一文带你了解“经典TRIZ”中的“技术系统演化模式”
本文承接上一篇文章《一文带你读懂“技术系统演化模式”》。
在“经典TRIZ”中，系统演化时，遵循8个模式[1]：
第一个模式：技术系统演化阶段
这个模式是所有模式里最复杂的一个。
它可以单独作为一个模式来说，也可以作为所有模式最顶层的、必须遵守的规则来说。
在阿奇舒勒先生早期的著作《创造是精确的科学》中，该模式就是作为一个单独的主题出现的。
在目前某些组织做的培训当中，这个模式，也是作为一个单独的主题出现的。
但不管是哪个组织讲这个内容，它的逻辑都是一样的：如果我们在一个跨度足够长的时间段内去看某个技术系统的某个“重要的系统特征”的发展的话，它的发展将呈现出一个形如英文字母S的曲线。这条曲线叫做“技术系统生命周期”，也叫做“S-曲线”。
该曲线是由技术系统在一段时间内的专利申请量、专利发明等级、实施该专利的平均收益等多组数据组合合成的。
下图是以“洗涤剂 or detergent”和“IPC分类的C部”作为关键字，查询从1909年到2018年全球的专利申请量的结果。
从该图上，您会发现，该专利的申请量从最开始的很长一段时间里，缓慢增长（1909-1981）；然后在一段时间内疾速增长（1981-1997）；到顶峰（1997）之后，申请量逐渐减少（1997-2004），后来又因为某些原因有不同程度的增减（2004-2015）。
图中最后3年（2016-2018）的申请量急剧减少，它的原因可能是申请量的确减少了，这说明各公司都不关心该产品了；当然更大的原因可能是，在我查询的时间点上，某些专利暂时没有公开，所以导致这3年的专利申请量呈现如图所示的样子。
如果我们可以按照阿奇舒勒先生对专利发明等级的划分方法对这些专利做评价，并且做出各个年份专利申请的发明等级变化的趋势图。
再可以拿到各大公司的研发和销售数据做一副“平均效益”的变化趋势图的话。
我们将三幅图结合到一起，就可以获得洗涤剂产品从1909年到2018年的“S-曲线”了。
然后，再根据“技术系统演化阶段”将其划分为4个阶段，分别是：婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。
下面，我们来分析这4个阶段数据所表现出来的性质：
- 婴儿期：
由于某个高水平专利的出现，产品产生；但在这个阶段，产品由于各种内、外部原因，体现出低效、不可靠等性质，产生了很多难以解决的问题；但不可否认的是，它提供了以前的同类产品所不能提供的新功能；这段时间，产品处于研发阶段，是无法盈利的；且由于它是新产品，不太容易得到市场的认可；由于它的出现，对现有的各个同类产品造成了冲击，所以很可能会招致同类产品提供商的“狙击”。
- 成长期：
到了这个阶段，公众已经认识到了产品的价值；产品也开始有了自己的市场；投资人蜂拥而至，使产品获得大量的研发（宣传、推广）经费，产品的功能得到极大改善，某些以前解决不了的问题，也逐个得到解决，形成了一种“投资越来越多——产品越来越好”的正向循环。当然此时的专利水平确是比较低的，大家都是在婴儿期的高水平专利的基础上做不断的完善。
- 成熟期：
到这个阶段，公众已经对产品习以为常了；产品形成了自己的固有市场，很难在范围上继续扩大；投资额度也趋于稳定，甚至可能减少；此时仍然是以低水平专利来优化产品，但对产品本身却没有质的提升。
- 衰退期：
进入衰退期以后，公众甚至会对千篇一律的产品感到厌恶；如果此时出现了一个使用全新原理完成功能的同类型产品，我们当前产品的市场会急剧缩小，投资人会撤资，研发该产品的经费也会枯竭，该产品可能会从市场上消失，或者仅仅作为藏品爱好者的收藏。
看完这四个阶段，您随便回忆某一个产品的过往，是不是就按这个规律发展的？
知道了这个规律，如果我们自己做产品，而且我们可以通过科学的分析，分析出我们的产品所处的具体阶段，我们就可以采取更为科学的资源调配手段，来发展我们的企业和组织。
这就是我们学习这个模式的意义。
第2个“演化模式”是“向增加理想度（方向）增加”。
这个模式是所有“演化模式”的最终目标。
要理解这个模式，有两点“共识”，是必须得有的：
- 每个系统在执行功能时，都会产生有用功能和有害功能
- 有用和有害功能之比被称为“理想度”
我们将这两句话合到一起，可以写出这么一个公式：
当然目前更为流行的说法是这样的：
这两个公式事实上是没有本质区别的。原因有两个：
- 公式中其实不是“有用功能”和“有害功能”，而应该是“有用影响”和“有害影响”，我们为了好理解，所以把它写成了“有用功能”和“有害功能”了；
- TRIZ里提到的“有害”，指的不仅仅是汉语的“有危害”的意思，其实指的是“不想要”的意思。“成本”可不就是不想要的吗？
所以两个公式看起来是不太一样的，其实含义是完全一样的。只不过谁表达的更“通俗”而已。
从公式上来看，我们要想提高一个技术系统的“理想度”，方法就很简单了：
- 增加“有用功能”的数量或量级；
- 减少成本，或“有害功能”的数量或量级；
- 同时增加“有用功能”和“有害功能”，但“有用功能”的变化量大于“有害功能”的；
- 同时减少“有用功能”和“有害功能”，但“有用功能”的变化量小于“有害功能”的。
第3个模式叫做“系统组件不均衡发展”模式。
要想理解这个模式，我们首先要形成5点“共识”：
- 每个系统组件都有其自身的S-曲线
- 不同组件通常按照其自身演化规律演化
- 不同系统组件在不同时间达到其固有极限，因此导致矛盾的出现
- 最先达到极限的组件阻碍了整个系统的发展
- 消除矛盾可以使系统持续改进
学习这个模式的主要意义在于：它可以帮助我们确定正确的研发方向。
在技术系统的发展过程中，很多时候我们都会以为：应该让系统的组件“均衡发展”。但这个方向，其实是有一定问题的。
因为“矛盾”往往是由于系统中某个组件发展到其极限所引起的，“矛盾”的出现导致了系统停滞不前，要想让系统有质的改变，我们需要做的是：将精力投入到解决那个“最先达到极限的”，而不是“让各个组件均衡发展”。
阿奇舒勒先生曾经举过这样一个例子：轮船的吨位随着发动机功率的增加迅速增加，但其制动系统却没有改变。结果如何为20万吨级的邮轮制动，直到1979年为止，依然是一个未解的难题。
其实这个模式并不是说：不要让系统（组件）均衡发展，而是要认清技术系统组件不均衡发展，是一个不争的事实。所以我们应该将研发的精力更多的投向最先达到极限的那个。
第4个模式是“向动态性和可控性增加（方向）演化”。
同样，这个演化模式，需要我们有两点“共识”：
- 想要让系统在执行功能时有更大的灵活性或多样性，就得让系统有更强的动态性
- 增加系统动态性需要增加可控性
所以，增加动态性和可控性的初衷，其实就是想要（得到）更为灵活和多样的系统。
刚才说到，从这个模式开始，每个模式都有各自的“演化路线”了。我们先来看看具体的情况。
本模式有4条“演化路线”。
- 过渡到更高性能路线
- 增加自由度路线
- 增加可控性路线
- 稳定性减小路线
下面，我以“过渡到更高性能路线”为例，来解释一下各个“节点”的含义。
这条路线有3个“节点”。分别是：
- 非动态系统
- 具有可变组件的系统
- 具有变化组件的系统
它的具体含义为：
系统最开始是“非动态”的，即系统内部各参数不可变；
我们可以想办法让系统内部某个组件或某些组件得到“可变”的属性；
然后再让某个组件的“可变性”增大。以此获得更高的系统性能。
图片来源 pixabay.com
接下来的其他各模式的“路线”和“节点”，我就不配案例解释了。我会把前面的“思维导图”发到公众号末尾，各位有兴趣的话，请下载并自己整理，然后试试看能不能找到合适的案例。
第5个模式“（系统的）复杂性先增加后简化”。
这个模式我们要先达成一条“共识”：
技术系统趋向于先增加复杂性，然后再简化。
简单来说，我们最开始获得一个技术系统，然后我们会在该系统的基础上增加功能；当功能增加到一定程度的时候，再将其功能保留，再简化它的组件数量。
如果您学过TRIZ的话，您看它像不像“剪裁”呢？
这个模式有3条“演化路线”：
- 增加复杂性路线
- 简化路线
- 单-双-多路线
第6个模式是“（系统）组件向匹配与失配（方向）演化”。
要想学会这个模式，需要达到的“共识”是：
我引用阿奇舒勒先生在其《创造是精确的科学》中的一段话来解释一下这个模式的意义[2]：
拍电影的一套设备，是一套典型的技术系统。它包括了摄影机、照明器材、音响记录设备等一系列设备。
摄影机以每秒24幅画面的频率进行摄影。而在每拍一幅画面时，快门开放的时间非常短，有时总共不过千分之一秒。
而照明器材是以直流电（或交流电）工作的，它一直照着摄影现场。这样一来，只有一小部分能量用得有益，大部分能量基本都消耗在有害工作上了，如晃演员的眼睛、加热了空气等。
请你注意一点，这个体系的各个基本设备，每个都是按照自己的节律活动的。请你设想一下这样一个动物：它的大脑按照24小时的周期工作，它的爪子却喜欢按10个小时的周期工作。脑子该睡觉了，爪子却还不睡，它们充满了力量，正在旺盛的时刻，它们要跑。进化，会无情的淘汰掉这样的有机体。
在技术中，也存在具有不协调节律的有机体，以后它会长期得因为它固有的缺陷而受苦。
看了这一段，我相信您会对这个“演化模式”有更深的理解。
这个“演化模式”有4条“演化路线”，分别是：
- 组件匹配/失配路线
- 改进匹配或失配路线
- 带有工作部件的匹配工具路线
- 在生产过程中，工作节奏的匹配路线
第7个“演化模式”是“向微观和增加场应用（方向）演化”。
要理解这个“演化模式”，我们要达成2个“共识”：
- 技术系统趋向于从宏观系统过渡到微观系统
- 过渡过程中，为更好的执行或控制，需要使用不同类型的能量场
要想真正理解这个模式，阿奇舒勒先生最早在研究专利的时候，是将专利分为5个等级。而他在研究专利的各个等级过程中，他发现：等级越高的专利，越是在微观层面实现。
学习这个模式，对提高您发明专利的发明水平，有非常大的帮助。它有以下“演化路线”：
- 过渡到微观级别路线
- 过渡到高效率的场
- 增加场效应路线
- 分割路线
第8个“演化模式”是“向减少人类参与（方向）演化”。
这个“演化模式”非常容易理解，我们知道人类是不愿意去干那些重复率非常高的工作的。所以我们需要：系统自己执行令人生厌的功能，从而使人可以从事更多智力劳动。
这个“演化模式”有3条“演化路线”，分别是：
- 减少人类参与的一般路线
- 在一个层级减少人类参与路线
- 在不同层级减少人类参与路线
好了，现在我们再回来看这两个问题：
- “技术系统演化模式”是什么？
- “技术系统演化模式”包括哪些内容？
您会否有新的答案呢？
如果您在听课或看书的过程中，遇到任何问题，欢迎留言。谢谢，我们下期再见吧！
参考文献：
[1]B. Zlotin, A. Zusman, G. Altshuller & V. Philatov. Tools of Classical TRIZ[M], Ideation International Inc., 1999:11
[2]阿里特舒列尔.创造是精确的科学[M].魏相,徐明泽 译.广东:广东人民出版社.1987