进化模式1 技术系统的生命周期为婴儿期、成长期、成熟期、退出期4个阶段。

这种进化模式是最一般的进化模式，因为这种进化模式从一个宏观层次上描述了所有系统的进化。其中最常用的是S曲线，用来描述系统性能随时间的变化情况。对于许多应用实例而言，S曲线都有一个周期性的生命：婴儿期、成长期、成熟期、退出期。考虑到原有技术系统与新技术系统的交替，可用6个阶段描述：孕育期、出生期、幼年期、成长期、成熟期、退出期。所谓孕育期就是以产生一个系统概念为起点，以该概念已经足够成熟并可以向世人公布为终点的这个时间段，也就是说系统还没有出现，但是出现的重要条件已经形成。出生期标志着这种系统概念已经有了清晰明确的定义，而且还实现了某些功能。如果没有进一步的研究，这种初步的构想就不会有进一步的发展，不会成为一个成熟的技术系统。理论上认为并行设计可以有效地减少发展所需的时间。最长的时间间段就是产生系统概念与将系统概念转化为实际工程之间的时间段。研究组织可以花费15年甚至20年（孕育期）的时间，去研究一个系统概念，直到真正的发展研究开始。一旦面向发展的研究开始，就会用到S曲线。

进化模式2 增加理想化程度或水平。

每一种系统完成的功能在产生有用效应的同时都会不可避免地产生有害效应。系统改进的大致方向就是提高系统的理想化程度，可以通过系统改进来增大系统的有用功能和减小系统的有害功能。

理想化（度）＝所有有用功能/所有有害功能

人们总是在努力提高系统的理想化水平，就像我们总是要创造和选择具有创新性的解决方案一样。一个理想的设计是在实际不存在的情况下，给我们提供需要的功能。应用常用资源而实现的简单设计，就是一个一流的设计。理想等式告诉我们应该正确识别每一个设计中的有用功能和有害功能。确定比值有一定的局限性，比如很难量化人类为环境污染所付出的代价，以及环境污染对人体生命所造成的损害。同样的，多功能性和有用性之间的比值也是很难测量的。

例2-1　熨斗对于健忘的人来说是一件危险的物品。可能经常由于沉浸于幻想或者忙于去接电话，而忘记将熨斗从衣物上拿开，于是心爱的衣物上就会出现一个大洞。在这种情况下，如果熨斗能自己立起来该多好！于是出现了“不倒翁熨斗”，将熨斗的背部制成球形，并把熨斗的重心移至该处，经过改进后的熨斗在放开手后能够自动直立起来。那么怎样才能有效地增加系统的理想化程度？可以采用以下几种方法（见图2-8）。

图2-8　增加系统理想化程度或水平的7种方法

进化模式3 系统元件的不均衡发展导致冲突的出现。

系统的每一个组成元件和每个子系统都有自身的S曲线。不同的系统元件/子系统一般都是沿着自身的进化模式来演变的。同样的，不同的系统元件达到自身固有的自然极限所需的时间是不同的。首先达到自然极限的元件就“抑制”了整个系统的发展，它将成为设计中最薄弱的环节。一个不发达的部件也是设计中最薄弱的环节之一。在这些处于薄弱环节的元件得到改进之前，整个系统的改进也将会受到限制。技术系统进化中常见的错误是非薄弱环节引起了设计人员的特别关注，如在飞机的发展过程中，人们总是把注意力集中在发动机的改进上，试图开发出更好的发动机，但对飞机影响最大的是其空气动力学系统，因此设计人员把注意力集中在发动机的改进上对提高飞机性能的作用影响不大。

进化模式4 增加系统的动态性和可控性。

在系统的进化过程中，技术系统总是通过增加动态性和可控性而不断地得到进化。也就是说，系统会增加本身的灵活性和可变性以适应不断变化的环境和满足多种需求。

增加系统动态性和可控性最困难的是如何找到问题的突破口。在最初的链条驱动自行车（单速）上，链条从脚蹬链轮传到后面的飞轮。链轮传动比的增加表明了自行车进化路线是从静态到动态的，从固定的到流动的或者从自由度为零到自由度无限大。如果能正确理解目前产品在进化路线上所处的位置，只要顺应客户的需要，沿着进化路线进一步探索，就可以正确地指引未来的发展。因此通过调整后面链轮的内部传动比就可以实现自行车的三级变速。五级变速自行车前边有一个齿轮，后边有5个嵌套式齿轮，一个绳缆脱轨器可以实现后边5个齿轮之间相互位置的变换。可以预测，脱轨器也可以安装在前轮。更多的齿轮安装在前轮和后轮，比如前轮有3个齿轮，后轮有6个齿轮，这就初步建立了18级变速自行车的基本框架。显然，以后的自行车不仅能实现齿轮之间的自动切换，而且还能实现更多的传动比。理想的设计是实现无穷传动比，可以连续地变换，以适应任何地形。

这个设计过程开始是一个静态系统，逐渐向一个机械层次上的柔性系统进化，最终成为一个微观层次上的柔性系统。

如何增加系统的动态性，如何增加系统本身的灵活性和可变性以适应不断变化的环境，满足多种需求，有以下5种方法可以帮助我们快速有效地增加系统的动态性（见图2-9）。

图2-10所示的方法可以帮助我们更有效地增加系统的可控性。

图2-9　增加系统动态性的几种方法

图2-10　增加系统可控性的10种途径

进化模式5 通过集成以增加系统的功能，然后再逐渐简化系统。

技术系统总是首先趋向于结构复杂化（增加系统元件的数量，提高系统功能的特性），然后逐渐精简（可以用一个结构稍微简单的系统实现同样的功能或者实现更好的功能）。把一个系统转换为双系统或多系统就可以实现这些功能。

比如组合音响将AM/FM收音机、磁带机、VCD机和喇叭等集成为一个多系统，用户可以根据需要选择相应的功能。

如果设计人员能熟练掌握如何建立双系统、多系统，将会实现很多创新性的设计。建立一个双系统可以用图2-11中所示的几种方法。

图2-12描述了建立一个多系统的方法。

进化模式6 系统元件匹配与不匹配的交替出现。

这种进化模式可以被称为行军冲突。通过应用前面所提到的分离原理就可以解决这种冲突。在行军过程中，一致和谐的步伐会产生强烈的共振效应。不幸的是，这种强烈的共振效应会毁坏一座桥。因此当通过一座桥时，一般的做法是让每个人都以自己正常的脚步和速度前进，这样就可以避免产生共振。

有时候造一个不对称的系统会提高系统的功能。具有6个切削刃的切削工具，如果其切削刃角度并不是精确的60°，比如分别是60.5°、59°、61°、62°、58°、59.5°，那么这样的一种切削工具将会更有效。因为这样会产生6种不同的频率，可以避免振动的加强。

图2-11　建立一个双系统的几种方法(www.daowen.com)

在这种进化模式中，为了改善系统功能并消除负面效应，系统元件可以匹配，也可以不匹配。

例2-2　早期的轿车采用板簧吸收振动，这种结构是从当时的马车上借鉴的。随着轿车的进化，板簧和轿车的其他部件已经不匹配，后来就研制出了轿车的专用减振器。

进化模式7 由宏观系统向微观系统进化。

技术系统总是趋向于从宏观系统向微观系统进化，即技术系统及其子系统在进化过程中，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；进化的终点意味着技术系统的元件已经不作为实体存在，而是通过场来实现其必要的功能。在这个演变过程中，不同类型的场可以用来获得更好的系统功能，实现更好的系统控制。从宏观系统向微观系统进化的流程有图2-13所示的7个阶段。

图2-12　建立一个多系统的方法

图2-13　从宏观系统向微观系统进化的7个阶段

例2-3　烹饪用灶具的进化过程可以用以下4个阶段进行描述：

（1）浇铸而成的大铁炉子，以木材为燃料。

（2）较小的炉子和烤箱，以天然气为燃料。

（3）电热炉子和烤箱，以电为能源。

（4）微波炉，以电为能源。

由此可见，伴随着进化的过程，技术系统组件的体积和尺寸不断减小，所实现的功能也更加方便有效。

进化模式8 提高系统的自动化程度，减少人的介入。

之所以要不断地改进系统，目的就是希望系统能代替人类完成那些单调乏味的工作，而让人类去完成更多富有创造性的脑力工作。

例2-4　一百多年前，洗衣服是一件纯粹的体力活，同时还要用到洗衣盆和搓衣板。最初的洗衣机可以减少所需的体力，但是操作需要很长的时间。全自动洗衣机不仅减少了操作所需的时间，还减少了操作所需的体力。

进化模式9 系统的分割。

在进化过程中，技术系统总是通过各种形式的分割实现改进。一个已分割的系统会有更高的可调性、灵活性和有效性。分割可以在元件之间建立新的相互关系，因此新的系统资源可以得到改进。图2-14中的几种建议可以帮助我们快速实现更有效的系统分割。

进化模式10 系统进化从改善物质的结构入手。

在进化过程中，技术系统总是通过物质结构的发展来改进系统。结果，结构就会变得更加不均匀以便与不均匀的力、能量及物流等相一致。图2-15中的几种建议可以帮助我们更有效地改善物质结构。

图2-14　分割的几种方法

图2-15　改善物质结构

进化模式11 系统元件的一般化处理。

在进化过程中，技术系统总是趋向于具备更强的通用性和多功能性，这样就能提供便利并满足多种需求。这条进化模式已经被“增加系统动态性”所完善，因为更强的普遍性需要更强的灵活性和“可调性”。图2-16中的几种建议可以帮助我们更有效地去增加元件的通用性。

产品进化模式导致不同的进化路线，进化路线指出了产品结构进化的状态序列，其实质是产品如何从一种核心技术转移到另一种核心技术。新旧核心技术所完成的基本功能相同，但是新技术能使性能极限提高或成本降低。基于当前产品核心技术所处的状态，按照进化路线，通过设计可使其移动到新的状态。核心技术通过产品的特定结构实现，产品进化过程实质上就是产品结构的进化过程。因此，TRIZ中的进化理论是预测产品结构进化的理论。

应用进化模式与进化路线的过程为：根据已有产品的结构特点选择一种或几种进化模式，然后从每种模式中选择一种或几种进化路线，从进化路线中确定新的核心技术可能的结构状态。

图2-16　增加元件通用性的方法