《創(chuàng)新方法TRIZ理論入門》課件-第3章-功能分析

1、第3章 功能分析3.1 功能分析3.2 功能分析流程3.3 功能分析實例3.1 功能分析現(xiàn)代TRIZ理論體系分為問題識別、問題解決和概念驗證三大模塊，而功能分析是問題識別的重要一環(huán)。功能分析是一種分析問題的工具，也是因果分析、裁剪、功能導向搜索等工具的根底。功能分析的目的，是通過分析產(chǎn)品的功能找到技術(shù)系統(tǒng)中功能的缺點或存在問題的組件。功能分析是從功能角度而不是從技術(shù)角度來分析系統(tǒng)。它將抽象的技術(shù)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為具體的圖表，通過理清系統(tǒng)中各組件之間或與外部環(huán)境的相互關(guān)系，減化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，凸顯產(chǎn)品特征，從而進行合理的創(chuàng)新設(shè)計。1技術(shù)系統(tǒng)技術(shù)系統(tǒng)又稱工程系統(tǒng)，指正在發(fā)生問題的當前系統(tǒng)，由組件組成，通過組件之

2、間的相互作用實現(xiàn)一定的功能。技術(shù)系統(tǒng)中要求至少含有一個組件。2子系統(tǒng)子系統(tǒng)是構(gòu)成技術(shù)系統(tǒng)的低一層級的系統(tǒng)，可從微觀上來思考構(gòu)成技術(shù)系統(tǒng)的內(nèi)部組件。3.1.1 功能分析相關(guān)的概念3超系統(tǒng)超系統(tǒng)是技術(shù)系統(tǒng)之外的高層級系統(tǒng)。亦即指從宏觀上思考系統(tǒng)使用的環(huán)境或資源。 子系統(tǒng) 技術(shù)系統(tǒng) 超系統(tǒng)超系統(tǒng)不能刪除或重新設(shè)計。超系統(tǒng)可能使工程系統(tǒng)出現(xiàn)問題。超系統(tǒng)可以作為工程系統(tǒng)的資源，也可以作為解決問題的工具。超系統(tǒng)應該對系統(tǒng)有影響時才列入。超系統(tǒng)具有以下特點4組件組件是技術(shù)系統(tǒng)的組成局部，它執(zhí)行一定的功能。組件至少有一個元件組成；組件也可以是一個包含有多個元件組成的子系統(tǒng)。系統(tǒng)層級的劃分沒有明確的界定，要根據(jù)

3、具體的功能分析目標和限制來選擇適宜的層級。無論是系統(tǒng)、子系統(tǒng)或者超系統(tǒng)，從廣義來說，它們都是指“某種物質(zhì)或“某種實體。超系統(tǒng)經(jīng)常從宏觀上思考技術(shù)系統(tǒng)所在的外部環(huán)境及提供實現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的各種資源。5功能功能的概念最早是由美國通用電氣的工程師邁爾斯在19世紀40年代提出的，他認為功能就是“起作用的特性。功能表達的是產(chǎn)品具有某種具體效用并滿足顧客的某種需求，所以顧客之所以購置產(chǎn)品，追求的是產(chǎn)品的功能價值。研究產(chǎn)品的功能，是技術(shù)開發(fā)的首要任務。功能是產(chǎn)品存在的目的，產(chǎn)品是功能實現(xiàn)所需的載體。一個功能如果存在，必須滿足以下三個條件技術(shù)系統(tǒng)的層級關(guān)系生產(chǎn)階段設(shè)備、原料、生產(chǎn)場地等等。使用階段功能對象產(chǎn)品、消

4、費者、能量源、與對象相互作用的其它系統(tǒng)。儲存和運輸階段交通手段、包裝、倉庫、儲存手段等等。與技術(shù)系統(tǒng)作用的外界環(huán)境空氣、水、灰塵、熱場、重力場等等。典型的超系統(tǒng)組件練習：眼鏡系統(tǒng)的級別功能是系統(tǒng)滿足使用者需求現(xiàn)實需求和潛在需求的任何屬性。3.1.2 功能的描述功能描述的表達盡量抽象，防止使用專業(yè)術(shù)語。功能描述得越抽象，引發(fā)的設(shè)想就越豐富。功能的描述通常用“動詞+名詞來完成。這兩個詞要能描述出產(chǎn)品的某種性能或效用。動詞局部描述實現(xiàn)功能的方法和手段，名詞局部那么描述該功能的屬性。如：傳遞能量、別離枝葉、調(diào)節(jié)電能、儲存食物、保持水溫、產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩、顯示時間、利用杠桿。如果“動詞+名詞的形式缺乏以表達清楚

5、功能,此時可適當?shù)卦黾右粋€形容詞來修飾名詞。例如收音機的功能描述：提供信息，這樣的描述并不能明確說明其功能，即可增加一個形容詞，將其功能描述為提供播送信息。功能的載體必須是物質(zhì)，且必須與功能別離；功能受體必須是物質(zhì)，不能是物質(zhì)的參數(shù)。功能受體至少要有一個參數(shù)受到影響，比方傳輸電流是電荷位置改變；去除牙垢是牙垢空間位置改變；控制房間溫度是房間溫度發(fā)生改變；折射光線是光線長度發(fā)生改變；擠壓氣體是氣體密度體積發(fā)生改變；輸送液體是液體位置發(fā)生改變。 功能描述時禁止使用“不來代替具有否認意義的動詞，比方橡膠不能傳導電流是不正確的，應該表達成橡膠阻礙電流傳導。頭盔不讓子彈擊穿也是錯的，正確的說法是頭盔阻擋

6、子彈擊穿。功能的圖形化描述 為了更方便進行功能分析，除了可用文字的方式進行功能定義外，還常常用圖形的方式來形象地描述功能，即功能的圖形化描述方法。 功能的圖形化描述常用箭頭和矩形框來表示(動賓結(jié)構(gòu))，其中：箭頭代表動詞動作矩形框代表名詞組件 功能的圖形化描述是將功能載體和功能受體相別離，也即將組件與其功能相別離，從而更好地反映功能的本質(zhì)。常用來描述功能的動詞有吸收、分解、加熱、阻止、聚集、沉淀、支撐、加工、裝配、破壞、告知、保護、彎曲、檢測、連接、移除、拆解、枯燥、定位、旋轉(zhuǎn)、相變、嵌插、混合、別離、清潔、浸蝕、移動、振動、凝結(jié)、蒸發(fā)、定向、固定、冷卻、析取、擦亮、傳遞、腐蝕、煮沸、防護、轉(zhuǎn)動

7、 1按功能的主次順序分類1主要功能 主要功能是用戶要求的必需功能，是系統(tǒng)設(shè)計的根底功能，必須得到充分實現(xiàn)的功能。2次要功能 次要功能是為了更好地實現(xiàn)主要功能而添加上去的功能。次要功能是為實現(xiàn)主要功能效勞的。 主要功能才是實現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品目的所必需的，而次要功能是非必需的，有時可有可無。3.1.3 功能的分類2按功能的性能分類1有用功能 作用并有利于對象，有利于系統(tǒng)預期設(shè)計目標實現(xiàn)功能。有用功能根據(jù)作用水平又分為充分功能、缺乏功能和過度功能三類。2有害功能 作用并有害于對象，不利于系統(tǒng)預期設(shè)計目標實現(xiàn)的功能，一般用波浪箭頭表示。3中性功能 作用于對象但對系統(tǒng)預期設(shè)計目標沒有影響的功能。例如：作為臺燈

8、的白熾燈泡除了有用功能“發(fā)光外，還有有害功能“發(fā)熱。而在孵化箱中，同樣的燈泡“發(fā)熱的功能是有用的，“發(fā)光那么是中性的。功能的分類及圖形化表示3按有用功能的對象分類1根本功能 如果功能的對象是系統(tǒng)的目標,那么這個功能是根本功能。2輔助功能 如果功能的對象是系統(tǒng)中的其他組件,那么我們稱這個功能是輔助功能。功能按對象分類3.2 功能分析流程 功能分析的過程分為三個步，即組件拆分、相互作用分析和功能模型建立。01組件拆分是指將系統(tǒng)和超系統(tǒng)的組件加以區(qū)分，并分類依次列出來。02相互作用分析是區(qū)分組件兩兩之間的相互作用，為后續(xù)的功能模型建立打下根底。03功能模型建立是指識別組件之間的具體功能,并根據(jù)它們執(zhí)

9、行功能的性能加以評估，最后形成功能模型圖。組件拆分時，要選擇合理的分析層級。比方，我們的研究對象是電腦主機箱時，那么分析到的組件層級可能是硬盤、光驅(qū)、電源、主板、內(nèi)存條等。而如果研究等對象是主板，那么分析到的組件層級可能是南橋、北橋、I/O插槽等。如再往下層級分析，可能涉及到的對象就是電阻、電容、電感、運放芯片等具體的電子元器件。選擇的層級越高，可能會忽略某些細節(jié)，導致找不到問題的根源，但如果選擇的層級過低，又將會出現(xiàn)很多過細的組件，導致系統(tǒng)分析復雜化。所以，選擇合理的層級來拆分組件顯得尤為關(guān)鍵。3.2.1 組件拆分組件拆分本卷須知盡量在同一層級上選擇的組件,不要混雜01如果有多個相同的組件,

10、可以將它們看作一個組件02如果發(fā)現(xiàn)在一個組件需要更加詳細的分析,那么可將這個組件列到低一層級進行組件的重新拆分03超系統(tǒng)組件是指超系統(tǒng)中的組件,它不是被研究技術(shù)系統(tǒng)的一局部,卻與技術(shù)系統(tǒng)相互影響04在進行功能分析時,拆分出來的組件數(shù)量控制在10個以內(nèi),否那么將給功能分析帶來極大的困難。05技術(shù)系統(tǒng)組件超系統(tǒng)組件電腦主機硬盤主板內(nèi)存顯卡電源機箱空氣人電力網(wǎng)絡【例】電腦主機的組件分析 組件拆分完成后，需要對組件之間或與超系統(tǒng)組件之間進行兩兩區(qū)分并判斷是否存在相互作用。相互作用不僅僅指組件間相互接觸，它應該被理解成一個組件對另一個組件有著某種作用或者功能。 因此，即使沒有相互直接接觸，但通過某種作用

11、場，比方磁場、電場、聲場、光場等，使組件間產(chǎn)生某種效應或者影響，也算是組件之間有相互作用。3.2.2 相互作用分析組件相互作用矩陣表組件組件a組件b組件c組件a組件b組件c 分析過程中，如果兩個組件之間存在相互作用，那么在矩陣表中用“+標記。如果沒有相互作用，那么以“-表示。依次逐個分析組件兩兩之間的相互作用情況，直至矩陣表的所有項均被填滿，同一組件間的矩陣單元格無需填寫，用斜線劃除。 分析過程中，如果發(fā)現(xiàn)某個組件與其它任何組件都沒有相互作用。此時需要認真復核，確實存在此情況的，那么說明該組件在當前技術(shù)系統(tǒng)中不存在功能，那么可以將該組件直接裁剪掉，不再參與下一步分析。組件組件a組件b組件c組件

12、a+-+組件b+-組件c-+-+兩兩組件分析3.2.3 功能模型建立1組件功能模型列表 功能模型是功能分析的輸出。通過組件拆分、組件相互作用分析，可列出技術(shù)系統(tǒng)組件功能模型列表。 表中根據(jù)不同組件列出功能、功能等級、性能水平三項指標。 功能等級分為根本功能、輔助功能和有害功能三項。 性能水平那么分充分功能、缺乏功能和過量功能三項。技術(shù)系統(tǒng)組件功能模型列表功能功能等級(分類)性能水平組件a動詞-對象1基本功能/輔助功能/有害功能充分/不足/過量動詞-對象2基本功能/輔助功能充分/不足/過量組件b動詞-對象3基本功能/輔助功能充分/不足/過量動詞-對象4基本功能/輔助功能充分/不足/過量2功能模型

13、的圖形化表達 系統(tǒng)組件用直角矩形框表示，超系統(tǒng)組件用六角邊框表示，系統(tǒng)作用對象用圓角矩形表示， 上圖所示的功能模型中，組件2對組件3的功能是缺乏的功能，組件4對組件3的功能為有害功能，而組件4對組件2的功能是過度功能。此功能模型中暫時省略了組件間的相互作用。3.3 功能分析實例練習： 對瓶裝可樂飲料進行功能分析，并建立瓶裝可樂的功能模型。要進行組件拆分之前,首先要根據(jù)工程限制劃分出系統(tǒng)和超系統(tǒng),然后才能列出系統(tǒng)組件和超系統(tǒng)組件。3.3.1 拆分組件技術(shù)系統(tǒng)系統(tǒng)組件超系統(tǒng)組件瓶裝可樂飲料瓶子瓶蓋標簽可樂人桌子空氣3.3.2 分析相互作用組件瓶子瓶蓋標簽可樂人桌子空氣瓶子+瓶蓋+-+-+標簽+-+

14、-可樂+-+-人+-+桌子+-空氣+-+-瓶裝可樂飲料系統(tǒng)組件相互作用矩陣表1功能模型列表 對相互作用矩陣表中的每個組件所對應標有“+的單元，一一分析兩者的功能，得到功能模型列表。其中，瓶子對其他的組件有多種功能，如支撐瓶蓋、容納可樂、支撐標簽、阻擋空氣等。3.3.3 建立功能模型功能功能等級性能水平瓶子支撐瓶蓋輔助功能充分容納可樂基本功能充分支撐標簽輔助功能充分阻擋空氣基本功能充分瓶蓋密封可樂基本功能充分阻擋空氣基本功能充分標簽通知人輔助功能充分人支撐瓶子輔助功能充分喝飲料輔助功能充分開啟瓶蓋輔助功能充分桌子支撐瓶子輔助功能充分瓶裝可樂技術(shù)系統(tǒng)組件功能模型列表2功能模型圖形化表示 通過功能模型的圖形化，可以一目了然地看到每一個功