产品创新思维与方法 课件 第5章 功能建模与功能剪裁

第五章功能建模与功能剪裁产品创新问题识别《产品创新思维与方法》目录5.1产品创新设计视角的功能定义5.2产品设计的功能分析5.3产品的组件分析5.5功能建模5.6功能裁剪及其应用5.4相互作用矩阵5.1产品创新设计视角的功能定义Function产品设计视角或产品经理世界的“产品功能”是一种产品技术系统的高级抽象。通过对产品功能的抽象和工程化（engineering），才可以进行产品技术系统的优化，可以运用新技术、新材料、新结构实现相同的功能，提升产品价值。若运用相关成本更低的材料、结构等实现相同的功能，则可以达到降低成本的目的。Function通过功能的抽象，深入的分析技术系统的问题瓶颈，可以找到解决问题的方向。功能的抽象也可以系统的识别技术系统内部、外部的资源，来跨领域的寻找解决问题的方案。产品设计角度的功能功能剪裁的意义1.功能剪裁由于剪裁了组件，可以实现降低成本的目的。2.通过功能剪裁，也为技术系统的解决问题提供了全新的视角和方向。

因此，功能剪裁在产业创新设计过程中是一种重要的思路和方法，可以极大提高产品改进的效率，也可能在产品的某个细分市场获得成功。

功能剪裁是将系统的一个或多个组件去除，将其有用功能在系统或超系统的组件中重新分配的方法。功能剪裁的定义产品设计角度的功能剪裁5.2产品设计的功能分析产品功能建模组件之间的相互作用分析产品（工程技术系统）的组件分析组件（component）是产品的各个组成部分，而组件分析则是分析这个产品可以分解为哪些不同，又存在相互作用的部分。组件分析用于识别工程系统以及超系统组件之间的相互作用。在产品功能分析中的相互作用是指在不同组件之间是否存在某种参数改变（物理或化学参数等）功能建模（modeling）就是要将针对某个产品（工程技术系统）的所有功能进行分析和呈现，并可以用于下一步的产品改进和创新活动。产品功能分析步骤5.3产品的组件分析超系统（supersystems）指的是包含被分析的工程系统的系统，在超系统中，所分析的系统是其中的一个组件。工程技术系统（engineeringsystems）是能够执行一定功能的系统，也是产品创新设计的研究对象。组件分析是识别某个工程技术系统（产品）的系统和超系统组件，这是产品功能分析的第一个步骤。产品组件分析ChA指的是Acoustic，即声场。根据频率的不同，可以将声音分为可听声波、超声波和次声波等。指的是Chemical，即化学场。比如，各类不同的化学反应等。M指的是磁场Magnetic，如磁铁等。ThM指的是机械场Mechanical，如压力、重力场等指的是Thermal，即热场。凡是与温度、热量相关的都属于这个范畴，与加热、冷却等功能相关。E指的是电场Electrical，如静电场等。EM指的是电磁场Electromagnetic，如电磁控制的各类开关等。产品组件分析在产品创新设计的视角中，组件和物质也有着相对特定的含义：1）组件是工程系统或超系统的组成对象，组件可以是物质、场、物质和场的组合。2）物质是有净质量的对象。例如，汽车发动机有净质量，可以成为工程系统的组件。3）场是没有净质量，可以传递物质之间的相互作用。TRIZ中的场可以分为：机械场、声场、热场、化学场、电场、磁场、电磁场。这些场的前几个字母组成了MAThChEM，具体如下：一般而言，组件可以是物质或场的组合，例如，热水其实是水（净质量的对象）和热场的组合，热空气是空气（净质量的对象）和热场的组合等，需要从一个较为新颖的视角对待这些研究对象或产品改进对象。5.4相互作用矩阵

组件的相互作用分析用于识别工程系统以及超系统的组件间相互作用，相互作用分析的结果就是构造组件表格中系统组件和超系统组件的相互作用矩阵，如表所示。相互作用矩阵的第一行和第一列均为组件列表中的系统组件和超系统组件。若组件1和组件2之间有相互作用关系，则在相互作用矩阵表中两组件交汇单元格中填写“+”，否则填写“-”，对角线上单元不需要填写，判断是否存在相互作用的依据是这两个组件必须存在相互接触，这种接触是显而易见，或者在某个特定的场合，这些组件之间是零距离，相互作用的组件之间是否存在事实上的有用功能（usefulfunctions）则是下一步功能分析的任务。此外，相互作用矩阵是关于对角线对称，还需要特别注意的是，有些组件之间是靠场相互接触，容易被忽视，而产生错误的相互作用认知。组件组件1组件2…组件n组件1

+--组件2+

+-…-+

+组件n--+

相互作用矩阵5.5功能建模功能的定义在产品创新设计的视角，功能是工程系统（产品）一个组件改变（change）或保持（hold）另外一个组件某个参数（parameter）的行为（动作）。

功能的描述采用动词加名词的表达形式。如图5-2所示，桌子的功能（功能载体）可以描述为：支撑杯子（动词“支撑”+名词（功能的对象））。

功能载体是执行功能的某一组件，功能对象则是功能性能参数改变的受动者组件，而参数是具有相对值的某一属性。例如，速度、长度、重量、体积等这些都是参数，可以具有一定的数值，而且可以在某个认知范围内被保持（keep/hold）和改变（change）。功能载体和对象都是组件（即物质和/或场）功能载体和功能对象之间有相互作用功能载体保持或改变了功能对象的参数功能的定义一般而言，产品功能只有满足下列三种条件的时候才会产生：1.桌子对杯子是否有功能呢？2.反过来看杯子对桌子有没有功能呢？有用的功能是指沿产品改进期望（productimprovementexpectation）的方向改变功能对象的参数；同时，有用的功能还存在一些性能水平（level），包括：正常功能（normalfunction），不足（不充分）的功能（insufficientfunction）和过量的功能（excessivefunction）。有害的功能是指沿期望相反的方向改变功能对象的参数。一般而言，基于朴素的辩证思想，工程系统（产品）在提供某种有用功能的同时，有可能带来某些负面影响（sideeffect）。VS产品功能的分类产品创新设计视野下，功能可以分为有用的功能（usefulfunction）和有害的功能（harmfulfunction）。产品功能的分类

有用功能根据其性能水平，可以进一步划分为正常功能、不足功能和过量功能。当实际改善等于所需的改善时，功能正常。当实际改善小于所需的改善时，功能不足。当实际改善大于所需的改善时，功能过度功能的分类图GNJMGNJMGNJMGNJMGNJM0102030405识别系统和超系统组件识别相互作用矩阵分析组件是否对其他组件存在功能确定及指出功能的性能水平对其他组件重复上述步骤功能建模的过程根据功能的分类，不同的功能采用不同的线型表达，例如，正常的功能采用细实线，不足的功能采用虚线，有害的功能采用波浪线，过量的功能采用粗实线。图1中六边形的组件表示超系统组件，对表1的图形化表达为图1，图形化的好处在于对功能的缺陷一目了然，不足的功能、过量的功能、有害的功能都是功能缺陷。在后续的工具中会对这些功能缺陷进行解决。组件功能功能水平组件1功能1：动词+功能对象正常/不足/过度或有害

功能2：动词+功能对象正常/不足/过度或有害组件2功能1：动词+功能对象正常/不足/过度或有害

功能2：动词+功能对象

………………组件n功能1：动词+功能对象正常/不足/过度或有害表1.功能分析的模板图1.功能建模的图形化表达5.6功能裁剪及其应用剪裁的作用剪裁是现代TRIZ理论中分析问题的重要工具，它是指将工程系统或超系统中一个或多个组件去掉，而用剩余组件来执行其有用功能的创新方法，即通过对系统或超系统中的其他组件进行“改造”，使其能够执行被剪裁组件的有用功能，从而使整个系统的功能不变。功能剪裁的作用A实施剪裁可以简化系统组件数量，降低系统成本B实施剪裁可以优化系统的功能结构C实施剪裁可以消除过度、有害或重复功能，提高系统理想化程度D实施剪裁是企业进行专利规避的重要手段功能剪裁的规则规则A：如果有用功能的对象被去掉了，那么功能载体可被裁剪规则B：如果功能对象自身执行有用的功能，功能载体可被裁剪规则C：工程系统或超系统中的其他组件可以执行功能载体的有用功能，那么功能载体则可以被剪裁掉例如，随着技术的进步，现在的笔记本电脑基本都不再配置光驱，意味着固定光驱的结构也不再需要了。例如，自行车内胎的功能是支撑外胎，在摩拜单车的一些型号中，采用了实心胎的方式，自身执行支撑的功能，因此内胎可以被剪裁。天冷时儿童由于经常踢被子，夜里容易着凉，父母需要常常给儿童盖被子，影响休息。如果采用儿童睡袋，则儿童不论怎么移动身体，都不容易从睡袋中出来，是一种比较有效的方式避免儿童夜里着凉。剪裁的模型与流程进行功能分析，画出功能模型选择一个新的功能载体0105选择要剪裁的工程系统组件拟定剪裁问题0206选择要剪裁的组件的第一个功能对该组件的其他功能进行剪裁0307选择适用的剪裁规则（A、B、C）对其他组件重复步骤第二步至第七步0408剪裁模型是对工程系统实施剪裁后的功能模型，即去掉系统中某个组件后，剩余组件组成