黑龍江省科學(xué)技術(shù)廳發(fā)展計(jì)劃處李建峰

        20世紀(jì)中葉以來(lái)，新的科學(xué)技術(shù)革命在全世界范圍內(nèi)興起，它使現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生了重大變革。以微電子技術(shù)為代表的高技術(shù)全面進(jìn)入了人們的社會(huì)生活，其意義超過(guò)了以往的歷次技術(shù)革命。從量上看，新技術(shù)革命使勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅度增值，使科技轉(zhuǎn)化為直接生產(chǎn)力的速度不斷加快，科技成果物化為新產(chǎn)品的時(shí)間大大縮短。從質(zhì)上看，新技術(shù)革命全面改變了現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，其表現(xiàn)可以概括為“智化、微化、軟化、網(wǎng)化”四個(gè)明顯特征。可以說(shuō)，以上的這些變化是與技術(shù)系統(tǒng)的不斷進(jìn)化息息相關(guān)、密不可分的。

        一、系統(tǒng)與技術(shù)系統(tǒng)

        什么是系統(tǒng)？系統(tǒng)就是由許多部分組成的整體，所以系統(tǒng)的概念就是要強(qiáng)調(diào)整體，強(qiáng)調(diào)整體是由相互關(guān)聯(lián)、相互制約的各個(gè)部分組成的。也就是說(shuō)，系統(tǒng)是具有系統(tǒng)特性的部件之間聯(lián)系的總和。飛機(jī)的系統(tǒng)特性是飛行，縫紉機(jī)的系統(tǒng)特性是能夠縫衣服，冰箱的系統(tǒng)特性是能夠冷凍或冷藏食品。一般來(lái)說(shuō)，我們把復(fù)雜的研究對(duì)象稱(chēng)為“系統(tǒng)”，即由相互作用和相互依賴(lài)的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能的有機(jī)整體，而這個(gè)“系統(tǒng)”本身又是它所從屬的一個(gè)更大系統(tǒng)的組成部分。例如，導(dǎo)彈是由彈體、彈頭、制導(dǎo)、遙測(cè)、外彈道測(cè)量和發(fā)射等分系統(tǒng)組成的一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，它又是戰(zhàn)略轟炸機(jī)的組成部分，而戰(zhàn)略轟炸機(jī)就是一個(gè)更大的復(fù)雜系統(tǒng)。導(dǎo)彈的每一個(gè)分系統(tǒng)在更細(xì)致的基礎(chǔ)上可以劃分為若干裝置，例如彈頭分系統(tǒng)是由引信裝置、保險(xiǎn)裝置和熱核裝置等組成，每一個(gè)裝置還可以更細(xì)致地分為若干個(gè)電子和機(jī)械構(gòu)件。
        18世紀(jì)末，法國(guó)科學(xué)家狄德羅（1713～1784）在他主編的《百科全書(shū)》條目中開(kāi)始列入了“技術(shù)”條目。他指出：“技術(shù)是為某一目的共同協(xié)作組成的各種工具和規(guī)則體系”。這是較早給技術(shù)下的定義，直到現(xiàn)在，許多辭書(shū)上的技術(shù)定義基本上沒(méi)有超出狄德羅的技術(shù)概念范疇。從上述技術(shù)概念可以概括為五個(gè)要點(diǎn)：①把技術(shù)與科學(xué)區(qū)別開(kāi)來(lái)，技術(shù)是“有目的的”；②強(qiáng)調(diào)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)廣泛“共同協(xié)作”完成的；③指明技術(shù)的首要表現(xiàn)是生產(chǎn)“工具”，是設(shè)備，是硬件；④指出技術(shù)的另一個(gè)重要表現(xiàn)形式—“規(guī)則”，即生產(chǎn)使用的工藝、方法、制度等知識(shí)，這就是軟件；⑤技術(shù)和科學(xué)一樣，都把定義的落腳點(diǎn)放在“知識(shí)體系”上，即技術(shù)是成套的知識(shí)系統(tǒng)。
        什么是技術(shù)系統(tǒng)呢？我們認(rèn)為，所有運(yùn)行某個(gè)功能的事物均可被稱(chēng)為技術(shù)系統(tǒng)。TRIZ理論之父阿奇舒勒告訴我們：任何技術(shù)系統(tǒng)均包括一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)執(zhí)行自身功能，它又可以分為更小的子系統(tǒng)。TRIZ理論中最簡(jiǎn)單的技術(shù)系統(tǒng)是由兩個(gè)元素以及兩個(gè)元素之間傳遞能量組成的。例如，技術(shù)系統(tǒng)“汽車(chē)”是由“引擎”、“換向裝置”和“剎車(chē)”等子系統(tǒng)組成，而“剎車(chē)”又由“踏板”和“液壓油”等子系統(tǒng)組成；再如，技術(shù)系統(tǒng)“自行車(chē)”是由“車(chē)架”、“車(chē)把”、“車(chē)閘”、“腳蹬”、“車(chē)鏈”、“車(chē)叉”、“輪胎”、“貨架”、“擋泥板”“輻條”等子系統(tǒng)組成，而“腳蹬”又由“大拐”和“車(chē)蹬”等子系統(tǒng)組成。自行車(chē)的超系統(tǒng)為公路、行車(chē)道、信號(hào)燈、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等，反系統(tǒng)為汽車(chē)運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸?shù)?。子系統(tǒng)將在更高層系統(tǒng)之中相互連接，任何子系統(tǒng)的改變將會(huì)影響到更高層系統(tǒng)。當(dāng)我們解決技術(shù)問(wèn)題時(shí)，常常要考慮其子系統(tǒng)和更高層系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系和彼此作用。

        二、技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的S曲線(xiàn)

        技術(shù)預(yù)測(cè)的研究起始于上個(gè)世紀(jì)中葉，最初應(yīng)用于軍工產(chǎn)品，即對(duì)武器及其部件的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后逐漸應(yīng)用到民用產(chǎn)品之中。在長(zhǎng)期的研究過(guò)程中，理論界提出了多種技術(shù)預(yù)測(cè)方法，其中最具成效的就是TRIZ的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化理論。技術(shù)預(yù)測(cè)研究是對(duì)未來(lái)相對(duì)一個(gè)時(shí)期內(nèi)的科學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)行的系統(tǒng)研究，其目標(biāo)是要確定具有戰(zhàn)略性的研究領(lǐng)域，以及選擇那些對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)利益具有較大貢獻(xiàn)的技術(shù)群。應(yīng)當(dāng)看到，技術(shù)預(yù)見(jiàn)是當(dāng)今世界各國(guó)政府加快改革步伐和加強(qiáng)科技計(jì)劃與管理工作，特別是提高科技戰(zhàn)略與規(guī)劃水平的重要工具之一。當(dāng)然，世界各國(guó)企業(yè)尤其是大企業(yè)集團(tuán)和跨國(guó)公司，對(duì)技術(shù)預(yù)見(jiàn)的研究與交流也越來(lái)越重視。那么，技術(shù)尤其是列為當(dāng)今世界上的前沿技術(shù)是如何向前發(fā)展的呢？經(jīng)濟(jì)學(xué)家賴(lài)恩•阿瑟（W•Brian Arthur）在他的《技術(shù)的本質(zhì)：它是什么和如何演變》一書(shū)中寫(xiě)道，技術(shù)發(fā)展實(shí)際是建立在現(xiàn)有技術(shù)的持續(xù)組合上。由此看來(lái)，技術(shù)上的突破是現(xiàn)有技術(shù)重新組合的結(jié)果，現(xiàn)有技術(shù)本身的由來(lái)也要經(jīng)過(guò)這一過(guò)程。在阿瑟看來(lái)，“唯一的發(fā)明者”就是發(fā)明本身。那些被人們認(rèn)為是天才的發(fā)明者總是一些對(duì)現(xiàn)有技術(shù)非常精通的人，而且他們有興趣將現(xiàn)有技術(shù)以全新方式進(jìn)行組合。他認(rèn)為，無(wú)論是技術(shù)還是科學(xué)進(jìn)步的動(dòng)力都源自人類(lèi)對(duì)現(xiàn)有世界的探索。
        技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則屬于TRIZ的基礎(chǔ)理論，它的主要觀(guān)點(diǎn)是：技術(shù)產(chǎn)品的進(jìn)化并不是隨意和無(wú)規(guī)律可循的，而是遵循著一定的客觀(guān)規(guī)律和模式在不斷地向前發(fā)展。任何一種產(chǎn)品、工藝或技術(shù)都是隨著時(shí)間的推移向著更高的方向發(fā)展和進(jìn)化的，并且它們的進(jìn)化過(guò)程大致都會(huì)經(jīng)歷幾個(gè)相同的階段。阿奇舒勒還發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)工程領(lǐng)域中總結(jié)出來(lái)的進(jìn)化模式及進(jìn)化路線(xiàn)可以在另一個(gè)工程領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)，即技術(shù)進(jìn)化模式與進(jìn)化路線(xiàn)具有可傳遞性。常見(jiàn)的技術(shù)系統(tǒng)的生命周期一般包括嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和衰退期四個(gè)階段，這條路線(xiàn)用圖例表示出來(lái)就是一條S形的“小路”，即所謂的S曲線(xiàn)。
        對(duì)于企業(yè)的研發(fā)決策，具有重要指導(dǎo)意義的是曲線(xiàn)上的拐點(diǎn)。在進(jìn)入第一個(gè)拐點(diǎn)之后，企業(yè)應(yīng)從原理實(shí)現(xiàn)的研究轉(zhuǎn)入商業(yè)開(kāi)發(fā)階段，否則，該企業(yè)就會(huì)被及時(shí)轉(zhuǎn)入商業(yè)化的其他企業(yè)甩在后面。當(dāng)進(jìn)入第二個(gè)拐點(diǎn)的時(shí)候，說(shuō)明產(chǎn)品的技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入成熟期，企業(yè)生產(chǎn)該類(lèi)產(chǎn)品已經(jīng)獲取了豐厚的利潤(rùn)，同時(shí)要繼續(xù)研究?jī)?yōu)于該產(chǎn)品技術(shù)的更高一級(jí)的技術(shù)，以便將來(lái)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)轉(zhuǎn)入下一輪競(jìng)爭(zhēng)。在此期間，企業(yè)應(yīng)有大量的投入，但是如果技術(shù)已經(jīng)成熟，那么，推進(jìn)技術(shù)更加成熟的投入就不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)取得明顯的收益。此時(shí)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)入研究，選擇替代技術(shù)或者新的核心技術(shù)。例如，LED的意思是發(fā)光二極管，半導(dǎo)體照明就是采用發(fā)光二極管作為新光源。半導(dǎo)體照明具有壽命長(zhǎng)、節(jié)能、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn)，同樣光度下，耗電量?jī)H為普通白熾電燈的十分之一，壽命卻可以延長(zhǎng)100倍，被認(rèn)為是21世紀(jì)最有價(jià)值的新光源，將會(huì)取代白熾燈和日光燈成為照明市場(chǎng)的主導(dǎo)。由于這項(xiàng)新技術(shù)正處于成長(zhǎng)期和成熟期之間，近年來(lái)世界各國(guó)相繼推出LED半導(dǎo)體照明計(jì)劃，投入巨資開(kāi)發(fā)研究，爭(zhēng)先恐后地占領(lǐng)LED照明領(lǐng)域的最前沿。

        三、技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的八大法則

        阿奇舒勒的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化論可以與自然科學(xué)中的達(dá)爾文生物進(jìn)化論和斯賓塞的社會(huì)達(dá)爾文主義齊肩，被稱(chēng)為“三大進(jìn)化論”。技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則是在快速變革的過(guò)程中，技術(shù)系統(tǒng)要素與外部環(huán)境之間穩(wěn)定、重復(fù)的關(guān)系。了解和掌握技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化的八大法則會(huì)使工程技術(shù)人員能夠避免系統(tǒng)進(jìn)化過(guò)程中的許多得不償失的試錯(cuò)，其可以應(yīng)用于市場(chǎng)需求、定性技術(shù)預(yù)測(cè)、產(chǎn)生新技術(shù)、運(yùn)籌專(zhuān)利布局和選擇企業(yè)戰(zhàn)略制定的時(shí)機(jī)等；還可以用來(lái)解決難題、預(yù)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)，是解決創(chuàng)造性問(wèn)題的有力工具。學(xué)術(shù)界專(zhuān)家們把八大進(jìn)化法則劃分為三個(gè)組：第一組是確立系統(tǒng)壽命開(kāi)始條件的三個(gè)法則——完備性法則、能量傳遞法則和協(xié)調(diào)性法則；第二組是確立系統(tǒng)開(kāi)發(fā)條件的三個(gè)法則——提高理想度法則、子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化法則和向超系統(tǒng)進(jìn)化法則；第三組是確立技術(shù)和物理因素影響下的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的兩個(gè)法則——向微觀(guān)級(jí)進(jìn)化法則、動(dòng)態(tài)性進(jìn)化法則。技術(shù)系統(tǒng)八大進(jìn)化法則的核心是提高理想度法則，也就是說(shuō)，其他七個(gè)法則都是圍繞提高理想度服務(wù)的。
        完備性法則。任何產(chǎn)品的創(chuàng)新與進(jìn)化都在遵循著一定的規(guī)律，而要實(shí)現(xiàn)其功能，一個(gè)完整的技術(shù)系統(tǒng)必須包含以下四個(gè)部分：動(dòng)力裝置、傳輸裝置、執(zhí)行裝置、控制裝置，它們最終的目標(biāo)是使產(chǎn)品能夠達(dá)到最理想的功能與狀態(tài)。例如，一輛馬車(chē)的動(dòng)力裝置是馬，傳輸裝置是車(chē)軸，執(zhí)行裝置是車(chē)轅和車(chē)輪，控制裝置是鞭子。
        能量傳遞法則。技術(shù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，必須保證能量能夠從能量源流向技術(shù)系統(tǒng)的所有零部件。反之，如果技術(shù)系統(tǒng)中的某個(gè)零件不能接受能量，就會(huì)影響其發(fā)揮作用，那么整個(gè)技術(shù)系統(tǒng)就不能執(zhí)行其有用功能，或者有用功能作用的發(fā)揮就會(huì)大打折扣。例如，收音機(jī)在金屬屏蔽的環(huán)境中（如在汽車(chē)?yán)铮┗蛟诘叵滤淼览锞筒荒軌蛘Ｊ章?tīng)高質(zhì)量的廣播效果，能量源的傳遞就會(huì)受阻，要解決這一問(wèn)題，只要在車(chē)外加一根天線(xiàn)就可以了。
        協(xié)調(diào)性法則。該法則規(guī)定有效技術(shù)系統(tǒng)存在的必要條件是協(xié)調(diào)，它主要表現(xiàn)在三方面：①結(jié)構(gòu)上的協(xié)調(diào)；②各個(gè)性能參數(shù)的協(xié)調(diào)；③工作節(jié)奏與頻率上的協(xié)調(diào)。如果很好地掌握了協(xié)調(diào)性法則，就可以讓技術(shù)系統(tǒng)發(fā)揮出最大的功能。這里我們舉一個(gè)大一點(diǎn)的非技術(shù)系統(tǒng)的例子—現(xiàn)代化軍事指揮系統(tǒng)，它是由電子計(jì)算機(jī)、指揮運(yùn)算程序、通信網(wǎng)絡(luò)、終端和各分系統(tǒng)之間的接口形成的體系結(jié)構(gòu)，要搞好這個(gè)體系運(yùn)作，沒(méi)有結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、工作節(jié)奏上的協(xié)調(diào)一致是難以想象的。
        提高理想度法則。這一法則規(guī)定技術(shù)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)沿著提高理想度的方向進(jìn)化，貫穿其整個(gè)壽命的始終，趨向更加簡(jiǎn)單、可靠、有效，它是八大技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化法則的首要法則。例如，為了使有限空間的房間變得更加寬敞，可以將原本分散開(kāi)的衣柜、電視柜、酒柜等家具組合成一套功能齊全而又完整的組合柜。
        子系統(tǒng)不均衡進(jìn)化法則。技術(shù)系統(tǒng)中的子系統(tǒng)及子系統(tǒng)之間的進(jìn)化都存在著不均衡的現(xiàn)象，以不同的速率進(jìn)化，這就導(dǎo)致了技術(shù)矛盾的出現(xiàn)和技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化。例如，CPU作為電腦中的重要子系統(tǒng)，如果沒(méi)有達(dá)到和其他零部件一樣先進(jìn)的水平，也就不能使這臺(tái)電腦達(dá)到理想化的狀態(tài)。
        向超系統(tǒng)進(jìn)化法則。任何先進(jìn)的技術(shù)系統(tǒng)都會(huì)走這樣一條路：沿著從簡(jiǎn)單單系統(tǒng)向兩個(gè)、多個(gè)系統(tǒng)或不同系統(tǒng)混合的方向進(jìn)化。比如，我們?nèi)粘Ｋ褂玫男〉?，其功能單一，就是切東西。但是現(xiàn)在我們使用的是一把組合刀，可以從中抽出來(lái)的不只是小刀，還有起子、指甲刀、錐子、餐叉、小齒鋸、螺絲刀、鑷子等具有其他功能的工具。這些原來(lái)各自獨(dú)立分離的物品最終形成了一個(gè)統(tǒng)一的卻又保留了原來(lái)功能的新產(chǎn)品。
        向微觀(guān)級(jí)進(jìn)化法則。該法則規(guī)定技術(shù)系統(tǒng)是沿著其元件分解的大致方向進(jìn)化的。也就是說(shuō)，這種技術(shù)進(jìn)化的過(guò)程，是由大到小、由宏觀(guān)系統(tǒng)向微觀(guān)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化過(guò)程。例如，電子元件向微觀(guān)級(jí)的進(jìn)化是：電子管—晶體管—集成電路；播放器向微觀(guān)級(jí)的進(jìn)化是：錄音機(jī)—隨身聽(tīng)—便攜CD機(jī)—mp3—耳環(huán)播放機(jī)。
        動(dòng)態(tài)性進(jìn)化法則。技術(shù)系統(tǒng)的發(fā)展變化就像生物進(jìn)化一樣存在著一些客觀(guān)規(guī)律，看看我們身邊的產(chǎn)品，如測(cè)量長(zhǎng)度的工具，經(jīng)歷了從剛性直尺到折疊尺、從柔性卷尺到激光測(cè)距的進(jìn)化過(guò)程；又如切割工具，經(jīng)歷了從剛性刀子到鉸接剪子、從線(xiàn)切割到水切割又到激光切割的進(jìn)化過(guò)程；老師們使用的教鞭，經(jīng)歷了木桿教鞭到伸縮教鞭又到激光教鞭的進(jìn)化過(guò)程……總之，技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化是朝著柔性、可移動(dòng)性和可控性方向發(fā)展的，這就是動(dòng)態(tài)性進(jìn)化法則。例如，電腦鍵盤(pán)的發(fā)展歷程就充分體現(xiàn)了柔性化：普通鍵盤(pán)—可折疊鍵盤(pán)—柔性鍵盤(pán)—液晶鍵盤(pán)—虛擬激光鍵盤(pán)等。再如，樓道里聲控?zé)舻氖褂?，居民只要咳嗽一聲或者跺一下腳，燈就亮起來(lái)了，這種進(jìn)化就體現(xiàn)了人為控制的作用。
                          


    李建峰，1951年生，漢族，黑龍江省哈爾濱市人，現(xiàn)工作單位為黑龍江省科學(xué)技術(shù)廳發(fā)展計(jì)劃處，處級(jí)調(diào)研員，高級(jí)工程師，博士。從事全省技術(shù)創(chuàng)新方法工作3年，現(xiàn)為黑龍江省技術(shù)創(chuàng)新方法（TRIZ理論）宣講組成員、省技術(shù)創(chuàng)新方法研究會(huì)常務(wù)理事、省科技經(jīng)濟(jì)顧問(wèn)委員會(huì)宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)專(zhuān)家組成員。自2007年8月份黑龍江省被科技部批準(zhǔn)為國(guó)家首批創(chuàng)新方法試點(diǎn)省份以來(lái)，李建峰先后為黑龍江省各高校、企業(yè)、科研院所宣講TRIZ理論近百場(chǎng)，培訓(xùn)科技人員和管理人員10，000余人，收到了很好的推廣效果。