系统功能分析

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步骤1——建立组件模型
描述技术系统的组成和各系统组件的层次
回答了技术系统是由哪些组件组成的 包括系统作用对象、技术系统组件、子系统组件，以及和系统组
件发生相互作用的超系统组件 建议将技术系统至少分为两个组件级别 (系统级别和子系统级别)
超系统 技术系统
结构模型的建立模板包括结构矩阵和结构表格
矩阵：检查每对组件之间的关系 表格：详细描述这对组件之间的相互作用关系
Notes
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建立结构模型的原则
1. 基于组件模型画出系统组件之间、组件与超系统 组件间的相互关系，进而建立结构模型
功能描述了组件改变其它对象的能力
功能是一个抽象概念，功能在物理上并不存在，也没有物理属 性（温度、重量…）。
折射
眼镜
光线
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Notes Notes
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概念2.1——功能
功能的图形化描述方式：常用箭头和矩形框来表示 （动宾结构）
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系统功能分析
Notes
主题大纲
概述 系统分析 总结
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Notes
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产品开发流程
Notes
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符号
超系统
超系统 技术系统
镜片
镜框
手
技术系统 子系统
镜腿
眼睛
金属杆
光线
塑料套
系统组件：矩形框 超系统组件：六菱形 系统作用对象：圆角矩形
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概念2.1——功能
功能的定义
功能是物体作用于其他物体、并改变其参数的行为 功能描述了系统或组件是用来做什么的
结构模型模板
Notes
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步骤3——建立功能模型
功能模型基于结构模型 采用规范化的功能描述方式表述组件对之间的相互
作用关系 用以下图示表示各功能的类型
箭头表示方向 直线表示充分（或用黑色） 虚线表示不足（或用绿色） +号线表示过度（或用蓝色） 波浪线表示有害（或用红色）
将组件与其功能分离，分别进行考虑
将功能与组件分离开
组件 A
A 对 B的作用
பைடு நூலகம்
组件 B
我们不需要组件 A
我们需要组件 A 的功能
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Notes Notes
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概念2.3——功能分类
2. 结构模型用矩阵和表格依次建立，基于组件模型 标明组件间的相互关系
3. 在技术系统生命周期的各个阶段，都可建立独立 的、不同的组件模型、结构模型
在技术系统发展的整个生命周期中，通过分析系统组件之 间、组件与超系统组件间的相互作用，发现技术系统的新 功能
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典型的超系统组件
A) 生产阶段－设备、原料、生产场地等等 B) 使用阶段－功能对象（产品）、消费者、能量源、与
对象相互作用的其它系统 C) 储存和运输阶段－交通手段、包装、仓库、储存手段
等等 D) 与技术系统作用的外界环境－空气、水、灰尘、热
程和方法
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Notes Notes
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功能思维模式
年轻的工程师总是关注系统 中的组件
有丰富经验的工程师关注系 统中的功能
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将各组件间的所有功能关系全部展示，形成系统功 能模型图
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规范化的功能陈述原则
1. 针对特定条件下的具体技术系统进行功能陈述 2.只有在作用中才能体现功能，所以在功能描述中必
须有动词反映该功能
不能采用不体现作用的动词,也不能采用否定动词
系统作用对象
超系统 组件
组件
系统组件 子系统组件
系统组件 子系统组件
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超系统级别 系统级别
子系统级别
建立组件模型的原则
1. 在特定的条件下分析具体的技术系统 2. 根据技术系统组件的层次建立组件模型 3. 根据层次等级建立初始的组件模型，然后进
程和方法
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Notes Notes
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基本概念
技术系统及其级别 功能及其分类
Notes
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消耗，使技术系统以很小的代价获得更大的价值，从而 提高系统的理想度 功能分析的主要假设:
技术系统或其组件的价值是由其功能所体现的 客户需要的是功能，而不是提供功能的系统/产品
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系统分析
系统分析概述 系统分析基本概念 系统功能分析的流
功能受体至少要有一个参数受到影响，发生改变
传输电流-电流位置的改变 挤压气体-气体体积/密度的改变 保持温度-空气的温度保持
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概念2.2——功能描述的原则 原则：禁止使用“不”替代否定动词
一步分析完善组件模型 4. 组件模型包含了超系统的某些组件，该组件
需与系统组件有相互作用关系 5. 技术系统生命周期的不同阶段具有不同的超系统
针对技术系统的各个生命周期阶段，可建立独立的不同的 组件模型
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Notes Notes
概念1.1——技术系统
技术系统 由物质组件组成,为满足人们（社会）的需求而实现某种 功能的系统，该系统必须有一个功能是其子系统共同完成 的
子系统 技术系统的组成部分
超系统 包含技术系统和与它有关的其它系统的系统
超系统 系统 子系统
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概念1.2——技术系统的级别
技术系统（近视眼镜）的系统级别图
超系统
系统作用对象 超系统组件
技术系统 子系统
技术系统组件 子系统组件
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概念1.2——技术系统的级别
场、重力场等等
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组件模型的模板
组件模型模板
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步骤2——建立结构模型
结构模型基于组件模型 描述组件模型中各组件之间的相互作用关系
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结构模型模板
结构模型模板
Notes Notes
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结构模型模板
结构模型模板
Notes
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2种工程设计过程涉及的功能分析：
1）开发新技术系统时，首先需确定系统完成或实现的主要功能，然 后将主要功能分解为子功能，即功能分解
2）改进已有技术系统时，是理清技术系统的主要功能以及其辅助功 能，以便理解系统，找出系统的问题所在
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系统分析
系统分析概述 系统分析基本概念 系统功能分析的流
程和方法
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什么是系统分析
系统分析是从技术系统抽象的“功能”角度来分析系 统，分析系统执行或完成其功能的状况
根据与主要功能的关系分为以下几类：
有用功能
• 充分的功能
例：
• 不足的功能 • 过度的功能 有害功能
镜片度数合适 镜片度数小 镜片度数大
中性的功能
镜架压迫鼻梁
桌子上的纸巾
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系统分析
系统分析概述 系统分析基本概念 系统功能分析的流
Notes
系统功能分析的步骤
建立组件模型：
描述系统组成及各组件的层次
建立结构模型：
描述组件之间的相互作用关系
建立功能模型：
用规范化的功能描述，揭示整个技术系统所有组件之间的 相互作用关系，以及如何实现系统功能
Notes
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陶瓷不能传导电流 ——陶瓷阻碍电流
河堤缺口不能阻止河水 ——河堤缺口引导河水
功能受体必须是组件，不能是组件参数
需针对特定条件下的具体技术系统进行功能陈述
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概念2.2——功能描述的原则
功能分析的图示作用
箭头代表动词（动作） 矩形框代表名词（组件）
组件 A 功能载体
A 对 B的动作 (动词)
组件 B 功能受体
功能 ＝ 动作＋对象
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概念2.2——功能描述的原则
功能=动作+对象（V+O）
电线的功能=传输电流 活塞的功能=挤压气体 房子的功能=保持温度
3. 功能存在的条件是作用改变了功能受体的参数 4. 功能陈述包括作用与功能受体
体现作用的动词，能表明功能载体要做什么 功能受体是物质，不能是参数
5. 在陈述功能时可以增添补充部分，指明功能的作 用区域、作用时间、作用方向等等
Notes
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建立结构模型的原则
4. 填写结构模型表时，需对组件之间的相互作用做 出评价：
有用作用？有害作用?中性作用？
5. 结构模型中组件间的作用可以有多 6. 若结构模型中的某个组件只与一个组件有直接联
系，要从结构模型中将该组件去掉，可把它作为与 其有关系的组件的子系统 7. 若初始的组件模型中存在这样的组件——它与系 统中其它的任何一个组件都没有关系，要从结构模型 中将该组件去掉
系统分析模型
系统分析是一个对系统功能建模的过程，分析的 结果是建立功能模型
用矩形框表示系统组件 用箭头表示组件之间的作用关系
Notes Notes
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目的与假设
实践证明，功能分析是非常有效的分析方法 功能分析的目的：优化技术系统功能并减少实现功能的
Notes
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概念1.2——组件
组件是技术系统的组成部分
组件执行一定的功能 组件可以等同为系统的子系统
系统作用对象
系统作用对象是系统功能的承受体 属于特殊的超系统组件
Notes
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