摘要:对发明问题解决理论(TRIZ)中的技术进化定律系统进行了分类及简单介绍,以实例说明进化路线是从结构进化的特点出发描述产品核心技术所处的状态序列,提出了基于TRIZ的问题求解搜索过程。用一工程实例说明了进化定律及进化路线的应用。

   关键词:发明问题解决理论;技术进化定律;技术进化路线;搜索过程

    1　前言

    发明问题解决理论(theory of inventive problemsolving,TRIZ)[1]中的一个分支专门研究技术预测,并称为技术进化理论。该理论通过对世界专利库的分析,发现并确认了技术在结构上进化的趋势,即技术进化模式或进化定律,以及技术进化路线;并且还发现,在一个工程领域中总结出的进化模式或定律及进化路线可在另一工程领域中实现,即技术进化模式或定律与进化路线具有可传递性。该理论不仅能预测技术的发展,而且还能展现预测结果实现的产品可能结构状态,对于产品创新具有指导作用。TRIZ中技术进化理论是由Altshuller等在前苏联通过多年的研究所提出的,该理论目前有几种表现形式:技术进化理论[2]、技术进化引导理论[3]、直接进化理论[4]、技术进化定律[5]。它们都是Altshuller的进化理论的发展,但每个版本都有各自的特色。产品设计是从用户或市场需求开始的,如能使TRIZ中技术进化理论的研究结果与设计过程中的其它活动紧密结合,将使创新设计更容易实现。本文在介绍Petrov的技术进化定律系统[5]及技术进化路线的基础上,提出基于该理论的问题求解搜索过程以及应用工程实例。

    2　技术进化定律与进化路线

    物质世界的进化受客观定律所支配。最普遍适用的定律是自然辩证法中的对立统一、从量变到质变、否定之否定三大定律。但这些定律过于宏观,不易操作,需要揭示易于操作的定律,并使之在产品创新设计中应用。TRIZ中的技术进化模式或定律及技术进化路线正是这些客观规律的一种总结。因此,其基本点如下:

———模式或定律及路线应是技术进化的真实描述,能被不同历史时期的大量专利及技术信息所证实;

———模式或定律及路线应能协助设计者预测技术未来的发展;

———模式或定律及路线应是开放系统,随技术发展所产生的新模式及路线应能加入到已有的系统中。

    2.1　技术进化定律系统

    随政治、科技、经济、工业等的发展,人类的需求不断变化,为满足这些新的需求必须提出许多新功能,而这些新功能的实现又要求开发新系统或改进已有系统。所以,描述所有技术进化定律的系统将包括三类定律:需求进化定律、功能进化定律及系统进化定律。需求进化的一般趋势是首先满足基本需求,之后满足智能的及创造性的需求。进化有两个方向:新需求的出现及已有需求的变型。需求进化具有多样性的特点,其定律包括需求理想化、需求动态增长、需求协调、需求合并及专门化等定律。功能要满足需求,功能随需求的进化而进化。功能进化定律包括功能理想化、功能动态增长、功能协调、向单功能或多功能传递等定律。

    系统进化定律分为新系统构成定律及已有系统改进定律。新系统构成定律定义新系统具有生命力的规范,包括系统性、完整性、丰富性、连接存在性、协调性等定律。已有系统的改进定律给出了已有系统进化的方向,包括增加理想化水平、系统组成部件的不均衡发展、系统动态程度增加、协调性、向超系统传递等定律。其中的系统动态程度增加定律又由系统向微观传递、增加物质———场相互作用、信息饱和等定律组成,如图1所示。

    图1为一种树型结构,其中的底层定律在本文中称为叶定律,共有12条叶定律。每条叶定律揭示了系统进化一般规律的一个方面,对设计问题的求解提供了一个可行搜索方向。

    2.2　技术进化路线

    图1所示进化定律系统中的每条叶定律都由多条进化路线实现。按Zusman的介绍[4],DE(DirectedEvolution)中已确定了350多条进化路线,每条进化路线从结构进化的特点描述产品核心技术所处的状态序列。图2所示为“系统向微观传递定律”下的一条进化路线。

    作者简介:檀润华(1958-),男,河北任邱人,河北工业大学副校长,博士,教授,博士生导师,主要从事设计工程、RP/RT、车辆动力学等领域的研究。