《創(chuàng)新設(shè)計-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)計研究所TRIZ—發(fā)明問題解決理論TRIZ是“發(fā)明問題解決理論”由俄文（теориирешенияизобрет-ательскихзадач，ТРИЗ）轉(zhuǎn)換成拉丁文（TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch，TRIZ）后的首字母縮寫；其英文全稱是TheoryofInventiveProblemsSolving，縮寫為TIPS，其意義為解決發(fā)明問題的理論。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年開始，在分析研究世界各國250萬件專利的基礎(chǔ)上，提取專利中所蘊(yùn)含的解決發(fā)明問題的原理及其規(guī)律性之后建立起來的。主要內(nèi)容創(chuàng)新的規(guī)律性TRIZ簡史TRIZ解決問題的基本原理TRIZ理論體系TRIZ基本概念3-1創(chuàng)新的規(guī)律性問題及其解在不同的工業(yè)部門及不同的科學(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)校后來培養(yǎng)了很多TRIZ應(yīng)用方面的專家。

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年開始，早期的TRIZ專家中的一部分移居到歐美等國，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)時世界上數(shù)十位TRIZ專家，在彼得羅扎沃茨克（Petrozavodsk）建立了國際TRIZ協(xié)會，阿奇舒勒擔(dān)任首屆主席。國際TRIZ協(xié)會目前在全球10多個國家和地區(qū)擁有30余個成員組織，共擁有數(shù)千名TRIZ專家。

3-2TRIZ簡史TRIZ在蘇聯(lián)和西方的發(fā)展大體經(jīng)歷以下幾個階段: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開始得到公眾注意，研究隊伍不斷擴(kuò)大，很多學(xué)者成為Altshuller的追隨者，TRIZ學(xué)術(shù)研討會開始召開，很多TRIZ學(xué)校得以建立，同時，TRIZ開始了在非技術(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TRIZ理論進(jìn)行研究和推廣。伴隨著TRIZ應(yīng)用實踐的不斷豐富，傳統(tǒng)TRIZ理論暴露出很多不足和缺陷，對TRIZ的改進(jìn)和提高開始活躍。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專家移居到了歐美等西方國家，在西方市場經(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)品開發(fā)人員和管理人員的高度重視，與QFD和穩(wěn)健設(shè)計并稱為產(chǎn)品設(shè)計三大方法。這時期大批俄文書籍和文章被翻譯成英文，對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，學(xué)術(shù)界對TRIZ理論的改進(jìn)和與西方其他設(shè)計理論和方法的比較研究也逐步展開，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，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)會議頻頻召開，TRIZ正處于發(fā)展的黃金時期。3-3TRIZ解決問題的基本原理1.TRIZ解決問題的原理：設(shè)計者首先將待設(shè)計的產(chǎn)品表達(dá)成為TRIZ問題，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問題的普適解或稱模擬解（Analogoussolution）。TRIZ是集成了各領(lǐng)域解決同類問題的知識和經(jīng)驗，突破個人知識的局限性，另外通過系統(tǒng)化的解決問題的流程，避免思維的慣性。TRIZ知識域（涵蓋了各學(xué)科的知識和經(jīng)驗）領(lǐng)域問題TRIZ問題模型TRIZ解領(lǐng)域問題的解第一次類比第二次類比合理性評價求解3-3TRIZ解決問題的基本原理2.TRIZ中的問題模型及對應(yīng)的求解工具問題模型基于知識的工具集（解集）特點功能模型效應(yīng)知識庫集合了大量專利實現(xiàn)不同功能的原理所蘊(yùn)含的效應(yīng)，為實現(xiàn)跨領(lǐng)域的解提供支持。物質(zhì)-場模型76條標(biāo)準(zhǔn)解用于元件間作用或場變換的過程中出現(xiàn)的問題，標(biāo)準(zhǔn)解描述的是通過物質(zhì)-場變換解決問題的途徑。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)問題過程中，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)過程中，對同一對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)問題、解決問題發(fā)明問題解決算法（ARIZ）技術(shù)成熟度預(yù)測技術(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)知識庫失效預(yù)測功能分析、沖突分析、物質(zhì)-場分析、理想解分析、資源分析知識庫、基本概念、世界專利庫概念層分析方法層問題解決方法層系統(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(chǎn)品本身，而是產(chǎn)品的功能。自此“功能”思想成為設(shè)計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)品開發(fā)時首先考慮的因素。3-5TRIZ基本概念

一個系統(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)品的功能是對能量、物料和信息的轉(zhuǎn)換。一般用“動詞+名詞”的形式描述一個功能。動詞為一主動動詞（activeverb），表示產(chǎn)品所完成的一個操作，名詞（measurablenoun）代表被操作的對象，是可測量的。如：分離枝葉、照明路面。（1）功能的定義動詞+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1）按照功能的主次可以分為：主要功能：是對象建立的目的，即設(shè)計對象就是為實現(xiàn)這一功能而創(chuàng)建的。附加功能：是賦予對象新的應(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)行了實時功能。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：與對象的主要功能實現(xiàn)直接有關(guān)的功能

輔助功能：為更好實現(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)品與用戶交互關(guān)系：

實用功能:是用戶通過操作產(chǎn)品才能實現(xiàn)的功能，涉及物質(zhì)、能量、信息的變換。

外觀功能:是人對產(chǎn)品的直接心理和感官體驗。

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)：一個復(fù)雜的系統(tǒng)還可細(xì)分為子系統(tǒng)，子系統(tǒng)是以實現(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)為代表功能實現(xiàn)程度的特性參數(shù)隨時間的變化。對產(chǎn)品而言就是關(guān)鍵性能的提升?；谀骋缓诵募夹g(shù)（實現(xiàn)功能的原理）的產(chǎn)品，其性能提高的過程可用S-曲線描述。實現(xiàn)同一特性參數(shù)的不同技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)化過程表現(xiàn)為S-曲線族。人造光源的進(jìn)化3-5TRIZ基本概念3.創(chuàng)新的級別Altshuller通過研究把發(fā)明分為5個級別，五級描述如下：1級（Level1）：通常的設(shè)計問題，或?qū)σ延邢到y(tǒng)的簡單改進(jìn)。設(shè)計人員自身的經(jīng)驗即可解決，不需要創(chuàng)新。大約32%的解屬于該范圍。2級（Level2）：通過解決一個技術(shù)沖突對已有系統(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。解決該類問題的傳統(tǒng)方法是折衷法。大約有45%的解屬于該范圍。3級（Level3）：對已有系統(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)計過程中要解決沖突。大約有18%的解屬于該范圍。4級（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。5級（Level5）：罕見的科學(xué)原理導(dǎo)致一種新系統(tǒng)的發(fā)明。大約有1%屬于該類。3-5TRIZ基本概念解的級別的變化該階段發(fā)明了了主要功能，該解基于4級創(chuàng)新（或為5級創(chuàng)新）通過應(yīng)用3或4級創(chuàng)新使得主要功能的性能得到根本性的提高1-2級創(chuàng)新；可能會包含引入次級功能的3級創(chuàng)新。某特性指標(biāo)時間本章小結(jié)創(chuàng)新的規(guī)律性（三大發(fā)現(xiàn)）重點TRIZ發(fā)展過程TRIZ解決問題的基本原理基本原理（過程）、三類問題模型及求解工具TRIZ理論體系基本概念

功能、技術(shù)系統(tǒng)、創(chuàng)新的級別謝謝！第二篇問題分析篇創(chuàng)新設(shè)計研究所我們失敗的原因多半是因為嘗試用正確的方法解決錯誤的問題———亞伯·阿可夫

問題分析的目的在于通過一個系統(tǒng)化地分析過程，確定問題的根本所在和期望達(dá)到的目標(biāo)，從而定義正確的問題

。1.問題陳述所陳述的是一個有待解決的問題，而不是問題的解決方法或可能的原因。如因為產(chǎn)品性能不好，導(dǎo)致產(chǎn)品滯銷，這種問題表述帶有臆測的成分，導(dǎo)致很難對滯銷原因展開分析。所陳述的是有實際影響的問題，而不是簡單陳列事實，即是真正需要解決的問題；所陳述的問題是具體和明確的，而不是籠統(tǒng)或含糊的。如“產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)”這個問題描述就過于籠統(tǒng)。（1）問題陳述原則1.問題陳述定義技術(shù)系統(tǒng)實現(xiàn)的功能（研究對象的總功能），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（動詞）+作用對象+作用對象的參數(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)測結(jié)果。描述當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問題。明確問題的表象，如果有必要，把一個復(fù)雜問題分解為幾個相互獨立的子問題分別求解。明確問題出現(xiàn)的條件和時間。明確出現(xiàn)的條件和時間是為了分析系統(tǒng)的根原因。問題或類似問題的現(xiàn)有解決方案及其缺點。是明確問題是否已有解決方案，解決的效果如何？如果問題已經(jīng)被解決，并且結(jié)果已經(jīng)能夠接受，就不成為問題。明確對系統(tǒng)的要求。這是為了確定設(shè)計的目標(biāo)。（2）問題陳述模板2.問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)計研究所主要內(nèi)容功能結(jié)構(gòu)物質(zhì)-場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“動詞＋名詞”的形式來表達(dá)，動詞為一主動動詞（activeverb），表示產(chǎn)品所完成的一個操作，名詞（measurablenoun）代表被操作的對象，是可測量的。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)實現(xiàn)的角度對待設(shè)計系統(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。對于一個技術(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4-1功能結(jié)構(gòu)通過功能分解，產(chǎn)品的總功能分解成若干功能元，將系統(tǒng)的各個功能元用流有機(jī)地組合起來就得到功能結(jié)構(gòu)。一個功能結(jié)構(gòu)可以抽象地表達(dá)一件產(chǎn)品及顧客對它的需求。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實際的功能分解過程具有如下四個特征：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，沒有功能對象的存在，功能也就沒有意義。下層功能的組合實現(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)計問題模塊化、結(jié)構(gòu)化，從而使設(shè)計問題轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗腥菀浊蠼獾淖訂栴}；功能結(jié)構(gòu)將設(shè)計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)計活動更注重于功能要求的滿足，可以實現(xiàn)對產(chǎn)品更本質(zhì)的分析和評價；功能結(jié)構(gòu)將一個總體需求功能逐步地細(xì)化、具體化，從而可以建立各個子功能之間的關(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)計評價、決策、修改等；功能結(jié)構(gòu)作為下游設(shè)計活動的重要參考模型，為面向功能的產(chǎn)品設(shè)計過程提供了基礎(chǔ)。實現(xiàn)同一總功能的功能模型可能有多種，對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產(chǎn)生不同的功能結(jié)構(gòu)，通過對功能結(jié)構(gòu)的改變往往可以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計過程的創(chuàng)新和設(shè)計方案的優(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)的建立是通過對用戶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程。對于已有系統(tǒng)而言，功能元就是對系統(tǒng)零部件或過程的抽象，功能結(jié)構(gòu)是對已有系統(tǒng)功能實現(xiàn)過程的表達(dá)。對于新系統(tǒng)而言，建立功能結(jié)構(gòu)的過程是一個邊分解邊求解的過程，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：通過分析顧客需求，抽象待設(shè)計產(chǎn)品的總功能，即待設(shè)計產(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、信號流組成。步驟2：按照用戶需求，將產(chǎn)品總功能分解為伴有能量流、物料流和信號流，且容易實現(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)拉伸實驗裝置功能結(jié)構(gòu)設(shè)計過程步驟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)計語言，該語言由用來表達(dá)功能元的功能集合和流集合組成。設(shè)計者可以使用簡單的功能元集合描述一個產(chǎn)品的全部功能。Stone對功能的有關(guān)概念進(jìn)行了重新定義:產(chǎn)品功能(Productfunction)：以動詞-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）：以動詞形式描述元件或產(chǎn)品的一個操作流（Flow）：隨時間變化的能量、物料、信號；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)計語言，該語言用于形成分功能。5.功能基及其應(yīng)用4-1功能結(jié)構(gòu)類功能基本功能限制流類功能同義詞分支分離

開關(guān)、分解、釋放、分開、拆開、解開、減去移動切、拋、撒、鉆、車精制

精華、拉緊、過濾、清除分發(fā)

分岔、分散、散開、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、移動傳遞運輸升降、移動傳導(dǎo)管制、傳達(dá)引導(dǎo)

指引、伸直、駕駛轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)動翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)、紡允許DOF限制、放開連接結(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詞表示，分為類功能（functionclass）和基本功能（basicfunction）。5.功能基及其應(yīng)用-功能基類流基流子流補(bǔ)足物物料人

手、腳、頭等氣體

液體

固體

信號狀態(tài)聽覺音調(diào)、口頭嗅覺

觸覺溫度、壓力、粗糙度味覺

視覺位置、位移控制

能量人

力運動聲

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

電動力電流電磁光亮度速度太陽亮度速度液壓

壓力容積流量磁

磁動力磁通機(jī)械轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩角速度平動力速度振動幅值頻率氣壓

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)品功能用動詞+名詞形式表示，輸入/輸出由用戶需求確定。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。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足全部顧客需求步驟3：引入流，從功能樹底層對物質(zhì)、能量、信息流進(jìn)行追蹤，建立每個輸入流的功能鏈。功能鏈可分為串行功能鏈和并行功能鏈。串行功能鏈：是按時間的先后發(fā)生的對流的一系列操作，要求子功能遵循特定的順序排列來實現(xiàn)預(yù)期的結(jié)果。

并行功能鏈：是按時間同時發(fā)生的操作，包含了數(shù)條不同的串行功能通路，并且在多個通路之間有一個或多個公共通路。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)矩使用安全過溫保護(hù)檢測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防止外濺阻止混合物的角速度使用方便自動分離殘渣分離混合物存儲固體自動輸出果汁引導(dǎo)液體輸出液體存儲液體固定固體旋轉(zhuǎn)固體切割固體防止震動放置固體引導(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固體引導(dǎo)液體輸出液體存儲液體水果刀具刀具刀具震動震動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，黑色粗線框為最底層子功能，即功能元。4-1功能結(jié)構(gòu)步驟3：考慮從輸入到輸出或到轉(zhuǎn)換處對流的每個操作，為每個輸入流建立功能鏈。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)-場模型和功能表達(dá)（1）經(jīng)典物質(zhì)-場模型在TRIZ中，功能用物質(zhì)-場模型來表示。其意義為：場F通過物質(zhì)S2作用于物質(zhì)S1并改變S1。常用場F的符號及意義如下：Me-機(jī)械場；Th-熱場；Ch-化學(xué)場；E-電場；M-磁場；G-重力場。（2）紡錘形物質(zhì)-場模型學(xué)者Terninko等人發(fā)展了物質(zhì)-場模型表達(dá)如下圖，圖中Ftype代表場的類型。S2S1F1.物質(zhì)-場模型S2S1Ftype4-2物質(zhì)-場模型和功能表達(dá)（1）功能模型及表達(dá)計算機(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)-場模型中場F用“作用（Action）”代替，原工具元件S2稱為功能載體，被作用對象S1稱為功能對象。其意義為：功能載體作用于功能對象，改變或保持功能對象的參數(shù)或?qū)傩?。?）作用的類型及表達(dá)2.功能模型功能載體（carrier）功能對象（Object）作用（Action）標(biāo)準(zhǔn)作用不足作用過剩作用有害作用導(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）功能的作用對象，是系統(tǒng)存在的目的，是系統(tǒng)對環(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)作用的對象，體現(xiàn)了系統(tǒng)存在的目的。如：汽車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。筆的主要功能是書寫，因此，制品是墨水。機(jī)械手表的功能是計時。時間是抽象的概念，不能作為制品，因此，這里的制品是時針、分針、秒針。根據(jù)他們的位置，才產(chǎn)生時間的概念，因此，以此作為制品才是恰當(dāng)?shù)?。由于制品并不是工程系統(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個步驟：（1）了解系統(tǒng)的主要功能，即系統(tǒng)的設(shè)計目的。（2）判斷工程系統(tǒng)主要功能的對象是否為超系統(tǒng)元件。（3）判斷工程系統(tǒng)主要功能的對象的某個參數(shù)是否被這個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)為影響整個分析系統(tǒng)的要素，具有以下特點：1）超系統(tǒng)可能使工程系統(tǒng)出現(xiàn)問題；2）超系統(tǒng)可以作為工程系統(tǒng)的資源，也可以做為解決問題的工具；3）超系統(tǒng)應(yīng)該對系統(tǒng)有影響時才列入。（3）作用類型作用類型分為標(biāo)準(zhǔn)作用、不足作用和有害作用，過度作用根據(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：選取一個元件，運用相互作用矩陣，識別與該元件有關(guān)的所有“+”代表的作用，然后用一個動詞或場描述該作用。步驟4：完成對每一個作用的分析和表達(dá)。步驟5：分析每一個作用的功能等級和類型（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元件，運用相互作用矩陣，識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，識別系統(tǒng)元件和超系統(tǒng)元件識別各元件間相互作用（1）區(qū)分功能對象和功能載體（2）描述功能（3）二者間是否還有其它作用，若有，逐一描述（1）識別有害功能（2）對有用功能進(jìn)行功能等級分類判斷是否基本功能、附加功能還是輔助功能。性能水平分類判斷性能是否正常、不足還是過剩。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.工程背景為了使過剩的高爐煤氣得以充分利用，國內(nèi)外開發(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)生事故時快速切斷高爐煤氣，切斷過程要求在0.5秒內(nèi)完成?？焖偾袛嚅y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)通過驅(qū)動裝有動力彈簧的液壓缸，實現(xiàn)快速切斷閥的慢速開啟、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，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)管路過濾器液壓油缸筒活塞動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)管路過濾器液壓油缸筒活塞動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+----+-------------過濾器-----+-------------液壓油-++-++++-----------缸筒------++-----------活塞------++++---------動力彈簧--------+---------