(4)功能分析-TRIZ

系统在超系统的约束下起作用；子系统在上级系统的约束 下起作用；
底层的子系统一旦发生改变，就会引起上层高级系统的改 变。
4
练习：眼镜系统的级别
超系统 系统作用对象 超系统组件 技术系统组件
技术系统
子系统
子系统组件
5
什么是系统分析和功能分析？
系统分析是从抽象的“功能”角度来分析 系统；
分析过程就是对一个系统实行功能建模的 过程，分析的结果是建立功能模型 技术分析也就是对系统进行的功能分析
开启 密封
瓶盖
阻挡
可乐饮料
控制 阻挡
喝
空气
瓶子
支撑
标签
通知
人
31
练习：注射器的功能分析
32 32
1、注射器组件模型表
系统 子系统 推杆 注射器 针管 针头 超系统 手指 药液 肌肉
33 33
2、注射器结构模型表
推杆 针管 针头 手指 药液 肌肉 推杆 针管 针头 手指 药液 肌肉
+
+ + + -
37 37
主要功能元分类
38
39
40
小结
• 功能属性分析（简称功能分析）是改善系统实现 创新过程中非常重要的步骤
• 要对与系统相关的所有元件加以完整定义并要识 别元件间的功能关系，首先要找出系统的主要功 能，以使这项功能表现得更好 • 要找出系统的有害的，不足的和过度的功能，以 使找出系统的问题所在，进而把存在的问题彻底 消除掉。
技术系统的层级关系
系统
即指正在发生问题的当前系统，由组件组成，通
过组件之间的相互作用实现一定的功能。 系统中至少有 一个组件
子系统 超系统
是构成技术系统之内的低层级系统，亦即指从 微观上来思考构成系统的内部部件或组件, 技术系统之外的高层级系统。亦即指从宏观上
超系统
思考系统使用的环境（或资源）
针管
→
推杆 针头
子系统
指引 固定
功能
方向性 形状
属性
针管
超系统
→
作用方向
肌肉
←
针头
扩张
易受伤性
36 36
注射器的功能模型图
手指
挤压 固 定
有效的作用(单实线) 不足的作用(单虚线) 过度的作用(双实线)
移动
推杆
指引
针管
保存
药液
指 引
浸透
肌肉
变形 伤害
携带
针头
2015/10/14
FTCPS科研推广中心
功能 类别
有用功能
有害功能
充分功能
不足功能
过度功能
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瓶装可乐各组件的功能级别
• 步骤2：建立系统结构模型：基于 系统组件模型，利用表格或矩阵的 形式来描述组件之间相互作用的关 系
、
29
瓶装可乐的功能模型表格
子系统
超系统
饮料
子 饮料 系 统 瓶子 瓶盖 标签 超 空气 系 统 人
瓶子
数）
瓶盖
（功能及参数）
41
2、有害功能－作用并有害于对象，不利于
系统预期目标和目的实现的功能； • 有害的功能——眼镜架压迫鼻梁
19
其它的一些功能分类
• 有用功能、有害功能、中性功能（对被作用物
和系统预期的目标和目的没有影响的功能〕。
• 基本功能和辅助功能、上位功能和下位功 能、使用功能和品位功能、必要功能和不 必要功能 • …等等
6
功能分析法的演进（Functional Analysis）
• 1950-1960由莱瑞迈尔斯倡导形成的第一代功能分析：
– 识别元件和功能之间的关系.
• 形成的第二代功能分析：
– 莱瑞迈尔斯基本思想被结合到TRIZ基本思维方法中
– 发明主要出现在形成的第二代功能分析； – 使用者不仅描述存在于系统元件间有用功能关系，还鼓励使用 者描述有害的、不足的和过度的功能关系。但是，附加奥妙的 转换工具在定义问题的程序中扮演了非常大的“有用的”角色。 – 第二代功能分析不足之处： 没有考虑元件属性的关系 没有考虑环绕问题与时间的关系
• • • • • • 传输电流－电荷位置改变 去除牙垢－牙垢空间位置改变 控制房间温度－房间温度发生改变 折射光线－光线长度发生改变 挤压气体－气体密度（体积）发生改变 输送液体－液体位置发生改变
3、功能来自功能载体的动作，因此，禁止使用“不”，应 该使用具有否定意义的动词
－陶瓷不能传导电流（错）→陶瓷阻碍电流传导（正确）
标签
（功能及参数）
空气
（功能及参数）
人
（功能及参数）
（功能及参数） （功能及参
←存储饮料 容积 ↑ ↑ ← ← ← ↑ ↑
←密封饮料 容积 ↑固定瓶盖 位置 ↑固定标签 位置 ↑阻挡空气 品质 ↑阻挡空气 品质
←抽取饮料 容积 ←固定瓶子 位置 ←打开瓶盖 ↑引导人
← ↑ ←
30
瓶装可乐的功能模型图
12
功能描述规范
1、功能定义
－功能载体必须是物质，且必须与功能分离
－功能＝动作＋对象（动词＋名词＋参数） －功能受体必须是物质，不能是物质的参数
将功能与组件分离开 组件 A 功能载体 A对B的作用 组件 B 功能受体
我们不需要组件 A
我们需要组件 A 的功能
13
、
2、功能受体至少要有一个参数受到影响
－河堤缺口不能阻止河水（错） →河堤引导河水（正确）
4、陈述功能时，必须注意限定功能的作用区域，以及时间 对元件间相互作用会产生不同变化的影响.
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练习：规范地描述下列功能
• • • • • • • • • 电线的功能： 牙刷的功能： 空调的功能： 眼镜的功能： 活塞的功能： 水泵的功能： 汽车的功能： 杯子的功能： 手表的功能： • • • • • • • • 传输电流 去除牙垢 控制房间的温度 折射光线 挤压气体 输送液体（水） 运载货物或人， 装流体，
我的系统功能分析
1
技术系统的基本概念
技术系统：
由AB两个组件（名词）组成（分别是功能载体和功能受 体），用矩形框来表示 组件之间的作用（动词）关系用箭头表示方向，通过组件 之间的相互作用实现一定的功能。
技术系统 系统组件A
系统组件B
A对B的作用 功能受体 （目标物质）
2
功能载体 （工具物质）
16
功能的级别
• 主要功能－反映系统的主要需求的有用功能
－系统创建或设计的目的和目标
－功能载体是技术系统本身
• 基本功能－保证完成主要功能的功能
－功能载体是系统中与系统作用对象直接作用的组件
• 辅助功能－保证完成基本功能的功能
– 技术系统 －功能载体是系统或超系统中的组件 系统组件
辅助功能
系统组件
超系统组件 人 外界环境 桌子
系统组 瓶装可乐饮料
子系统组件 瓶子 瓶塞 标签 可乐
24
• 步骤2、建立系统结构模型
、
－基于系统组件模型，描述组件之间的相互作用关系
结构模型表
25
系统结构模型矩阵模板
26
建立瓶装可乐饮料的结构模型
27
、
• 步骤3：建立系统功能模型
• 基于系统结构模型，规范地描述它们的功能，并揭示整个 技术系统所有组件之间的相互作用关系，识别其功能类别
技术系统 系统组件A
系统组件B A对B的作用
功能受体 （目标物质）
11
功能载体 （工具物质）
不同情况下的系统功能分析
• 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。 • 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。
、
显示时间｛？？？是计时。时间是抽象的概念，不能作为制品。因此， 这里的制品是时针、分针、秒针。根据他们的位置，才产生时间的概 念，因此，以此作为制品才是恰当的。｝ 15
练习：规范的描述以下功能
1、士兵在战斗中戴的钢盔的功能： 2、喝水时用的杯子的功能： 3、用两个套起的杯子喝水 －内层杯子的功能： －外层杯子的功能：
• 案例：一副眼镜
本来镜片的颜色和外部的环境没有关联。如果创造一种属性 关联，比如说通过设计一种镜片，其颜色因太阳光的照射 而发生变化。那么顾客就不需要针对夏天专门购买一副太 阳镜。
10
对功能分析的准确定义
• 功能是技术系统/产品的灵魂，是技术系统价值（或系统组 件）的体现 • 当今所说的功能分析，完整地说就是指功能属性分析。 • 是一个对象A作用于另一个对象B，使改变其某种属性的能 力（使其在某参数上发生改变的能力－属性与参数区别？）
活塞
变质
机油
改善
添加物
TRIZ的功能(属性)分析
活塞的温度
变质
机油的 润滑性
改善
添加物 的硫磺
9
产品属性与创新
• 用户购买产品的目的既是要获得产品的功能，更是要具有 良好属性功能的产品 • 改变一个物质的属性（或创造一个物质新的属性），意味 着物质产生了质的变化，也就意味着对一个技术系统实现 了创新。
组件是技术系统的组成部分。
执行一定的功能； 组件至少有一个元件组成； 组件也可以是一个包含有 多个元件组成的子子系统
系统
子系统
3
、
注意
系统层级的划分与界定的区域范围有关，在识别系统的层 级时，首先必须进行区域分析；
无论是系统、子系统或超系统，从广义来说，它们都是指 “某物质”或“某实体”，是一个名词； 超系统即指从宏观上思考系统使用的环境和提供实现系统 的资源；
• 当前TRIZ的功能分析——功能属性分析
考虑元件属性的关系 考虑环绕问题与时间的关系
7
什么是属性？
• 属性即是物质的特性，可以用一个物理、化学或几何参数 来表达 • 一种物质常表现出多种属性。
如内燃机系统中油的属性：流动性、粘度、可压缩性、润滑性、与系 统材料的兼容性、化学稳定性、抗腐蚀性、快速释放空气、良好的反 乳化性、良好的传导性、电绝缘性、密封性等
白炽灯的上下位功能
发光
加热灯丝
通过电流
20
、
• 例如：作为台灯的白炽灯泡除了有益功能“发光” 外，还有有害功能“发热”。而在孵化箱中，同 样的灯泡“发热”的功能是有益的，“发光”则 是中性的。
孵化箱
孵化鸡
21
系统功能分析的步骤
步骤1、建立系统组件模型
在界定的区域范围内，识别系统组件，描述系统组成及系统的层级关系
• 属性与时间有关，会随不同时间而有所改变 • 改变一个物质的属性（或创造一个物质新的属性），意味 着物质产生了质的变化，也就意味着对一个技术系统实现 了创新。 • 用户购买产品的目的既是要获得产品的功能，更是要具有 良好属性功能的产品
8
传统的与TRIZ的功能分析比较
案例：内燃机内系统
传统的功能分析
－技术系统的组件 －子系统的组件 －与系统组件发生相互作用的超系统组件
超系统组件 技术系统 系统组件 子系统组件
超系统
超系统组件
系统组件 子系统组件
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系统组件模型的模板
技术系统 （把技术系统分解为组件） 功能：
超系统组件
人
外部环境
技术系统组件
子系统组件
子子系统组件
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实例: 建立瓶装可乐饮料的组件模型
+ + +
+ + + -
+ + -
+ + + +
+ +
34 34
3、注射器组件功能模型表
超系统 作用方向 子系统 功能 属性
手指 药液 手指 药液 药液
→ ← → ← ←
推杆
针管 针管 推杆 针头
推动 储存 固定 移动 指引
力量 容量 稳定性 位置 方向性
35 35
、
子系统
作用方向
子系统
功能
属性
辅助功能
系统组件
基本功能
作用对象
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练习：眼镜的功能级别
1、主要功能：
– （眼镜）折射光线
2、基本功能：
– （镜片）折射光线
3、辅助功能：
– （眼镜架）支撑镜片 – （耳朵）支撑眼镜架
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功能的分类（以眼镜为例）
根据与主要功能的关系分为以下几 类： 1、有用功能－作用并有利于对象，有利于
达到系统预期的目标和目的，分为充分、不足、 过度； （1）充分的功能——镜片度数合适 （2）不足的功能——镜片度数小 （3）过度的功能——镜片度数大