1、第二章技术系统进化及其应用 第一节技术系统,一、技术系统的定义 系统是由一些相互联系、相互制约的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的一个有机整体（集合）。 技术系统是指具有相互联系的元件所组成的，能实现某种功能或职能的事物的集合。(手机) 技术系统中可以实现各种更基本功能的组成部分，称为技术系统的子系统。 (电脑) 技术系统之外的系统或者系统组成部分称为技术系统的超系统，一般指技术系统所处的外部环境。（电冰箱） 技术系统、子系统、超系统是相对的。（键盘-电脑）,二、技术系统的进化 定义：技术系统的进化是指实现技术系统功能的各项内容，从低级向高级变化的过程 基本观点：技术系统的进化并不是随意的
2、，也同样遵循着一定的客观规律和模式。所有技术的创造与升级都是向最强大的功能发展的。（电视机的进化、船的进化、加工方式的进化）。 进化的路线：S-曲线（如图2.1所示） 进化的模式：遵循8个进化法则,图2.1 技术系统性能参数的S-曲线,三、什么是S-曲线属于技术系统范畴的任何一种人工制造物（产品、工艺或技术）是按孕育、成长、成熟、衰退的S-曲线进化的。 S-曲线描述一个技术系统（包括诸多性能参数）的发展变化规律，都会经历婴儿期、成长期、成熟期、衰退期四个阶段。 （如图2.1所示） 1.婴儿期：诞生、性能不完善、缺乏信心、投入少，发展缓慢； 2.成长期：认识到了其价值，大量投入，性能逐渐有很大的
3、提高，发展迅速；,3.成熟期：性能日趋完善，达到最高，利润最大并有下降趋势； 4.衰退期：各项性能指标已发展到了极限，很难有进一步的突破。 案例：汽车速度进化的S-曲线（图2.2所示）。,图2.2 汽车速度进化的S-曲线,客观性：根据某一产品性能参数的现有专利数量和发明级别等实际量化信息，其S-曲线是可以计算出来。在S-曲线的不同阶段专利数量、发明级别和利润具有不同的发展趋势。如图2-3所示 四、S-曲线族当原有的技术系统的研发极限被突破，新的技术系统取代原有的技术系统，如此不断地替代，就形成了曲线族，如图2-4所示。 案例：洗衣机S-曲线族如图2-5所示。,图2.3 技术系统性能参数的S-曲
4、线,S-曲线族不仅可以用来对某技术系统的发展变化进行预测，而且还可以对技术系统的各项性能进行预测。 案例：草坪修剪机S-曲线族，如图2-6所示。 五、S-曲线的作用分析S-曲线有助于了解技术系统的成熟度，辅助研发者（企业、研发机构、研发人员）做出恰当的研发决策。两个拐点的重要性。,第二节 技术系统进化法则,阿奇舒勒通过研究给出了技术系统进化的8个法则，它们对于产品的创新具有重要的指导作用。 （1）技术系统完备性法则（组成的必要条件） （2）技术系统能量传递法则（能量传递的必要条件） （3）技术系统动态进化法则（进化趋势之一）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 （4）提
5、高理想度法则（基本进化方向） （5）技术系统子系统不均衡进化法则（发展的道路） （6）技术系统向超系统进化法则（发展的一种方法） （7）技术系统向微观级进化法则（进化趋势之一） （8）技术系统协调性进化法则（进化趋势之一）,第二节 技术系统进化法则,一、完备行法则技术系统要实现某项功能的必要条件是在整个 技术系统中，一定要包含四个互相关联的子系统： 动力装置、传输装置、执行装置和控制装置。从实现功能的角度来说，技术系统分为两类： 改变物体参数的系统和测量物体参数的系统。其 中，改变物体参数的系统，是执行技术系统，见2-7 所示；测量物体参数的系统，是测量技术系统见2-8 所示。 案例:帆船运输
6、系统（图2-9）,二、能力传递法则技术系统要实现其基本功能的必要条件之 一是：能量能够从能量源流向技术系统的所 以元件,如图2-10所示。 案例：汽车收音机 案例：超声波诊断的技术系统（图2-11）,三、动态进化法则动态进化法则提出以下几个方面的进化趋势： 技术系统会向提高其柔性、可移动性和可控性的方 向进化。 1.提高柔性子法则技术系统将会从刚体，逐步进化到单铰链、多 铰链、柔性体、液体/气体，最终进化到场的状态， 如图2-12。 案例：门锁的进化（图2-13）,2.提高可移动性子法则技术系统的进化应该沿着技术系统整体可移动性增强的方向发展。 案例：清扫工具（图2-14）、座椅（图2-15）
7、 3.提高可控性子法则技术系统的进化应该沿着增加技术系统内部各部件的可控性的方向发展。进化过程是直接控制、间接控制（利用中介物）、引入反馈控制、自我控制（智能反馈），如图2-16所示。 案例：路灯（图2-17）、照相机（2-18）,四、提高理想度法则 技术系统朝着提高系统理想度的方向发展。 理想度=所有有用功能/（所有有害功能+成本） 按照理想度的概念，最理想产品是：该产品作为实体并不存在，但是其有用功能仍然能够实现。 技术系统的理想度可定义为：实际技术系统对于理想系统的近似程度。 技术系统提高理想度进化法则是技术系统进化的最基本法则，而其它法则揭示了提高技术系统理想度的具体法则（图2-19）
8、。 案例：手机的发展（图2-20）,五、技术系统子系统不均衡进化法则任何技术系统各子系统的进化，都不是均 衡一致的。这个法则在技术系统发展和进化 的各个阶段都适用，如图2-21所示。 案例：飞机的进化（图2-22）,六、技术系统向超系统进化法则技术系统在进化过程中，可以和超系统的资源结合在一起，或者将原有技术系统中的某个子系统分离到某个超系统中。向超系统进化的两种方式：一是使技术系统和超系统的资源组合；二是让系统的某子系统，被容纳到超系统中。案例：飞机空中加油,七、技术系统向微观级进化法则技术系统及其子系统在进化发展过程中向着减小它们尺寸的方向进化。技术系统的元件倾向于达到原子和基本粒子的尺度
9、。进化的终点意味着技术系统的元件已经不作为实体存在，而是通过场来实现必要的功能。 案例：键盘的进化（图2-23）,八、技术系统协调性进化法则技术系统向着其子系统各参数协调、系统参数和超系统各参数相协调的方向发展和进化。子系统个参数之间的协调，包括材料性质、几何机构和尺寸、质量上的相互协调，以及频率上的协调、工作节奏的协调等。 案例：生产线、用振捣器填实混凝土、无线电频率的协调。,第三节基于技术系统进化法则的预测,通过分析当前产品的核心技术在技术进化过程中的阶段与状态，分析产品今后可能的进化方向和可能的进化模式，可以预测未来产品的技术发展前景与水平。一个企业掌握了技术预测，可以做到销售一代、生产一代、研发一代，同时预测新一代产品。 预测实例：显示器进化预测（图2-24） 预测实例：键盘进化预测（图2-25）,
