技术系统进化的S曲线，对选择一个企业发展战略制定的时机具有积极的指导意义。一个企业也是一个技术系统，一个成功的企业战略能够将企业带入一个快速发展的时期，完成一次S曲线的完整发展过程。但是当这个战略进入成熟期以后，将面临后续的退出期，所以企业面临的是下一个战略的制定。

通常很多企业无法跨越20年的持续发展，原因之一就是忽视了企业也是按S曲线的4个阶段完整进化的，企业没有及时有效地进行下一个发展战略的制定，没有完成S曲线的顺利交替，以至于被淘汰出局。所以企业在一次成功的战略制定后，在获得成功的同时，不要忘记S曲线的规律，需要在成熟期就开始着手进行下一个战略的制定，从而顺利完成下一个S曲线的启动，实现企业的可持续发展。

例2-5　汽车乘员约束系统的进化。

汽车正面碰撞是造成交通事故的主要原因，汽车乘员约束系统的功能就是在汽车发生碰撞时对乘员进行保护。早在1964年，美、日等国已经使用了座椅安全带。事实证明，在汽车正面碰撞、追尾碰撞及翻车事故中，普通座椅安全带可以产生良好的保护效果。但随着道路条件的改善和汽车技术的进步，汽车行驶速度越来越快，座椅安全带越来越不能对人体起到足够的保护作用。

20世纪80年代后期，汽车生产厂家逐渐采用安全气囊，并与座椅安全带联合使用，组成了一个双系统。由于碰撞的不可预知性，为了充分保护司机，除了在汽车正面安装气囊外，在车门上还安装了侧面安全气囊，形成一个多系统。根据技术进化定律可以判断，汽车乘员约束系统的发展符合向超系统进化定律中的一条进化路线：单系统→引进一种与原系统功能不同的系统形成双系统→多系统→组合的多系统。目前，安全气囊的设计保护了身材高的司机，但有可能伤害身材矮的司机。其原因是后者为了踩刹车及油门，身体较接近于方向盘，在汽车碰撞及气囊膨胀过程中，他们可能碰上气囊。膨胀过程中的气囊像是一个运动中的刚体，会伤害与其碰撞的乘员。由于不可能设计出针对个体乘客的安全气囊，因此按照进化路线的最后状态，汽车乘员系统应该向组合系统进化。也就是说，理想的安全气囊可在各种情况下为乘员提供保护。在安全气囊的研究中，引入了智能化以形成“安全带→安全带预紧器→安全气囊”三段式安全保护。它通过增加传感器，探测乘员的身材高低、坐姿以及安全带的状况，然后经计算机分析，合理控制安全气囊膨胀时间和强度，以减少对乘员的意外伤害。从轻微的碰撞到严重的碰撞事故，乘员保护系统都能做出合理的反应。这种智能安全气囊已在GM、丰田、福特、日产等的研究计划中。图2-17表示汽车乘员约束系统的进化路线。

TRIZ中已经形成需求进化、功能进化、新系统构成、已有系统改进的定律系统。应用该定律系统，提高了问题求解搜索过程的效率及成功率。进化路线能在结构上预测技术的发展，增加了今天设计明天产品的可能性，对指导企业的产品创新具有重要的现实意义。

例2-6　DVD技术成熟度预测分析。

DVD技术是一种新的集成光盘技术。对于提高电子产品、计算机产品的功能有着不可忽视的作用。DVD技术将逐渐替代大量相互独立的技术。比如DVD-ROM替代了CD-ROM，DVD-Audio替代了CDs，DVD-V替代了CDs，除此之外，还有两项新的DVD技术已经问世。下面就以DVD技术为例，对其进行技术成熟度预测。

1）专利数

可以从美国专利商标局（USPTO，U.S.Patent and Trademark Office）获得DVD技术的相关专利。根据这些基本的数据，以年为单位，作出时间-专利数曲线图，如图2-18所示。

2）专利级别

基于知识的广泛性，对自然科学造成的影响，冲突矩阵的表现形式等方面，对所收集专利进行了详尽的分析，以年为单位，作出了时间-专利级别曲线，如图2-19所示。

图2-17　汽车乘员约束系统的进化路线

图2-18　DVD技术的时间-专利数曲线

图2-19　DVD技术的时间-专利级别曲线

3）性能

可以用DVD的存储容量来描述其性能。对一种新版本的DVD，其存储容量可以从4.7GB增长到17GB。时间-存储容量曲线如图2-20所示。

图2-20　DVD技术的时间-存储量曲线

4）利润

DVD唱机的销量可以用来估算DVD技术所创造的利润，其销量可以从有关部门获取。以年为单位，时间-销售量曲线如图2-21所示。

通过以上的分析，可以看出DVD技术在1998年正处于成长发展阶段，这也就表明了该项技术还没有像光盘技术和激光影碟技术一样进入退出期，相关企业应该加大投入，促进其快速发展，以便给企业创造大量的利润。

例2-7　车轮的发明及其技术进化过程分析。

人类历史上没有记录是谁发明了车轮，但是通过研究轮子及车辆的历史，能够比较可信地再现车轮的发明过程。当古时候的人们拖运沉重物体的时候，偶然发现在重物下放置圆木或其他圆形物体，拖运工作会突然间变得轻松起来，于是人们注意到这一点后便开始在拖运重物的路上放置许多这样的圆形物体，这样拖运工作变得简单多了，如图2-22所示。但是，在路上放置很多这样的辊子是一件令人伤脑筋的事情。

图2-21　DVD技术的时间-销售量曲线

事实上，如果重物下面的辊子能够旋转不就更好了吗！事实说明，将辊子的中部磨薄，再将其通过原始式的轴承绑在一个用于支承重物的平台上，一辆手推车就出现了，如图2-23所示。这样就构成了由元件间的相互联系形成的工程系统。

图2-22　车轮的进化之一

图2-23　车轮的进化之二

然而，这种手推车只能笔直地走，转弯却非常困难，因此也就不能够完全适应工作环境变化的需要。如果有一个轴，情况就会好一些。但是在那种情况下又会产生新的问题，即在转弯时，外侧的车轮移动的距离要比内侧的车轮移动的距离长。

这就要求车轮必须是动态变化的，它们必须与车轴分离并且安装在车轴的两边，这样在转弯时就没有东西阻止了，两个轮子的行程可以不同了，而且单轴双轮的手推车比较容易控制，如图2-24所示。

“动态化”原理意味着增加一个物体的运动自由度并改变它的一些参数。

车闸就是车轮的动态化设计，这听起来似乎是荒谬的。一块普通的木板通过杠杆的作用压在车轮上就形成了一个高精度、有效、灵敏的机构。但此刻一个带有车闸的动态性的轮子（可以从静止到自由转动）对安全行驶来说是非常重要的，如图2-25所示。

但是，对于那些沉重的四轮手推车我们又能做些什么呢？

到那时为止，很多动物已经被人工驯养了，人们可以利用牲畜来拉车。为了获得比较好的可控性，必须增加动态性。因此，人们又改良了车轮和一些其他元件的灵活性，并利用一个垂直的铰接点将一根转轴和4个轮子固定在一个平板上，再在转轴上绑一根木杆，拉车的牲畜就拴在这根木杆上，如图2-26所示。实践证明，这种设计的效果还不错。

图2-24　车轮的进化之三

图2-25　车轮的进化之四

直到机动车辆发明后这种由牲畜拉的车才逐渐消失。但是，由于夹在控制机构之上的载荷太重了，火车或者说是它的驾驶员不能够很好地控制前部的转轴。这样，一种更加奇特的结构“马拉的蒸汽机车”出现了，如图2-27所示。当然，马是拉不动这么沉重的车辆的，这种车辆的后轮是由蒸汽机驱动的。那么，马又起到了什么作用呢？它担负着带动车辆前轮转动的任务。

图2-26　车轮的进化之五

图2-27　车轮的进化之六

因为木杆不易被安置在机车内部，所以用木杆掌舵的方法在很多时候就显得非常不方便。转弯的时候，木杆所需的空间往往已经被机车的其他部分所占用了，这样，“动态化”原理就再一次被派上了用场。用一个垂直的铰接点将每个转轴配件和轮子固定在机车的车体上，转轴配件间用一根拉杆相互连接。如此就有足够的空间来转动方向盘了，而且设置一个专门的齿条机构来控制拉杆向左或向右运动使得内外的车轮同步转动，如图2-28所示。

下一步就是沿着转轴作动态化调整了。实践证明，必须巧妙地安装控制轮才能使轮胎的磨损量达到最佳状态并且比较容易地控制该汽车。这些控制轮必须在上部稍稍分离，然后向前聚合在一点，即车轮内向。车轮的位置必须根据轮胎样式、路面情况、驾驶方式等事先调整好，为了达到这个目的，人们将机身上的半轴装置做成可动的。但是，这仅仅是一种阶梯式的动态，我们只能在调整的时候移动车轮吊架，在操作时它就被很可靠地固定住了，如图2-29所示。

这种安装可控轮的方法至今仍被广泛地使用着，同时“动态化”发明原理也仍然发挥着作用。

例如，为什么不使后车轮同前车轮一样可动呢？这样的一种控制方案根本就不用包括可控轮，只要将前后轮轴都严格地固定在由前后两部分组成的车体之上，车体的中部由一个垂直的铰点连接在一起，如图2-30所示。在液压缸的帮助下这种机车很容易转弯，而且在转弯的时候，车体看起来像是断裂了一样。(www.daowen.com)

图2-28　车轮的进化之七

图2-29　车轮的进化之八

这种方案在载重拖拉机的设计中被广泛采用。低压胎拖拉机、坦克和小型六轮越野车也经常采用这种方案来实现转弯，如图2-31所示。在这种情况下，两侧的轮胎用来刹车，其余的轮胎则在发动机的控制下转动。用这种方式，车辆能在任意一点转弯。但是由于控制系统中可以动的配件减少了，这种方式在转轴方向上的动态性有所退步。除此之外，这种车辆在两个转弯之间行驶直线路程时有些笨拙。

图2-30　车轮的进化之九

图2-31　车轮的进化之十

就一辆汽车而言，通过增强其前轮或后轮可控性都可以改善其可控轮的动态性。若要转弯时，它们就向相反的方向进行偏转。装有这种轮胎的汽车可控性非常高。

图2-32　车轮的进化之十一

如果在转弯时，后轮既可以和前轮向相反的方向进行偏转，又可以和前轮同方向偏转，则机车转弯时的可控性就会增强。在后一种情况下，机车可以向一个方向转，这样要停车就非常容易了，如图2-32所示。

现在，车轮已经变得很复杂了。如果工作情况允许，它们今后还可能会变得简单起来。例如，用4个能向任何方向转动的球状推进器来代替它们。理论上，根本就不应该存在车轮，车辆应该能够像直升机和气垫船一样按照驾驶者的意愿向任何方向移动。

例2-8　带式输送机的技术进化过程分析。带式输送机的结构原理如图2-33所示，它是以输送带作为牵引和承载构件，通过输送带的运动来进行物料运输的连续传输设备。输送带绕经传动滚筒和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支撑以限制输送带的挠曲垂度，拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，被运送的物料装在输送带上和输送带一起运动。带式输送机一般是在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，也可在中间卸载。

图2-33　带式输送机的结构原理

为了解带式输送机的改进和创新情况，利用国家专利局的专利数据库进行专利检索，可检索出国内带式输送机的相关专利。通过对带式输送机的专利进行分析，发现其承载方式的进化经历了以下几个阶段：原始带式输送机→深槽形带式输送机→管状带式输送机→气垫式、液垫式带式输送机。

1）第一阶段：原始带式输送机

带式输送机最早出现于17世纪中期，当时每个托辊组中只有一个托辊起简单的支撑作用，后来发展成为每组有两个托辊，如图2-34所示。

图2-34　原始带式输送机

基于当时的技术水平，原始带式输送机的运输方式与其他运输方式相比，已经具有一定的优越性。正是由于其具有结构简单、节省劳动力等优点，很快得到了重视和广泛的应用。但是，由于当时技术水平的限制，原始带式输送机的应用环境具有很大限制。运输距离短、运速慢，且只能实现平面运输，因此它只能作为带式输送机的雏形。

图2-35　普通托辊式带式输送机

2）第二阶段：普通托辊式带式输送机、深槽形带式输送机

1892年，Thomas Robims发明的槽形结构的带式输送机确定了当代带式输送机的基本形式，也就是至今仍得到广泛应用的普通托辊式带式输送机，如图2-35所示。这种结构不但延续了原始带式输送机结构简单等特点，而且在很大程度上扩大了带式输送机的使用范围。通过对托辊的不断改进，普通带式输送机的输送性能也不断提高。由于每组采用3个托辊，形成了槽形结构，增大了物料的承载能力。同时，通过改变托辊布置，可以实现在平面上的大角度弯曲；通过改变槽角，使托辊对物料产生一定的夹持作用，从而可实现在垂直方向上一定角度的提升。

深槽形带式输送机是在充分保持通用带式输送机优点的情况下，增大输送物料倾角的一种输送机，它仅改变输送机托辊组的槽角或托辊组中辊子的数量，通过辊子经过输送带对物料的挤压来实现大倾角输送物料。缺点是深槽形带式输送机提高输送物料的倾角会受到物料性质和料流的影响。

3）第三阶段：管状带式输送机

管状带式输送机如图2-36所示，它是在槽形带式输送机基础上发展起来的一类特种带式输送机。它是一种通过托辊组施加强制力将平行输送带导向成圆管状，使输送物料被密闭在圆管内，从而在整个输送线路中实现封闭输送的设备。由于管状带式输送机支撑结构为圆形，支撑结构可以看作是多铰链组成的柔性体。管状带式输送机的缺点如下：

（1）材质和制造要求相对较高。

（2）由于在输送机的运行中物料被包围在圆管内，增大了物料与输送带的挤压力，所以该类输送机的运行阻力系数要比通用带式输送机大。

（3）与通用带式输送机相比，在带速和带宽相同的条件下输送量小。

（4）设计计算复杂。

（5）从结构上来说，管状带式输送机不会产生如同通用带式输送机的输送带跑偏问题，但是存在输送带的扭转问题，严重时会使输送带的边缘进入两个托辊的间隙内，造成输送带的损坏。

4）第四阶段：气垫式带式输送机

气垫式带式输送机如图2-37所示，它是将普通带式输送机的承载托辊去掉，改用设有气室的盘槽，由盘槽上的气孔喷出的气流在盘槽和输送带之间形成气垫，变普通带式输送机的接触支撑为形成气垫状态下的非接触支撑，从而显著地减少了摩擦损耗。气垫式带式输送机运行稳定、工作可靠、运输能力高、制造和维修费用低、污染少。它的缺点如下：

图2-36　管状带式输送机

（1）由于供气及沿线气压损失而造成能耗较大，特别是输送线较长时其能耗更大。

（2）空载或轻载的气垫不稳定，输送带中央悬浮过高，带的两侧易被盘槽磨损。

（3）不适用于粗大的散状物料和成件货物。

（4）不能承受冲击载荷，否则会破坏气垫，因此在装料处仍需缓冲托辊。

（5）由于气室制造上的困难，所以气垫式带式输送机不易实现平面和空间转弯，只能是直线布置。若要转弯，则该部分需设置过渡段托辊。

图2-37　气垫式带式输送机

通过专利分析，带式输送机承载装置的进化满足技术进化动态化增长模式，并符合相应的进化路线要求，如图2-38所示。

图2-38　承载方式进化分析

根据进化路线可知，带式输送机的承载方式已经达到了分子结构，出现了气垫式带式输送机。虽然这种输送机已经得到了一定程度的应用，但是它的缺点决定了其应用场合受到很大限制，也促使它向更高的程度进化。因此，带式输送机的承载方式将向场进化，可以利用磁场支撑来实现。

如图2-39所示，为磁垫式带式输送机（概念）的原理。两磁铁的磁极之间有相互作用的磁力存在。相同磁极之间存在排斥力，反之则存在吸引力，其作用力的大小由磁极产生的磁场强度决定。利用这一基本原理，假如将胶带磁化成一个磁弹性体，并在支撑胶带的支撑面上安装与胶带被支撑面同极的永久磁铁，则胶带与支撑磁铁之间会产生排斥力，使胶带悬浮在支撑座上，从而实现了非接触支撑，降低了输送带与托辊之间产生的摩擦和磨损。由此可见，采用磁垫式支撑，提高了输送效率，降低了输送成本，从而降低了企业的维护费用。该设计的缺点是需要专门的磁性胶带，且容易发生飘带和跑偏状况。

图2-39　磁垫式带式输送机的原理