2.1　TRIZ理论

2.1.1　TRIZ的起源与发展

（1）起源

20世纪40年代，苏联科学家阿奇舒勒提出：一旦我们对大量的好的专利进行分析，提炼出问题的解决模式，我们就能够学习这些模式，从而创造性地解决问题。他带领团队开始了一项伟大的研究，希望找到发明创造的方法。经过50多年对250万件专利文献加以搜集、研究、整理、归纳、提炼和重组，建立起一整套系统化、实用的解决发明问题的理论方法体系——TRIZ（发明问题解决理论）。TRIZ理论被认为是创新的点金术，具有重要应用。

（2）发展与传播

阿奇舒勒于1948年写信给斯大林，但因其内容有唯心主义成分被视为异端，被判刑25年，流放到西伯利亚。在那里，他有机会接触许多工程师和科学家，又加以深入地思考，渐渐形成了TRIZ的基本格局。流放生涯结束后，阿奇舒勒定居在巴库。他办培训班培训他的学生，效果显著。戈尔巴乔夫时代，对阿奇舒勒的禁令解除，但政府发现了这套理论的价值，视为国家财富，不得外传，也不得报道。苏联解体后，他的弟子纷纷外出，把TRIZ法带到了德国、以色列和美国，TRIZ法渐渐成为世界风行的一种创新设计方法。后人视阿奇舒勒为“技术系统进化”发现者，三大进化论之一。有学者把TRIZ译为“萃智”。

（3）应用与发展

TRIZ法迅速在全球传播，在欧洲建有TRIZ协会，即EuropaeischeTRIZAssociation，简称ETRIZ。德国的斯图加特工业大学、卡塞尔工业大学和伊尔玛瑙工业大学都已开设TRIZ法的课程。自动化公司Rockwell在一位TRIZ法咨询师的帮助下成功地把一个刹车系统的零件由12件减为4件，同时造价下降50%。Ford公司从1995年起举办TRIZ法培训，已培养掌握TRIZ法的工程师800人。Ford发动机公司为一种传动轴承探索问题的解决办法，在有负载时，该轴承经常会偏离正常工作位置。应用TRIZ法后产生了28个新的设计方案，其中一种设计很有意思地显示，这种轴承具有很小的热膨胀系数，在较高载荷而产生高温时其优点很明显，载荷越大，轴承的位置越稳定，从而解决了这个难题。在日本，三菱研究所在1998年开办TRIZ法培训班，已有超过2000人接受培训，产生了100多个达到较高水平的创新案例。

目前，TRIZ法已在自动控制、电气与电子、航天航空、机械仪器、动力、汽车、化工制药、医疗卫生、轻工和食品等十大技术领域中发挥作用，并延伸到非技术领域。国外TRIZ法专家正在试图把TRIZ法用于管理和商业领域，并取得成果。TRIZ法正成为全能的创新方法。由于在阿奇舒勒时代信息技术和生物技术处于初级阶段，TRIZ法中少有表述，一些TRIZ法大师正在做对TRIZ法的完善和补充工作，如增加了技术系统工程通用参数的数量和发明创造原理的数量，把解决物理矛盾的分离原理调整为4个，增加了效应库中有关信息和生物技术的内容等。

中国政府从建设创新型国家这一宏伟战略目标出发，十分重视TRIZ法的研究、推广和应用工作。科技部、国家发展改革委、教育部和中国科协于2008年联合发布国科发财〔2008〕197号文，文中3次提到要推广和应用TRIZ法。许多省份根据197文的要求，开展了TRIZ法的培训。目前TIRZ在中国仍然是推广阶段，各个企业对于TIRZ的学习与实践都在推广阶段。近几年，介绍TRIZ法的书籍在我国发展极快，而广大企业对此知之甚少，有必要加强TRIZ法的培训、推广与应用。目前TRIZ系统学习的网站主要有：www.triz-journal.com（美国）；www.trisolver.eu（欧洲）；www.triz-online.de（德国）；www.stenum.at（奥地利）；www.ciando.com（世界最大的电子图书零售商）；www.altschuller.ru（俄罗斯）；www.triz.gov.cn（中国）；www.iwint.com.cn（中国亿维讯）。

2.1.2　TRIZ理论定义

①TRIZ法是一种基于知识的方法。包括：解决发明问题启发式的知识；采用自然科学及工程技术中的效应知识；技术问题领域的知识。

②TRIZ法是面向人的方法，而不是面向机器。

③TRIZ法是系统化的方法。

④TRIZ法是发明问题解决理论。

因此我们可以得出重要的结论：TRIZ是基于知识的、面向设计者的创新问题解决系统化方法学，对于创新设计具有方法论层面的指导意义。

2.1.3　TRIZ理论体系结构

阿奇舒勒和他的TRIZ研究机构50多年来提出了TRIZ系列的多种工具，如冲突矩阵、76个标准解、ARIZ、AFD、物质-场分析、ISQ、DE、8种演化类型、科学效应等。目前已经得到完善的理论体系结构，如图2-1所示。

（1）理论基础

技术系统的进化模式是TRIZ法理论的基础，该模式包含用于工程技术系统进化的基本规律，理解这些模式可以帮助人们形成对问题发展轨迹的总体概念，得到其发展前景的正确判断，从而增强人们解决问题的能力。任何领域的技术产品都与生物系统一样，存在着产生、生长、成熟、衰老和灭亡的规律，掌握了这些规律，人们就能能动地进行产品的创新设计开发，并能预测产品的未来趋势。就像伴随着人类历史发展的计算技术一样，先是算盘的发明、推广和广泛运用，达到珠算技术的成熟。但随着计算机的出现，由于技术有了革命性进展，算盘技术也就走向衰老和灭亡。计算技术的演变如图2-2所示。

（2）基于知识的问题解决工具

TRIZ理论包含了进行知识问题解决的40条发明创新原理，发明创新原理来源于对大量专利创新进行整理分析得出，目前所有创新的基本原理都包含在这40条发明原理中。40条发明创新原理如表2-1所示。

同时，TRIZ理论还包含了76个标准解，其中，不改变或仅少量改变已有系统13种，改变已有系统23种，系统的传递6种，检查与测量17种，简化与改进策略17种。

2.1.4　TRIZ法中的科学思想和思维

（1）矛盾对立与统一

TRIZ法认为矛盾是普遍存在的。矛盾对立统一是辩证看待矛盾的科学观点。矛盾的解决是推动系统进化的唯一途径。

（2）系统论

系统应相对其环境独立，与环境有一定的边界，保持稳定。系统得到输入量，经系统的处理，向外输出输出量。系统内部有功能组元和物理组元，物理组元是功能组元的载体，组元间网络状的联系和互动构成复杂而有序的系统，以达到最终有目的地改变输入量的目标。

（3）逻辑三法

比较分类法；归纳法，即通过归纳找到普遍规律、通过归纳提出科学的假说和猜想、通过归纳指导科学实验；分析法，即系统分析法、功能结构分析法、组成组元分析法。

2.1.5　TRIZ法评价

优点：具有开创和突破性，结构性好，系统性强，能简便地得出解决问题的原理，内容全面，可应用于几乎所有领域，几乎人人可以学会。不足之处：提取具体问题的技术参数和把解法原理转化为针对具体问题的方案需要人的专业知识和经验。TRIZ法主要适用于概念设计，不涉及或很少涉及具体的度量。局限性：TRIZ法采用一整套独特的科学思想和方法，人们要经过一定的学习和培训才能掌握TRIZ法。可推广性：TRIZ法是迄今为止适用于各种年龄段和多种知识层面人的创新方法。德国、美国和日本的学者也形成过各具特色的创新方法，但都只适用于有经验的、掌握较高知识的工程技术人员。TRIZ法为创新活动的普及，为创新活动积极分子相互的交流、促进和提高提供了良好的工具和平台。

2.1.6　物理矛盾与技术矛盾解决原理

（1）矛盾的概念及分类

矛盾普遍存在于各种产品或技术系统中。技术系统进化过程就是不断解决系统所存在矛盾的过程。矛盾类型归纳如图2-3所示。

（2）物理矛盾及其解决原理

所谓物理矛盾，是指为了实现某种功能，一个子系统或元件应具有某种特性，但该特性出现的同时会产生与此相反的不利或有害的后果。物理矛盾一般来说有两种表现：一是系统中有害性能降低的同时导致该系统中有用性能的降低；二是系统中有用性能增强的同时导致该系统中有害性能的增强。如飞机的机翼大小，起飞时候希望机翼大，而在飞行的时候希望机翼小；再如手机大小，为了携带便利，希望手机体积小，但是在使用过程中则希望显示屏和键盘大。常见的物理矛盾如表2-2所示。

常见物理矛盾解决的案例如下。

案例2-1　矛盾特性的空间分离

用齿形带进行运动传递可降低因齿轮啮合运动产生的噪声，如图2-4所示。

案例2-2　矛盾特征的时间分离

折叠式自行车在行走时体积大，在储存时因折叠体积变小，如图2-5所示。

案例2-3　由于工作条件变化使系统从一种状态向另一种状态过渡

形状记忆合金管接头在低温下很容易安装，而常温下不会松开，如图2-6所示。

（3）技术矛盾及其解决原理

技术矛盾表现为：在一个子系统中引入一种有用功能后，会导致另一子系统产生一种有害功能，或加强了已存在的一种有害功能；一种有害功能会导致另一子系统有用功能的削弱；有用功能的加强或有害功能的削弱使另一子系统或系统变得复杂。TRIZ法通过对百万件专利的详细研究，提出用39个通用工程参数来描述技术矛盾。在实际应用时，首先要把组成矛盾双方的性能用该39个通用工程参数来表示，这样就将实际工程技术中的矛盾转化为一般的标准的技术矛盾。TRIZ提出的39个工程参数，如图2-7所示。

（4）矛盾矩阵及应用

①矛盾矩阵的构造。TRIZ法解决问题流程大致分为4步：对待解决的实际问题作详尽的分析并提取存在的矛盾；将该矛盾转化为TRIZ法中的某种通用问题模型；利用TRIZ法工具得到TRIZ法提供的通用形式的解；把TRIZ解具体化为针对该实际问题的具体解。

矛盾矩阵是用39个通用工程特征参数组成的39×39正方矩阵。该矩阵的行是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数需要改善的一方；该矩阵的列也是按39个通用工程特性参数依次排列，代表工程参数可能引起恶化的一方。矩阵元素用Mi-j表示，其下标i表示该元素的行数，下标j表示该元素的列数。矛盾矩阵应用举例如表2-3所示。

由于矛盾不可能由自身造成，行与列号相同（i=j）的矩阵元素Mi-j为空集，用“+”表示；若i≠j时，矩阵元素为空集，指这两个特征参数间不构成矛盾，或是存在矛盾但尚未找到适合的解，用“-”号表示；若i≠j时，矩阵元素Mi-j为非空集，其数值为解决所在的行与列通用工程特征参数所产生的技术矛盾的相关发明创新原理的编号，可在技术矛盾矩阵表中找到。

②技术矛盾矩阵的应用。

第一步，分析问题，找出可能存在的技术矛盾，最好能用动宾结构的词来表示矛盾。

第二步，针对具体问题确认一到几对技术矛盾，并将矛盾的双方转换成技术领域的有关术语，进而根据有关术语在TRIZ提供的39个通用工程特性参数中选定相应的工程参数。

第三步，按照相矛盾的通用工程参数编号i和j，在矛盾矩阵中找到相应的矩阵元素Mi-j，该矩阵元素值表示40条发明创新原理的序号，按照该序号找出相应的原理供下一步使用。

第四步，根据已找到的发明创新原理，结合专业知识，寻找解决问题的方案。一般情况下，解决某技术矛盾的发明原理不止一条，应该对每一条相应的原理作解决技术矛盾方案的尝试。

第五步，如果第四步的努力没有取得较好的效果，就要考虑初始构思的技术矛盾是否真正表达了问题的本质，是否真正反映了针对问题创新改进的方向。应重新设定技术矛盾，并重复上述工作。

案例2-4　开启果壳

分析：取杏仁时必须去壳，现采用锤砸或用机械方式压碎，虽然能够大量生产但杏仁的完整性会受到破坏。

查39个通用工程参数，得出32（可制造性）和12（形状）之间有技术矛盾。TRIZ法求解：查39×39矛盾矩阵，得出可用的发明创新原理为1（分割与切割）、28（机械系统的替代）、13（反向）和27（用廉价而寿命短的替代昂贵而寿命长的物体）。

分析改进的具体技术方案：分割意味着要把壳完全分开，机械系统的替代意味着要用另一种系统，反向意味着应从里向外加力。在密闭容器内加入高压空气，突然降压，杏仁内的空气膨胀，立刻打开杏仁壳。为了得到高压，可用高压空气，也可加热容器使气压升高。

类似的技术问题：开鸡蛋壳、开蚕豆壳、开核桃。

案例2-5　防弹衣

纤维织成的防弹衣用于保护执法人员和军事人员免于遭受手枪子弹的袭击。

纤维织成的防弹衣由于有多层纤维结构层，具有层叠式结构。纤维在结构层内相互以适当的角度定向排列。为了使纤维织成的防弹衣具有足够的防护能力，这种防弹衣必须具有足够的厚度，增加防弹衣的厚度会使其重量增加，灵活性降低。此外，使用这种厚厚的防弹衣的人员也不能充分通风。换句话说，较厚的防弹衣穿着时不太方便。新型防弹衣如图2-8所示。

由此定义技术矛盾：增加运动物体的长度（防弹衣的厚度）会降低操作流程的方便性（防弹衣的舒适性）。

通过查询39×39矛盾矩阵，得知可能的解集是M3-33=［15，29，35，4］四个发明创新原理。应用第4号增加不对称性原理，将物体的对称形式变为不对称形式。使防弹衣的纤维呈不对称定向排列。每层纤维以相对于前一层作20°～70°范围的不同角度旋转，将纤维织各层间制造成定向转动的排列形式。沿子弹飞行方向排列的大部分纤维可以确保防弹衣在受子弹冲击的方向具有更高的强度，防弹衣的厚度和重量减小了。

通过减小防弹衣的厚度提高了其舒适性，同时不会降低防弹衣的保护效果。

案例2-6　飞机机翼的变革

应用背景：早期的飞机机翼都是平直的，如图2-9所示。

最初是矩形机翼，很容易制作，但由于其翼端宽，会给飞机带来阻力，严重地影响了飞机的飞行速度。之后开发出梯形翼，大大增加了飞机速度。然后，西方发达国家的喷气式飞机先后上天。飞机开始进入喷气式时代，其飞行速度迅速提高，很快接近声速。此时机翼上出现“激波”，使机翼表面的空气压力发生变化。但是同时飞机阻力骤然剧增，比低速飞行时大十几倍，甚至几十倍，这就是所谓的“声障”。为了突破“声障”，许多国家都在研制新型机翼。

德国人发现，把机翼做成向后掠的形式，像燕子的翅膀一样，可以延迟“激波”的产生，缓和飞机接近声速时的不稳定现象。但是，向后掠的机翼比不向后掠的平直机翼，在同样的条件下产生的升力小，这给飞机的起飞、着陆和巡航都带来了不利的影响，浪费了很多燃料。那么，能否设计一种适应各种飞行速度，具有快慢兼顾特点的机翼呢？这成为当时航空界面临的最大课题。

下面我们使用技术矛盾来分析该问题。

速度提高和运动物体能耗增加之间的矛盾为M9-19=［8，15，35，38］，综合考虑后，选择以下两条发明创新原理。

原理15：动态化。

原理35：参数变化。

改变飞机的飞行形态，即在不同的飞行状态下得到不同的气动外形，可以在很大程度上节约不必要的能耗。根据原理35物体的参数变化结合原理15动态性给出的启示，将飞机的机翼做成活动部件。起飞和降落过程中使用平直翼，在低速飞行中可得到较大的升力，从而缩短跑道的长度，借此节约了能量；而高速飞行过程使用三角翼可以轻易地突破声障，减轻机翼的受力，提高飞机在高速飞行时的强度，也降低了能量的消耗。

实际应用中，设计者成功设计了这种在当时是新型的F111变后掠翼战斗轰炸机，这是世界第一架应用变后掠翼设计思想的飞机，而世界战机家族又多了“变后掠翼战斗机”这个新成员。F111战斗机处在起飞阶段，机翼呈平直状，获得较大的升力，良好的低速特性，从而有效地解决了飞机在低速度状态下速度与能量之间的矛盾。F111在云层之上高速飞行时，两翼后掠，减小阻力，从而减小了能耗，延迟“激波”的产生，缓和飞机接近声速时的不稳定现象，使飞机能够达到更高的速度。该飞机可在不同的速度之下采用不同的后掠角，以适应当前的飞行速度。

案例2-7　钣金件零件

图2-10所示为某一钣金件零件图，在折弯前其展开图如图2-10（b）所示。折弯加工时，由于拐角处会产生局部的塑性变形，其尺寸（H-P）很难保证。应用TRIZ法，分析找出该技术矛盾的一对工程参数，由矛盾矩阵找出解决问题的相应发明创新原理，再求具体解。

首先考虑到该钣金件的形状是其重要的工程特征，对照39个通用工程参数，其序号为12。在折弯加工过程中，由于变形尺寸不易保证，其通用工程参数为32号，即可制造性。第12和第32通用工程参数构成本问题的一对技术矛盾，在矛盾矩阵中找到第12行第32列矩阵元素，得M12-32=［1，17，32，28］，其相应的发明创新原理分别为1号分割与切割、17号维数变化、32号颜色变化、28号机械系统替代。分析该工程实际问题，第32号和第28号发明创新原理与本问题无关，拟采用1号和17号发明创新原理来解决本问题。

如图2-11所示，通过局部切除部分材料方法，对钣金件展开图拐角处切割斜槽，避免折弯过程中拐角处材料塑性变形所导致的尺寸精度的变化，以此解决了本问题的技术矛盾。

案例2-8　清除飞机跑道上的积雪

分析问题：下大雪后，要及时清除飞机跑道上的积雪。传统上消除道路上的积雪可采用加助融剂的方法，但此法不适于飞机跑道，因为雪融化后的水分会对飞机在跑道上的行驶安全构成威胁。如图2-12所示，可以用装在汽车上的强力鼓风机产生的空气流来驱赶积雪，但积雪量大的时候效果并不明显，必须加大气流的流量和压力，需要大的动力。传统除雪设备工作原理如图2-12所示。

TRIZ法提供了40条发明创新原理，可以不强求构造矛盾对，而直接从40条发明创新原理中寻找答案。联想比较目前经常见到的铲除物件的办法，如用冲击钻开挖马路路面，用嘴突然吹气去除理发后留在颈项上的头发，用手拍打地毯去除地毯中的灰尘，可采用40条发明创新原理中的第19条“周期性作用原理”来实现创新设计。只要在鼓风机上加装脉冲装置，使空气按脉冲方式喷出，就能有效地把积雪吹离跑道。还可以优化选用最佳的脉冲频率、空气压力和流量。工程实践证明，脉冲气流除雪效率是连续气流除雪的两倍。改进后的新型除雪设备工作原理如图2-13所示。

案例2-9　折叠嵌套拖鞋

应用背景：经常出差、旅行的人们希望能自带一双合脚的拖鞋，但由于拖鞋形状的问题，放置于旅行箱很占地方。需要改善的通用工程参数是8静止物体的体积，即拖鞋的体积要小。会损害的通用工程参数为12物体的形状。查技术矛盾解决矩阵表得到解决方法为M8-12=［7，2，35］，即发明创新原理：原理7嵌套原理；原理2分离与分开原理；原理35参数变化原理。尝试原理7。根据该原理，考虑让拖鞋突出部分嵌套进拖鞋主体部分（即鞋底）。

图2-14所示为日本某设计师设计的便携拖鞋。在组装之前，拖鞋与普通鞋垫没什么区别，可以很方便地塞进旅行箱，带上五六双也没有问题。在使用时，只要将两头微微翘起的环状边缘向内拉起并扣在一起，一双漂亮的拖鞋瞬间就现身了。

案例2-10　医药箱版瑞士军刀

应用背景：瑞士军刀利用的是合并、折叠嵌套等多用途设计理念，对应40条发明创新原理的第5条“合并原理”和第7条“嵌套原理”。同理，可以设计一套新型的紧急医疗用“瑞士军刀”。只要将其部件一一打开，你就会发现这原来是一款微型医药箱——创可贴、急救药丸、消毒喷雾和哨子，小小的空间一点也不浪费，满满当当。正如该产品广告中所写：“移除的是刀光剑影的锋利，留下的是满满的爱与和平。”医药版瑞士军刀如图2-15所示。

案例2-11　自动伸缩的面板插座

应用背景：在日常生活中，有不少人都遇到过插座太远、电器电源线太短的情况，在使用电吹风、笔记本电脑时给人带来姿势或移动的不便。如图2-16中女士使用电吹风时受到电源线长度的限制，不能方便使用，并且还需留意以免扯出插头。最直接的解决办法是把各种电器的电源线都加长，保证长距离使用。不过对生产厂家来说，电器的生产成本将提高；对用户来说，长电源线可能带来放置和使用的不便。

尝试用TRIZ法来解决此问题。即如果希望改善参数33——可操作性，将导致参数26——物质或事物的数量消耗增多。查技术矛盾矩阵表得解决方法M33-26=［12，35］。发明创新原理12为等势性原理，在此很难用上；发明创新原理35为参数变化原理，包括长度、温度、固液气三态等参数的变化。

我们还可以从另一角度来构思原有装置的矛盾对，如果添加一个多孔有线插座，也能解决问题，即改善参数35——适应性及多样性，但同时导致参数36——装置的复杂性增加不少，查技术矛盾矩阵列表得解决方法M35-36=［15，29，37，28］。其中的发明创新原理15为动态化原理，根据该原理也可以联想到让插座变得伸缩自如。综合两个矛盾对，可以采取发明创新原理35参数变化和发明创新原理15动态化的结合来解决矛盾。图2-17所示为按发明创新原理35、15重新设计的插座。

案例2-12　纸杯隔热设计

应用背景：由于人们对卫生条件的重视程度日益增加，日常生活中一次性纸杯的使用率越来越高。虽然方便，但在装满开水时这种杯子就会变得烫手难端，比较不好用。有些厂家为了解决此问题，便在设计纸杯时给纸杯加上了手柄（图2-18中A）。这样的确使装有开水的纸杯变得容易端了，但同时大大增加了成本，并且由于不好叠放，给纸杯的包装和运输增添了难度。

有没有一种既方便实用又好看的解决方法呢？现用TRIZ法来分析一下。要改善的通用工程参数是17温度，即希望在温度较高的情况下实现人抓起杯子的操作，让人能喝到可口的饮料。同时会损害的通用工程参数是36装置的复杂性，如上面所述的纸杯上加装手柄。查技术矛盾矩阵得解决方案为M17-36=［2，17，16］，即发明创新原理：原理2分离与分开原理；原理17维数变化原理；原理16不完全达到或者超过的作用原理。原理16在此很难适用。综合应用原理2和原理17就可以通过增加装置的层数，相当于增加维数，同时将纸杯与人手接触的部分分离，既不烫手又方便端持。对应的有3种设计：第一种是杯托法（图2-18中B）；第二种是加套法（图2-18中C）；第三种是加柄法（图2-18中D）。

2.1.7　技术系统进化八大法则

（1）完备性法则

一个完整的技术系统必须包括以下4个部分：动力装置、传输装置、执行装置、控制装置，缺少其中任何一个部件都不能形成完整的技术系统，在系统中缺少其中任何一个部件，系统都无法生存。完整的技术系统如图2-19所示。

案例2-13　帆船运输系统设计

帆船运输系统必须以风能作为能量的来源，其中具有动力装置帆，有传动装置以及执行装置，最后推动帆船行驶，在整个运行过程中，水手借助于控制装置——舵进行方向以及航速的控制，保证帆船的安全稳定行驶。帆船运输系统如图2-20所示。

（2）能量传递法则

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的所有元件。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。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。

案例2-14　手摇绞肉机替代菜刀

用刀片旋转运动代替刀的垂直运动，能量传递路径缩短，能量损失减少，提高了效率。手摇绞肉机替代菜刀如图2-21所示。

（3）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、工作节奏或频率上的协调。

案例2-15　积木的优化

积木玩具的进化——结构上的协调。早期：只能摞、搭的积木。现代：可自由组合的玩具，随意合成不同的形状。积木的优化案例如图2-22所示。

案例2-16　网球拍——各性能参数的协调

网球拍重量与力量的协调：较轻的球拍更灵活，较重的球拍能产生更大的挥拍力量，因此需要考虑两个性能参数的协调。将球拍整体重量降低，提高了灵活性，同时增加球拍头部的重量，保证了挥拍的力量。网球拍优化如图2-23所示。

案例2-17　混凝土浇筑——工作节奏/频率上的协调

建筑工人在混凝土浇筑施工中，为提高质量，总是一边灌混凝土，一边用振荡器进行振荡，使混凝土由于振荡的作用而变得更紧密、结实。混凝土浇筑如图2-24所示。

（4）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。提高理想度的途径：提高有益的参数，降低有害的参数，提高有益参数的同时降低有害参数。

案例2-18　手机的进化

第一部手机：1973年诞生，重800g，功能仅为电话通信。现代手机：重仅几十克，功能可超过100种，包括通话、游戏、MP3、照相等，手机的快速进化如图2-25所示。

（5）动态性和可控性进化法则

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。动态性法则有以下3个子法则：提高柔性法则、提高可移动性法则、提高可控性法则。

案例2-19　清扫工具的进化

清扫工具早期是由人工进行清扫，劳动强度大，但是同时清扫效果欠佳，需要人工进行操作，根据动态性和可控性进化法则，清扫工具进化出很多不同分类。清扫工具的进化如图2-26所示。

（6）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，如在自行车系统中，自行车的速度受传动装置限制，如图2-27所示。

（7）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。最初，技术系统在宏观级别是进化的，当资源耗尽时，就开始在微观级别进化。进化路径是：首先提高物质的可分性和分散物质的组合性；其次提高混合物质（空隙+物质）的可分性，运用毛细现象和多孔材料；最后用场代替物质，向“场+物质”或场转变。电子器件的发展遵循了向微观级进化法则。电子器件的发展如图2-28所示。

（8）向超系统进化法则

技术系统沿着以下路线进化：单系统→双系统→多系统。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。现代空中加油技术就是向超系统进化法则的典型案例，空中加油机系统如图2-29所示。