一个技术系统在实现预设功能的时刻,必须具备“动力装置、传动装置、执行装置和控制装置(虚线框所包含)”四个子系统,各自完成其主要的子功能,如图3-4所示。四个子系统缺一不可,否则会导致整个技术系统局部失效或整体失效,无法实现其预设功能。
图3-4 技术系统完备性法则
现代TRIZ认为,技术系统的总体进化趋势是逐渐完备的,提高技术系统的完备性是技术系统的进化方向之一。技术系统诞生之初,初始的系统首先具备完成基本功能的执行装置,在完成功能的时刻,必须借助超系统的资源(组件)来形成完整的技术系统。然后,随着系统的进化并逐渐获得资源,初始系统按照以下时序,逐渐把超系统中的资源(组件)纳入到自己的技术系统中来提高其完备性,如图3-5所示。
图3-5 技术系统逐渐提高完备性的进化过程
不完备的技术系统无法仅靠自身实现预设功能。在结构比较简单的技术系统中,动力装置、传动装置、执行装置和控制装置并不一定都具备,但是至少应该具备一个执行装置作为“工具”。在其实现预设功能的时刻,它必须是完备的——实际上需要超系统中的其他组件来完成动力装置、传动装置以及控制装置的功能,共同组合成一个更完备的技术系统来实现其预设功能。(www.daowen.com)
例如一根针作为执行装置(功能载体),其基本功能是在面料(功能受体)上穿刺一个孔,针自己无法实现该功能,只有与超系统组件(如人手、缝纫机等具备动力装置、传动装置和控制装置的组件)组合成一个新的、完备的技术系统,各系统组件共同作用,实现缝纫功能。
在工业革命之前,人类发明使用了很多工具,但除了少数利用自然力的设备(水车、风车)之外,基本上都属于执行装置。第一次工业革命实现了机械化,第二次工业革命实现了电气化,这两次工业革命主要是动力装置的革命。第三次工业革命实现了自动化和信息化,主要是控制装置的革命。第四次工业革命的目的是智能化,其实现途径是广泛采用赛博物理系统(CPS,Cyber-Physical System),对技术系统的四个子系统嵌入数字化的赛博装置,实现赛博系统与物理系统的深度融合,数字空间和物理空间的精确映射。
执行装置决定了产品的功能属性。技术系统进化体现在四个子系统的升级换代上。例如,特斯拉电动车更换了汽车的动力、传动装置和部分控制装置;谷歌无人驾驶汽车更换了控制装置等,但是这些子系统的升级换代并不影响汽车的功能属性,因为执行装置没有变。一旦执行装置更换,技术系统的整个功能属性就会发生根本性的变化,如果汽车不是以车轮与地面摩擦而运动的话,那么就不能称其为汽车了。
技术系统在总体上的进化趋势是趋于完备的,但是在局部发展上,也有趋于不完备的反趋势进化例子。如某些系统的组件,被单独抽取出来,形成一个不完备的工具类产品,该类产品兼具专用性和通用性,有较大的市场需求,可以借助超系统的资源随时实现功能。例如带有USB口的360WiFi发射器由无线网发射器演变而来,闪存盘和移动硬盘由磁盘阵列演变而来,它们原有的电源和控制组件都被简化掉了,可以借助计算机的电源和操纵系统作为动力装置和控制装置,在实现功能时组成完备系统。
要点小结
技术系统为实现功能而构建,不完备的技术系统无法实现预设功能。一个不完备的技术系统并不妨碍其单独成为一个产品(如工具),但是技术系统在实现功能的时刻必须是完备的。提高技术系统的完备性是技术系统的进化方向之一。提高完备性的过程是逐渐达成的。在提高完备性的进化趋势中,也存在着简化的反趋势。简化的过程与完备的过程恰好相反。
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