TRIZ理论五-系统功能分析

2014年12月系统功能分析与裁剪TRIZ发明创新理论及应用TRIZ理论体系•一、功能分析概述•二、功能定义•三、功能分类•四、功能整理•五、功能系统分析方法•六、基于组件的功能评估•七、系统裁剪主要内容+19世纪40年代，价值工程理论的创始人---美国通用电气的工程师迈尔斯首先提出功能的概念，并把它作为工程研究的核心问题，他认为，顾客买的不是产品本身，而是产品的功能。+系统科学观点：功能是结构的抽象，结构是功能的具体功能是系统存在的理由，是系统的外在表现结构是系统功能的载体，是系统的客观存在“功能”概念的提出产品规划产品原理设计技术设计施工设计从产品规划到产品原理设计是这一过程中最为关键的一步。系统功能分析产品设计过程+功能分析是对技术系统的“功能”进行抽象的描述，并进行分类、整理、系统化的过程。用户需求的是产品的功能，功能是产品的本质，而产品的具体内容只是功能的实现形式。功能分析+开发新技术系统时，首先需确定系统完成或实现的主要功能，然后将主要功能分解为子功能，即功能分解。+改进已有技术系统时，是理清技术系统的主要功能以及其辅助功能，以便理解系统，找出系统的问题所在。功能分析的应用功能定义功能分类功能整理简明描述功能用动宾词组描述采用本质表达功能作用分类功能等级分类性能水平分类组件层次分析相互作用分析功能等级分析性能水平分析建立功能模型功能分析的步骤•一、功能分析概述•二、功能定义•三、功能分类•四、功能整理•五、功能系统分析方法•六、基于组件的功能评估•七、系统裁剪主要内容+技术系统：由相互联系的组件和组件之间的相互作用组成，以实现某种功能+组件：指组成技术系统或超系统的一个部分，是由物质或者场组成的一个物体+超系统：是将已经分析过的技术系统作为组件的系统，或不属于系统本身但与系统及其组件有一定相关性的系统+目标：指技术系统的作用对象技术系统的几个概念+功能（Function）是系统满足使用者需求（现实需求和潜在需求）的任何属性。生产者干什么的？顾客为什么购买？功能功能调节温度采光、通风、调温功能功能（Function）是指某组件（子系统、功能载体）改变或保持另一组件（子系统、功能对象）的某个参数的行为或作用（Action)录音笔灯泡录放声音提供光源TRIZ理论的“关于组件的功能”+就是指对分析对象及其组成部分所应具有的各种功能，用简明、准确的语言进行描述和表达。功能载体功能对象作用（Action)“功能”的图形化表达法“功能”的通用描述法X更改（或保持）Z的参数YX—功能载体，Z—功能对象，Z—功能对象Z的某个参数功能定义+1、用动宾词组描述，功能=工作+对象（V+O）如：电线的功能=传输电流+2、功能受体至少要有一个参数受到影响，发生改变。如：传输电流意味着电子位置的改变。+3、禁止使用“不”替代否定动词。如：不能说“陶瓷不能传导电流”，而要说“陶瓷阻碍电流”；不能说“河堤缺口不能阻止河水”，而要说“河堤缺口引导河水”+4、功能对象必须是组件，不能是组件参数，并且需要针对特定条件下的具体技术系统进行功能陈述。+5、尽量用抽象的词语表达，避免使用专业术语功能定义的原则+直觉表达：描述的不是功能，而是功能执行的结果+TRIZ的功能定义采用本质表达技术系统直觉表达本质表达电吹风机吹干头发蒸发水分电风扇凉爽身体移动空气放大镜放大目标物改变光线白炽灯照亮房间发光挡风玻璃保护司机防止车外物体撞击二极管整流电流阻滞某极性电流功能定义的直觉表达与本质表达功能动词功能动词功能动词功能动词吸收分解加热阻止聚集沉淀支撑加工装配（组装）破坏告知保护弯曲检测连接移除拆解干燥定位旋转（转动）相变嵌插混合分离清洁浸蚀移动振动凝结蒸发定向固定冷却析取擦亮传递腐蚀煮沸防护……本质表达法常用功能动词+功能的图形化表达常用箭头和矩形框来表示（动宾结构），其中箭头代表动词（动作），矩形框代表名词（组件）。组件A组件BA对B的动作（动词）功能载体功能=动作+对象功能对象功能的图形化表达法及作用+功能的图形化表达把组件与其功能分离，分别进行考虑。组件A组件BA对B的作用我们不需要组件A将功能和组件分离开我们需要组件A的功能功能的图形化表达法及作用•一、功能分析概述•二、功能定义•三、功能分类•四、功能整理•五、功能系统分析方法•六、基于组件的功能评估•七、系统裁剪主要内容+一、根据发挥的具体作用，功能可分为：有用功能：指功能载体对功能对象的作用按照期望的方向改变功能对象的参数特点：改“善”参数有害功能：指功能载体对功能对象的作用不按照期望的方向改变功能对象的参数特点：“不改善”甚至“恶化”参数功能分类（一）+根据功能对象在系统中所处的位置不同，有用功能可分为不同的等级：基本功能、辅助功能、附加功能+分类原则：离系统目标越近，则功能等级越高+功能等级的表达方法：功能价值，等级越高，价值越大+有害功能不需划分功能等级有用功能的等级分类基本（主要）功能B功能的对象是系统目标或目的系统存在的主要理由，回答“系统能做什么？”功能价值最高，为3分辅助功能Ax功能的对象是系统组件支撑基本功能辅助功能的价值，为1分，如其功能对象为提供基本功能的组件时，则功能价值为2分附加功能Ad功能对象是超系统组件，回答“系统还能做什么？”附加功能的价值，为2分有用功能的等级分类与功能价值系统组件n超系统组件1系统组件2系统组件1系统目标附加功能Ad=2辅助功能Ax=2辅助功能Ax=1附加功能Ad=2基本功能B=3例：有用功能的功能价值•技术系统中的有用功能在实际过程中对功能对象参数的改善值可能与期望的改善值之间存在一定的差异，称为有用功能的“性能水平”，可分为3类：正常功能，代号“N”—实际的改善值达到期望的改善值功能过度，代号“E”—实际的改善值大于期望的改善值功能不足，代号“I”—实际的改善值小于期望的改善值•分类目的：为后续的功能分析和裁剪提供依据•功能过度和功能不足都是系统的不利因素有用功能的性能水平+二、按功能之间的逻辑关系：1、从属关系：上位功能、下位功能2、并列关系：同位功能或并列功能+三、按用户的使用要求：使用功能、品味功能使用功能：给用户带来使用效果（有某种特定用途）的功能品味功能：计划外的功能，如外观功能、艺术功能等+四、按功能与用户要求范围的匹配程度：必要功能、不必要功能功能分类（二）•一、功能分析概述•二、功能定义•三、功能分类•四、功能整理•五、功能系统分析方法•六、基于组件的功能评估•七、系统裁剪主要内容定义功能整理就是对定义出的功能进行系统的分析、整理，明确功能之间的关系，分清功能类别，建立功能模型图。步骤1、分析出产品的基本功能和辅助功能2、明确功能的上下位和并列之间的关系3、排列功能模型图功能整理1、确定基本功能和辅助功能+可以通过回答三个问题来拟定基本功能：–它的作用是必不可少的吗？–是主要目的吗？–如果它的作用改变了，它的制造工艺和零部件是全部改变了吗？假若回答是肯定的，则这个功能就是基本功能。功能整理的步骤（1）在功能定义的基础上，编制功能卡片+把功能定义写成卡片，并按一定关系进行分类，如按使用功能或美学功能分类，或按基本功能与辅助功能分类等。+每个卡片记录一个功能，包括功能内容、构成要素，零部件名称，功能成本等。可自由移动卡片，从任一角度研究功能的相互关系。要素名称灯丝功能定义通过电流、转换能量要素成本（略）功能整理的步骤白炽灯各组件的功能定义（功能卡片）序号零件名称功能定义成本（略）1绝缘体允许安装，固定玻壳，固定芯柱2灯头允许安装，固定玻壳，固定芯柱3导体、触点通过电流，连接导线4芯柱固定灯丝5玻壳保护灯丝，贮存气体6灯丝转换能量，通过电流7惰性气体防止灯丝蒸发（延长寿命8粘合剂固定密封壳体功能整理的步骤2）区分基本功能和辅助功能。+白炽灯的总体功能是“发光”或“提供光能”。+基本功能（主要功能）有“转换能量”、“通过电流”、“连接导线”以及“允许安装”，其它可视为辅助功能。功能整理的步骤2、逐个明确功能逻辑关系+一个产品的许多功能之间，存在着所属关系和并列关系。在功能整理中，要逐个明确各功能间的逻辑关系。–功能的所属关系（上下关系），即上位功能与下位功能的关系。–功能的并列关系是指对于较为复杂的功能系统，在上位功能之后往往有几个并列的功能存在，这些功能所处于同等地位，都是为了实现共同目的而必须具备的手段。–例如，住宅的最基本功能是居住，为实现该项功能，住宅必须具有遮风避雨、御寒防暑、采光、通风、隔声、防潮等功能，这些功能之间是属并列关系的，都是实现居住功能的手段，因而居住是上位功能，上述所列的并列功能是居住的下位功能，即上位功能是目的，下位功能是手段。功能整理的步骤+按照“目的与手段”的关系，通过提问的方法，寻找实现总体功能的直接手段功能，然后分系统一层一层地找下去。也可反过来，以手段寻找目的，一层层地推上去。这两种顺序也可交替，互补进行。+提问的两个问题：–①为什么需要此功能？这一问题是为了找出上位功能，即目的；–②通过什么手段来实现这个功能？这一问题是为了找出下位功能，即手段。+当有两个以上的功能处于同等地位时，都是为了实现同一目的功能，则其关系为相互独立的并列关系，称为同位功能。这样，就能逐步把各功能之间的关系系统化，连成一个功能模型图。功能整理的步骤（3）排列重要功能系列。提供光能能量转换通过电流连接导线允许安装目的（上位）目的目的目的手段（下位）手段手段手段功能整理的步骤（4）排列、整理辅助功能系列+通过研究发现“使导体绝缘”、“固定玻壳”、“固定芯柱”、“固定灯丝”、“保护灯丝”、“贮存惰气”、“防止灯丝蒸发”和“密封壳体”。它们构成三个辅助功能系列。使导体绝缘防止蒸发贮存惰气密封壳体保护灯丝固定灯丝固定芯柱固定玻壳系列Ⅲ系列Ⅰ系列Ⅱ功能整理的步骤3、绘制功能模型图+无论功能关系简单或复杂，任何产品的功能都是成系统的。在产品内部存在着大大小小的功能，按照一定的内在逻辑关系结合在一起，就形成了功能系统，将功能之间的上下或并列关系，顺序排列下去，上位功能在左，下位功能在右，就得到表示功能关系的功能模型图。+当功能的相互关系同“目的一手段”的逻辑及并列关系的逻辑不矛盾时，功能模型图就完成了。功能整理的步骤F11F12F21F22F31F32F1F2F3F0功能区1功能区2功能区3目的手段目的手段功能模型图最上位功能一级功能二级功能功能整理的步骤（5）把辅助功能系列连接到重要功能系列之中提供光能能量转换通过电流连接导线允许安装使导体绝缘保护灯丝固定灯丝固定芯柱固定玻壳防止蒸发贮存惰气密封壳体“为什么使导体绝缘？”“为了更好地通过电流”“为什么防止蒸发？”为了更好地“转换能量”“为什么保护灯丝？”为了更好地“转换能量”功能整理的步骤•一、功能分析概述•二、功能定义•三、功能分类•四、功能整理•五、功能系统分析方法1、新技术系统与FAST图2、系统改进与关于组件的系统功能分析•六、基于组件的功能评估•七、系统裁剪主要内容+开发新技术系统时，首先需确定系统完成或实现的主要功能，然后将主要功能分解为子功能，即功能分解。•可以采用功能分析系统技术（FunctionAnalysisSystemTechnique，简称FAST）图解法，即利用功能上下位之间的关系和并列关系进行功能整理。新技术系统的开发+主要按照“目的-手段”的逻辑关系逐次进行。•把各个构成要素的功能按照逻辑关系连接起来，绘制功能模型图目的手段目的手段目的手段目的：“为什么”，从右向左来进行研究。手段：“怎么办”，从左向右来进行研究。FAST图解法+上下位功能关系，即目的与手段之间的关系。『例如』洗衣机分离脏物摩擦衣物扰动水流幻灯机教学显示图像反射图像投影图像照射幻灯片夹持幻灯片提供光源上下位功能关系+第一层级的功能，都是“目的”功能的手段功能。第二层级的功能，都是第一层级功能的手段功能……+某一手段功能，其子系统中的每一个功能都不与其外任何功能发生关系，则称该功能及其子系统中的所有功能构成一个功能领域。F0F1F11F12F2F2