《TRIZ創新原理與應用》第5章系統的功能分析了解系統功能的定義和分類。掌握功能分析方法。掌握功能模型的建立。學習目標目錄5.1功能定義與分類5.2功能分解5.3功能分析5.1.1功能的定義

工程師邁爾斯首先提出功能（Function）的概念，將其作為價值工程研究的核心問題。他將功能定義為“起作用的特性”，顧客買的不是產品本身，而是產品的功能。

一個系統的總功能通常用黑箱模型表達。5.1功能定義與分類5.1.1功能的定義

滿足使用者現實需求的屬性就是功能，而滿足使用者潛在需求的屬性也是功能。功能是物體（技術系統）存在的目的，例如：買一件商品是購買該商品的功能，而不是商品本身。①表達輸入輸出流轉換關系的產品功能結構。（新產品的設計，也適用于產品的改進，應用TRIZ中的效應知識庫求解功能需要以此為基礎）②基于TRIZ中物質—場模型的功能模型。（已有產品的改進設計，

TRIZ中主要分析過程是以此為基礎）5.1功能定義與分類5.1.1功能的定義功能（Function）是使產品能夠工作或使其能夠被出售的特性。5.1功能定義與分類生產者干什么的？顧客為什么購買？調節溫度采光通風5.1.1功能的定義某組件(或子系統，功能載體)改變或者保持另外一個組件(或子系統，功能對象)的某個參數的行為。5.1功能定義與分類組件X組件Z組件X對組件Z的動作（動詞）保持或改變組件Z的參數Y功能=動作+對象功能載體功能對象例如牙刷的刷毛X對牙齒上粘附的牙垢Z實施機械力的作用，使得牙垢從牙齒表面剝離，則牙垢的位置參數Y發生改變。5.1.1功能的定義功能定義的三要素（基于組件的功能三要素缺一不可）功能載體X和功能對象Z都是組件(物質、場或物質場組合)。功能載體X與功能對象Z之間必須發生相互作用。相互作用產生結果是功能對象Z參數Y發生改變或者保持不變。5.1功能定義與分類組件X組件Z組件X對組件Z的動作（動詞）保持或改變組件Z的參數Y功能=動作+對象功能載體功能對象直覺表達：描述的不是功能，而是功能執行的結果TRIZ的功能定義采用本質表達技術系統直覺表達本質表達電吹風機吹干頭發蒸發水分電風扇涼爽身體移動空氣放大鏡放大目標物改變光線白熾燈照亮房間發光擋風玻璃保護司機防止車外物體撞擊二極管整流電流阻滯某極性電流5.1功能定義與分類5.1.1功能的定義功能定義的直覺表達與本質表達功能動詞功能動詞功能動詞功能動詞吸收分解加熱阻止聚集沉淀支撐加工裝配（組裝）破壞告知保護彎曲檢測連接移除拆解干燥定位旋轉（轉動）相變嵌插混合分離清潔浸蝕移動振動凝結蒸發定向固定冷卻析取擦亮傳遞腐蝕煮沸防護……5.1功能定義與分類

5.1.1功能的定義本質表達法常用功能動詞5.1.1功能的定義功能描述就是指出分析對象及其組成部分所應具有的各種功能。功能描述應符合以下要求：簡潔準確，功能的描述簡潔明了，能準確地反映功能的本質，與并能很好區分其他的功能。例如：傳動軸的功能是“傳動轉矩”，變壓器的功能是“轉換電壓”。定量化（盡量使用可測定數量的語言來描述功能），展現功能實現的水平或程度。5.1功能定義與分類5.1.1功能的定義功能的描述應符合以下要求：抽象化，功能的抽象描述應有利于打開設計人員的設計思路，能激勵提出實現功能的創新方法。例如：設計夾具的時候，可以有很多種夾緊方式，如果描述為“機械夾緊”則會使人想到“螺旋夾緊”、“偏心夾緊”等方法，如果抽象一點描述為“壓力夾緊”，則會使人想到氣動、液動、電動等許多方式，設計方案會更加豐富。考慮約束條件、了解可靠地實現功能所需要的條件。5.1功能定義與分類5.1.1功能的定義功能應具備的條件：5.1功能定義與分類條件what功能的承擔對象是什么？why為什么要實現？who由什么要素來實現？When，Where什么時間、什么位置實現？How如何實現？Howmuch實現程度如何？5.1.2功能的分類1）按照系統功能的主次分：①主要功能：是對象建立的目的（用途），即設計對象就是為實現這一功能而創建的，如菜刀的切菜功能。②附加功能：是賦予對象新的應用功能，一般與主要功能無關，如自行車上附加行李箱。③潛在功能：技術系統并不總按照指定用途使用，而是執行了即時功能，如警用汽車設置路障。5.1功能定義與分類5.1.2功能的分類2）按照子系統（元件）的功能與系統的主要功能關系分：

①基本功能：與對象的主要功能實現直接有關的子系統的功能，是系統執行部分的功能。②輔助功能：為更好實現基本功能服務的功能，即服務于其他子系統的功能。5.1功能定義與分類5.1.2功能的分類

3）按照產品與用戶的交互關系分為：

①實用功能：是用戶通過操作產品才能實現的功能，一般涉及物質、能量、信息的變換。

②外觀功能：也稱為美學功能，是指產品的形態、色彩、材質、裝飾等直接體現出的標識、提示和裝飾等功能，是人對產品的直接心理和感官體驗。

③象征功能：是比外觀功能更加抽象的功能，是產品在使用情境下的象征意義。5.1功能定義與分類5.1.2功能的分類功能的分類方法主要是按照性能分類。案例-頭盔的功能

①人戴著頭盔，即出發點是戴頭盔的人，則頭盔擋子彈的功能是有用的。②若研究的技術系統是如何提高子彈的殺傷力即出發點是開槍的人，則頭盔功能是有害的。5.1功能定義與分類組件在系統中的作用有用功能有害功能5.1.2功能的分類有用的功能按照它的性能水平來分又可以有以下分類：5.1功能定義與分類依性能水平分類達到期望正常的功能低于期望不足的功能高于期望過量的功能5.1.2功能的分類功能的分類及圖形化符號如圖：5.1功能定義與分類

除了正常功能之外的其他類型的功能，有害功能、不足的功能、過量的功能都屬于在功能分析中所得到的功能缺點，需要利用其他工具去解決。功能的分類有用的功能有害的功能正常的功能不足的功能過量的功能5.1.2功能的分類1）有用功能的等級分類根據功能對象在系統中所處的位置不同，有用功能可分為不同的等級：基本功能、輔助功能、附加功能。分類原則：離系統目標越近，則功能等級越高。功能等級的表達方法：功能價值。等級越高、價值越大。有害功能不需劃分功能等級。5.1功能定義與分類5.1.2功能的分類2）有用功能的功能價值根據基本（主要）功能B①功能的對象是系統目標或目的。②系統存在的主要理由，回答“系統能做什么？”。③功能價值最高，為3分。輔助功能Ax①功能的對象是系統組件。②支撐基本功能。③輔助功能的價值，為1分。附加功能Ad①功能對象是超系統組件，回答“系統還能做什么？”。②附加功能的價值，為2分。5.1功能定義與分類有用功能的功能價值功能載體功能對象功能名稱功能價值（等級）功能作用系統組件系統目標基本功能B=3該系統能做什么系統組件超系統組件附加功能Ad=2該系統還有什么其他作用系統組件超系統組件系統組件系統組件輔助功能Ax=1輔助功能是為了更好地執行一個基本功能所服務的功能，支撐基本功能。系統組件n超系統組件1系統組件2系統組件1系統目標附加功能Ad=2輔助功能Ax=1輔助功能Ax=1附加功能Ad=2基本功能B=3典例解析典例解析案例-電飯煲由于電飯煲的主要功能是加熱米飯，因此米飯就是電飯煲這個系統的目標，對目標（米飯）的功能就是基本功能。內膽加熱米飯是基本功能，內膽盛裝米飯也是基本功能。蒸米飯的過程中會產生蒸汽，而蒸汽并不是系統組件，而是超系統組件，所以對蒸汽的有用功就是附加功能，比如鍋蓋擋住蒸汽是附加功能。內膽是系統組件，對內膽的有用功能就是輔助功能，比如，電熱盤加熱內膽就是輔助功能。電飯煲內膽電熱盤鍋蓋蒸汽電熱盤內膽米飯附加功能Ad=2輔助功能Ax=1輔助功能Ax=1附加功能Ad=2基本功能B=3有用功能的功能價值典例解析5.1.2功能的分類3）有用功能的性能水平技術系統中的有用功能在實際過程中對功能對象參數的改善值可能與期望的改善值之間存在一定的差異，稱為有用功能的“性能水平”。主要分為三類：5.1功能定義與分類有用功能的性能水平正常功能，“N”改善值達到期望值功能過度，“E”改善值大于期望值功能不足，“I”改善值小于期望值不利因素5.1.2功能的分類4）有害功能有害功能是功能載體提供的功能不是按照期望的方向對功能對象的參數進行改善，而是惡化了該參數。有害功能是導致技術系統出現問題的主要原因。在TRIZ的功能分析中，不采用折中方法(即減少有害作用的影響)，而是必須消除有害功能。5.1功能定義與分類5.1.3功能描述原則①功能=動作+對象（V+O）5.1功能定義與分類電線的功能=傳輸電流房子的功能=保持溫度5.1.3功能描述原則②功能受體至少要有一個參數受到影響，發生改變。5.1功能定義與分類傳輸電流意味著電流位置的改變。保持溫度意味著溫度高低的保持。5.1.3功能描述原則③禁止使用“不”替代否定動詞。5.1功能定義與分類不能說“陶瓷不能傳導電流”，而要說“陶瓷阻礙電流”不能說“河堤缺口不能阻止河水”,而要說“河堤缺口引導河水”。5.1.3功能描述原則④功能受體必須是組件，不能是組件參數，并且需要針對特定條件下的具體技術系統進行功能陳述。5.1功能定義與分類不能說“工人保護房屋的體積”,而說“工人保護房屋”。因為房屋體積不變的情況下房屋形狀可能改變，這樣就使得表達不明確。5.1.4系統的概念（1）技術系統

技術系統是以實現功能為目的，不同元件相互作用、相互影響組成的整體。5.1功能定義與分類研究對象是汽車，功能是運輸，汽車是一個技術系統。研究對象是車輪，功能是支撐車架、移動車身車輪，車輪是一個技術系統。5.1.4系統的概念（2）子系統

一個復雜的系統還可細分為子系統，子系統是以實現基本功能為目的的更小的系統。

5.1功能定義與分類5.1.4系統的概念（3）超系統

工程超系統是指包含被分析的技術系統的系統，所需分析的系統是其中的一個組件（超系統組件）。一般來說，被研究對象之外、超出項目范圍的組件，則這些組件可作為超系統組件。

5.1功能定義與分類技術系統超系統組件3超系統組件2……技術系統是超系統的一個組件超系統典例解析眼鏡的技術系統、組件（子系統）、超系統？眼鏡的功能：衍射光線技術系統：眼鏡。眼鏡的子系統：鏡框、鏡腿、鏡片。眼鏡的超系統：手、眼睛、面部相關部位、光線。

功能表現為系統具有的轉化能量、物料、信息或其他物理量的特性,即技術系統輸入量和輸出量之間的關系。5.2功能分解

復雜的用戶需求通常由若干個具有內在聯系的功能共同實現。為便于尋求滿足產品總功能的原理方案，或者為了使問題的解決簡單方便,通常將總功能分解成復雜程度相對較低的分功能，分功能分解為下一級子功能，分解到功能元。5.2功能分解

通過功能分解，產品的總功能分解成若干功能元，將系統的各個功能元用流有機地組合起來就得到功能結構。一個功能結構可以抽象地表達顧客對產品的需求。5.2功能分解5.3功能分析5.3.1功能分析的目的

功能分析是一個分析問題的工具，一種識別系統和超系統組件的功能、它們的特點及其成本的分析工具。①明確發明對象的功能

功能分析的最主要目的就是要弄清發明事物所應具有的全部功能。例如，電冰箱應具備的基本功能是保鮮和制冷。②為創造方案提供依據

有了明確的各級功能目標，可以為方案的創造或發明設想指明具體的方向。發明者必須具有“方法是為目標服務”的清醒認識。5.3功能分析5.3.1功能分析的目的

③充分掌握各項功能之間的相互關系

功能分析的又一重要作用是要充分明確和掌握發明對象中內含的各項功能之間的邏輯關系，功能之間的相互影響。④擴大方案創造的設計思路

有以功能分析為核心進行方案的設計，能夠有效地拓寬思路，構思出價值更高、效果更好的方案來。

不以結構要素為思考點，而是從事物所應具有的功能為思考點。5.3功能分析5.3.2功能分析的步驟

①組件分析是指將系統和超系統的組件加以區分，并分類列出來。

②相互作用分析是識別組件兩兩之間的相互作用，為以后的建立功能模型打下基礎。

③建立功能模型是指識別組件之間的具體功能，并根據它們執行功能的性能加以評估，最后形成功能模型圖。5.3功能分析5.3.3組件分析（步驟一）

組件分析用于問題識別階段，是功能分析的一部分，它用于識別技術系統的組件以及超系統中與技術系統有相互作用或者共存的組件。（1）組件

組成系統或超系統的一部分的物體。物質單個物質可以作為組件場單獨的場可以作為組件物質場＋物質和場的組合可以作為組件5.3功能分析5.3.3組件分析(步驟一)（1）組件物質是指具有靜質量的物體，比如車、水、空氣等。場是指沒有靜質量，但可在物質之間傳遞能量的物體。比如電磁場、熱量、重力、超聲等。5.3功能分析5.3.3組件分析(步驟一)（2）選擇合適的組件分析層級

首先需要根據項目的目標和限制選擇合適的層級。

如果選擇的層級過高，則會遺漏掉某些細節，找不到問題的根源，而如果選擇的層級過低，將會出現很多的組件，會使系統變得非常復雜，分析也很費力。

將系統組件作為一類放在一起，超系統組件放在一起。車身發動機底盤……內胎外胎輪轂……部件層級部件層級5.3功能分析5.3.3組件分析(步驟一)（3）組件分析的注意事項

①選擇同一層級上的組件，不要混雜。

在分析車的時候，如果已經有了車輪這個組件，就沒有必要將內胎、外胎、輪轂等列出來，因為它們不是在一個層級上。②若有多個相同組件，看作一個組件。

分析汽車的四個車輪，可認為它們執行的功能是相同的，將它們看作車輪即可，而不需區分為車輪1和車輪2。如果認為前、后輪執行的功能不同，可將它們區分為前輪和后輪。5.3功能分析5.3.3組件分析(步驟一)（3）組件分析的注意事項

③若一個組件需要更加詳細的分析，則可將這個組件分開到更低的一個層級上重新進行組件分析。④超系統組件是指超系統中的組件，它不是被研究技術系統的一部分，卻與技術系統相互影響。⑤組件數量不宜過多，盡量保持在10個以內，如果超過20個，建議將某一部分單獨取出另行功能分析。技術系統主要功能系統組件超系統組件汽車運輸貨物車身車門發動機變速箱剎車車輪.....人空氣馬路以汽車為例5.3功能分析5.3.3組件分析(步驟一)5.3功能分析5.3.4相互作用分析(步驟二)目的：識別系統組件及超系統組件之間的相互作用關系。方法：構造相互作用矩陣。判斷依據：組件相互接觸。聯系/作用物質聯系/作用場聯系/作用“＋”有作用“－”無作用5.3功能分析5.3.4相互作用分析(步驟二)（1）相互作用分析的步驟①在矩陣中，在第一行中列出組件分析中所得到的組件，在第一列中也列出組件分析中的組件，排列順序要完全相同。組件組件1組件2組件3……組件1

組件2

組件3

……

5.3功能分析5.3.4相互作用分析(步驟二)（1）相互作用分析的步驟②兩兩分析組件，看二者有無相互作用（接觸），如果有相互接觸，則在矩陣中填“+”，如果沒有填“-”。

帶“＋”的單元意味著可能有功能，后續需要分析具體功能是什么。帶“－”表示兩者沒有功能，后續功能分析中將不再考慮兩者的功能。組件組件1組件2組件3……組件1

+

+

-組件2

+

-

+組件3

+

-

+……

-

+

+

5.3功能分析5.3.4相互作用分析(步驟二)（1）相互作用分析的步驟③重復以上操作，直到將所有矩陣表格填滿，對角線上的單元除外。④如果發現某個組件與其他任何組件都無相互作用，則需重新檢查。如果確定與任何其他組件均無相互作用，說明這個組件不會有功能，則去除該組件。5.3功能分析5.3.4相互作用分析(步驟二)（2）注意事項①有的組件是靠場相互接觸的，容易被忽略。案例-接觸的磁鐵

一個磁鐵處于另外一個磁鐵所產生的磁場中，所以二者是相互接觸的。5.3功能分析5.3.4相互作用分析(步驟二)（2）注意事項②在做相互作用分析的時候，不要只做一半，最好將另外一半也完成，這樣可以檢查是否有遺漏。

如果相互作用的表格不對稱，則意味著相互作用分析時出了問題，需要重新檢查。組件組件1組件2組件3……組件1

+

+

+

-組件2

+

+

+組件3

+

-

+……

-

-

+

以汽車為例5.3功能分析5.3.4相互作用分析(步驟二)汽車技術系統的相互作用分析表車身車門發動機變速箱剎車車輪人車身++++++車門----+發動機+---變速箱---剎車++車輪-人5.3功能分析功能功能排名性能水平得分備注功能載體1

動詞/對象X基本，附加，輔助，或有害不足，過量，或正常

動詞/對象Y基本，附加，輔助，或有害不足，過量，或正常

功能載體2動詞/對象X基本，附加，輔助，或有害不足，過量，或正常

動詞/對象Z基本，附加，輔助，或有害不足，過量，或正常

輸入功能輸入功能輸入功能排名5.3.5建立功能模型（步驟三）（1）創建功能模型的步驟5.3功能分析箭頭表示方向直線表示充分（黑色）虛線表示不足（綠色）“＋”表示過度（藍色）波浪線表示有害（紅色）5.3.5建立功能模型（步驟三）（2）功能模型的圖形化表示5.3功能分析組件1組件3組件5組件4組件2目標超系統組件1超系統組件25.3.5建立功能模型（步驟三）（2）功能模型的圖形化表示組件分析中所列出的組件中有系統組件、超系統組件和目標，用不同形狀的框圖來區分，形式不唯一。規定系統組件用

表示，超系統組件用

表示，目標用

表示，圖形化表示如圖。5.3功能分析5.3.5建立功能模型（步驟三）（3）功能分析的注意事項功能分析不是個人工作，而是團隊工作，有利于一個團隊達成共識。對系統做功能分析時會對系統的認識更加清楚。對某個功能不太清楚的地方不要輕易放過，將其深挖非常重要。對于同一個系統，功能分析所得到的結果，不一定是唯一的。與表格化的功能模型相比，圖形化的功能模型往往比較直觀。以汽車為例5.3功能分析5.3.5建立功能模型(步驟三)發動機變速器車身車門剎車車輪支撐支撐支撐支撐支撐支撐打開踩抱緊人以汽車為例5.3功能分析5.3.5建立功能模型(步驟三)發動機變速器