2.3.1 技术进化模式与法则
2.3.1.1 技术系统进化模式
技术系统由多个子系统组成，并通过子系统间的相互作用来实现一定的功能，子系统可以是零件或部件，甚至是构成元素。产品的技术系统还应该依靠彼此关系的重要性和位置分层次进行分析，技术系统中各个子系统之间的关系如图2-14所示。
图2-14 技术系统构成图
能量资源、材料资源及产品的工作对象直接决定了产品的基本技术系统。而操作系统通过多种不同的传动系统最后作用在不同的执行系统上。控制系统对技术系统中其他的元素也有影响，不同的能量资源需要依靠不同的技术系统来传递。原料的进化，包括对象材料的发展，也会影响到技术系统。
企业在新产品的研发决策过程中，要预测当前产品的技术水平及新一代产品可能的进化方向，这种预测过程称为技术预测。在长期的研究过程中，西方理论界提出了多种技术预测方法，可以归纳为规范化方法（normative method）与探索性方法（exploratory method）两大类。弗劳恩斯（Frauens）指出，西方传统的技术预测存在3个缺点：预测所需要的准则太弱，支持提出及实现可能特征的工具集有限、确定产品功能的潜力主要取决于专家。TRIZ创始人Altshuller等通过分析世界专利库，惊奇地发现不同领域中技术进化的规律是相同的，而且某个工程系统的进化定律与进化路线在另一个工程系统中也能够实现，即技术进化定律与进化路线具有可传递性。掌握了这些规律就能主动预测未来技术系统、技术结构的进化趋势，从而形成TRIZ的技术预测系统。
产品功能创新可分为模糊前端、新产品开发和商品化3个阶段，其中模糊前端是最重要的阶段，TRIZ创新理论以需求进化定律为手段来解决模糊前端问题。本书结合8种技术进化模式和KANO模型，形成了在现有产品基础上进行创新的模型（见图2-15）。
图2-15 TRIZ技术系统进化的8种模式
20世纪90年代，美国TRIZ专家们将Altshuller的4个产品进化阶段及8条定律发展成为技术系统进化的8种模式，包括进化阶段发展模式、理想化阶段模式、系统非均衡模式、动态性及可控性模式、技术集成进化模式、系统元件的匹配与不匹配进化模式、微观进化发展模式和自动化方向进化模式，这8种模式是适合表达技术进化的通用法则，可以应用于任意技术系统中。
TRIZ中的技术进化理论反映了技术系统、组成元件、系统与环境之间在进化过程中重要的、稳定的和重复性的相互作用。弗里（Fry）及里温（Rivin）在以往TRIZ研究成果的基础上，将技术进化定律归纳为提高理想度水平、子系统的非均衡发展、动态化增长、向复杂系统进化、向微观系统进化、完整性、缩短能量流路径长度、增加可控性、增加和谐性等9条定律。
技术进化定律给出技术系统进化的宏观方向，但没有给出每个方向进化的微观细节。每条定律中有多条技术进化路线，每条进化路线由技术所处的不同状态构成，表明技术进化由低级向高级进化的过程可以作为技术预测的依据。技术系统进化理论几乎每年都有新的研究成果，呈现出百花齐放的态势，对于技术系统进化法则，在不同时期不同TRIZ学术流派的资料中有一些不同的术语描述，如规律、法则、趋势和模式等。尽管术语不同，但所表达的含义基本是一致的。规律和法则是描述现象之间的一般关系，指明了技术系统进化的一般规律，描述过于宏观，实操性差；趋势则描述了系统元件进化趋势的方向，可以矢量化、更具体且更具方向感。模式是某些确定的过程的进化指标，它不仅指明了进化方向，也指示了一个技术系统或者其元件特性转化的详细路径。
近几年，经济学范畴的技术创新进化研究在我国也得到迅速发展，技术创新产生的原因是技术创新过程的底层因子如知识、信息及其载体技术相互作用所致。这些底层因子之间也是互为条件并相互进化的。另外，技术创新的外部宏观系统——社会系统也是不断进化的，技术创新的外部环境是由市场、组织、制度、文化等要素组成的，这些要素也是相互作用的，且是不断进化的。与生物进化论的自然选择理论相似的是，技术创新的产生归根结底是由于社会或市场对技术创新进行了选择，也就是技术创新适应了社会、文化，满足了市场需求，这才是成功的创新。若技术创新不能适应社会、市场，也就是社会或市场没有选择技术创新，技术创新就是失败的。
现代TRIZ的观点倾向于建立进化法则的层次结构，模式从属于趋势，趋势从属于法则。关于技术进化理论的研究，国外专家的研究成果较为突出。俄罗斯圣彼得堡学派针对经典TRIZ的进化法则进行了一定的细分和结构化处理，S曲线为最高进化法则，增加或合并了一些新的进化法则。比如，把“能量传递法则”改为“流进化法则”，在“向超系统进化法则”中增添了“增加裁剪度法则”，把“向微观及增加场应用进化法则”合并到“动态性法则”之中等，最后形成了11条进化法则组成的进化法则体系。该进化法则体系的优点是，在经典TRIZ的8条进化法则的基础上新增了3条法则，并在多个法则之间建立了上下级的发展层次和结构化的联系（见图2-16）。
图2-16 俄罗斯圣彼得堡学派TRIZ的进化法则
2.3.1.2 技术进化趋势的进阶数
技术系统的8条进化法则给出了技术进化的一般目标和方向，但没有给出每个方向进化的细节。事实上，在每条进化法则之下有多个技术进化趋势，每条技术进化趋势由技术所处的不同状态特性构成。英国TRIZ专家达勒尔·曼恩将8条进化法则进一步细化和量化，提出了技术系统的进化潜能37个进化趋势，分为空间进化趋势线、界面趋势线、时间趋势线，每个趋势线中有不同的进阶数（37个进化趋势的进阶数见附录12）。
2.3.1.3 技术进化潜能雷达图
TRIZ专家达勒尔·曼恩等在37个进化趋势中有不同的进阶数这一观点的基础上，提出了利用进化潜能雷达图构建发展进化潜能的想法。进化潜能雷达图引入37个参数进化趋势线，并将其划分在空间、时间与界面三个区域中，每一条趋势线各自包含若干个进阶数，将37个演化趋势参数的最高进阶数以雷达图方式呈现，即进化潜能极限雷达图。
雷达图将各项数据对应的数字和比率集中在一个圆形的图表上，使用者能一目了然地了解各项技术的进化趋向，雷达图可以直观地反映出技术或产品现阶段的进化潜力，每一条与该技术或产品相关的进化路线都可以在雷达图上明确其相应位置（见图2-17）。雷达图的中心为技术进化的起始状态，边缘为技术进化的极限状态，折线与轮辐线的交点为技术进化的当前状态，连接折线构成的阴影部分表示技术或产品在每条进化路线上的进化程度，空白区域即非阴影部分表示技术或系统目前还存在的进化潜力，表明了技术进化的方向和潜能大小。进化潜能雷达图不仅可以用来与竞争对手产品进行分析比较，了解产品改善的途径、识别市场需求，还可以通过定性技术预测，为企业发展制订一系列前瞻性、战略性的长远发展计划提供理论依据。
图2-17 技术进化潜能雷达图
2.3.1.4 技术进化树
TRIZ专家尼古拉·什帕科夫斯基在其专著《进化树》一书中提出了进化树理论，创造了一种对专利中的进化路线信息进行分类的新方法，即把进化路线信息组织为进化树。他的这个研究成果是在Altshulle提出的技术进化规律和路线的基础上形成的。通过研究技术系统进化过程，尼古拉提炼出进化特征及资源应用明显的单-双-多系统路线、裁剪路线、扩展-裁剪路线、分割路线、几何进化路线、表面特征进化路线、向系统内部进化路线、动态化路线、提高可控性路线、提高协调性路线等10条技术系统进化路线，称为主要进化路线。进化树理论对经典TRIZ的8条进化法则进行了结构化处理和颠覆性的重组，用一个统一的树状结构来展示每一条进化路线、每一个进化分支及每一个进化版本，形成更为具体的进化“模式”，每个模式都可以是形式化、具体化，甚至是量化的。如果进化树的主干是“模式1”，分支则是“模式1.n”或“模式1.i”等（如图2-18）。
图2-18 技术系统在某个阶段的进化树
进化树中箭头线表示进化路线，每1条进化路线都由若干节点连接而成，节点用于表示技术状态，通过节点状态的差异来描述技术系统进化过程。在实际应用中，1个节点用来记录1种技术方案，当已有的技术方案完全分布在进化树上时，技术分布规律和技术潜力就显现出来，枝条的次序连接起来形成树形结构，以描述技术系统进化过程。技术进化树中每一条进化路线都有其主要作用，如果将技术目标与技术路线主要作用关联，就可以选择出具有指导意义的技术路线。对技术进化树的10条进化路线进行整理，得出技术进化路线的主要作用。在构建技术进化树时，首先需要将进化路线与技术目标相匹配，选出匹配的进化路线。如有必要，还需要按照进化树构建原则，对进化路线进行补充，将技术系统的过去和现在技术方案分布在进化树上，形成具体技术方案的进化树。
通过进化树可以直观地看到和了解整个系统的进化过程，及预测未来的进化方向，很多技术系统的实体部分也就有了明确的路线、阶段与总体发展目标，因此进化树是进行技术预测的很重要的工具（见表2-1）。
表2-1 技术进化路线的主要作用
资料来源：作者整理。
国外学者弗劳恩斯（Frauens）指出，苏联TRIZ中的技术系统进化理论（technology system evolution）已提供了强有力的技术预测工具，这些工具包括技术进化定律及进化路线等。TRIZ大师尤里·丹尼洛夫斯基（Yury Danilovsky）也将进化法则定义为9条，但是在命名和内容划分上，与Altshuller的进化法则有一定的差别。在尤里·丹尼洛夫斯基的进化法则中，把经典TRIZ中的能量传递法则改成了增加传导性法则（但不同于流分析），把协调性法则改成了协调与不协调发展（强调不协调的反趋势），取消了不均衡进化法则，增加了马奇姆（Matchem）物质-场法则。Altshuller曾经认为有些发明措施是与技术系统的进化无关的。尤里·丹尼洛夫斯基的研究成果则显示40条发明原理全部与技术系统进化有关，这是对经典TRIZ的发展与补充。