工程實例概述效應1232.1什么是效應?2.2效應的分類2.3效應與科學原理2.4效應鏈2.5效應模式2.6效應解決問題的一般過程物理化學幾何生物創新中如何應用呢？1概述功能產品市場產品開發過程用戶需求1概述需求進化定律1概述瓦解污垢分離污垢去除污垢脫水烘干熨燙水洗滌劑水水臟水熱空氣濕空氣臟衣服干凈衣服機器人洗衣機：功能結構產品功能載體核心和本質19世紀40年代，美國通用電氣公司的工程師邁爾斯首先提出功能(Function)的概念。產品是功能的載體；功能是產品的核心和本質。1概述三個思路障礙工程師在創新過程中存在1概述心理慣性有限的知識領域嘗試錯誤法這些缺點限制工程師思考創新能力，因而降低產生高品質解決方法的可能性。

問題

方向4

方向3

方向2方向1解如何突破思路障礙呢？我們需要新的方法－？？1概述功能可以分解；2效應瓦解污垢分離污垢去除污垢脫水烘干熨燙水洗滌劑水水臟水熱空氣濕空氣臟衣服干凈衣服機器人2.1什么是效應?瓦解污垢分離污垢去除污垢脫水烘干熨燙洗衣服功能去污？？？？？？2效應分解到何種程度為止呢?設計的“最小組成部分”－－效應功能模型2.1什么是效應?效應模型

輸入輸出效應2.1什么是效應?2效應是指應用本領域特別是其它領域的有關定律解決設計中的問題，即按照定律規定的原理將輸入量轉化為輸出量以實現相應的功能。摩擦定律f=μN摩擦效應2.2效應的分類物理效應化學效應幾何效應生物效應杠桿定律FaLa=FbLb杠桿效應……效應按照包含信息的不同效應可以通過將輸入量和輸出量聯系起來的定律來描述。答案是麥比烏斯帶？怎樣才能加倍皮帶的工作時間而不用增加皮帶的長度呢？2.3效應與科學原理傳統的皮帶是環狀，皮帶的外表面有研磨性物質，皮帶安裝在機器上。當需要打亮物體時，只要對著移動的皮帶壓住物體。但是使用過一陣子，皮帶上的研磨物會被磨盡，皮帶必須更新，這會失去很多的生產時間。基于上述認識，將所有的物理、化學和幾何效應搜集起來，然后以創新性方式整理物理學、化學和幾何學，按功能對效應進行分類；建立和使用已發明為目的效應知識庫，將效應作為一種創新工具，以便在尋找實現某種功能的效應時能夠迅速地找到它們。2.3效應與科學原理效應是輸入、輸出之間的關系，如圖a所示。一般而言，每一個效應有一輸入和輸出，因此效應模型有兩個接線（兩極），如圖b所示。大多數效應都可以通過一個輔助量來控制，可控制的效應有三個接線（三極），如圖c所示。控制流可以控制或調整效應的輸出。2.4效應鏈

例如：杠桿效應可以改變力的大小和方向。如圖所示：長度（l）是杠桿效應的控制流，假設力（F1）不變，改變動力臂和阻力臂的長度可以改變力（F2）的大小。2.4效應鏈具有多個輸入流、輸出流或控制流的多極效應模型如圖所示。圖中列出了8種效應模型，每一種效應模型的輸入流、輸出流或控制流均不多余2個，其他情況可同理類推。2.4效應鏈將效應鏈基本組成方式稱為效應模式。效應模式有以下幾種形式：單一效應模式串聯效應模式并聯效應模式環形效應模式控制效應模式

2.5效應模式單一效應模式：由一個效應直接實現，即內部行為只包含一個子行為，如圖所示。例如，杠桿效應可以改變力(F）的大小或方向。2.5效應模式串聯效應模式：由按順序相繼發生的多個效應共同實現，如圖所示。例如，熱傳導效應可以改變物體的溫度，即實現行為：[T1]增加[T2]；當溫度（T2）超過形狀記憶材料的相變點溫度（T0）時，形狀記憶材料會恢復原狀而產生形變（TF），形狀記憶效應可以實現行為：[T2]產生[TF]（T2>T0）；熱傳導效應(E1)和形狀記憶效應(E2)可以聯結起來構成串聯效應模式實現行為，如圖所示。2.5效應模式并聯效應模式：由同時發生的多個效應共同實現，如圖所示。例如，電磁感應效應(E1)和流體效應(E2)與波義爾效應(E3)構成并聯效應模式，將電磁感應效應輸出的動能和流體效應輸出的水結合產生液流實現行為，如圖所示。2.5效應模式環形效應模式：由多個效應共同實現，后一效應的輸出流的一部分或全部通過一定的方式送回到前一效應的輸入端，如圖所示。例如，熱傳導效應(E1)與熱力學第一效應(E2)構成環形效應模式，將熱力學第一效應輸出的水反饋到熱傳導效應的輸入端實現行為，如圖所示。2.5效應模式控制效應模式：由多個效應共同實現，其中一個或多個效應的輸出流由其他效應的輸出流控制，如圖所示。例如，彈性-塑性形變效應(E1)與形狀記憶合金效應(E2)構成控制效應模式，將彈性-塑性形變效應的輸出流聯結到形狀記憶合金效應的控制端實現行為，如圖所示。2.5效應模式效應連接規則：在上述效應模式中，鄰接效應的輸入流與輸出流必須相容，以保證效應連接的可行性。另外，雖然在理論上組成效應鏈的效應數流可以任意確定，但為使設計的系統簡化，組成效應鏈的效應數量應該盡可能的少。2.5效應模式2.6效應解決問題的一般過程問題分析功能分析查找恰當的效應利用關聯和控制效應改進功能方案驗證問題原理解確定需求功能問題描述關聯效應控制效應改變控制參數輸入/出關聯效應1）問題分析

功能分析傳統的腎結石提取器無法破壞較大的結石，要實現對較大結石的破碎，必須在較小的空間內產生一個相對較大的力3工程實例腎結石提取器工程實例2）確定需求的功能3工程實例產生力：胡克效應、電場效應、磁場效應等產生形變：形狀記憶效應、熱膨脹效應等需求功能：產生力3）查找效應溫度形狀記憶效應形變力胡克效應4）利用效應3工程實例通過流體加熱形狀記憶合金使其產生形變，利用形