协调性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

25、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。 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JSPCJSPC48八、协调性法则八、协调性法则结构协调结构协调JSPCJSPC49八、协调性法则八、协调性法则参数协调参数协调网球拍网球拍JSPCJSPC50Pulsating water jet at resonant frequen

26、cy of the bottlePulsating water jetWater jetContinuous vibration head of tooth brushRotation of bristles in both directionsVibration at resonance of plaque ?Ultrasonic waves to loosen plaque ?八、协调性法则八、协调性法则节奏协调节奏协调JSPCJSPC51Mass production Fixed interest rate Production matched to forecastMade to or

27、der productionMaintenance in slow production Interest rate matched to periodic adjustmentFloating interest rateAutomatic transferbetween accounts八、协调性法则八、协调性法则节奏协调节奏协调大规模生产 计划性生产 根据订单生产 量产的设备维护 稳定的利率 利率周期性调节 浮动的利率 根据利率自动交易JSPCJSPC52九、向微观级和场的应用进化法则九、向微观级和场的应用进化法则First generation computerSecond genera

28、tion Personal computer Laptop第一代计算机系统 第二代计算机系统 个人电脑 便携式电脑JSPCJSPC53 技术系统：技术系统： 元件：元件： 场的应用：场的应用：微观微观宏观宏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九、向微观级和场的应用进化法则九、向微观级和场的应用进化法则JSPCJSPC54 实例：电子元件的进化。实例：电子元件的进化。 实例：超迷你实例：超迷你USB数码数码实例：播放器的进化。实例：播放器的进化。九、向微观级进化法则九、向微观级进化法则JSPCJSPC55以场的形式出现的键盘

29、Siemens内建虚拟键盘的手机内建虚拟键盘的手机 以色列以色列VKB的的Virtual键盘键盘九、向微观级和场的应用进化法则九、向微观级和场的应用进化法则JSPCJSPC56向场的应用进化法则向场的应用进化法则Street light with timerStreet light with light measurement九、向微观级和场的应用进化法则九、向微观级和场的应用进化法则JSPCJSPC57带液体的系统带液体的系统高压喷水的水净化器高压喷水的水净化器 场系统场系统激光净化器；激光净化器； 九、向微观级和场的应用进化法则九、向微观级和场的应用进化法则JSPCJSPC58水切刀（超高

30、压的水） 等离子体气体切割器 九、向微观级和场的应用进化法则九、向微观级和场的应用进化法则JSPCJSPC59JSPCJSPC60十、十、减少人工介入的进化法则减少人工介入的进化法则 技术系统总是技术系统总是摒弃那些机械的、重复的、枯燥摒弃那些机械的、重复的、枯燥无味的手工操作，实现并提高技术系统功能的无味的手工操作，实现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。效益，解放人们去完成更具有创造性的工作。活塞装配线JSPCJSPC61HumanHumanHuman + ToolHuman + ToolHuman + Powered toolHuman and powered machineHuman + Semi-automated toolHuman and semi automatic machineHuman + Automated toolHuman and automatic machineFully automated toolFully automatic machine十、减少人工介入的进化法则JSPCJSPC62Human carrying load