系统功能分析

系统功能分析主讲人回顾•TRIZ中的创新思维方法•资源分析•九屏幕法•技术矛盾与创新原理•物理矛盾与分离原理•S曲线与技术系统进化法则TRIZ理论体系TRIZ解题模式试错分析定义TRIZ工具类比评估待解决的研发问题TRIZ问题模型解决方案模型最终解决方案TRIZ解题流程及创新工具分析问题(A)（1阶段）因果分析系统功能分析资源分析S曲线分析多屏幕分析定义问题(D)（2阶段）理想化/最终理想解技术矛盾物理矛盾物场模型功能化模型解决问题(S)（3阶段）40创新原理4大分离原理76个标准解系统科学效应库ARIZ（发明问题解决算法）技术系统进化趋势系统裁剪设计评估方案(V)（4阶段）PUGH矩阵专利引用分析TRIZ四类问题模型问题模型工具解决方案模型技术矛盾矛盾矩阵创新原理物理矛盾分离原理创新原理功能化模型科学效应知识库知识库中的方案物场模型标准解系统对应标准解主要内容一、系统功能分析的意义二、功能定义三、功能分析四、系统裁剪“功能”概念的提出•19世纪40年代，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。•功能是产品存在的目的，可能涉及产品的多个方面。•在设计科学的研究过程中，人们逐渐认识到产品设计往往中工作原理构思的关键，是满足产品的功能要求。“功能”概念的提出现代产品设计产品规划产品功能原理设计技术设计施工设计从产品规划到产品功能原理设计是这一过程中最为关键的一步。系统功能分析系统功能分析的意义工具对象工程问题功能最终理想解40个创新原理CAI效应知识库标准解ARIZ进化模式解决问题是系统进化的动力资源利用免费的资源，闲置的资源技术系统的功能分析是正确定义问题的前提•系统功能分析是技术系统抽象的“功能”角度来分析系统，分析系统执行或完成其功能的状态。系统功能分析的定义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。功能分析应用范围•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。系统分析应用范围工程问题2已有系统的改进功能（组件）分析功能分析功能评价功能替代功能优化组件价值评价系统裁剪法1新系统的设计1.功能定义2.功能分类3.功能整理2.关系矩阵3.功能模型1.组件模型功能元系统改进方案系统功能分析的作用1.明确发明对象的功能◆功能分析的最主要目的就是要搞清发明事物所应具有的全部功能。例如电冰箱，它应具备的两项基本功能是保鲜和制冷。2.为创造方案提供依据◆有了明确的各级功能目标，可以为方案的创造或发明设想指明具体的方向。◆发明者必须具有“方法是为目标服务”的清醒认识。3.充分掌握各项功能之间的相互关系◆功能分析的另一个重要作用就是要充分明确和掌握发明对象中内含的各项功能之间的逻辑关系，功能之间的相互影响。4.扩大方案创造的设计思路◆以功能分析为核心进行方案的设计，能够有效地拓宽思路，构思出价值更高、效果更好的方案来。◆不以结构要素为思考点，而是从事物所应具有的功能为思考点。主要内容•一、系统功能分析的意义•二、功能定义•三、功能分析•四、系统裁剪•功能（Function）是使产品能够工作或使其能够被出售的特性。功能定义生产者干什么的？顾客为什么购买？功能功能调节温度采光通风•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。功能描述录音笔灯泡录放声音提供光源•功能=工作+对象（V+O）例如：电线的功能=传输电流功能描述的原则房子的功能=保持温度•功能受体至少要有一个参数受到影响，发生改变。例如：传输电流意味着电流位置的改变。功能描述的原则保持温度意味着温度高低的保持。•禁止使用“不”替代否定动词。例如：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”。•功能受体必须是组件，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。功能描述的原则•尽量用抽象的词语表达，避免使用专业术语。功能描述的表达尽量抽象孔钻孔打孔做孔•价值在于通过多个定义的方法产生更多和更灵活的想法。功能描述的表达尽量抽象功能定义越抽象，引发的构想就会越多。具体为什么？抽象变位通道升降通道攀登通道怎么办？『练习』给阶梯的功能下定义…………『练习』铁锤的功能功能定义练习动词名词钉钉子敲击钉子传递力量利用杠杆…………•锤子的功能是钉钉子•锤子的功能最好定义是传递力量功能定义练习•功能的图形化描述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）。功能的图形化描述方式组件A组件BA对B的动作（动词）功能载体功能=动作+对象功能受体•功能分析的图示主要是将组件与其功能分离，分别进行考虑。功能分析的图示作用组件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•根据功能级别功能的分类主要功能反映系统的主要有用功能（系统功能）系统创建或设计的目的和目标功能载体是技术系统本身基本功能保证完成主要功能的组件功能技术系统组件的功能级别最高为基本功能功能载体是与系统作用对象直接作用的系统组件辅助功能保证完成基本功能的组件功能功能载体是系统或超系统中的组件•功能级别图示超系统组件系统组件技术系统系统组件系统作用对象主要功能辅助功能系统组件基本功能基本功能功能的分类•根据与主要功能的关系（1）充分功能1.有用功能（2）不足功能（3）过度的功能功能2.有害功能3.中性的功能功能的分类主要内容一、系统功能分析的意义二、功能定义三、功能分析1.新技术系统与FAST图2.组件功能分析四、系统裁剪功能分析应用范围•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。新系统的设计顾客需求功能描述功能分析1.功能定义2.功能分类3.功能整理功能元技术问题1.组件模型2.关系矩阵3.功能模型组件价值评价功能评价功能替代样机组件功能分析详细设计系统裁剪法系统改进方案验证•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。新技术系统的开发•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。•主要按照“目的-手段”的逻辑关系进行。FAST图解法•把各个构成要素的功能相互连接起来，绘制功能系统图，从局部功能和整体功能的相互关系上分析研究问题，以便掌握必要功能，发现并消除不必要功能，明确功能改善区域。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。•上下位功能关系，即目的与手段之间的关系。上下位功能关系『例如』洗衣机分离脏物摩擦衣物扰动水流『练习』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•第一层级的功能，都是“目的界线”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域。功能层级及功能域F0F1F11F12F2F21F22F23F3F31功能领域Ⅰ功能领域Ⅱ功能领域Ⅲ第一层第二层FAST图解法的基本结构上位功能基本功能因果功能因果功能因果功能下位功能并列功能并列功能因果功能辅助功能研讨项目的范畴上位界限下位界限怎么办为什么设计目的设计标准任何时候均需要存在的功能要径路线系统边界系统边界FAST图练习『练习』画出打火机的FAST图。功能系统检查•对功能系统进行检查，是为了更进一步了解和掌握其完整性和正确性，以便找出不当之处，予以修改和完善。（1）是否区分了基本功能与辅助功能？（2）是否明确了各项功能的具体目的？（3）各项功能实现的手段都找到了吗？（4）是否有遗漏的功能？（5）是否有不必要的功能？（6）是否明确了各个功能领域的具体作用？（7）是否有不确切的功能？主要内容•一、系统功能分析的意义•二、功能定义•三、功能分析1.新技术系统与FAST图2.组件功能分析•四、系统裁剪•组件是技术系统的组成部分。具体包含：1.组件执行一定的功能；2.组件可以等同为系统的子系统。组件概念年轻的工程师总是关注系统中的组件。有丰富经验的工程师关注系统中的功能。组件功能分析的作用•通过分析当前系统的组件（和功能）之间的作用关系和与超系统之间的作用关系，确定技术上的矛盾和功能上的限制。•优化技术系统功能并减少实现功能的消耗，使技术系统以很小的代价获得更大的价值，进行系统裁剪，从而提高系统的理想度。功能分析的步骤系统功能分析可以分以下三步进行：•建立组件模型，描述系统组成及各组件的层次。•建立结构模型，描述组件之间的相互作用关系。•建立功能模型，用规范化的功能描述，揭示整个技术系统所有组件之间的相互作用关系以及如何实现系统功能。步骤一建立组件模型•描述技术系统的组成和各系统组件的层次。回答了技术系统是由哪些组件组成的。包括系统作用对象、技术系统组件、子系统组件，以及和系统组件发生相互作用的超系统组件。建议将技术系统至少分为两个组件级别(系统级别和子系统级别)。系统组件技术系统子系统组件系统组件子系统组件子系统级别超系统系统级别超系统级别超系统组件系统作用对象组件建立组件模型的原则•在特定的条件下分析具体的技术系统。•根据技术系统组件的层次建立组件模型。•根据层次等级建立初始的组件模型，然后进一步分析完善组件模型。•组件模型包含了超系统的某些组件，该组件需与系统组件有相互作用关系。•技术系统生命周期的不同阶段具有不同的超系统。•针对技术系统的各个生命周期阶段，可建立独立的不同的组件模型。技术系统超系统•超系统：为可影响整个分析系统的要素，但设计者不能针对该类要素改进。•具有以下特点：–超系统不能删除或重新设计。–超系统可能使工程系统出现问题。–超系统可以作为工程系统的资源，也可以作为解决问题的工具。–超系统应该对系统有影响时才列入。典型的超系统组件•生产阶段－设备、原料、生产场地等等。•使用阶段－功能对象（产品）、消费者、能量源、与对象相互作用的其它系统。•储存和运输阶段－交通手段、包装、仓库、储存手段等等。•与技术系统作用的外界环境－空气、水、灰尘、热场、重力场等等。组件模型的模板实例——系统组件层级分析『实例』近视眼镜技术系统子系统超系统超系统组件技术系统组件子系统组件系统作用对象实例——系统组件层级分析符号系统组件：矩形框超系统组件：六菱形系统作用对象：圆角矩形技术系统子系统超系统镜腿镜片技术系统耳朵超系统眼睛金属杆塑料套光线镜框鼻子实例——建立组件模型组件模型折射光线鼻子耳朵眼睛光线镜片镜框金属杆塑料套鱼骨图•鱼骨图是一个非定量的工具，它可以帮助我们找出引起问题(最终问题陈述所描述的问题)潜在的根本原因问题机器测量材料方法环境人员鱼骨图案例反向鱼骨图•对于机械产品，装配与拆卸是相反的操作。鱼骨图（Fishbonediagram）是描述产品装配顺序的一种图形工具，已成功的用于面向装配的设计。反向鱼骨图（Reservefishbonediagram）是鱼骨图的反向应用，是一种产品设计过程中规划其零部件重用、回收时拆卸顺序的工具。咖啡壶玻璃瓶加热组件金属部件橡胶件/塑料件咖啡壶咖啡壶残渣咖啡壶反向鱼骨图反向鱼骨图•反向鱼骨图过程中部件之间的两种关系：部件顺序相关与顺序无关。•部件的顺序相关是指拆卸的过程是按照先后顺序进行的，前面的部件未拆时，后面的部件不能拆。•部件的顺序无关是指拆卸部件的过程中，部件之间无先后顺序，可同时拆卸。反向鱼骨图中的部件顺序相关、顺序无关顺序相关顺序