第三章技术系统进化及其应用
第一节技术系统
人们学习和运用TRIZ的过程，应当是一个循序渐进、逐步深人的漫长过程。人们学习和运用TRIZ的目的，首要的任务就是解决技术系统中存在的各种难题。可以说，技术系统是TRIZ里最重要的基础概念，TRIZ里面所有的原理、法则、模型、矛盾、进化、理想度内容等都是围绕技术系统展开的。
一、技术系统定义
祥鞋
显示屏）以实现多种不同的细分功能。我们把这些更细化的、可以实现各种更
加基本的功能的组成部分，称为技术系统的子系统。子系统可以再予以进一步的
细分，直到质子、分子、电子与原子的微观层次。
当然，我们也把技术系统之外的系统或者系统的组成部分定义为技术系统的
所谓技术系统的进化，就是指实现技术系统功能的各项内容，从低级向高级
变此的过程，如图3-3所示。对于一个具体的技术系统（如照明设备）来说，丈币m子系统或元件不断地进行改进，以提高整个系统的性能，这个不断改进的过程，就是技术系统的进化过程。
‘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），随着时间
的变化，都在不断地向着更高级的方向发展和进化。在过程上，它们的进化都会经历相同的几个阶段，形成S一曲线；在模式上，它们都会遵循八个进化法则。
下面，我们首先利用S一曲线的概念来说明进化过程。
三、什么是S一曲线
每个技术系统的进化，都要经历如图3-7中S一曲线所示的四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。S一曲线完整地描述了一个技术系统的生命周期。
因此，我们把S一曲线定义为完整地描述了一个技术系统中从孕育、成长、成熟到衰退的变化规律的曲线。更进一步地说，S一曲线描述的是一个技术系统中的诸项性能参数的发展变化规律，这些性能参数都会经历婴儿期、成长期、成熟期、衰退期这四个阶段。例如：在飞机这一技术系统中，飞机的速度、安全性等都是其重要的性能参数。
在S一曲线中，通常用横轴表示时间，纵轴表示系统的性能参数。
1.婴儿期
这一阶段，新的技术系统刚刚诞生。虽然，它能提供一些前所未有的功能或技术性能的改进，但是系统本身还存在着效率低、可靠性差等一系列待解决的问题。同时，由于大多数人对系统的未来发展并没有什么信心，而缺乏对其人力和
物力的投人。因此，在这一阶段系统的发展十分缓慢。
2．成长期
在一这阶段，人类社会已经认识到新系统的价值和市场潜力，乐于为系统的发展投入较大量的人力、物力和财力。因此，系统中存在的各种问题，逐一被很好地解决，效率和性能都有很大程度地提高。由于技术系统的市场前景看好，能吸引更多的投资，则更加促进了系统的高速发展。
3. 成熟期
技术系统发展到这一阶段，由于大量人力和财力的不断投人，使其变得日趋
完善，性能水平达到最高，所获的利润达到最大并有下降的趋势。实际上，此时大量投入所产生的研究成果，多是一些较低水平的系统优化和性能改进。
4. 衰退期
这一阶段，应用于技术系统的各项技术已经发展到极限，很难得到进一步的
突破。该技术系统可能不再有更大的需求或者即将被新开发出来的技术系统所取
代。此时，新的技术系统将开始其更加耀眼的生命周期，呈现在世人面前。
技术系统的产生，来源于社会的需求。任何新技术系统在最初阶段，是由个
别的、有前瞻性的发明者首先意识到这种需求，成为“始作俑者”。新技术系统所带来的益处，可以满足人们的某种共同需求，因此，对新技术系统的需求将会逐渐演变成为社会的需求。在创造出第一个最低级但是有工作能力的技术系统时，原有的技术水平与社会需求之间的矛盾就得到了化解。然而，随着技术系统的发展，又会产生对它的新的要求，促使技术系统进一步发展。
由于在社会系统中存在一些诸如法规、标准等特殊的规定，并且在自然界中存在一些不可逾越的界限，因此技术系统的发展必须要受到一定的限制，即技枣耀拟建尼髦翅逛婆
从图3-8所示的S一曲线中可以看出，汽车“速度”的进化已经进人了成熟期，车速已经够快了，道路也足够好了，关键问题已经不是车能跑多快，而是出
于安全的考虑，车速需要限制的问题。至此，汽车速度在发展上已经接近了一个
发展极限。而汽车的其他很多参数，例如安全性、操控性等性能参数，则仍然处于成长期阶段，还有许多可以开发的余地。因此，现在汽车的安全系统、电子系统、环保指标等，就成了汽车研发的主攻方向。
根据针对某项产品性能参数的现有专利数量和发明级别等实际量化的信息，s一曲线是可以计算出来的。当然这要经过一个比较复杂的分析过程和十分巨大的工作量来实现。从与s一曲线所对应的专利数量、发明级别和利润曲线来看，呈现出如图3-9所示的发展趋势。
四、S一曲线族
当一个技术系统进化到一定程度的时候（例如在第4阶段开始后），原有的研发极限被突破，必然会出现一个新的技术系统替代它，即现有技术替代了老技术，新技术又替代了现有技术，形成技术上的交替。例如，混合动力汽车将会取代燃油汽车，燃料电池汽车有可能在未来取代混合动力汽车，更进一步地，太阳能电动车将可能主宰未来汽车时代。每个新的技术系统也将会有一条更高阶段的
日本三洋公司推出了超声波洗衣机以后，利用超声波的微气泡“爆破”效应，
可以清除衣物纤维内的污渍，洗涤效果明显增加。在2005年，中国海尔公司推出了无洗衣粉洗衣机，让洗涤效果发生了革命性的变化。这款洗衣机采用了新的洗涤原理：把水（H2O）电解成为H＋和OH-，其中H十呈弱酸性，用于杀菌；OH一呈弱碱性，用于洗涤。从原理上，基本省却了对洗衣粉的使用，因此被称为无洗衣粉洗衣机。
图3-12所示的是电机的S一曲线族。在19世纪末期，电机就已经产生。
在1900一2000年的100年间，常规电机的基本工作原理并没有发生重大的变化。常规电机由定子、转子、线圈、电刷等零部件组成。不管电机的尺寸、外
形和功率如何变化，其基本工作原理从来没有变化，即通过轴来传递力矩。但是，无轴电机的出现，让电机的工作原理发生了重大的变化，不用轴也可以传
递力矩。
S一曲线族不仅可以用来做一个历史时期内的某项技术发展变化的预测，也可以用来对某一时刻的多项技术进行综合评估。如图3-13所示草坪修剪机的
S一曲线族，其燃料容量的技术指标已经进人了成熟期；而其使用方便性上的技术指标还处于成长期；其可控性的技术指标则刚刚进入成长期。了解了草坪修剪机的这三个技术系统在其各自发展进化的S一曲线上所处的位置，显然可以帮助技术决策者采取不同的、更有针对性的产品研发策略。
五、分析S一曲线的作用
通过前面对S一曲线的内容和相关案例的介绍，可以得出结论：分析S-曲
线有助于理解技术系统的成熟度，辅助企业做出恰当的研发决策。
由于S-曲线是可以根据现有专利数量和发明级别等信息计算出来的，因此
s一曲线比较客观地反映了产品进化的过程。一
对于企业研发决策来说，值得注意的且具有指导意义的是S一曲线上的
点。假设某企业正在开发某个产品，在第一个拐点出现时，该企业应从对当前
品所做的原理实现的研究开始转人商品化开发，否则，该企业会被其他已经州
转人商品化的同类企业甩在后面；当出现第二个拐点后，说明产品的技术已缪
人成熟期，该企业因生产该类产品获取了丰厚的利润，但同时要继续研究和俐
当前产品核心技术，并着手选择更新一代的核心技术，以便将来在适当的机洲
人下一轮的竟争。＿＿｛
在成熟期，企业要有大量的研发投人。但如果技术已经相当成熟，推进.技术
更加成熟的投人已经不会取得明显的收益，与本项技术有关的专利数量已经趋于
零，此时，企业应.及时转入研究开发下一代核心技术，选择替代技术或新的核心
技术。
如果企业打算引进国外的某项产品，那么利用S一曲线来做评估是非常客观
的，如果经过分析计算发现企业所关注的引进产品的性能指标已经处于S一曲线
的成熟阶段后期即将进人衰退阶段，那么这种引进肯定是不恰当的，有可能造成产品刚引进就落后的尴尬局面。
如果能在国家重大技术专项中引人S一曲线评估的机制，也能够避免一些
卜行评估内行”、因缺乏客观数据而“凭感觉拍脑袋瓜决策”的现象。
综上所述，分析S一曲线可以帮助企业做到：
1)评估系统现有技术的成熟度；
2)有利于合理的研发投人和分配；
3)帮助企业决策者做出正确的研发与引进决策。
第二节技术系统进化法则
技术系统进化法则的内容，主要体现了技术系统在实现其相应功能的过程
技术系统改进和发展的趋势。在经典TRIZ中，．有八大类的技术系统进化
法则：
1)技术系统完备性法则；
2）技术系统能量传递法则；
3）技术系统动态性进化法则；
4)技术系统提高理想度法则；
5）技术系统子系统不均衡进化法则；
6）技术系统向超系统进化法则；
7）技术系统向微观级进化法则；
8）技术系统协调性进化法则。
运用这些法则，我们可以判断出当前研发的产品，处于技术系统进化模式中
的哪个个位置。然后，基于法则的提示，我们可以更好的预测出技术系统未来的发
展方向。由于技术系统总是处于不断的发展与进化过程中，因而解决技术系统进
化程中存在的矛盾，是促使技术系统进化的推动力。
当然，与TRIZ中的其他理论内容相比，技术系统进化不算是非常成熟的理
论，还有许多值得进一步研究和发展的地方。由于阿奇舒勒在1998年去世，对
于技术系统进化的研究只能由阿奇舒勒的学生和其他研究者来继续完成。也正是
因为如此对于技术系统进化模式，在阿奇舒勒提出的进化模式的基础上，不同
的TRIZ研究者提出了不同的体系和版本，造成了对技术系统进化模式表述的
差异。
其实，这些不同的体系和版本在本质上是相同的，仅仅是在表述形式上有一
定差异，还没有形成一个统一的版本。例如，经典TRIZ提出了八大进化法则，
后来有学者提出了九大进化法则，也有学者把技术系统的S一曲线作为一个进化
法则，提出了10个进化法则等。笔者认为这是正常的，反映了学术界对TRIZ的
关注，也反映了TRIZ在自身的发展演变中，还有许多值得探讨和需要不断完善
的地方。
在多种对技术系统进化模式的表述中，最经典、最成功的还是以阿奇舒勒为
首，联合了鲍里斯·兹罗廷（Boris Zlotin )、阿拉·祖斯曼(Alla Zusmann )和
尤里·萨拉马托夫（Yuri Salamatov）等知名TRIZ专家（阿奇舒勒的学生和合作
者）提出的技术系统进化理论体系。这也是本书所采用的，将在本章中重点予
以介绍的内容。
一、技术系统完备性法则
再由动力装置将能量转换成技术系统所需要的使用形式；传输装置将能量传输到执行装置，按照执行装置的特性进行调整，最终作用于产品上。考虑到技术系统和环境之间的相互作
用，以及各子系统之间的相互作用，控制装置负责系统各部分之间的协同操作。为实现对系统的控制，它必须至少有一个部分是可控的。
最小测量技术系统的结构如图3-15所示。在测量系统中，能量从产品流向执行装置—传感器。传感器将来自产品的能量，转换成适合于在转换器中使用的形式，由传输装置传递到转换器；转换器将来自传感器的能量，转换成某种适合与相应标准进行比较和易于识别的形式，然后，比较结果作为测量结果，被送往控制装置；控制装置对技术系统的各个元件，产生控制作用。需要注意的是，系统测量的不仅是技术系统的产品，也有可能是技术系统的任何部分。
掌握“技术系统完备性法则”，基于该法则去分析技术系统，有助于我们在．设计系统的时候，确定实现所需技术功能的方法，并达到节约资源的目的。因为，该法则可以帮助我们发现并消除整个系统中效率低下的某个子系统。
二、技术系统能量传递法则．
2．提高可移动性子法则
提高可移动性子法则指出，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。这条法则是很容易理解的，在我们日常生活中，有很多这样的实例。
3．提高可控性法则
提高可控性法则指出，技术系统的进化，应该沿着增加系统内各部件可控性的方向发展。
可控性进化的过程如图3-25所示。
研究生专业课程考试答题册 学号 2015022056 姓名张华威 考试课程系统工程理论与方法 考试日期 2016.01.06 西安工程大学研究生部
西安工程大学 硕士研究生课程考试试题 考试科目：系统工程理论与方法课程编号：022014 年级：2015级学院：机电工程学院 说明：所有答案必须写在答题册上,否则无效。共 1 页第 1 页 本课程考核采用提交报告形式，具体要求如下： 1．形式 （1）专题研究型 按照研究型论文的规范，表明研究问题与研究现状、提出新的分析方法，或对已有方法作出某种修正，或利用已有理论与方法对所研究问题进行分析并得出有价值的结论等。 （2）文献综述型 围绕一研究领域或学派对其研究现状与发展趋势、有待进一步深入研究的问题等进行详细阐述。 2．注意事项 [1]鼓励提交专题研究型论文； [2]按学术论文规范编排：包括中文摘要、关键词（3至5个），并将主要参考文献 在正文引用处标注等； [3]切忌写成工作总结或心得体会； [4]字数在6000字以上； [5]利用研究生考试册的封面装订并裁剪整齐。
系统预测方法及应用 摘要 预测是建立在已有或已知基础上对未来的探索，运用系统性的科学技术和手段对系统未来趋势进行分析，就是系统预测。作为决策的前提，系统预测在生产管理中发挥着重要作用，从简单的时序分析预测，到复杂的回归建模预测，不同的预测方法满足了不同种类的预测需求。本文从系统预测概念出发，结合不同的预测方法，阐述了系统预测在不同领域的应用。 关键词：系统预测时间序列分析预测法质量预测 Abstract Prediction is based in existing or known on the basis for the future exploration and analysis of the future trends of the system by using the system of science and technology and means, is the system prediction. As the premise of decision-making and forecasting system in production management plays an important role, from the simple timing analysis and forecasting, to complex regression modeling and forecasting, different forecasting methods to meet the different kinds of demand forecasting. This paper from the system prediction concept, combining the different forecasting methods, expounds the system prediction in different fields. Key words：System prediction Time series analysis prediction method qualitative forecast
（一）TRIZ的技术系统八大进化法则 阿奇舒勒的技术系统进化论可以与自然科学中的达尔文生物进化论和斯宾塞的社会达尔文主义齐肩，被称为“三大进化论”。TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1、技术系统的S曲线进化法则；2、提高理想度法则；3、子系统的不均衡进化法则；4、动态性和可控性进化法则；5、增加集成度再进行简化法则；6、子系统协调性进化法则；7、向微观级和场的应用进化法则；8、减少人工进入的进化法则。技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。 八大技术系统进化法则 1.技术系统的S曲线进化法则 1）婴儿期2）成长期3）成熟期4）衰退期
各阶段的特点。 S曲线族 2.提高理想度法则 1）一个系统在实现功能的同时，必然有2个方面的作用：有用功能和有害功能； 2）理想度是指有用作用和有害作用的比值 3）系统改进的一般方向是最大化理想度比值 4）在建立和选择发明解法的同时，需要努力提升理想度水平 提高理想度可以从以下4个方向予以考虑： 1）增加系统的功能2）传输尽可能多的功能到工作元件上3）将一些系统功能转移到超系统和外部环境中4）利用内部或外部已经存在的可利用资源。 3.子系统的不均衡进化法则
1）每个子系统都是沿着自己的S曲线进化的 2）不同的子系统将依据自己的时间进度进化 3）不同的子系统在不同的时间点到达自己的极限，这将导致子系统间矛盾的出现 4）系统中最先到达其极限的子系统将抑制整个系统的进化，系统的进化水平取决于此系统 5）需要考虑系统的持续改进来消除矛盾 4.动态性和可控性进化法则 1)增加系统的动态性,以更大的柔性和可移动性来获得功能的实现 2)增加系统的动态性要求增加可控性 5.增加集成度再进行简化法则 1.增加集成度的路径 2简化路径 3单--双---多--路径 4子系统分离路径 6.子系统协调性进化法则 1.匹配和不匹配元件的路径 2调节的匹配和不匹配的路径 3工具和工件匹配的路径 4匹配制造工程中加工动作节拍的路径 7.向微观级和场的应用进化法则 1.向微观级转化的路径 2转化到高效场的路径 3增加场效率的路径 4分割的路径 8.减少人工介入的进化法则 （1）减少人工介入的一般路径 本路径的技术进化阶段：包括人工动作的系统→替代人工但仍保留人工动作的方法→用机器动作完全代替人工。
机械创新设计课程论文(TIZE理论的八大技术系统进化法则) 专业机械设计制造及其自动化 班级10机自职1 学号1010113126 姓名姚巧珍 成绩 教师刘小鹏 2013年5月23日
TRIZ理论的八大技术系统进化法则 姚巧珍 （10机自职1班，学号：1010113126） [摘要] 技术系统的这八大进化法则可以应用于产生市场需求、定性技术预测、产生新技术、专利布局和选择企业战略制定的时机等。它可以用来解决难题，预测技术系统，产生并加强创造性问题的解决工具。本文讲述了TRIZ理论的八大技术系统进化法则，这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律，每条法则又包含多种具体的进化路线和模式。它可以帮助设计者在方案设计阶段迅速地产生个具有创造性的新概念，实现产品的快速创新。 [关键词] 技术系统，进化法则，子系统，S曲线。 引言 一个产品或物体都可以看做是一个技术系统，技术系统可以简称为系统。系统是由多个子系统组成的，并通过子系统间的相互作用来实现一定的功能，子系统可以是零件或部件甚至于构成元素。系统是处于超系统之中的，超系统是系统所在的环境，环境中的其他相关的系统可以看做是超系统的构成部分。技术系统的进化是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程，进化是客观进行着的，不管人们是认识了它还是没有认识它。如果认识和掌握了系统的进化规律，有利于设计者开发出更先进的产品，从而提升产品的竞争力。 1.八大技术系统进化法则 TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1）技术系统的S曲线进化法则； 2）提高理想度法则； 3）子系统的不均衡进化法则； 4）动态性和可控性进化法则；5）增加集成度再进行简化法则； 6）子系统协调性进化法则； 7）向微观级和场的应用进化法则； 8）减少人工进入的进化法则 1.1技术系统的S曲线进化法则 图1-1是一条典型的S曲线。S曲线描述了一个技术系统的完整生命周期，图中的横轴代表时间；纵轴代表技术系统的某个重要的性能参数，比如飞机这个技术系统，飞行速度、可靠性就是其重要性能参数，性能参数随时间的延续呈现S形曲线。 一个技术系统的进化一般经历4个阶段，分别是： 1）婴儿期 2）成长期 3）成熟期 4）衰退
TRIZ培训讲义
技术系统进化法则
技术系统进化法则
DAOV路线图—优化阶段
定义 Define 分析 Analyze 优化 Optimize 验证 Verify
1.概念列表
2.方案选择
S曲线 进化法则 进化树 列出概念方案 风险分析
决策分析 Pro/Innovator 评价模块
A Pera Global Company ? 2011 IWINT,INC
进化法则的作用和意义
对于新产品的预测分析给予建议 对于现有产品的改进方向给予建议 作为产品专利规避的有效工具
A Pera Global Company ? 2011 IWINT,INC
第 1 页
IWINT
TRIZ培训讲义
技术系统进化法则
主题大纲
进化规律简介 技术系统进化法则 Pro/E软件简介 产品预测的步骤和案例 小结
A Pera Global Company ? 2011 IWINT,INC
TRIZ的核心思想之一
技术系统的进化和发展并不是随机的，而是遵循 着一定的客观规律
A Pera Global Company ? 2011 IWINT,INC
TRIZ体系——创新的规律
算法
S曲线
完备性法则 能量传递法则 协调性法则 动态性法则 子系统不均衡进化 向超系统进化
创新的思维 创新的方法
工具 工具
创新的规律
向微观级进化 提高理想度法则
……
正确预测 产品未来！
术语
A Pera Global Company ? 2011 IWINT,INC
第 2 页
IWINT
1、提高理想度进化（理想度=系统所有有用的功能/(系统所有有害的功能+成本))法则 目标是提高技术系统的理想度，但我们可以从技术系统本身，技术系统子系统，技术系统的超系统和物质四个方面来进行提高。 首先，我们来看看技术系统本身，我们可以把一个系统根据作用分为4个部分，外加一个能量源。执行类系统的4个部分（子系统）：动力装置，传输装置，执行装置和控制装置；测量技术系统的4个部分为：传感装置，传输装置，转换装置，控制装置。技术系统的这4个部分是缺一不可的，因此这就引出了技术系统的第2个进化法则： 2 完备性进化法则 这个其实很好理解，既然技术系统的4个部分必须存在，我们就可以利用这个原则对技术系统进行分析，看这个系统是否可行。一种方法就是检查系统的各个部分能量是否可达，传递效率如何，而这种方法就引出了技术系统进化的第3个原则： 3、能量传递进化法则 通过这个法则，我们可以判断技术系统的各个元件是否必要（如果能量不能传递到某个元件，要么这个元件没有用可以除掉，要么就是这个元件不能工作，没有达到预期的功能），也可以通过分析能量的传递效率来达到完善技术系统的目的。 我们将一个技术系统分解成多个子系统，目的可以分析这些子系统，看看这些子系统本身的进化，子系统之间的进化一般来讲都是不均衡的，通过对这种不均衡进行分析，我们可以改进进化落后的子系统，从而达到整个系统的改进目的，这就是技术系统的第4个进化原则：4：子系统不均衡进化法则 其实这种分析，类似于水桶原理，一个系统的短板往往是进化最落后的子系统，通过找出短板子系统，就可以实现技术系统的改进目的。 1法则是目标，2-4都是根据系统的分解来进行分析，如果我们将一个系统放到一个更高级的系统中（超系统）去思考，可以得到很多意外的惊喜，这是技术系统进化的第5个原则：5、向超系统进化原则 这有两层含义，一种是当前技术系统要有效的整合超系统的资源，比如车载收音机，其电源可以使用自带电池，但更好的办法是利用车里的能源系统，另外一种是融合到超系统中，这种方式我叫它组合法则，就是将当前技术系统组合到超系统中，这种例子非常多，比如收音机的一个超系统：人在驾车中听收音机，收音机融合到超系统中，就成了车载收音机。这种进化法则不仅适用于制造加工，也同样适用于软件，通过不断的功能融合以达到创新的目的，Google的眼镜，苹果的手表都是这种进化的典型。 对于物理存在的技术系统，存在着柔性化，可移动性和可控性的要求，这三个进化法则合在一起就是技术系统的第6个进化法则： 6、技术系统的动态化进化原则 提高柔性化是指系统会朝着更灵活，更方便的方向进化，比如网络从铜轴到双绞线到到无线。柔性化揭示的其实是系统元件物质和结构的进化法则；提高可移动性进化法则则预示着技术
基于非线性混沌时序的系统重构、预测技术及其应用（DOC 9页）
基于非线性混沌时序的系统重构、预测技术及其应用1 马军海2 （天津大学管理学院, 300072） 盛昭瀚 （南京大学管理科学与工程研究院, 210096） 摘要如何认识具有复杂结构的系统存在两个基本的困难, 一是系统本身的复杂性，二是我们往往只能通过某种“观 测器”采集到系统某一状态的混沌时间序列，这样，就需 要一种技术，它可以在很大程度上通过系统整体行为的一 维“投影”来“还原”系统的整体行为。本文将介绍作者 近年来在实现这一技术路线中所开展的若干工作。 关键词非线性混沌时序分形相空间重构参数辨识 预测技术 1 引言 从系统科学的角度看，直接建立一个系统的完备的解析形式的数学模型，无疑地可以认为是“完全彻底地”了解了这一系统，但是事实上，第一由于系统运行机理与系统结构本身的复杂性，第二由于即使已知一个解析模型，其解析解也还不易求得，因此常常需要我们解决如何 1国家自然科学基金资助项目( 79990510) 2马军海, 男，65生，山东莱阳人,教授,二站博士(后)，已在国内外核心期刊发表论文三十余篇，主要研究方向:复杂非线性动力系统、复杂混沌时序重构及其工程应用。
在无法获得系统模型的情况下认识系统的本质特征，一个最常遇到的问题便是通过某种“观测器”采集到系统的某一状态的时间序
由(6)式得2d 的方差为: ()M d d d X f E d Var 2222222,ln )?(=????? ???-= (3) 由于实际问题中N 的取值不可能无穷大而要受到诸多的限制，取j i ij x x r -= 则2d 的极大似然估计为: 1021?->????? ???? ??=∑M j i ij ij r r w M d ,)(0ij ij r r H w -=,∑>=N j i ij w L (4) 由(3)式知值 )?(2 d Var 与所取的样本的个数成反比，实际问题中适当的取样本大一些可减少)?(2d Var ，以便使2 d 的估计值更准确。采用G-P 算法计算动力系统实测数据吸引子的关联维数时，诸多因素可能影响估计精度。对误差的来源的详细讨论见文献[4,13]。 4 混沌时序动力系统的非线性重构技术 定量刻画复杂非线性动力系统复杂性的两个最常用的量就是分维数和李雅普诺夫指数，它们分别度量了非线性动力系统在其相空间的几何结构的规则性或复杂性程度。相空间重构法是根据有限的实测数据来重构吸引子以研究系统动力行为的方法，其基本思想是：系统中任一分量的演化都是由与之相互作用着的其它分量所决定的，因此这些相关分量的信息就隐藏在任一分量的发展过程中，为了重构一个等价的状态空间只需考察一个分量，并将它在某些固定的时间延迟点上的测量作为新维处理，即延迟值被看成是新的坐标，它们确定了某个多维状态空间中的一点。重复这一过程并测量相对于不同时间的各延迟量，就可以产生出许多这样的点，它可以将吸引子的许多性质保存下来，即用系统的一个观察量可以重构出原动力系统模型，可以初步确定系统的真实相空间的维数。 为了能够从“一维”时间序列中“还原”动力系统相空间的几何结构, Jone F.Gibson [16] 等人采用时间延迟技术重构相空间.他们把一维时间序列嵌入到m 维空间中： T m t x t x t x t x t X ]))1((,...,)2(,)(,)([)(τττ----= (5) 让X t ()来表示t 时刻系统的动力学状态。其中τ为滞时,m 为嵌入空间维数,从而建立了相空间R M 到嵌入空间R m 的映射。它建立了时间序列波动和动力系统空间特征之间的桥梁。 Takens 和Mane [27]证明: 只要m>2D+1(动力系统重构的充分但不必要条件),其中D 为吸引子的分维, ()m 是在吸引子附近一个光滑的一对一映射，从而嵌入空间中吸引子的几何特性与原动力学系统的吸引子的几何特性等价。 实际上, 只要m> D 嵌入空间中点集的维数
3.5 基于技术系统进化法则的方案设计 技术系统进化论的主要观点是技术系统的进化并非随机的，而是遵循着一定的客观的进化模式，所有的系统都是向“最终理想化”进化的，系统进化的模式可以在过去的专利发明中发现，并可以应用于新系统的开发。 3.5.1汽车车架的进化路线描述 TRIZ中子系统协调性进化法则指出：在技术系统的进化中，子系统的匹配和不匹配交替出现，以改善性能或补偿不理想的作用。也就是说技术系统的进化是沿着各个子系统相互之间更协调的方向发展。即系统的各个部件在保持协调的前提下，充分发挥各自的功能。如图3.19所示。对车架增加保险杠，提高汽车的防撞性能，提高安全性。 图3.19 车架进化路线 这次进化的地方是将原来的最容易发生碰撞的前端增加了保险杠，从而使得汽车的防撞性能得到改善。 3.5.2汽车控制系统的进化路线描述 TRIZ指出技术系统的动态性进化应沿着增加结构柔性、可移动性、可控性的方向发展，以适应环境状况或执行方式的变化。 本文选择动态性的增加可控性进化路线：无控制→直接控制→反馈控制→自我调节，即引入某种部件，即增加防抱死系统，具体方案如图3.20所示。
图3.20 控制系统进化路线 防抱死制动系统ABS全称是Anti-lock Braking System，即ABS，可安装在任何带液压刹车的汽车上。它是利用阀体内的一个橡胶气囊，在踩下刹车时，给予刹车油压力，充斥到ABS的阀体中，此时气囊利用中间的空气隔层将压力返回，使车轮避过锁死点。 ABS（Anti-lock Braking System）防抱死制动系统，通过安装在车轮上的传感器发出车轮将被抱死的信号，控制器指令调节器降低该车轮制动缸的油压，减小制动力矩，经一定时间后，再恢复原有的油压，不断的这样循环（每秒可达5~10次），始终使车轮处于转动状态而又有最大的制动力矩。、 在制动时，ABS根据每个车轮速度传感器传来的速度信号，可迅速判断处车轮的抱死状态，关闭开始抱死车轮上面的常开输入电磁阀，让制动力不变，如果车轮继续抱死，则打开常闭输出电磁阀，这个车轮上的制动压力由于出现直通制动液贮油箱的管路而迅速下移，防止了因制动力过大而将车轮完全抱死。在此同时，主控制阀通电开启，动态压力的制动液可进入制动阀，动态压力的制动液从动态助力管路通过主控制阀、制动总泵密封垫外缘到达前轮输入管路如此反复地工作（工作频率3－12次/秒），让制动状态始终处于最佳点（滑移率S为20%），制动效果达到最好，行车最安全。 在制动总泵前面腔内地制动液是动态压力制动液，它推动反应套筒向右移动，反应套筒又推动助力活塞从而使制动踏板推杆向右移。因此，在ABS工作地时候，驾驶员可以感觉到脚上踏板地颤动，听到一些噪音。 汽车减速后，一旦ABS电脑检测到车轮抱死状态消失，它就会让主控制阀关闭，从而使系统转入普通地制动状态下进行工作。如果蓄压器地压力下降到安全极限以下，红色制动故障指示灯和琥珀色ABS故障指示灯亮。在这种情况下，驾驶员要用较大地力进行深踩踏板地制动地方式才能对前后轮进行有效地制动。
赵新军 ? all right reserved 2015.03 四川 第6部分 技术系统进化与技术预测 6.1 概述 6.2 技术进化过程实例分析 6.3 技术系统进化规律 6.4 技术成熟度预测方法 6.5 工程实例分析 赵新军 ? all right reserved 2015.03 四川 为应付领导检查 突击建体育场弯道变直角 赵新军 ? all right reserved 2015.03 四川 3 6.1 概述 ?从历史的观点研究一类产品，会发现这些产品今天的实现形式与其刚诞生时相比已有很大的或根本性的变化。但这些产品的主要功能并没有变化。 ?如：汽车与自行车的主要功能是“运送货物与人” ?计算机的主要功能是“代替人进行计算” ?机床的主要功能是“加工零件”。 ?既从历史的观点看，产品处于进化之中。 赵新军 ? all right reserved 2015.03 四川 技术性能随时间变化的规律 S —曲线 分段S —曲线 赵新军 ? all right reserved 2015.03 四川 6.2 技术进化过程实例分析 ?运动员跳高技术的进化 ?自行车进化实例分析 ? 电话和手机进化演进分析 ? 提高运输速度的技术进化曲线 赵新军 ? all right reserved 2015.03 四川 6.2.1 运动员跳高技术的进化 ? 男子世界纪录：古巴的索托马约尔保持室外世界跳高纪录2.45米和室内世界跳高纪录2.43米 ? 女子世界纪录： 保加利亚的科斯塔迪诺娃保持室外世界跳高纪录2.09米，德国的亨克尔保持室内世界跳高纪录2.07米 ?历史上最高的人罗伯特·珀欣·瓦德卢2.72米。 ? 足球比赛中球门横梁的高度是2.44米。
基于非线性混沌时序的系统重构、预测技术及其应用1 马军海2 （天津大学治理学院, 300072） 盛昭瀚 （南京大学治理科学与工程研究院, 210096） 摘要如何认识具有复杂结构的系统存在两个差不多 的困难,一是系统本身的复杂性，二是我们往往只能通 过某种“观测器”采集到系统某一状态的混沌时刻序 列，如此，就需要一种技术，它能够在专门大程度上 通过系统整体行为的一维“投影”来“还原”系统的 整体行为。本文将介绍作者近年来在实现这一技术路 线中所开展的若干工作。 关键词非线性混沌时序分形相空间重构参数辨 1国家自然科学基金资助项目( 79990510) 2马军海, 男， 65生，山东莱阳人,教授,二站博士(后)，已在国内外核心期刊发表论文三十余篇，要紧研究方向:复杂非线性动力系统、复杂混沌时序重构及其工程应用。
识预测技术 1 引言 从系统科学的角度看，直接建立一个系统的完备的解析形式的数学模型，无疑地能够认为是“完全完全地”了解了这一系统，然而事实上，第一由于系统运行机理与系统结构本身的复杂性，第二由于即使已知一个解析模型，其解析解也还不易求得，因此常常需要我们解决如何在无法获得系统模型的情况下认识系统的本质特征，一个最常遇到的问题便是通过某种“观测器”采集到系统的某一状态的时刻序列，显然，这一序列是系统整体行为的一维“投影”，而我们又只能通过它来“还原”系统的整体行为[1~30]，特不是随着混沌现象的发觉，人们逐渐认识到系统整体行为中某些本质特征往往不是随机缘故而是非线性动力学的缘故造成的，一般地，在排除了由高维或无穷维动力系统所产生的行为以及由随机过程产生的行为外，一个混沌时刻序列就可视为一个确定性动力系统的结果。一个重要的反问题即如何由混沌时刻序列来恢复原动力系统[1,7,8,10,11,14,16,20.21]，具体地讲，要解决以下几个问题：
TRIZ理论中的技术系统进化法则简介作者：亿维讯来源：盖世汽车网发布时间：2009年3月23日 TRIZ理论中包含的进化法则主要有提高理想度法则，完备性法则，能量传导法则，提高柔性、移动性和可控性法则，子系统非一致性进化法则，向超系统升迁法则，向微观系统升迁法则，协调法则等。 一. 技术系统进化法则 半个世纪前，发明著名的TRIZ理论（发明问题解决理论）的前苏联发明家Altshuller 先生在分析大量专利的过程中发现，产品及其技术的发展总是遵循一定的客观规律，而且同一条规律往往在不同的产品技术领域被反复应用。即任何领域的产品改进、技术的变革过程，是有规律可循的。人们如果掌握了这些规律，就能能动地进行产品设计并能预测产品的未来发展趋势。于是，Altshuller和他的合作伙伴不断总结提炼，形成当前著名的技术系统进化法则，构成TRIZ理论的核心内容之一。 TRIZ理论中包含的进化法则主要有提高理想度法则，完备性法则，能量传导法则，提高柔性、移动性和可控性法则，子系统非一致性进化法则，向超系统升迁法则，向微观系统升迁法则，协调法则等。这些技术系统进化法则基本涵盖了各种产品核心技术的进化规律，每条法则又包含不同数目的具体进化路线和模式。下面介绍的键盘等不同产品的核心技术发展就共同遵循一条典型的技术进化路线。 二. 键盘进化实例 作为计算机外围设备的重要组成之一，键盘已经是随处可见。目前常见的键盘是一个刚性整体，体积也比较大，不方便携带。在美国海军陆战队配备一种可以折叠的键盘，便于行军中携带。再就是一些PDA产品，将键盘输入功能设置在其柔性的外包装套上，展开后就成了一个比较大的键盘。而现在液晶触摸屏也可以作为输入设备代替键盘。最近，以色列一家公司推出一种虚拟激光键盘，它通过将全尺寸键盘的影像投影到桌子平面上，用户在上面就可以象使用物理键盘一样直接输入文本。 上面提到的几种输入设备基本上代表了过去几十年来键盘的主要发展历程。简单分析一下，可以发现键盘的演变脉络，即从一体化的刚性键盘到折叠式键盘，到柔性的键盘，到液晶键盘，再到激光键盘。如果我们将键盘核心技术的这种演变过程抽象出来，会发现它是按照从刚性，到铰链式，到完全柔性，到气体、液体，一直到场的发展路线。其实很多产品的发展也是沿着这条路线不断进化。比如轴承，它从开始的单排球轴承，到多排球轴承，到微球轴承，到气体、液体支撑轴承，到磁悬浮轴承。又如切割技术，从原始的锯条，到砂轮片，到高压水射流，到激光切割等。它们在本质上基本都是沿着和键盘同样的演变路线不断发展。
第2章技术系统的进化法则一个产品或物体都可以看做是一个技术系统，技术系统可以简称为系统。系统是由多个子系统组成的，并通过子系统间的相互作用来实现一定的功能，子系统可以是零件或部件甚至于构成元素。系统是处于超系统之中的，超系统是系统所在的环境，环境中的其他相关的系统可以看做是超系统的构成部分。 技术系统的进化是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程，进化是客观进行着的，不管人们是认识了它还是没有认识它。如果认识和掌握了系统的进化规律，有利于设计者开发出更先进的产品，从而提升产品的竞争力。同样地，对系统的子系统或元件进行持续改进，以提高整个系统的性能，也属于技术系统的进化过程。 在介绍技术系统的进化论之前，有必要先了解一点进化论的主要内容，以便更好地理解和掌握技术系统的进化法则。 2.1三大进化论 说起进化，人们自然会联想到达尔文，因为达尔文的生物进化论一举终结了长期统治人们思想的神创论。其实，在达尔文的生物进化论之外，还存在着另外2个进化论，一个是社会学界的社会达尔文主义，另一个是技术领域的技术系统进化论。因为社会达尔文主义所极力倡导的是自由放任的资本主义社会制度，所以一直到近些年来，在国内才可以了解到有关社会达尔文主义的相关信息。而技术系统进化论属于TRIZ理论，TRIZ发源于20世纪中期的苏联，属于苏联的国家秘密而不被世人所知，直到20世纪90年代初，苏联解体后，TRIZ才开始传播到欧美等发达国家。而我国对TRIZ的研究和应用才刚刚起步，所以人们对技术系统的进化论还是相当陌生的。 下面先简要介绍一下生物进化论和社会达尔文主义，然后详细介绍技术系统的八大进化法则。 2. 1. 1达尔文和生物进化论 生物学进化论是作为神创论的对立面而出现的。18世纪以前，《圣经》及其宣扬的神创论在西方的学术界、知识界以及整个西方文化中占据着统治地位。神创论认为，地球及万物是上帝在大约6000年以前，即公元前4004年10月26日上午9时创造出来的。自从被上帝创造出来以后，地球上的生命没有发生任何变化!在那个时代，大多数人相信世界是上帝有目的地设计和创造的，由上帝 制定的法则所主宰，是有序谐调、安排合理、美妙完善且永恒不变的。 第1个提出完整进化论思想的是法国生物学家拉马克(1744一1829 )。通过大量化石和近代生物系统分类研究，拉马克越来越坚定地认识到，生物经历了一个从简单到复杂、从低级到高级的进化过程，物种不是像《圣经》中说的那样是由上帝创造的，物种是变化的。他在《动物哲学》中提出著名的“获得性遗传”原则。比如长颈鹿，在古代时它的脖子并不像现在这么长，是一种类似玲羊的原始动物。长颈鹿生活在干旱的非洲，靠吃树叶为生，吃光了低处的树叶后，不得不拼命伸长脖子吃高处的树叶，于是脖子渐渐变长了。这种获得的特征又传给了后代，一代又一代传下去，长颈鹿的脖子就越变越长，最后成为我们今天看到的这个样子。人们公认，拉马克为达尔文的科学进化论的诞生奠定了基础，他的《动物哲学》和达尔文的《物种起源》被称为现代进化论思想的两大源泉。 达尔文，1809年2月出生在英国的施鲁斯伯里。于1831年12月到1836年10月乘坐英国“贝格尔号”军舰进行了长达5年的环球考察，收集了大量的生物化石和标本。1842年，他写出《物种起源》的简要提纲，但迫于当时强大的神创论力量，他将书稿交给妻子收藏，盼咐在他死后才可以发表。随后的时间里，其他的一些科学家相继提出了类似的进化论观点并向达尔文进行讨教，达尔文终于在1859年发表了著名的《物种起源》。在这部书里，达尔文旗帜鲜明地提出了进化论的思想，说明物种是处在不断的变化之中，是由低级到高级、由简单到复杂的演变过程。《物种起源》的问世，第一次把生物学建立在完全科学的基础上，以全新的生物进化思想，推翻了神创论和物种不变的理
1.一个产品或物体都可以看做是一个技术系统，技术系统可以简称为系统。系统是由多个子系统组成的，并通过子系统间的相互作用来实现一定的功能，子系统可以是零件或部件甚至于构成元素。系统是处于超系统之中的，超系统是系统所在的环境，环境中的其他相关的系统可以看做是超系统的构成部分。技术系统的进化是指实现系统功能的技术从低级向高级变化的过程，进化是客观进行着的，不管人们是认识了它还是没有认识它。如果认识和掌握了系统的进化规律，有利于设计者开发出更先进的产品，从而提升产品的竞争力。 1.八大技术系统进化法则 TRIZ的技术系统八大进化法则分别是：1）技术系统的S曲线进化法则；2）提高理想度法则；3）子系统的不均衡进化法则；4）动态性和可控性进化法则； 5）增加集成度再进行简化法则；6）子系统协调性进化法则；7）向微观级和场的应用进化法则；8）减少人工进入的进化法则 1.1技术系统的S曲线进化法则 图1-1是一条典型的S曲线。S曲线描述了一个技术系统的完整生命周期，图中的横轴代表时间；纵轴代表技术系统的某个重要的性能参数，比如飞机这个技术系统，飞行速度、可靠性就是其重要性能参数，性能参数随时间的延续呈现S形曲线。 一个技术系统的进化一般经历4个阶段，分别是： 1）婴儿期2）成长期3）成熟期4）衰退 2.发明问题解决理论 TRIZ ［ 3-9 ］被认为是目前最全面系统地论述发明创造、实现技术创新的新理论。运用这一理论，可大大加快人们创造发明的进程，而且能得到高质量的创新产品。TRIZ是一种建立在技术系统演变规律基础上的问题解决系统。技术系统演变的8个模式9个通用工程参数、40条发原理、39×39冲突解决矩阵、76个标准解、发明问题解决算法(ARIZ)以及工程知识效应库等一同构成了TRIZ的理论与方法体系［5］。 TRIZ 认为，产品进化过程就是不断解决产品所存在冲突的过程，设计人员在设计过程中不断地发现并解决冲突，是推动其向理想化方向进化的动力。技术冲突是典型的工程妥协问题，即当提高系统某一技术特性(参数)时，另一特性(参数)会恶化。 TRIZ 创新原理的核心就是解决技术系统中存在的冲突，冲突解决矩阵是解决技术冲突的有效工具。它是由TRIZ研究者通过专利分析确定的39通用工程参数和40条发明原理及其它们间
TRIZ技术系统进化法则在专利布局中的应用研究 2010-09-01 23:31 TRIZ理论来自对专利的研究，TRIZ理论应用对技术创新有推动作用。技术系统进化原理是TRIZ理论的核心。本文对技术系统进化法则进行研究，通过技术进化路线对技术系统未来发展趋势做出准确预测。结合系统S曲线法则，实现技术专利的合理布局，进而为企业带来高附加值收益。 一、引言 TRIZ理论，即发明问题解决理论，是由苏联发明家根里奇·阿奇舒勒(Genrich S. Altshuller)于1946年开始，动用了1500人/年，在经历25年研究了世界各国250万份高水平发明专利的基础上，提出的一套具有完整理论体系的创新方法。TRIZ的基本原理是技术系统的进化遵循客观的法则群。在TRIZ中，凡是具有某种功能的事物都可称为技术系统。TRIZ主要用39个标准参数，40 条发明原理、冲突矩阵和76个标准解等一整套的理论来解决各工程领域的创新问题。 技术专利首先可以对技术进行保护，同时也可以通过专利来获得高附加的收益。我国企业在走向国际化的道路上，几乎都遇到了国外同行在专利上的阻拦。本文通过对TRIZ技术系统进化法则的研究，帮助企业进行富有竞争力的新产品研发，并有效确定未来的技术系统走势，对当前还没有出现的技术系统，如符合TRIZ进化理论所预测的技术趋势，则提前进行专利布局，以保证企业未来的长久发展空间和专利发放所带来的可观收益。 二、技术系统及子系统进化法则 在TRIZ理论中，一个产品或物体都可以看作是一个技术系统，也简称为系统。TRIZ认为，产品及其技术的发展总是遵循一定的客观规律，而且同一条规律往往在不同产品领域被反复应用。TRIZ的核心是技术系统进化原理，它可以依据产品中技术系统的进化规律定性预测未来产品的发展趋势，从而帮助企业开发出具有竞争力的新产品。 1.技术系统进化法则 系统进化理论主要有8条进化法则，以及每个进化法则下相对应的一些进化路线。其8条进化法则为： ◎技术系统的S曲线进化法则; ◎提高理想度法则; ◎子系统的不均衡进化法则; ◎动态性可控性进化法则;