一个技术系统与另外一个或多个技术系统(即超系统)相互组合,称之为超系统的集成。这种不同系统之间的优化组合与重组,体现了向超系统进化法则。
向超系统进化的趋势总是沿着“单系统→双系统→多系统”的方向发展。当技术系统从单系统发展到双系统或多系统时,有可能经过优化、裁剪后重组为更高级别的单系统,然后在更高的层级上再与其他技术系统进行集成。集成的方式有同质的、非同质的、特性有差异的和反向特性集成等,以提高系统功能的多样性和差异性,其进化路径如图3-15所示。
图3-15 单系统增加差异性的双/多系统进化的途径
例如可伸缩的多段天线或多叶片的风扇属于同质元件的集成;彩色笔或现在我们使用的手机属于在特性上有差异元件的集成;航空母舰属于非同质元件的集成;端部带有橡皮的铅笔或带有起钉器的羊角锤属于有反向特性元件的集成。
把特性上有差异的元件以双系统或多系统方式集成,可以组合出我们经常见到的“平台”类产品,如果把军舰和飞机作为子系统集成后,就有了航空母舰这个海上作战平台;把手机、计算机、电话、游戏机、电子书、平板电脑、摄像机、电视、U盘、时钟等电子设备作为子系统集成后就有了智能手机这个个人终端平台,如图3-16所示。
图3-16 航空母舰和智能手机平台
将独立的两个或多个单系统进行集成是实现创新的途径之一。集成后的系统,其原有性能可以获得提高并组合出新的有用功能。一般来说,集成的子系统越多,系统的功能往往就越多、越强大。但是,技术系统不能无限制地集成为超系统。因为系统的复杂性会随之提升,由此而造成可靠性降低,管理难度加大,运行效率低,因此必须对子系统进行优化、重组和裁剪。系统扩展与裁剪是同时进行的,扩展到一定程度就会有裁剪发生。关于技术系统发展到更高级别的系统扩展与裁剪,扳手的进化是很好的例子,如图3-17所示。
图3-17 扳手技术系统的扩展与裁剪
前面提到的智能手机,尽管有二十万以上的丰富的应用软件(App)可供选装,但是一个手机最多也就安装几十个到一百多个App。过多地安装和启用App将会造成占用大量的存储空间,系统运行缓慢,经常检查更新,甚至导致死机。因此,App装多了就需要根据使用率的情况进行删减,或者尽量用一个软件替代多个软件的功能。
当技术系统进化到极限时,实现某项功能的子系统会从系统中剥离,向超系统进化,成为超系统的一部分,在剥离出的子系统的功能获得增强的同时,可以使原有的技术系统,降低部分或整体系统的复杂性,减少制造成本,增加可靠性、增加可维修性或可操作性。例如:战斗机远途作战时需要携带足够的燃油,原有的副油箱曾是飞机必不可少的一个子系统,如今的战斗机为了隐身的需要已经不能再携带副油箱,于是副油箱的功能从飞机上剥离,转入超系统,以空中加油机的形式给飞机加油,飞机技术系统本身也获得简化。(www.daowen.com)
关于向超系统进化法则,不同的TRIZ流派有着大致相同但是彼此有差异的阐述。例如,有的TRIZ专家认为,向超系统进化有四个主要的进化趋势:
1)集成的超系统与原技术系统的参数差异化增加的趋势(电钻钻孔与手摇钻打孔);
2)集成的超系统与原技术系统的主要功能差异化增加的趋势(模拟手机与数字手机);
3)技术系统与超系统集成水平加深的趋势(家用烤面包机);
4)超系统集成数量增加的趋势(打印、复印、传真、扫描一体机)。
通过智能手机的例子就可以看出,这四个进化趋势与前面所述的进化方向大同小异。
向超系统进化也存在着反趋势进化,即系统组件的裁剪,或者系统复杂度的降低。系统组件的裁剪已经形成了“增加裁剪度法则”,参见本章第四节。
要点小结
技术系统总是沿着“单系统→双系统→多系统”的方向发展;两个以上的技术系统的集成方式有同质的、非同质的、特性有差异的和反向特性集成等;系统扩展与裁剪时同时进行;技术系统不能无限制地集成为超系统,必须兼顾系统可靠性和运行效率;当技术系统进化到极限时,实现某项功能的子系统会从系统中剥离,向超系统进化,成为超系统的一部分。技术系统向超系统进化的总体进化路径如图3-18所示。
图3-18 技术系统向超系统进化的总体进化路径
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