產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法 課件 第5章 功能建模與功能剪裁

第五章功能建模與功能剪裁產(chǎn)品創(chuàng)新問題識(shí)別《產(chǎn)品創(chuàng)新思維與方法》目錄5.1產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)視角的功能定義5.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能分析5.3產(chǎn)品的組件分析5.5功能建模5.6功能裁剪及其應(yīng)用5.4相互作用矩陣5.1產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)視角的功能定義Function產(chǎn)品設(shè)計(jì)視角或產(chǎn)品經(jīng)理世界的“產(chǎn)品功能”是一種產(chǎn)品技術(shù)系統(tǒng)的高級(jí)抽象。通過對(duì)產(chǎn)品功能的抽象和工程化（engineering），才可以進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化，可以運(yùn)用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相同的功能，提升產(chǎn)品價(jià)值。若運(yùn)用相關(guān)成本更低的材料、結(jié)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)相同的功能，則可以達(dá)到降低成本的目的。Function通過功能的抽象，深入的分析技術(shù)系統(tǒng)的問題瓶頸，可以找到解決問題的方向。功能的抽象也可以系統(tǒng)的識(shí)別技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)部、外部的資源，來跨領(lǐng)域的尋找解決問題的方案。產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度的功能功能剪裁的意義1.功能剪裁由于剪裁了組件，可以實(shí)現(xiàn)降低成本的目的。2.通過功能剪裁，也為技術(shù)系統(tǒng)的解決問題提供了全新的視角和方向。

因此，功能剪裁在產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)過程中是一種重要的思路和方法，可以極大提高產(chǎn)品改進(jìn)的效率，也可能在產(chǎn)品的某個(gè)細(xì)分市場獲得成功。

功能剪裁是將系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件去除，將其有用功能在系統(tǒng)或超系統(tǒng)的組件中重新分配的方法。功能剪裁的定義產(chǎn)品設(shè)計(jì)角度的功能剪裁5.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能分析產(chǎn)品功能建模組件之間的相互作用分析產(chǎn)品（工程技術(shù)系統(tǒng)）的組件分析組件（component）是產(chǎn)品的各個(gè)組成部分，而組件分析則是分析這個(gè)產(chǎn)品可以分解為哪些不同，又存在相互作用的部分。組件分析用于識(shí)別工程系統(tǒng)以及超系統(tǒng)組件之間的相互作用。在產(chǎn)品功能分析中的相互作用是指在不同組件之間是否存在某種參數(shù)改變（物理或化學(xué)參數(shù)等）功能建模（modeling）就是要將針對(duì)某個(gè)產(chǎn)品（工程技術(shù)系統(tǒng)）的所有功能進(jìn)行分析和呈現(xiàn)，并可以用于下一步的產(chǎn)品改進(jìn)和創(chuàng)新活動(dòng)。產(chǎn)品功能分析步驟5.3產(chǎn)品的組件分析超系統(tǒng)（supersystems）指的是包含被分析的工程系統(tǒng)的系統(tǒng)，在超系統(tǒng)中，所分析的系統(tǒng)是其中的一個(gè)組件。工程技術(shù)系統(tǒng)（engineeringsystems）是能夠執(zhí)行一定功能的系統(tǒng)，也是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的研究對(duì)象。組件分析是識(shí)別某個(gè)工程技術(shù)系統(tǒng)（產(chǎn)品）的系統(tǒng)和超系統(tǒng)組件，這是產(chǎn)品功能分析的第一個(gè)步驟。產(chǎn)品組件分析ChA指的是Acoustic，即聲場。根據(jù)頻率的不同，可以將聲音分為可聽聲波、超聲波和次聲波等。指的是Chemical，即化學(xué)場。比如，各類不同的化學(xué)反應(yīng)等。M指的是磁場Magnetic，如磁鐵等。ThM指的是機(jī)械場Mechanical，如壓力、重力場等指的是Thermal，即熱場。凡是與溫度、熱量相關(guān)的都屬于這個(gè)范疇，與加熱、冷卻等功能相關(guān)。E指的是電場Electrical，如靜電場等。EM指的是電磁場Electromagnetic，如電磁控制的各類開關(guān)等。產(chǎn)品組件分析在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的視角中，組件和物質(zhì)也有著相對(duì)特定的含義：1）組件是工程系統(tǒng)或超系統(tǒng)的組成對(duì)象，組件可以是物質(zhì)、場、物質(zhì)和場的組合。2）物質(zhì)是有凈質(zhì)量的對(duì)象。例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)有凈質(zhì)量，可以成為工程系統(tǒng)的組件。3）場是沒有凈質(zhì)量，可以傳遞物質(zhì)之間的相互作用。TRIZ中的場可以分為：機(jī)械場、聲場、熱場、化學(xué)場、電場、磁場、電磁場。這些場的前幾個(gè)字母組成了MAThChEM，具體如下：一般而言，組件可以是物質(zhì)或場的組合，例如，熱水其實(shí)是水（凈質(zhì)量的對(duì)象）和熱場的組合，熱空氣是空氣（凈質(zhì)量的對(duì)象）和熱場的組合等，需要從一個(gè)較為新穎的視角對(duì)待這些研究對(duì)象或產(chǎn)品改進(jìn)對(duì)象。5.4相互作用矩陣

組件的相互作用分析用于識(shí)別工程系統(tǒng)以及超系統(tǒng)的組件間相互作用，相互作用分析的結(jié)果就是構(gòu)造組件表格中系統(tǒng)組件和超系統(tǒng)組件的相互作用矩陣，如表所示。相互作用矩陣的第一行和第一列均為組件列表中的系統(tǒng)組件和超系統(tǒng)組件。若組件1和組件2之間有相互作用關(guān)系，則在相互作用矩陣表中兩組件交匯單元格中填寫“+”，否則填寫“-”，對(duì)角線上單元不需要填寫，判斷是否存在相互作用的依據(jù)是這兩個(gè)組件必須存在相互接觸，這種接觸是顯而易見，或者在某個(gè)特定的場合，這些組件之間是零距離，相互作用的組件之間是否存在事實(shí)上的有用功能（usefulfunctions）則是下一步功能分析的任務(wù)。此外，相互作用矩陣是關(guān)于對(duì)角線對(duì)稱，還需要特別注意的是，有些組件之間是靠場相互接觸，容易被忽視，而產(chǎn)生錯(cuò)誤的相互作用認(rèn)知。組件組件1組件2…組件n組件1

+--組件2+

+-…-+

+組件n--+

相互作用矩陣5.5功能建模功能的定義在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的視角，功能是工程系統(tǒng)（產(chǎn)品）一個(gè)組件改變（change）或保持（hold）另外一個(gè)組件某個(gè)參數(shù)（parameter）的行為（動(dòng)作）。

功能的描述采用動(dòng)詞加名詞的表達(dá)形式。如圖5-2所示，桌子的功能（功能載體）可以描述為：支撐杯子（動(dòng)詞“支撐”+名詞（功能的對(duì)象））。

功能載體是執(zhí)行功能的某一組件，功能對(duì)象則是功能性能參數(shù)改變的受動(dòng)者組件，而參數(shù)是具有相對(duì)值的某一屬性。例如，速度、長度、重量、體積等這些都是參數(shù)，可以具有一定的數(shù)值，而且可以在某個(gè)認(rèn)知范圍內(nèi)被保持（keep/hold）和改變（change）。功能載體和對(duì)象都是組件（即物質(zhì)和/或場）功能載體和功能對(duì)象之間有相互作用功能載體保持或改變了功能對(duì)象的參數(shù)功能的定義一般而言，產(chǎn)品功能只有滿足下列三種條件的時(shí)候才會(huì)產(chǎn)生：1.桌子對(duì)杯子是否有功能呢？2.反過來看杯子對(duì)桌子有沒有功能呢？有用的功能是指沿產(chǎn)品改進(jìn)期望（productimprovementexpectation）的方向改變功能對(duì)象的參數(shù)；同時(shí)，有用的功能還存在一些性能水平（level），包括：正常功能（normalfunction），不足（不充分）的功能（insufficientfunction）和過量的功能（excessivefunction）。有害的功能是指沿期望相反的方向改變功能對(duì)象的參數(shù)。一般而言，基于樸素的辯證思想，工程系統(tǒng)（產(chǎn)品）在提供某種有用功能的同時(shí)，有可能帶來某些負(fù)面影響（sideeffect）。VS產(chǎn)品功能的分類產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)視野下，功能可以分為有用的功能（usefulfunction）和有害的功能（harmfulfunction）。產(chǎn)品功能的分類

有用功能根據(jù)其性能水平，可以進(jìn)一步劃分為正常功能、不足功能和過量功能。當(dāng)實(shí)際改善等于所需的改善時(shí)，功能正常。當(dāng)實(shí)際改善小于所需的改善時(shí)，功能不足。當(dāng)實(shí)際改善大于所需的改善時(shí)，功能過度功能的分類圖GNJMGNJMGNJMGNJMGNJM0102030405識(shí)別系統(tǒng)和超系統(tǒng)組件識(shí)別相互作用矩陣分析組件是否對(duì)其他組件存在功能確定及指出功能的性能水平對(duì)其他組件重復(fù)上述步驟功能建模的過程根據(jù)功能的分類，不同的功能采用不同的線型表達(dá)，例如，正常的功能采用細(xì)實(shí)線，不足的功能采用虛線，有害的功能采用波浪線，過量的功能采用粗實(shí)線。圖1中六邊形的組件表示超系統(tǒng)組件，對(duì)表1的圖形化表達(dá)為圖1，圖形化的好處在于對(duì)功能的缺陷一目了然，不足的功能、過量的功能、有害的功能都是功能缺陷。在后續(xù)的工具中會(huì)對(duì)這些功能缺陷進(jìn)行解決。組件功能功能水平組件1功能1：動(dòng)詞+功能對(duì)象正常/不足/過度或有害

功能2：動(dòng)詞+功能對(duì)象正常/不足/過度或有害組件2功能1：動(dòng)詞+功能對(duì)象正常/不足/過度或有害

功能2：動(dòng)詞+功能對(duì)象

………………組件n功能1：動(dòng)詞+功能對(duì)象正常/不足/過度或有害表1.功能分析的模板圖1.功能建模的圖形化表達(dá)5.6功能裁剪及其應(yīng)用剪裁的作用剪裁是現(xiàn)代TRIZ理論中分析問題的重要工具，它是指將工程系統(tǒng)或超系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)組件去掉，而用剩余組件來執(zhí)行其有用功能的創(chuàng)新方法，即通過對(duì)系統(tǒng)或超系統(tǒng)中的其他組件進(jìn)行“改造”，使其能夠執(zhí)行被剪裁組件的有用功能，從而使整個(gè)系統(tǒng)的功能不變。功能剪裁的作用A實(shí)施剪裁可以簡化系統(tǒng)組件數(shù)量，降低系統(tǒng)成本B實(shí)施剪裁可以優(yōu)化系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)C實(shí)施剪裁可以消除過度、有害或重復(fù)功能，提高系統(tǒng)理想化程度D實(shí)施剪裁是企業(yè)進(jìn)行專利規(guī)避的重要手段功能剪裁的規(guī)則規(guī)則A：如果有用功能的對(duì)象被去掉了，那么功能載體可被裁剪規(guī)則B：如果功能對(duì)象自身執(zhí)行有用的功能，功能載體可被裁剪規(guī)則C：工程系統(tǒng)或超系統(tǒng)中的其他組件可以執(zhí)行功能載體的有用功能，那么功能載體則可以被剪裁掉例如，隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的筆記本電腦基本都不再配置光驅(qū)，意味著固定光驅(qū)的結(jié)構(gòu)也不再需要了。例如，自行車內(nèi)胎的功能是支撐外胎，在摩拜單車的一些型號(hào)中，采用了實(shí)心胎的方式，自身執(zhí)行支撐的功能，因此內(nèi)胎可以被剪裁。天冷時(shí)兒童由于經(jīng)常踢被子，夜里容易著涼，父母需要常常給兒童蓋被子，影響休息。如果采用兒童睡袋，則兒童不論怎么移動(dòng)身體，都不容易從睡袋中出來，是一種比較有效的方式避免兒童夜里著涼。剪裁的模型與流程進(jìn)行功能分析，畫出功能模型選擇一個(gè)新的功能載體0105選擇要剪裁的工程系統(tǒng)組件擬定剪裁問題0206選擇要剪裁的組件的第一個(gè)功能對(duì)該組件的其他功能進(jìn)行剪裁0307選擇適用的剪裁規(guī)則（A、B、C）對(duì)其他組件重復(fù)步驟第二步至第七步0408剪裁模型是對(duì)工程系統(tǒng)實(shí)施剪裁后的功能模型，即去掉系統(tǒng)中某個(gè)組件后，剩余組件組成