系统功能分析(TRIZ)
系统功能分析
功能描述的表达尽量抽象
• 尽量用抽象的词语表达，避免使用专业术语。
孔
钻孔
打孔
做孔
功能描述的表达尽量抽象
• 价值在于通过多个定义的方法产生更多和更灵活的想法。
『练习』给阶梯的功能下定义
怎么办？
抽象
……
变位通道
3.充分掌握各项功能之间的相互关系
◆功能分析的另一个重要作用就是要充分明确和掌握发明对象中内 含的各项功能之间的逻辑关系，功能之间的相互影响。
4.扩大方案创造的设计思路
◆以功能分析为核心进行方案的设计，能够有效地拓宽思路，构思 出价值更高、效果更好的方案来。 ◆不以结构要素为思考点，而是从事物所应具有的功能为思考点。
• 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。
新系统的设计
顾客需求
功能描述 功能分析
1.功能定义 2.功能分类 3.功能整理
系统改进方案 系统裁剪法 组件价值评价
功能评价 功能替代
功能元 详细设计
样机
1.组件模型
2.关系矩阵
3.功能模型
组件功能分析
FAST图解法
• 主要按照“目的-手段”的逻辑关系进行。
目的
手段 目的
手段 目的
目的：“为什么”，从右向左来进行研究。 手段：“怎么办”，从左向右来进行研究。
手段
• 把各个构成要素的功能相互连接起来，绘制功能系统图， 从局部功能和整体功能的相互关系上分析研究问题，以 便掌握必要功能，发现并消除不必要功能，明确功能改 善区域。
为什么
TRIZ基本术语解释
TRIZ术语TRIZ（萃智）的理论基础和基本思想是：产品或技术系统的进化有规律可循生产实践中遇到的工程矛盾往复出现彻底解决工程矛盾的创新原理容易掌握其他领域的科学原理可解决本领域技术问题TRIZ的核心是消除矛盾及技术系统进化的原理并建立了基于知识消除矛盾的逻辑化方法，用系统化的解题流程来解决特殊问题或矛盾。
下图为TRIZ的理论体系。
TRIZ（萃智）的基本概念STC算子：尺寸（S）-时间(T)-成本（C）算子，一种克服思维惯性的方法，它将物体的尺寸、完成功能的时间和成本因素进行一系列变化的思维试验。
S曲线：一个S形状的曲线，表达时间与主要功能参数的关系。
标准解：按照物场模型描述的问题的典型解决方案模型。
裁剪法：一种分析方法，通过裁剪系统的某个组件，然后把该功能重新分配到其他剩余的组件及超系统组件上，来改善技术系统。
参数：表明任何现象、设备或其工作过程中某一种重要性质的量。
如，汽轮机中蒸气的压力、温度等，是该汽轮机蒸汽的参数；电阻、电感和电容，就是电路的参数。
操作空间：矛盾需求必须得到满足的物理空间。
操作时间：矛盾需求必须得到满足的时间段。
产品：执行功能的目标组件。
场：两个物质之间的相互作用。
如：磁场、电场、热场等。
超系统：包含技术系统和与它有关的其它系统的更大的系统。
创新：即在已有的基础上，提出独特的、新颖的且富于成效的见解与思维创新原理：解决工程问题的一些常用的方法。
多屏幕法：一种克服思维惯性的方法，由技术系统、子系统、超系统以及这三个系统的过去和未来组成九个屏幕，也称为“九屏幕法”。
发明级别：不同的发明可能会对系统、社会、人类等产生不同的影响，按照影响的程度可以把发明分为不同的等级，即发明的级别。
发明问题解决理论：是发明问题解决理论的俄语首字母转换为拉丁字母的缩写。
发明问题解决算法：问题解决工具，把复杂的问题模型转换成标准问题模型，用TRIZ工具能够高效解决。
ARIZ是“发明问题解决算法”的俄语首字母的缩写。
功能分析TRIZ(共41张PPT)
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〕。
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？）
技术系统 系统组件A A对B的作用
系统组件B
功能载体 （工具物质）
• 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） －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.
技术分析也就是对系统进行的功能分析
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。
系统功能分析(TRIZ)
升降通道
攀登通道 ……
具体
为什么？
功能定义越抽象，引发的构想就会越多。
功能定义练习
『练习』铁锤的功能
动词 钉
敲击 传递 利用 ……
名词 钉子 钉子 力量 杠杆 ……
功能定义练习
• 锤子的功能是钉钉子
• 锤子的功能最好定义是传递力量
功能的图形化描述方式
• 功能的图形化描述常用箭头和矩形框来表示（动 宾结构），其中箭头代表动词（动作），矩形框 代表名词（组件）。
PUGH矩阵 专利引用分析
TRIZ四类问题模型
问题模型
技术矛盾 物理矛盾 功能化模型 物场模型
工具
解决方案模型
矛盾矩阵
创新原理
分离原理
创新原理
科学效应知识库 知识库中的方案
标准解系统
对应标准解
主要内容
一、系统功能分析的意义 二、功能定义 三、功能分析 四、系统裁剪
“功能”概念的提出
• 19世纪40年代，美国通用电气的工程师迈尔斯首先 提出功能的概念，并把它作为工程研究的核心问题， 他认为，顾客买的不是产品本身，而是产品的功能。
主要内容
• 一、系统功能分析的意义 • 二、功能定义 • 三、功能分析
1.新技术系统与FAST图 2.组件功能分析
• 四、系统裁剪
组件概念
• 组件是技术系统的组成部分。具体包含：
1.组件执行一定的功能； 2.组件可以等同为系统的子系统。
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。
1.新技术系统与FAST图 2.组件功能分析
四、系统裁剪
功能分析应用范围
• 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。
triz方法及解释
triz方法及解释TRIZ，全称为Theory of Inventive Problem Solving（创造性问题解决理论）是由前苏联工程师捷列奇基发展的一种创新方法论。
TRIZ的核心思想是通过系统化的方法来解决问题，以提高创新能力和解决技术难题。
TRIZ已经在企业和创新领域得到广泛应用，并且被证明是一种有效的工具。
TRIZ的方法和原则可以应用于不同的领域和问题。
它提供了一种系统的框架，以帮助工程师和创新者在面对问题时进行思考和创新。
TRIZ方法的核心思想是，任何问题都可以在已有的知识和经验的基础上找到更好、更高效的解决方案。
通过运用TRIZ方法，可以发现新的解决方案、改进产品和工艺，并提高创新能力。
TRIZ方法有五个基本原则，这些原则是TRIZ问题解决的基础。
1.矛盾原则：TRIZ认为，创新和问题的核心在于解决矛盾。
通过解决矛盾，可以找到更好的解决方案。
矛盾主要分为技术矛盾和物理矛盾。
2.系统化原则：TRIZ鼓励从系统的角度来看问题。
它认为问题往往是由于系统中的互相作用和关系引起的。
通过理解和优化系统中的各个组成部分，可以找到更好的解决方案。
3.演化原则：TRIZ认为创新的过程是演化的过程。
它鼓励通过分析技术和产品的演化历史，寻找创新的方向和可能性。
4.通用原则：TRIZ提供了一系列通用原则，这些原则可以被广泛应用于各种领域和问题。
这些原则可以帮助工程师和创新者在解决问题时提供指导和启发。
5.模型原则：TRIZ通过模型来描述和解决问题。
它运用了一系列的模型和方法，例如矛盾矩阵、发明原理、物质场分析等。
这些模型和方法可以帮助工程师和创新者更好地理解问题，并提供方向和解决思路。
除了这些基本原则，TRIZ还提供了一系列的工具和方法，如矛盾矩阵、发明原理、弯曲空间等。
这些工具和方法可以帮助工程师和创新者深入分析问题，提供基于已有知识和经验的创新方案。
矛盾矩阵是TRIZ中常用的工具之一。
它通过横轴和纵轴的分类，将已有的技术和创新方案进行了系统化的整理。
系统功能分析
主要内容
• • • • 一、系统功能分析的意义 二、功能定义 三、功能分析 四、系统裁剪
功能定义
• 功能（Function）是使产品能够工作或使其能够
第二层
F1
第一层
F11 F12 F21
功能领域Ⅰ
F0
F2
F22 F23
功能领域Ⅱ
F3
F31
功能领域Ⅲ
FAST图解法的基本结构
怎么办 为什么
设计目的
要径路线 上位 功能 设计标准 基本 功能
任何时候 均需要存在 的功能 因果 功能 因果 功能 因果 功能 下位 功能
并列
辅助
功能
系统边界 并列 功能
功能
『实例』近视眼镜
系统作用对象 超系统 超系统组件
技术系统组件
技术系统 子系统 子系统组件
实例——系统组件层级分析
符号
超系统
超系统
技术系统
镜片
镜框
鼻子 耳朵 眼睛
技术系统 子系统
镜腿
金属杆 塑料套
光线
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
实例——建立组件模型
组件模型 折射光线
专利引用分析
多屏幕分析
系统裁剪设计
TRIZ四类问题模型
问题模型
技术矛盾
工具
矛盾矩阵
解决方案模型
创新原理
物理矛盾
功能化模型
分离原理
科学效应知识库
创新原理
知识库中的方案
物场模型
TRIZ理论五系统功能分析
功能
+ 功能（Function）是系统满足使用者需求（现实
需求和潜在需求）的任何属性。
生产者
功能
干什么的？
顾客
功能
为什么购买？
调节温度
采光、通 风、调温
TRIZ理论的“关于组件的功能”
功能（Function） 是指某组件（子系统、功能载体）改变或保持另一组件（子 系统、功能对象）的某个参数的行为或作用（Action)
系列Ⅰ 使导体绝缘 系列Ⅱ 防止蒸发
系列Ⅲ 保护灯丝
贮存惰气 固定灯丝 固定玻壳
密封壳体 固定芯柱
功能整理的步骤
3、绘制功能模型图
+ 无论功能关系简单或复杂，任何产品的功能都是成系统的。 在产品内部存在着大大小小的功能，按照一定的内在逻辑 关系结合在一起，就形成了功能系统，将功能之间的上下 或并列关系，顺序排列下去，上位功能在左，下位功能在 右，就得到表示功能关系的功能模型图。
+ 三、按用户的使用要求：使用功能、品味功能
使用功能：给用户带来使用效果（有某种特定用途）的功能 品味功能：计划外的功能，如外观功能、艺术功能等
+ 四、按功能与用户要求范围的匹配程度：
必要功能、不必要功能
主要内容
• 一、功能分析概述 • 二、功能定义 • 三、功能分类 • 四、功能整理 • 五、功能系统分析方法 • 六、基于组件的功能评估 • 七、系统裁剪
提供光能
保护灯丝
固定灯丝 固定玻壳
固定芯柱
“为什么保护灯丝？”为了更好地“转换能量”
能量转换
通过电流 连接导线 允许安装
使导体绝缘
“为什么使导体绝缘？” “为了更好地通过电流”
防止蒸发 贮存惰气 密封壳体 “为什么防止蒸发？”为了更好地“转换能量”
TRIZ题库
TRIZ理论的解题步骤：通过对待解决的研发问题分析，得到TRIZ问题模型，然后利用TRIZ 工具找到解决方案模型，最后再利用类比评估的方法找到最终解决方案。
（以前找解决方案利用，多数是采用类比法）TRIZ四类问题模型：问题模型工具解决方案模型技术矛盾矛盾矩阵创新原理物理矛盾分离原理创新原理功能化模型科学效应知识库知识库中的方案物场模型标准解系统对应标准解系统功能分析是技术系统抽象的“功能”角度来分析系统，分析系统执行或完成其功能的状态。
功能分析图主要是将组件与其功能分离，分别进行考虑。
通过分析当前系统的组件（和功能）之间的作用关系和与超系统之间的作用关系，确定技术上的矛盾和功能上的限制。
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，进行系统裁减，从而提高系统的理想度。
超系统：为可影响整个分析系统的要素，但设计者不能针对该类要素进行改进。
裁减：当找到系统中价值最底的组件时，将该组件直接裁减掉，同时把它有用的功能提取出来，让系统中存在的其他部分去完成这个功能。
既消除了该部分产生的有害功能，有降低了成本，同时所执行的有用功能依旧存在。
1精减组件数量，降低系统的组件成本；2优化功能结构，合理布局系统架构；3体现功能价值，提高系统实现功能的效率；4消除过度、有害、重复功能，提高系统理想化程度。
进化曲线，又称S 曲线，指明了系统在生存期的变化规律。
包括婴儿期、成长期、成熟期、衰退期。
理想度的基本公式：F FU I H ∑=∑,其中I 为理想度；F U ∑为有用功能之和；F H ∑为有害功能之和。
理想解应该具有最大的有用功能和最小的有害功能，所以要增加系统的理想化程度，也就是要增加理想度的值。
由产品价值表达式v=F/C 可知，价值优化的途径有下面几种：1是增加功能F ，成本不变；2是功能不变，降低成本；3增加功能，同时降低成本；4成本稍有增加，同时功能大幅度提高；5功能稍有下降，同时成本大幅度降低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PUGH矩阵 专利引用分析
5
TRIZ四类问题模型
问题模型
技术矛盾 物理矛盾 功能化模型 物场模型
工具
解决方案模型
矛盾矩阵
创新原理
分离原理
创新原理
科学效应知识库 知识库中的方案
标准解系统
对应标准解
6
主要内容
一、系统功能分析的意义 二、功能定义 三、功能分析 四、系统裁剪
7
“功能”概念的提出
• 19世纪40年代，美国通用电气的工程师迈尔斯首先 提出功能的概念，并把它作为工程研究的核心问题， 他认为，顾客买的不是产品本身，而是产品的功能。
『练习』铁锤的功能
动词 钉 敲击 传递 利用 ……
名词 钉子 钉子 力量 杠杆 ……
24
功能定义练习
• 锤子的功能是钉钉子 • 锤子的功能最好定义是传递力量
25
功能的图形化描述方式
• 功能的图形化描述常用箭头和矩形框来表示（动 宾结构），其中箭头代表动词（动作），矩形框 代表名词（组件）。
组件A
◆以功能分析为核心进行方案的设计，能够有效地拓宽思路，构思 出价值更高、效果更好的方案来。 ◆不以结构要素为思考点，而是从事物所应具有的功能为思考点。
15
主要内容
• 一、系统功能分析的意义 • 二、功能定义 • 三、功能分析 • 四、系统裁剪
16
功能定义
• 功能（Function）是使产品能够工作或使其能够
8
“功能”概念的提出
• 功能是产品存在的目的，可能涉及产品的多个方面。 • 在设计科学的研究过程中，人们逐渐认识到产品设计往
往中工作原理构思的关键，是满足产品的功能要求。
9
现代产品设计
产品规划
产品功能原理设计
系统功能分析
技术设计 施工设计
从产品规划到产品功能原理设 计是这一过程中最为关键的一步。
13
系统分析应用范围
工程问题
1
新系统的设计
2
已有系统的改进
功能分析
功能（组件）分析
1.功能定义 2.功能分类 3.功能整理 1.组件模型 2.关系矩阵 3.功能模型
功能元 功能评价
组件价值评价 系统裁剪法
功能替代
功能优化
系统改进方案 14
系统功能分析的作用
1.明确发明对象的功能
◆功能分析的最主要目的就是要搞清发明事物所应具有的全部功能。 例如电冰箱，它应具备的两项基本功能是保鲜和制冷。
10
系统功能分析的意义
技术系统的功能 分析是正确定义 问题的前提
ARIZ 标准解
进化模式
工具
功能Biblioteka 对象解决问题 是系统进 化的动力
工程问题
利用免费的
资源
资源，闲置 的资源
CAI
最终理想解
40个创新原理
效应知识库
11
系统功能分析的定义
• 系统功能分析是技术系统抽象的“功能”角度来
分析系统，分析系统执行或完成其功能的状态。
用户需求的是产品的功能，功能是产品的本质， 而产品的具体内容只是功能的实现形式。
12
功能分析应用范围
• 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。
29
功能的分类
系统功能分析
主讲人
1
回顾
• TRIZ中的创新思维方法 • 资源分析 • 九屏幕法 • 技术矛盾与创新原理 • 物理矛盾与分离原理 • S曲线与技术系统进化法则
2
TRIZ理论体系
3
TRIZ解题模式
TRIZ工具
TRIZ问题模型
分析 定义
待解决的
试错
研发问题
解决方案 模型
类比 评估
最终解决 方案
4
TRIZ解题流程及创新工具
• 功能受体至少要有一个参数受到影响，发生改变。
例如：传输电流意味着电流位置的改变。 保持温度意味着温度高低的保持。
20
功能描述的原则
• 禁止使用“不”替代否定动词。
例如：不能说“陶瓷不能传导电流”，而要说“陶瓷阻碍 电流”；不能说“河堤缺口不能阻止河水”，而要说“河 堤缺口引导河水”。
• 功能受体必须是组件，不能是组件参数，并且需 要针对特定条件下的具体技术系统进行功能陈述。
功能载体是技术系统本身
基本功能
保证完成主要功能的组件功能
技术系统组件的功能级别最高为基本功能
功能载体是与系统作用对象直接作用的系统组件
辅助功能
保证完成基本功能的组件功能
功能载体是系统或超系统中的组件
28
功能的分类
• 功能级别图示
技术系统 系统组件
系统组件
系统组件
基本功能 系统作用对象
超系统组件
辅助功能 基本功能 主要功能
2.为创造方案提供依据
◆有了明确的各级功能目标，可以为方案的创造或发明设想指明具 体的方向。 ◆发明者必须具有“方法是为目标服务”的清醒认识。
3.充分掌握各项功能之间的相互关系
◆功能分析的另一个重要作用就是要充分明确和掌握发明对象中内 含的各项功能之间的逻辑关系，功能之间的相互影响。
4.扩大方案创造的设计思路
21
功能描述的表达尽量抽象
• 尽量用抽象的词语表达，避免使用专业术语。
孔
钻孔
打孔
做孔
22
功能描述的表达尽量抽象
• 价值在于通过多个定义的方法产生更多和更灵活的想法。
『练习』给阶梯的功能下定义
怎么办？
抽象
……
变位通道
升降通道
攀登通道 ……
具体
为什么？
功能定义越抽象，引发的构想就会越多。
23
功能定义练习
被出售的特性。
生产者
功能 干什么的？
顾客
功能 为什么购买？
调节温度
采光通风
17
功能描述
• 就是指对分析对象及其组成部分所应具有的各种 功能，用简明、准确的语言进行描述。
录音笔
提供光源
录放声音
灯泡
18
功能描述的原则
• 功能=工作+对象（V+O）
例如：电线的功能=传输电流
房子的功能=保持温度
19
功能描述的原则
A对B的动作（动词） 组件B
功能载体
功能=动作+对象
功能受体
26
功能分析的图示作用
• 功能分析的图示主要是将组件与其功能分离，
分别进行考虑。
将功能和组件分离开
组件A
我们不需要组件A
A对B的作用
组件B
我们需要组件A的功能
27
功能的分类
• 根据功能级别
主要功能
反映系统的主要有用功能（系统功能）
系统创建或设计的目的和目标
分析问题(A) （1阶段）
定义问题(D) （2阶段）
解决问题(S) （3阶段）
评估方案(V) （4阶段）
因果分析 系统功能分析 资源分析 S曲线分析 多屏幕分析
理想化/最终 理想解 技术矛盾 物理矛盾 物场模型 功能化模型
40创新原理 4大分离原理 76个标准解系统 科学效应库 ARIZ（发明问题 解决算法） 技术系统进化趋 势 系统裁剪设计