《創(chuàng)新設(shè)計(jì)-TRIZ系統(tǒng)化創(chuàng)新教程》 課件 第3章 TRIZ概述；第4章 功能分析

第3章TRIZ概述創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所TRIZ—發(fā)明問(wèn)題解決理論TRIZ是“發(fā)明問(wèn)題解決理論”由俄文（теориирешенияизобрет-ательскихзадач，ТРИЗ）轉(zhuǎn)換成拉丁文（TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch，TRIZ）后的首字母縮寫(xiě)；其英文全稱(chēng)是TheoryofInventiveProblemsSolving，縮寫(xiě)為T(mén)IPS，其意義為解決發(fā)明問(wèn)題的理論。TRIZ是前蘇聯(lián)G.S.Altshuler（1926-1998）及其領(lǐng)導(dǎo)的一批研究人員，自1946年開(kāi)始，在分析研究世界各國(guó)250萬(wàn)件專(zhuān)利的基礎(chǔ)上，提取專(zhuān)利中所蘊(yùn)含的解決發(fā)明問(wèn)題的原理及其規(guī)律性之后建立起來(lái)的。主要內(nèi)容創(chuàng)新的規(guī)律性TRIZ簡(jiǎn)史TRIZ解決問(wèn)題的基本原理TRIZ理論體系TRIZ基本概念3-1創(chuàng)新的規(guī)律性問(wèn)題及其解在不同的工業(yè)部門(mén)及不同的科學(xué)領(lǐng)域重復(fù)出現(xiàn)；3-1創(chuàng)新的規(guī)律性

技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化模式在不同的工業(yè)部門(mén)及不同的科學(xué)領(lǐng)域重復(fù)出現(xiàn)；3-1創(chuàng)新的規(guī)律性

發(fā)明經(jīng)常采用不相關(guān)領(lǐng)域中所存在的效應(yīng)。3-2TRIZ簡(jiǎn)史阿奇舒勒于1956年發(fā)表了第一篇有關(guān)TRIZ理論的論文;1961年出版了第一本有關(guān)TRIZ理論的著作《怎樣學(xué)會(huì)發(fā)明創(chuàng)造》。1970年創(chuàng)辦一所進(jìn)行TRIZ理論的研究和推廣的學(xué)校后來(lái)培養(yǎng)了很多TRIZ應(yīng)用方面的專(zhuān)家。

在20世紀(jì)80年代中后期TRIZ理論僅封閉在前蘇聯(lián)范圍內(nèi)。

從1985年開(kāi)始，早期的TRIZ專(zhuān)家中的一部分移居到歐美等國(guó)，從而促進(jìn)了TRIZ在全世界范圍內(nèi)的傳播。1989年，阿奇舒勒集合了當(dāng)時(shí)世界上數(shù)十位TRIZ專(zhuān)家，在彼得羅扎沃茨克（Petrozavodsk）建立了國(guó)際TRIZ協(xié)會(huì)，阿奇舒勒擔(dān)任首屆主席。國(guó)際TRIZ協(xié)會(huì)目前在全球10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)擁有30余個(gè)成員組織，共擁有數(shù)千名TRIZ專(zhuān)家。

3-2TRIZ簡(jiǎn)史TRIZ在蘇聯(lián)和西方的發(fā)展大體經(jīng)歷以下幾個(gè)階段:1946一1980年，Altshuller創(chuàng)建了TRIZ的理論基礎(chǔ)，并建立了TRIZ的一些基本概念和分析工具。1980一1986年，TRIZ開(kāi)始得到公眾注意，研究隊(duì)伍不斷擴(kuò)大，很多學(xué)者成為Altshuller的追隨者，TRIZ學(xué)術(shù)研討會(huì)開(kāi)始召開(kāi)，很多TRIZ學(xué)校得以建立，同時(shí)，TRIZ開(kāi)始了在非技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用探索。這期間的TRIZ研究資料大量累積，但質(zhì)量良蕎不齊。1986一1991年，從1986年開(kāi)始，Altshuller因健康原因研究興趣轉(zhuǎn)移到其他方面，他的學(xué)生繼續(xù)對(duì)TRIZ理論進(jìn)行研究和推廣。伴隨著TRIZ應(yīng)用實(shí)踐的不斷豐富，傳統(tǒng)TRIZ理論暴露出很多不足和缺陷，對(duì)TRIZ的改進(jìn)和提高開(kāi)始活躍。90年代初期到中期,前蘇聯(lián)解體和冷戰(zhàn)的結(jié)束使許多TRIZ專(zhuān)家移居到了歐美等西方國(guó)家，在西方市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)的環(huán)境中，TRIZ獲得了新的生命力，受到質(zhì)量工程界，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員和管理人員的高度重視，與QFD和穩(wěn)健設(shè)計(jì)并稱(chēng)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)三大方法。這時(shí)期大批俄文書(shū)籍和文章被翻譯成英文，對(duì)TRIZ起到了很好的普及作用。90年代后期，TRIZ的應(yīng)用案例逐漸出現(xiàn)，摩托羅拉公司，波音，克萊斯勒，福特，通用電氣等世界級(jí)大公司已經(jīng)利用TRIZ理論進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新研究，并取得了很好的效果。在工程界應(yīng)用的同時(shí)，學(xué)術(shù)界對(duì)TRIZ理論的改進(jìn)和與西方其他設(shè)計(jì)理論和方法的比較研究也逐步展開(kāi)，并取得了一些研究成果，TRIZ的發(fā)展進(jìn)入了新的階段。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，TRIZ的發(fā)展和傳播處于加速狀態(tài)，研究TRIZ的學(xué)術(shù)組織和商業(yè)公司不斷增多，學(xué)術(shù)會(huì)議頻頻召開(kāi)，TRIZ正處于發(fā)展的黃金時(shí)期。3-3TRIZ解決問(wèn)題的基本原理1.TRIZ解決問(wèn)題的原理：設(shè)計(jì)者首先將待設(shè)計(jì)的產(chǎn)品表達(dá)成為T(mén)RIZ問(wèn)題，然后利用TRIZ中的工具，如發(fā)明原理、標(biāo)準(zhǔn)解等，求出該TRIZ問(wèn)題的普適解或稱(chēng)模擬解（Analogoussolution）。TRIZ是集成了各領(lǐng)域解決同類(lèi)問(wèn)題的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，突破個(gè)人知識(shí)的局限性，另外通過(guò)系統(tǒng)化的解決問(wèn)題的流程，避免思維的慣性。TRIZ知識(shí)域（涵蓋了各學(xué)科的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)）領(lǐng)域問(wèn)題TRIZ問(wèn)題模型TRIZ解領(lǐng)域問(wèn)題的解第一次類(lèi)比第二次類(lèi)比合理性評(píng)價(jià)求解3-3TRIZ解決問(wèn)題的基本原理2.TRIZ中的問(wèn)題模型及對(duì)應(yīng)的求解工具問(wèn)題模型基于知識(shí)的工具集（解集）特點(diǎn)功能模型效應(yīng)知識(shí)庫(kù)集合了大量專(zhuān)利實(shí)現(xiàn)不同功能的原理所蘊(yùn)含的效應(yīng)，為實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域的解提供支持。物質(zhì)-場(chǎng)模型76條標(biāo)準(zhǔn)解用于元件間作用或場(chǎng)變換的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，標(biāo)準(zhǔn)解描述的是通過(guò)物質(zhì)-場(chǎng)變換解決問(wèn)題的途徑。沖突模型技術(shù)沖突40條發(fā)明原理用于解決系統(tǒng)參數(shù)改進(jìn)問(wèn)題過(guò)程中，不同子系統(tǒng)間的矛盾的要求。物理沖突4條分離原理用于解決系統(tǒng)參數(shù)改進(jìn)過(guò)程中，對(duì)同一對(duì)象提出的相反的要求。戰(zhàn)術(shù)方法戰(zhàn)略方法系統(tǒng)化方法：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題發(fā)明問(wèn)題解決算法（ARIZ）技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)化定律需求進(jìn)化定律沖突解決原理（發(fā)明原理、分離原理）76條標(biāo)準(zhǔn)解效應(yīng)搜索原理和效應(yīng)知識(shí)庫(kù)失效預(yù)測(cè)功能分析、沖突分析、物質(zhì)-場(chǎng)分析、理想解分析、資源分析知識(shí)庫(kù)、基本概念、世界專(zhuān)利庫(kù)概念層分析方法層問(wèn)題解決方法層系統(tǒng)化方法層CAI系統(tǒng)3-4TRIZ理論體系3-5TRIZ基本概念1.功能（1）功能的定義

19世紀(jì)40年代，美國(guó)通用電氣公司的工程師邁爾斯首先提出功能（Function)）的概念，并把它作為價(jià)值工程研究的核心問(wèn)題。他將功能定義為“起作用的特性”，顧客買(mǎi)的不是產(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品的功能。自此“功能”思想成為設(shè)計(jì)理論與方法中最重要的概念。功能分析（FunctionalAnalysis）也起源于此。

功能是系統(tǒng)存在的目的，是對(duì)產(chǎn)品具體效用的抽象化描述，體現(xiàn)了顧客的某種需要，應(yīng)當(dāng)是產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)首先考慮的因素。3-5TRIZ基本概念

一個(gè)系統(tǒng)的總功能通常用黑箱模型表達(dá)，輸入、輸出為能量流、物料流和信息流，即產(chǎn)品的功能是對(duì)能量、物料和信息的轉(zhuǎn)換。一般用“動(dòng)詞+名詞”的形式描述一個(gè)功能。動(dòng)詞為一主動(dòng)動(dòng)詞（activeverb），表示產(chǎn)品所完成的一個(gè)操作，名詞（measurablenoun）代表被操作的對(duì)象，是可測(cè)量的。如：分離枝葉、照明路面。（1）功能的定義動(dòng)詞+名詞能量/E物料/M信息/I能量/E’物料/M’信息/I’3-5TRIZ基本概念（2）功能分類(lèi)1）按照功能的主次可以分為：主要功能：是對(duì)象建立的目的，即設(shè)計(jì)對(duì)象就是為實(shí)現(xiàn)這一功能而創(chuàng)建的。附加功能：是賦予對(duì)象新的應(yīng)用性能的功能，使系統(tǒng)更完善。潛在功能：技術(shù)系統(tǒng)并不總按照指定用途使用，而是執(zhí)行了實(shí)時(shí)功能。2）按照子系統(tǒng)或元件的功能與系統(tǒng)功能間關(guān)系：

基本功能：與對(duì)象的主要功能實(shí)現(xiàn)直接有關(guān)的功能

輔助功能：為更好實(shí)現(xiàn)基本功能服務(wù)的功能，即服務(wù)于其他子系統(tǒng)的功能。3）按照產(chǎn)品與用戶(hù)交互關(guān)系：

實(shí)用功能:是用戶(hù)通過(guò)操作產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)的功能，涉及物質(zhì)、能量、信息的變換。

外觀功能:是人對(duì)產(chǎn)品的直接心理和感官體驗(yàn)。

象征功能：是產(chǎn)品的在使用情境下的象征意義。。3-5TRIZ基本概念2.技術(shù)系統(tǒng)（1）技術(shù)系統(tǒng)：技術(shù)系統(tǒng)是以實(shí)現(xiàn)功能為目的，不同元件相互作用、相互影響組成的整體。（2）子系統(tǒng)：一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)還可細(xì)分為子系統(tǒng)，子系統(tǒng)是以實(shí)現(xiàn)基本功能為目的的更小的系統(tǒng)。（3）超系統(tǒng)：超系統(tǒng)元件是指與技術(shù)系統(tǒng)有直接作用的系統(tǒng)外元件技術(shù)系統(tǒng)。3-5TRIZ基本概念2.技術(shù)系統(tǒng)—進(jìn)化S-曲線

實(shí)現(xiàn)某一功能的技術(shù)系統(tǒng)，其進(jìn)化的結(jié)果表現(xiàn)為代表功能實(shí)現(xiàn)程度的特性參數(shù)隨時(shí)間的變化。對(duì)產(chǎn)品而言就是關(guān)鍵性能的提升?；谀骋缓诵募夹g(shù)（實(shí)現(xiàn)功能的原理）的產(chǎn)品，其性能提高的過(guò)程可用S-曲線描述。實(shí)現(xiàn)同一特性參數(shù)的不同技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化過(guò)程表現(xiàn)為S-曲線族。人造光源的進(jìn)化3-5TRIZ基本概念3.創(chuàng)新的級(jí)別Altshuller通過(guò)研究把發(fā)明分為5個(gè)級(jí)別，五級(jí)描述如下：1級(jí)（Level1）：通常的設(shè)計(jì)問(wèn)題，或?qū)σ延邢到y(tǒng)的簡(jiǎn)單改進(jìn)。設(shè)計(jì)人員自身的經(jīng)驗(yàn)即可解決，不需要?jiǎng)?chuàng)新。大約32%的解屬于該范圍。2級(jí)（Level2）：通過(guò)解決一個(gè)技術(shù)沖突對(duì)已有系統(tǒng)進(jìn)行少量的改進(jìn)。采用行業(yè)中已有的方法即可完成。解決該類(lèi)問(wèn)題的傳統(tǒng)方法是折衷法。大約有45%的解屬于該范圍。3級(jí)（Level3）：對(duì)已有系統(tǒng)有根本性的改進(jìn)。要采用本行業(yè)以外已有的方法解決，設(shè)計(jì)過(guò)程中要解決沖突。大約有18%的解屬于該范圍。4級(jí)（Level4）：采用全新的原理完成已有系統(tǒng)基本功能的新解。解的發(fā)現(xiàn)主要是從科學(xué)的角度而不是從工程的角度。大約有4%的解屬于該類(lèi)。5級(jí)（Level5）：罕見(jiàn)的科學(xué)原理導(dǎo)致一種新系統(tǒng)的發(fā)明。大約有1%屬于該類(lèi)。3-5TRIZ基本概念解的級(jí)別的變化該階段發(fā)明了了主要功能，該解基于4級(jí)創(chuàng)新（或?yàn)?級(jí)創(chuàng)新）通過(guò)應(yīng)用3或4級(jí)創(chuàng)新使得主要功能的性能得到根本性的提高1-2級(jí)創(chuàng)新；可能會(huì)包含引入次級(jí)功能的3級(jí)創(chuàng)新。某特性指標(biāo)時(shí)間本章小結(jié)創(chuàng)新的規(guī)律性（三大發(fā)現(xiàn)）重點(diǎn)TRIZ發(fā)展過(guò)程TRIZ解決問(wèn)題的基本原理基本原理（過(guò)程）、三類(lèi)問(wèn)題模型及求解工具TRIZ理論體系基本概念

功能、技術(shù)系統(tǒng)、創(chuàng)新的級(jí)別謝謝！第二篇問(wèn)題分析篇?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)研究所我們失敗的原因多半是因?yàn)閲L試用正確的方法解決錯(cuò)誤的問(wèn)題———亞伯·阿可夫

問(wèn)題分析的目的在于通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)化地分析過(guò)程，確定問(wèn)題的根本所在和期望達(dá)到的目標(biāo)，從而定義正確的問(wèn)題

。1.問(wèn)題陳述所陳述的是一個(gè)有待解決的問(wèn)題，而不是問(wèn)題的解決方法或可能的原因。如因?yàn)楫a(chǎn)品性能不好，導(dǎo)致產(chǎn)品滯銷(xiāo)，這種問(wèn)題表述帶有臆測(cè)的成分，導(dǎo)致很難對(duì)滯銷(xiāo)原因展開(kāi)分析。所陳述的是有實(shí)際影響的問(wèn)題，而不是簡(jiǎn)單陳列事實(shí)，即是真正需要解決的問(wèn)題；所陳述的問(wèn)題是具體和明確的，而不是籠統(tǒng)或含糊的。如“產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)”這個(gè)問(wèn)題描述就過(guò)于籠統(tǒng)。（1）問(wèn)題陳述原則1.問(wèn)題陳述定義技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能（研究對(duì)象的總功能），理解技術(shù)系統(tǒng)存在的目的。功能一般表述為“改變或保持（動(dòng)詞）+作用對(duì)象+作用對(duì)象的參數(shù)”的形式；描述現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的工作原理。漸進(jìn)性創(chuàng)新不改變現(xiàn)有系統(tǒng)的原理、突破性創(chuàng)新需要打破現(xiàn)有系統(tǒng)的原理。具體選擇要看產(chǎn)品技術(shù)成熟度預(yù)測(cè)結(jié)果。描述當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問(wèn)題。明確問(wèn)題的表象，如果有必要，把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題分解為幾個(gè)相互獨(dú)立的子問(wèn)題分別求解。明確問(wèn)題出現(xiàn)的條件和時(shí)間。明確出現(xiàn)的條件和時(shí)間是為了分析系統(tǒng)的根原因。問(wèn)題或類(lèi)似問(wèn)題的現(xiàn)有解決方案及其缺點(diǎn)。是明確問(wèn)題是否已有解決方案，解決的效果如何？如果問(wèn)題已經(jīng)被解決，并且結(jié)果已經(jīng)能夠接受，就不成為問(wèn)題。明確對(duì)系統(tǒng)的要求。這是為了確定設(shè)計(jì)的目標(biāo)。（2）問(wèn)題陳述模板2.問(wèn)題分析工具功能分析理解系統(tǒng)存在的目的，功能模型作為后續(xù)分析的基礎(chǔ)。因果分析：確定問(wèn)題發(fā)生的所有根原因。沖突區(qū)域確定根據(jù)根原因確定相關(guān)的元件，作為解決問(wèn)題需要改變的區(qū)域。并最終確定功能模型中元件間作用關(guān)系。理想解分析：分析除沖突區(qū)域外的可能更好的解。資源分析：確定系統(tǒng)或超系統(tǒng)可用于解決問(wèn)題或?qū)崿F(xiàn)理想解的資源。第4章功能分析創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究所主要內(nèi)容功能結(jié)構(gòu)物質(zhì)-場(chǎng)模型和功能分析功能模型分析案例分析4-1功能結(jié)構(gòu)1.功能的描述功能一般用“動(dòng)詞＋名詞”的形式來(lái)表達(dá)，動(dòng)詞為一主動(dòng)動(dòng)詞（activeverb），表示產(chǎn)品所完成的一個(gè)操作，名詞（measurablenoun）代表被操作的對(duì)象，是可測(cè)量的。例如產(chǎn)生力、分離混合物、降低溫度等。2.功能分解-黑箱模型

功能是從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度對(duì)待設(shè)計(jì)系統(tǒng)的一種理解，是系統(tǒng)或子系統(tǒng)輸入/輸出參數(shù)或狀態(tài)變化的一種抽象描述。對(duì)于一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)或產(chǎn)品而言，功能表現(xiàn)為系統(tǒng)具有的轉(zhuǎn)化能量、物料、信息或其它物理量的特性，即技術(shù)系統(tǒng)輸入量和輸出量之間的關(guān)系。

信息流進(jìn)行能量流轉(zhuǎn)換物料流輸入信息/I能量/E技術(shù)系統(tǒng)輸出信息/I’能量/E’物料/M’物料/M4-1功能結(jié)構(gòu)4-1功能結(jié)構(gòu)總功能分功能1分功能2分功能3子功能

21子功能

22子功能

31子功能

32功能元

221功能元

222功能元

321功能元

3222.功能分解-功能樹(shù)4-1功能結(jié)構(gòu)通過(guò)功能分解，產(chǎn)品的總功能分解成若干功能元，將系統(tǒng)的各個(gè)功能元用流有機(jī)地組合起來(lái)就得到功能結(jié)構(gòu)。一個(gè)功能結(jié)構(gòu)可以抽象地表達(dá)一件產(chǎn)品及顧客對(duì)它的需求。2.功能分解-功能結(jié)構(gòu)功能元功能元功能元功能元能量物料信號(hào)實(shí)際的功能分解過(guò)程具有如下四個(gè)特征：功能結(jié)構(gòu)是客觀存在的，功能分解就是尋找和確定已存在的子功能。功能總是以流的存在為前提，沒(méi)有功能對(duì)象的存在，功能也就沒(méi)有意義。下層功能的組合實(shí)現(xiàn)上層功能要求，上下層功能間具有一種因果關(guān)系，上層功能限定了分解方向。一個(gè)功能的子功能間要么是因果關(guān)系，要么是邏輯關(guān)系，它顯示了分解方式。2.功能分解-特征4-1功能結(jié)構(gòu)4-1功能結(jié)構(gòu)功能結(jié)構(gòu)將設(shè)計(jì)問(wèn)題模塊化、結(jié)構(gòu)化，從而使設(shè)計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗腥菀浊蠼獾淖訂?wèn)題；功能結(jié)構(gòu)將設(shè)計(jì)信息在功能層次上得到抽象描述，從而使產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)活動(dòng)更注重于功能要求的滿(mǎn)足，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品更本質(zhì)的分析和評(píng)價(jià)；功能結(jié)構(gòu)將一個(gè)總體需求功能逐步地細(xì)化、具體化，從而可以建立各個(gè)子功能之間的關(guān)系；功能結(jié)構(gòu)為后續(xù)的分析推理提供了基礎(chǔ)，如行為仿真、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、決策、修改等；功能結(jié)構(gòu)作為下游設(shè)計(jì)活動(dòng)的重要參考模型，為面向功能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程提供了基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)同一總功能的功能模型可能有多種，對(duì)總功能的分解方式和分解深度的不同、子功能間連接形式和順序的不同等均會(huì)產(chǎn)生不同的功能結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)功能結(jié)構(gòu)的改變往往可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。3.功能結(jié)構(gòu)的作用4-1功能結(jié)構(gòu)

功能結(jié)構(gòu)的建立是通過(guò)對(duì)用戶(hù)需求的分析確定總功能，將其分解為分功能直至功能元的過(guò)程。對(duì)于已有系統(tǒng)而言，功能元就是對(duì)系統(tǒng)零部件或過(guò)程的抽象，功能結(jié)構(gòu)是對(duì)已有系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程的表達(dá)。對(duì)于新系統(tǒng)而言，建立功能結(jié)構(gòu)的過(guò)程是一個(gè)邊分解邊求解的過(guò)程，功能結(jié)構(gòu)是功能求解結(jié)果的一種表達(dá)方式。4.建立功能結(jié)構(gòu)的方法P&B建立功能結(jié)構(gòu)的基本步驟：步驟1：通過(guò)分析顧客需求，抽象待設(shè)計(jì)產(chǎn)品的總功能，即待設(shè)計(jì)產(chǎn)品或系統(tǒng)總的輸入/輸出關(guān)系，輸入/輸出由能量流、物料流、信號(hào)流組成。步驟2：按照用戶(hù)需求，將產(chǎn)品總功能分解為伴有能量流、物料流和信號(hào)流，且容易實(shí)現(xiàn)的分功能集合。步驟3：將分功能繼續(xù)分解為功能元，由功能元組成的模型即為功能結(jié)構(gòu)。4-1功能結(jié)構(gòu)拉伸實(shí)驗(yàn)裝置功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程步驟1步驟2步驟34-1功能結(jié)構(gòu)Stone提出了功能基(Functionalbase)的概念。功能基是用歸納法生成的一種建立功能模型使用的通用設(shè)計(jì)語(yǔ)言，該語(yǔ)言由用來(lái)表達(dá)功能元的功能集合和流集合組成。設(shè)計(jì)者可以使用簡(jiǎn)單的功能元集合描述一個(gè)產(chǎn)品的全部功能。Stone對(duì)功能的有關(guān)概念進(jìn)行了重新定義:產(chǎn)品功能(Productfunction)：以動(dòng)詞-名詞形式描述產(chǎn)品總?cè)蝿?wù)的輸入/輸出關(guān)系分功能（Sub-function）：以動(dòng)詞-名詞形式描述產(chǎn)品分任務(wù)的輸入/輸出關(guān)系功能（Function）：以動(dòng)詞形式描述元件或產(chǎn)品的一個(gè)操作流（Flow）：隨時(shí)間變化的能量、物料、信號(hào)；功能所描述操作的承受者功能基（Functionalbasis）：由功能集與流集所組成的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，該語(yǔ)言用于形成分功能。5.功能基及其應(yīng)用4-1功能結(jié)構(gòu)類(lèi)功能基本功能限制流類(lèi)功能同義詞分支分離

開(kāi)關(guān)、分解、釋放、分開(kāi)、拆開(kāi)、解開(kāi)、減去移動(dòng)切、拋、撒、鉆、車(chē)精制

精華、拉緊、過(guò)濾、清除分發(fā)

分岔、分散、散開(kāi)、擴(kuò)散、到空、驅(qū)散導(dǎo)向輸入

進(jìn)口、接受、許用、俘獲輸出

流傳、噴射、部署、移動(dòng)傳遞運(yùn)輸升降、移動(dòng)傳導(dǎo)管制、傳達(dá)引導(dǎo)

指引、伸直、駕駛轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)動(dòng)翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、紡允許DOF限制、放開(kāi)連接結(jié)合

緊固、裝配、縛上混合

聯(lián)合、添加、捆扎、接合功能基中的功能用動(dòng)詞表示，分為類(lèi)功能（functionclass）和基本功能（basicfunction）。5.功能基及其應(yīng)用-功能基類(lèi)流基流子流補(bǔ)足物物料人

手、腳、頭等氣體

液體

固體

信號(hào)狀態(tài)聽(tīng)覺(jué)音調(diào)、口頭嗅覺(jué)

觸覺(jué)溫度、壓力、粗糙度味覺(jué)

視覺(jué)位置、位移控制

能量人

力運(yùn)動(dòng)聲

壓力粒子速度生物

壓力容積流量化學(xué)

親合力反應(yīng)速度電

電動(dòng)力電流電磁光亮度速度太陽(yáng)亮度速度液壓

壓力容積流量磁

磁動(dòng)力磁通機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩角速度平動(dòng)力速度振動(dòng)幅值頻率氣壓

壓力質(zhì)量流量輻射

密度衰減率熱

溫度流量5.功能基及其應(yīng)用—功能基流用名詞表示，分為類(lèi)流（class）、基流（basicflow）、子流（sub-basicflow）和補(bǔ)足物（complement）。4-1功能結(jié)構(gòu)步驟1：確定產(chǎn)品的總功能。產(chǎn)品功能用動(dòng)詞+名詞形式表示，輸入/輸出由用戶(hù)需求確定。步驟2：將產(chǎn)品總功能進(jìn)行分解，并使用功能基建立功能樹(shù)。值得注意的是每一層的分解都應(yīng)參照顧客的需求，以確保這些子功能能夠滿(mǎn)足全部顧客需求步驟3：引入流，從功能樹(shù)底層對(duì)物質(zhì)、能量、信息流進(jìn)行追蹤，建立每個(gè)輸入流的功能鏈。功能鏈可分為串行功能鏈和并行功能鏈。串行功能鏈：是按時(shí)間的先后發(fā)生的對(duì)流的一系列操作，要求子功能遵循特定的順序排列來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。

并行功能鏈：是按時(shí)間同時(shí)發(fā)生的操作，包含了數(shù)條不同的串行功能通路，并且在多個(gè)通路之間有一個(gè)或多個(gè)公共通路。步驟4：連接各功能鏈，合并重復(fù)的部分，即得產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)。在合成的過(guò)程中可能還需要增加新的功能。

串行功能鏈并行功能鏈5.功能基及其應(yīng)用-基于功能基的功能結(jié)構(gòu)分析4-1功能結(jié)構(gòu)4-1功能結(jié)構(gòu)榨果汁提供能量用電形成轉(zhuǎn)矩輸入電能啟動(dòng)電能調(diào)節(jié)電能轉(zhuǎn)換電能為轉(zhuǎn)矩傳遞轉(zhuǎn)矩使用安全過(guò)溫保護(hù)檢測(cè)溫度粉碎水果放入水果放置固體引導(dǎo)固體輸入固體切割水果固定固體旋轉(zhuǎn)固體切割固體防止震動(dòng)防止外濺阻止混合物的角速度使用方便自動(dòng)分離殘?jiān)蛛x混合物存儲(chǔ)固體自動(dòng)輸出果汁引導(dǎo)液體輸出液體存儲(chǔ)液體固定固體旋轉(zhuǎn)固體切割固體防止震動(dòng)放置固體引導(dǎo)固體輸入固體切割固體阻止混合物的角速度分離混合物存儲(chǔ)固體引導(dǎo)液體輸出液體存儲(chǔ)液體水果刀具刀具刀具震動(dòng)震動(dòng)刀具熱能混合物渣和汁混合物水果水果水果渣渣汁汁汁汁例4.1榨汁機(jī)功能結(jié)構(gòu)果汁機(jī)的功能結(jié)構(gòu)4-1功能結(jié)構(gòu)例4.2：指甲刀的功能結(jié)構(gòu)建立過(guò)程。步驟1：確定指甲刀的總功能和輸入/輸出流。

步驟2：將指甲刀的總功能分解為子功能，建立功能樹(shù)，黑色粗線框?yàn)樽畹讓幼庸δ埽垂δ茉?-1功能結(jié)構(gòu)步驟3：考慮從輸入到輸出或到轉(zhuǎn)換處對(duì)流的每個(gè)操作，為每個(gè)輸入流建立功能鏈。4-1功能結(jié)構(gòu)步驟4：連接各功能鏈，合并重復(fù)的部分，得到指甲刀的功能結(jié)構(gòu)。4-1功能結(jié)構(gòu)4-2物質(zhì)-場(chǎng)模型和功能表達(dá)（1）經(jīng)典物質(zhì)-場(chǎng)模型在TRIZ中，功能用物質(zhì)-場(chǎng)模型來(lái)表示。其意義為：場(chǎng)F通過(guò)物質(zhì)S2作用于物質(zhì)S1并改變S1。常用場(chǎng)F的符號(hào)及意義如下：Me-機(jī)械場(chǎng)；Th-熱場(chǎng)；Ch-化學(xué)場(chǎng)；E-電場(chǎng)；M-磁場(chǎng)；G-重力場(chǎng)。（2）紡錘形物質(zhì)-場(chǎng)模型學(xué)者Terninko等人發(fā)展了物質(zhì)-場(chǎng)模型表達(dá)如下圖，圖中Ftype代表場(chǎng)的類(lèi)型。S2S1F1.物質(zhì)-場(chǎng)模型S2S1Ftype4-2物質(zhì)-場(chǎng)模型和功能表達(dá)（1）功能模型及表達(dá)計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新軟件TechOptimizer的產(chǎn)品分析模塊中的功能采用下圖表達(dá)，原物質(zhì)-場(chǎng)模型中場(chǎng)F用“作用（Action）”代替，原工具元件S2稱(chēng)為功能載體，被作用對(duì)象S1稱(chēng)為功能對(duì)象。其意義為：功能載體作用于功能對(duì)象，改變或保持功能對(duì)象的參數(shù)或?qū)傩?。?）作用的類(lèi)型及表達(dá)2.功能模型功能載體（carrier）功能對(duì)象（Object）作用（Action）標(biāo)準(zhǔn)作用不足作用過(guò)剩作用有害作用導(dǎo)致的結(jié)果改變了的模型4-3功能模型分析1.產(chǎn)品功能模型系統(tǒng)是由功能元件及作用組成的功能網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)與超系統(tǒng)及制品共同構(gòu)成產(chǎn)品功能模型。元件：組成系統(tǒng)的物質(zhì)單元。制品：技術(shù)系統(tǒng)基本（主要）功能的作用對(duì)象，是系統(tǒng)存在的目的，是系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的輸出，制品屬于超系統(tǒng)。超系統(tǒng)：存在于系統(tǒng)之外的環(huán)境中，與系統(tǒng)之間有相互作用的系統(tǒng)。元件制品超系統(tǒng)作用4-3功能模型分析（1）制品及其確定制品是系統(tǒng)作用的對(duì)象，體現(xiàn)了系統(tǒng)存在的目的。如：汽車(chē)的主要功能是載貨或人，該系統(tǒng)的目的或制品是人或貨物。電燈的主要功能是照明，因此，制品是光。筆的主要功能是書(shū)寫(xiě)，因此，制品是墨水。機(jī)械手表的功能是計(jì)時(shí)。時(shí)間是抽象的概念，不能作為制品，因此，這里的制品是時(shí)針、分針、秒針。根據(jù)他們的位置，才產(chǎn)生時(shí)間的概念，因此，以此作為制品才是恰當(dāng)?shù)摹Ｓ捎谥破凡⒉皇枪こ滔到y(tǒng)的一部分，因此，制品屬于超系統(tǒng)元件。確定制品需要以下3個(gè)步驟：（1）了解系統(tǒng)的主要功能，即系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。（2）判斷工程系統(tǒng)主要功能的對(duì)象是否為超系統(tǒng)元件。（3）判斷工程系統(tǒng)主要功能的對(duì)象的某個(gè)參數(shù)是否被這個(gè)主要功能保持或者改變了。

4-3功能模型分析（2）超系統(tǒng)及其確定產(chǎn)品或系統(tǒng)處于環(huán)境之中，與環(huán)境存在能量、物質(zhì)及信息的交換，超系統(tǒng)為影響整個(gè)分析系統(tǒng)的要素，具有以下特點(diǎn)：1）超系統(tǒng)可能使工程系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題；2）超系統(tǒng)可以作為工程系統(tǒng)的資源，也可以做為解決問(wèn)題的工具；3）超系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)系統(tǒng)有影響時(shí)才列入。（3）作用類(lèi)型作用類(lèi)型分為標(biāo)準(zhǔn)作用、不足作用和有害作用，過(guò)度作用根據(jù)作用結(jié)果歸結(jié)為不足作用或有害作用。標(biāo)準(zhǔn)作用不足作用有害作用4-3功能模型分析步驟1：元件分析。根據(jù)項(xiàng)目的目標(biāo)和約束選擇合適的系統(tǒng)邊界，將系統(tǒng)和超系統(tǒng)的元件加以區(qū)分。步驟2：創(chuàng)建相互作用矩陣。識(shí)別元件兩兩之間的相互作用，用+表達(dá)元件間有作用。步驟3：選取一個(gè)元件，運(yùn)用相互作用矩陣，識(shí)別與該元件有關(guān)的所有“+”代表的作用，然后用一個(gè)動(dòng)詞或場(chǎng)描述該作用。步驟4：完成對(duì)每一個(gè)作用的分析和表達(dá)。步驟5：分析每一個(gè)作用的功能等級(jí)和類(lèi)型（標(biāo)準(zhǔn)、不足、有害）。Note：該步需要按照根原因分析的結(jié)果來(lái)進(jìn)行，初步分析，可以先都按照標(biāo)準(zhǔn)作用。步驟6：繪制功能模型圖。步驟7：檢查是否有遺漏的元件，如沒(méi)有，則結(jié)束。2.產(chǎn)品功能模型分析步驟4-3功能模型分析元件分析創(chuàng)建相互作用矩陣選取一個(gè)元件，運(yùn)用相互作用矩陣，識(shí)別該元件與其它元件的相互作用，即標(biāo)注有“+”的單元逐一分析帶“+”的單元功能模型表式功能模型圖式元件是否全部分析？工程系統(tǒng)進(jìn)行分解，識(shí)別系統(tǒng)元件和超系統(tǒng)元件識(shí)別各元件間相互作用（1）區(qū)分功能對(duì)象和功能載體（2）描述功能（3）二者間是否還有其它作用，若有，逐一描述（1）識(shí)別有害功能（2）對(duì)有用功能進(jìn)行功能等級(jí)分類(lèi)判斷是否基本功能、附加功能還是輔助功能。性能水平分類(lèi)判斷性能是否正常、不足還是過(guò)剩。結(jié)束元件分析階段相互作用分析階段功能建模階段No4-4案例分析：快速切斷閥功能分析1.工程背景為了使過(guò)剩的高爐煤氣得以充分利用，國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)了一種壓差發(fā)電裝置（TRT）。它利用燃?xì)獾母叩蛪毫Σ铗?qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，余留的低壓燃?xì)馊钥梢宰鳛槟茉磻?yīng)用。TRT裝置中包含一快速切斷閥，該閥是一種蝶型閥，用于發(fā)生事故時(shí)快速切斷高爐煤氣，切斷過(guò)程要求在0.5秒內(nèi)完成。快速切斷閥安裝在基礎(chǔ)支架上，與煤氣管道相連。所用液壓控制系統(tǒng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝有動(dòng)力彈簧的液壓缸，實(shí)現(xiàn)快速切斷閥的慢速開(kāi)啟、慢速關(guān)閉，并用快速卸壓方式，完成閥口的緊急關(guān)閉動(dòng)作。4-4案例分析：快速切斷閥功能分析2.元件分析要進(jìn)行元件分析之前，首先要根據(jù)項(xiàng)目限制劃分出系統(tǒng)和超系統(tǒng)，然后才能列出系統(tǒng)元件和超系統(tǒng)元件。如表4.6所示，其中高爐煤氣為制品。3.相互作用分析將表4.6中的元件列出來(lái)，應(yīng)用相互作用矩陣表達(dá)元件間相互作用關(guān)系，如兩者有相互作用，則以“+”標(biāo)記，否則以“-”標(biāo)記，如表4.7所示。工程系統(tǒng)系統(tǒng)元件超系統(tǒng)元件快速切斷閥液控箱油箱油泵電機(jī)管路過(guò)濾器液壓油缸筒活塞動(dòng)力彈簧齒條齒輪閥桿蝶板閥體軸承煤氣管道基礎(chǔ)支架電能高爐煤氣灰塵4-4案例分析：快速切斷閥功能分析表4.7快速切斷閥相互作用矩陣元件液控箱油箱油泵電機(jī)管路過(guò)濾器液壓油缸筒活塞動(dòng)力彈簧齒條齒輪閥桿蝶板閥體軸承煤氣管道基礎(chǔ)支架電能高爐煤氣液控箱-+-+-------------+-油箱-----+-------------油泵+-+--+-----------+-電機(jī)--+--------------+-管路+----+-------------過(guò)濾器-----+-------------液壓油-++-++++-----------缸筒------++-----------活塞------++++---------動(dòng)力彈簧--------+---------