创新方法培训之功能分析(第一讲)
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药液 针管
针
提示：在网格中将每对相 互作用的组件标记出来
系统功能分析的流程及方法
步骤3——建立组件模型
组件模型基于结构关系 采用规范化的功能描述方式表述组件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） 将各组件间的所有功能关系全部展示，形成系统组件模型图
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
钢笔的功能 扳手的功能
系统分析的基本概念
功能练习 请您描述下列技术系统的功能
洗衣机 杯子 牙刷 自行车 写字
系统分析的基本概念
功能描述的原则
功能分析的图示作用
将组件与其功能分离，分别进行考虑
用区域、作用时间、作用方向等等
系统功能分析的流程及方法
功能分析实例：注射器
功能载体
作用
变形
功能受体
肌肉组织
支撑 导向 移动
药液、针 注射柱塞
药液
变形、损伤 肌肉
补充条件
短时间 ……
……
浸透
肌肉组织
挤压 支撑
注射柱塞 针管
系统功能分析的流程及方法
超系统
手指 药液 手指 药液 药液
作用方向
→ ← → ← ←
主要内容
系统分析概述 系统分析的基本概念 系统功能分析的流程及方法
系统分析的基本概念
技术系统及其级别
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。
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
系统分析的基本概念
相互作用的其它系统 ¾ 储存和运输阶段－交通手段、包装、仓库、储存手段等等 ¾ 与技术系统作用的外界环境－空气、水、灰尘、热场、重
力场等等
系统功能分析的流程及方法
组件列表的模板
系统功能分析的流程及方法
组件列表实例 组件分析：注射器
系统功能分析的流程及方法
步骤2——建立结构关系
结构关系基于组件列表 描述组件列表中各组件之间的相互作用关系 结构关系的建立模板包括结构矩阵和结构表格
将功能与组件分离开
组件 A
A 对 B的作用
组件 B
组件 A有多种功能
实现功能可以有多种方式
系统分析的基本概念
功能分类
根据与主要功能的关系分为以下几类：
有用功能
例：
• 充分的功能 • 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
镜架压迫鼻梁
中性的功能
桌子上的眼镜
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，需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
系统分析概述
系统分析建模
系统分析建模是基于系统中组件间的相互作用（即 功能）进行建模的过程，是系统的分析技术系统的 方法
探索技术系统是由哪些主要组件组成的 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
超系统 技术系统
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
超系统级别 系统级别
子系统级别
系统功能分析的流程及方法
典型的超系统组件
¾ 生产阶段－设备、原料、生产场地等等 ¾ 使用阶段－功能对象（产品）、消费者、能量源、与对象
系统功能分析的流程及方法
规范化的功能陈述原则
¾ 针对特定条件下的具体技术系统进行功能陈述 ¾ 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/
动词词组反映该功能 ¾ 不能采用不体现作用的动词,也不能采用否定动词 ¾ 功能存在的条件是作用改变了功能受体的参数 ¾ 功能陈述包括作用与功能受体 ¾ 体现作用的动词，能表明功能载体要做什么 ¾ 在陈述功能时可以增添补充部分，指明功能的作
杯子的功能：盛水。是保持水的位置。没有杯子，水会洒 到地上。
技术系统
子系统
技术系统组件 子系统组件
系统分析的基本概念
技术系统符号举例
技术系统（近视眼镜）的符号表示
超系统
超系统
技术系统
镜片
技术系统
子系统
镜框
手
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
系统分析的基本概念
技术系统的应用练习 请画出技术系统（注射器）的系统级别图
注射柱塞
系统分析的基本概念
技术系统的应用练习
技术系统（注射器）的符号表示
超系统
技
术
系
子系统
统
技术系统 注射柱塞
针
子系统 针管
塑料管 针套
超系统
药液 手指 肌肉组织
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
系统分析的基本概念
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， 通称相互作用。功能描述了组件改变其它对象的能力。
传输电流-电子位置的改变 挤压气体-气体体积/密度的改变 保持温度-空气的温度保持
评价功能的标准
改变参数 保持参数 测量参数
系统分析的基本概念
功能的图形化描述
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）
箭头代表动词（动作） 矩形框代表名词（组件）
系统功能分析的流程及方法
系统功能分析的步骤 建立组件列表：
描述系统组成及各组件的层次
建立结构关系：
描述组件之间的相互作用关系
建立组件模型：
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
系统功能分析的流程及方法
系统功能分析的步骤
步骤1——建立组件列表 描述技术系统的组成和各系统组件的层次
肌肉
←
针头 变形 易受伤性
系统功能分析的流程及方法
手指
挤压
有效的作用(单实线) 不足的作用(单虚线) 过度的作用(双实线)
支撑
注射柱塞
导向
移动
针管
支撑
药液
浸透
固定
导向 变形
肌肉
针头
损伤
系统功能分析的技巧
在TRIZ中，功能属性模型的主要目的在于 帮助我们分析并了解问题中各组件间的关系， 包括了组件结合或分离时会发生什么事、靠什 么作用(功能)来互动与其它组件的交互作用等 等。但要注意的是第一次建立的功能属性模型 是问题目前的状态，随着时间的改变，有可能 会造成组件间彼此作用的关系变得不同，此时 需要再次对系统进行分析，并重新绘制功能属 性模型才能够依照正确的问题方向寻求解答。
功能属性分析及其应用实例
天津科技大学 张付英
zhfuying@
主要内容
系统分析概述 系统分析的基本概念 系统功能分析的流程及方法
系统分析概述
系统分析定义
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
基于功能的分析用于工程设计中的两个过程：
子系统
注射柱 塞 针管
针管 注射柱
塞 针头
功能
挤压 支撑 支撑 移动 导向
属性
力 容积 稳定性 位置 方向
手指
挤压
注射柱塞
尽可能使用“名词-动 词-名词”的结构方式
系统功能分析的流程及方法
子系统
针管 针管
作用方向 子系统
→
注射柱 塞
→
针头
功能
导向 固定
属性
方向 形状
超系统 作用方向 子系统
功能
属性
系统功能分析的技巧
功能属性分析是对问题定义过程中会使用到的三 个必要元素的其中之一，是使用上最全面综合性的工 具，一个完整的功能属性分析模型是进行系统改善时 最重要的一步。而一个成功的功能属性分析模型所需 要的是对元件的完整定义以及同时定义清楚元件之间 的功能关系，并且找出系统的正面功能，再有就是找 出系统中的负面功能：有害、过多以及不足，这三项 将是系统中问题的所在。并通过类似以下的问题对系 统中两两元件之间进行分析:“是否可以使这项功能表 现更好?”、“是否可以消去这项功能?”以及“能否 找出其他系统中有害的功能?”。
超系统 系统 子系统
系统分析的基本概念
技术系统组件
组件是技术系统组成部分
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者 属于特殊的超系统组件
系统分析的基本概念
技术系统级别举例 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
¾ 有用作用？有害作用?中性作用？
¾ 结构关系中组件间的作用可以有多个
系统功能分析的流程及方法
结构关系模板
系统功能分析的流程及方法
结构关系模板
系统功能分析的流程及方法
结构关系模板
系统功能分析的流程及方法
实例: 注射器
注射针管 系统作用对象，系统组件 超系统组件，子系统组件
手指 注射柱塞 肌肉组织
功能描述了系统或组件是用来做什么的。 功能是一个抽象概念，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
系统分析的基本概念
功能描述方式
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
功能受体至少要有一个参数（或属性）受到影 响，发生改变
矩阵：检查每对组件之间是否存在关系（定性） 表格：详细描述这对组件之间的相互作用关系（定量）
系统功能分析的流程及方法
建立结构关系的注意事项
¾ 基于组件列表画出系统组件之间、组件与超系统组 件间的相互关系，进而建立结构关系
¾ 结构关系用矩阵和表格依次建立，基于组件列表标 明组件间的相互关系
¾ 填写结构关系表时，需对组件之间的相互作用做出 评价：
系统功能分析的流程及方法
功能分析练习
小结
技术系统及其基本概念
¾技术系统 ¾功能
技术系统功能模型的建立流程
¾功能表达方式 ¾功能模型建立步骤
课程结束
谢谢！
参数的意义
参数：能够度量并有单位。温度、重量、电流都是参数。 但美观度不是，因为无法度量。
牙刷清洁牙齿，牙齿的什么参数被牙刷改变了？牙刷实际 上是把牙斑移走，其位置发生了改变。位置是牙斑的参数
系统分析的基本概念
功能分类 说明注射器的功能
有用功能 • 充分的功能 • 不足的功能 • 过度的功能
有害功能 中性的功能
例： 肌肉组织变形合适 肌肉组织变形小 肌肉组织变形大
针头损伤肌肉组织
桌子上的注射针管
注射柱塞
主要内容
系统分析概述 系统分析的基本概念 系统功能分析的流程及方法
用矩形框表示系统组件 用箭头表示组件之间的作用关系
系统分析概述
系统分析的目的与假设 系统分析的目的：优化技术系统功能并减少实现功
能的消耗，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
组件 A 功能载体
A 对 B的动作 (动词) 功能 ＝ 动作＋对象
组件 B 功能受体
系统分析的基本概念
功能与目的的区别 目的是主观的 功能是客观的，是为实现目的服务的
系统分析的基本概念
功能描述的原则
原则：禁止使用“不”替代否定动词
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
针
提示：在网格中将每对相 互作用的组件标记出来
系统功能分析的流程及方法
步骤3——建立组件模型
组件模型基于结构关系 采用规范化的功能描述方式表述组件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） 将各组件间的所有功能关系全部展示，形成系统组件模型图
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
钢笔的功能 扳手的功能
系统分析的基本概念
功能练习 请您描述下列技术系统的功能
洗衣机 杯子 牙刷 自行车 写字
系统分析的基本概念
功能描述的原则
功能分析的图示作用
将组件与其功能分离，分别进行考虑
用区域、作用时间、作用方向等等
系统功能分析的流程及方法
功能分析实例：注射器
功能载体
作用
变形
功能受体
肌肉组织
支撑 导向 移动
药液、针 注射柱塞
药液
变形、损伤 肌肉
补充条件
短时间 ……
……
浸透
肌肉组织
挤压 支撑
注射柱塞 针管
系统功能分析的流程及方法
超系统
手指 药液 手指 药液 药液
作用方向
→ ← → ← ←
主要内容
系统分析概述 系统分析的基本概念 系统功能分析的流程及方法
系统分析的基本概念
技术系统及其级别
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。
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
系统分析的基本概念
相互作用的其它系统 ¾ 储存和运输阶段－交通手段、包装、仓库、储存手段等等 ¾ 与技术系统作用的外界环境－空气、水、灰尘、热场、重
力场等等
系统功能分析的流程及方法
组件列表的模板
系统功能分析的流程及方法
组件列表实例 组件分析：注射器
系统功能分析的流程及方法
步骤2——建立结构关系
结构关系基于组件列表 描述组件列表中各组件之间的相互作用关系 结构关系的建立模板包括结构矩阵和结构表格
将功能与组件分离开
组件 A
A 对 B的作用
组件 B
组件 A有多种功能
实现功能可以有多种方式
系统分析的基本概念
功能分类
根据与主要功能的关系分为以下几类：
有用功能
例：
• 充分的功能 • 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
镜架压迫鼻梁
中性的功能
桌子上的眼镜
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，需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
系统分析概述
系统分析建模
系统分析建模是基于系统中组件间的相互作用（即 功能）进行建模的过程，是系统的分析技术系统的 方法
探索技术系统是由哪些主要组件组成的 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
超系统 技术系统
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
超系统级别 系统级别
子系统级别
系统功能分析的流程及方法
典型的超系统组件
¾ 生产阶段－设备、原料、生产场地等等 ¾ 使用阶段－功能对象（产品）、消费者、能量源、与对象
系统功能分析的流程及方法
规范化的功能陈述原则
¾ 针对特定条件下的具体技术系统进行功能陈述 ¾ 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/
动词词组反映该功能 ¾ 不能采用不体现作用的动词,也不能采用否定动词 ¾ 功能存在的条件是作用改变了功能受体的参数 ¾ 功能陈述包括作用与功能受体 ¾ 体现作用的动词，能表明功能载体要做什么 ¾ 在陈述功能时可以增添补充部分，指明功能的作
杯子的功能：盛水。是保持水的位置。没有杯子，水会洒 到地上。
技术系统
子系统
技术系统组件 子系统组件
系统分析的基本概念
技术系统符号举例
技术系统（近视眼镜）的符号表示
超系统
超系统
技术系统
镜片
技术系统
子系统
镜框
手
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
系统分析的基本概念
技术系统的应用练习 请画出技术系统（注射器）的系统级别图
注射柱塞
系统分析的基本概念
技术系统的应用练习
技术系统（注射器）的符号表示
超系统
技
术
系
子系统
统
技术系统 注射柱塞
针
子系统 针管
塑料管 针套
超系统
药液 手指 肌肉组织
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
系统分析的基本概念
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， 通称相互作用。功能描述了组件改变其它对象的能力。
传输电流-电子位置的改变 挤压气体-气体体积/密度的改变 保持温度-空气的温度保持
评价功能的标准
改变参数 保持参数 测量参数
系统分析的基本概念
功能的图形化描述
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）
箭头代表动词（动作） 矩形框代表名词（组件）
系统功能分析的流程及方法
系统功能分析的步骤 建立组件列表：
描述系统组成及各组件的层次
建立结构关系：
描述组件之间的相互作用关系
建立组件模型：
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
系统功能分析的流程及方法
系统功能分析的步骤
步骤1——建立组件列表 描述技术系统的组成和各系统组件的层次
肌肉
←
针头 变形 易受伤性
系统功能分析的流程及方法
手指
挤压
有效的作用(单实线) 不足的作用(单虚线) 过度的作用(双实线)
支撑
注射柱塞
导向
移动
针管
支撑
药液
浸透
固定
导向 变形
肌肉
针头
损伤
系统功能分析的技巧
在TRIZ中，功能属性模型的主要目的在于 帮助我们分析并了解问题中各组件间的关系， 包括了组件结合或分离时会发生什么事、靠什 么作用(功能)来互动与其它组件的交互作用等 等。但要注意的是第一次建立的功能属性模型 是问题目前的状态，随着时间的改变，有可能 会造成组件间彼此作用的关系变得不同，此时 需要再次对系统进行分析，并重新绘制功能属 性模型才能够依照正确的问题方向寻求解答。
功能属性分析及其应用实例
天津科技大学 张付英
zhfuying@
主要内容
系统分析概述 系统分析的基本概念 系统功能分析的流程及方法
系统分析概述
系统分析定义
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
基于功能的分析用于工程设计中的两个过程：
子系统
注射柱 塞 针管
针管 注射柱
塞 针头
功能
挤压 支撑 支撑 移动 导向
属性
力 容积 稳定性 位置 方向
手指
挤压
注射柱塞
尽可能使用“名词-动 词-名词”的结构方式
系统功能分析的流程及方法
子系统
针管 针管
作用方向 子系统
→
注射柱 塞
→
针头
功能
导向 固定
属性
方向 形状
超系统 作用方向 子系统
功能
属性
系统功能分析的技巧
功能属性分析是对问题定义过程中会使用到的三 个必要元素的其中之一，是使用上最全面综合性的工 具，一个完整的功能属性分析模型是进行系统改善时 最重要的一步。而一个成功的功能属性分析模型所需 要的是对元件的完整定义以及同时定义清楚元件之间 的功能关系，并且找出系统的正面功能，再有就是找 出系统中的负面功能：有害、过多以及不足，这三项 将是系统中问题的所在。并通过类似以下的问题对系 统中两两元件之间进行分析:“是否可以使这项功能表 现更好?”、“是否可以消去这项功能?”以及“能否 找出其他系统中有害的功能?”。
超系统 系统 子系统
系统分析的基本概念
技术系统组件
组件是技术系统组成部分
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者 属于特殊的超系统组件
系统分析的基本概念
技术系统级别举例 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
¾ 有用作用？有害作用?中性作用？
¾ 结构关系中组件间的作用可以有多个
系统功能分析的流程及方法
结构关系模板
系统功能分析的流程及方法
结构关系模板
系统功能分析的流程及方法
结构关系模板
系统功能分析的流程及方法
实例: 注射器
注射针管 系统作用对象，系统组件 超系统组件，子系统组件
手指 注射柱塞 肌肉组织
功能描述了系统或组件是用来做什么的。 功能是一个抽象概念，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
系统分析的基本概念
功能描述方式
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
功能受体至少要有一个参数（或属性）受到影 响，发生改变
矩阵：检查每对组件之间是否存在关系（定性） 表格：详细描述这对组件之间的相互作用关系（定量）
系统功能分析的流程及方法
建立结构关系的注意事项
¾ 基于组件列表画出系统组件之间、组件与超系统组 件间的相互关系，进而建立结构关系
¾ 结构关系用矩阵和表格依次建立，基于组件列表标 明组件间的相互关系
¾ 填写结构关系表时，需对组件之间的相互作用做出 评价：
系统功能分析的流程及方法
功能分析练习
小结
技术系统及其基本概念
¾技术系统 ¾功能
技术系统功能模型的建立流程
¾功能表达方式 ¾功能模型建立步骤
课程结束
谢谢！
参数的意义
参数：能够度量并有单位。温度、重量、电流都是参数。 但美观度不是，因为无法度量。
牙刷清洁牙齿，牙齿的什么参数被牙刷改变了？牙刷实际 上是把牙斑移走，其位置发生了改变。位置是牙斑的参数
系统分析的基本概念
功能分类 说明注射器的功能
有用功能 • 充分的功能 • 不足的功能 • 过度的功能
有害功能 中性的功能
例： 肌肉组织变形合适 肌肉组织变形小 肌肉组织变形大
针头损伤肌肉组织
桌子上的注射针管
注射柱塞
主要内容
系统分析概述 系统分析的基本概念 系统功能分析的流程及方法
用矩形框表示系统组件 用箭头表示组件之间的作用关系
系统分析概述
系统分析的目的与假设 系统分析的目的：优化技术系统功能并减少实现功
能的消耗，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
组件 A 功能载体
A 对 B的动作 (动词) 功能 ＝ 动作＋对象
组件 B 功能受体
系统分析的基本概念
功能与目的的区别 目的是主观的 功能是客观的，是为实现目的服务的
系统分析的基本概念
功能描述的原则
原则：禁止使用“不”替代否定动词
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