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1、新产品开发与项目管理 之五,产品功能规划,浙江大学管理学院 葛亚力 高级工程师 Email: ,1,产品功能规划,功能的产品设计作用 功能元及其实现 功能的搜索与整理 功能水平定位,2,一、功能的产品设计作用,功能与产品 功能与成本的导向作用 功能系统图,3,1、功能与产品,功能是用户的本质要求,功能,产品,用户,满足需要,产品设计,市场需求,产品的本质,4,功能与产品,产品是功能的实现形式，企业通过产品设计来满足用户的需要,整体功能,功能部件,元件功能,元件功能,元件,元件,部件,产品,功能部件,元件功能,元件功能,元件,元件,部件,5,2、功能与成本的导向作用,现代产品的开发设计应遵循市场
2、的导向原则。市场对产品的要求集中表现在功用和价格两方面。因此，建立功能与成本的导向约束机制，是产品开发创新的重要内容。 功能与成本导向约束机制的基本原则是按功能和成本进行设计，它包括后面三项内容：,6,功能与成本的导向作用,1、将功能规划和成本设计纳入产品设计过程，导向后续的结构设计、工艺设计和营销设计 2、建立功能目标系统和成本目标系统 3、运用功能目标和成本目标导向，约束方案的创造、评价和优化。,7,功能与成本的导向作用,功能与成本的导向作用至少有三点： 明确目标市场，准确定位产品方案 激发创意，便于提出富有成效的设计方案 引导与约束产品开发设计,8,3、功能系统图,产品结构系统存在对应的
3、产品功能系统，后者更具有本质意义。功能系统图是批按目的功能居左、手段功能置右、同位功能并列的原则，将各项功能连接起来所形成的一个完整的功能体系，它揭示了功能之间的内在联系，为方案创造提供了一个创新的思路和本质模型。,9,3.1、功能系统图的结构,根据产品开发的范围和深度，功能系统图有简单与复杂之分。下图是功能系统示意图。,第一级,第二级,第三级,10,功能系统图的结构,1、整体功能与设计功能 在功能系统图中，最左边的功能是产品整体功能，如图中的F0，是用户的直接要求和最终实现目标；右边的所有功能都是设计功能，是由设计者规划、设计的，它们是实现整体功能的直接或间接手段功能。 整体功能是必须保证的
4、功能，而设计功能是可以改变的。,11,功能系统图的结构,2、功能级别 功能级别的划分是依据功能与整体功能相隔的功能数来定的，它反映了各级功能与整体功能关系的紧密程度。 3、目的功能与手段功能 目的与手段的关系是相对的。目的功能就自己实现的另一目的功能来说，又是手段功能；手段功能就实现自己的另一手段来说，又是目的功能,12,功能系统图的结构,4、上位功能与下位功能 上位功能与下位功能是目的功能与手段功能的代名词。它们之间的区别在于，目的功能与手段功能强调功能本身的目的与手段之间的关系，而上位功能与下位功能强调目的功能与手段功能在系统图上的位置关系。在图上，上位功能居左，下位功能居右，两者相差一级
5、。具有同一上位功能 的多个下位功能称为同位功能。,13,功能系统图的结构,5、中间功能与未位功能 既有手段功能又有目的功能的功能称为中间功能，只有目的功能没有手段功能的功能称为未位功能。 6、功能区 功能区是指由目的功能和实现这一目的功能的直接和间接手段功能组成的功能区域。整个功能系统图是一个大功能区，它由若干个小功能区组成。,14,3.2、功能系统图的类型,全新产品的开发与设计主要围绕整体功能进行；老产品改进则应在对老产品深入剖析的基础上，通过功能定义与整理，建立功能系统图而进行。 功能系统图有两种类型： （1）结构式功能系统图 （2）原则式功能系统图,15,（1）结构式功能系统图,从产品整
6、体、部件、组件直至零件进行逐级功能定义，然后依据相互间的目的手段关系和同位并列关系将各功能连接起来。这种连接方式由于功能区与产品、部件、组件结构完全对应，故把以这种方式建立起的功能系统图称为结构式功能系统图。,16,结构式功能系统图实例,17,（2）原理式功能系统图,原理式功能系统图是指围绕产品整体功能的实现，以产品工作原理为内容，从抽象到具体逐级定义出中间功能，并根据目的手段关系和同位并列关系把零件或非解部件（不分解到零件进行功能定义的部件）的功能作为未位功能，分级分区地连接起来所构成的功能系统图。,18,原理式功能系统图实例,抽排气体,提供抽排气道,形成抽气口、排气口,连通泵腔与抽气道、排
7、气道,形成双抽气道、双排气道,产生定半径转动,产生转动,形成液环动变真空腔,处理混杂水气,支撑全泵和电机,消除噪音,排放积水,形成泵腔,形成轮腔,产生离心力,供给液体,密封泵腔,形成外观,形成抽气道、排气道,连通泵腔与补充液流管,保护泵轴,保护轴承,减轻转动 摩擦,支承泵轴 和轴承,输入动力,供给补充液,连通润滑、冷却体与液流管,形成密封槽,稳定转动,供给润滑、冷却体,传递扭矩,增强密封,压紧填料,2YK-27型水环真空 泵的原理式功能系统图,减轻磨损,隔离泵轴 与分配器,形成泵轴 冷却缘,固定轴承 外圈,润滑轴承,密封轴承,转换能量,输出动力,固定轴承 内圈,传递动力,紧固轴承,提供动源,撑
8、托电机,19,二、功能元及其实现,功能与功能载体 性质类功能元 原理类功能元,20,1、功能与功能载体,产品及零部件都是功能的载体。任何功能都要根据一定的技术经济路线来寻求功能解，即功能的载体。,21,寻求功能解的主要方法,1、采用类比方法进行求解。借鉴现有技术系统，分析同类产品的优缺点，在消化吸收其优点的基础上进行改进和创新；通过查阅专利、专业书刊、科技报告、产品样本和其他技术文献，寻求有用的解决方案 2、利用设计目录求解 3、运用创造技法求解,22,2、性质类功能元,（1）、物理功能元 基本物理功能元。技术系统中12对物理功能典型基本动作，如下： 放出吸收；传导绝缘；集合扩散； 引导阻碍；
9、转变回复；放大缩小； 变向保持；调整波动；联结隔断； 结合分离；接合分开；贮存取出 常用的物理功能有六个：,23,性质类功能元,物理功能元的解法 物理功能元可依据物理基本效应求解。机械、仪器中常用的物理效应有： 力学效应：重力、弹性力、惯性力、摩擦力等 液气效应：流体静压、流体动压、毛细管效应等 电力效应：电动力学、静电、电感、电容、压电 磁效应：铁磁、电磁效应等 光学效应：反射、折射、衍射、光干涉、偏振等 热力学效应：膨胀、双金属效应、热贮存、传导 核效应：辐射、同位素效应等,24,性质类功能元,同一种功能可用多种物理效应求解，解法目录就是针对常用的功能元考虑力学、液气、电、光、磁、热、核等
10、方面的物理效应，用表格或矩阵形式列出的各种解法。,25,2、逻辑功能元,逻辑功能元主要出现在控制系统中，如进行运作控制、时间控制等，分为“与”、“或”、“非”三种。 逻辑功能元可从机电、电子、射流、气体、液体等领域寻求实现途径。,26,3、原理类功能元,从工作原理考察，系统功能一般由动力功能元、传动功能元、控制功能元和工作功能元组成。 （1）动力功能元。动力功能元为工作系统提供动力，其功能载体有电动机、汽轮机、内燃机、泵、空压机等 （2）传动功能元。传动功能元传递、变换运动和动力，以满足工作机的需要。可由一般常用传动机构求解。,27,原理类功能元,（3）控制功能元。包括检测、控制、提供信息等功
11、能。检测功能用于测定力、位移、转角、速度等系统的工作状态。目前应用的检测机构大多是电测传感器和显示器。控制功能用于控制讯号和电路断通，可由手柄、开关、继电器、阀等发出控制命令。提供信息功能是向系统提供信息，功能结构有逻辑线路、软件等,28,三、功能的搜索与整理,整体功能规划步骤；功能规划的信息来源 整体功能的市场搜索；整体功能的技术搜索 功能的分解与组合；设计功能定义,29,1、整体功能规划步骤,明确企业实力与经营目标 广泛采集企业内外相关信息 研究市场需求和技术发展 用一定方法提出整体功能的规划方案 对提出的多个方案进行评价、比较，从中选出一个最合适的方案作为新新产品开发的功能目标,30,2
12、、功能规划的信息来源,企业职工 顾客 销售商 供应商 竞争者 发明家行业,31,3、整体功能的市场搜索,三程序理论是功能市场搜索的有效方法 第一程序，市场细分。按照某种特性或标准，将市场上的顾客划分为若干个顾客群，每一个顾客群构成一个具有共同特征的子市场，不同子市场之间，需求存在明显差异。 第二程序，根据企业经营战略，评估选择对本企业最具吸引力的细分市场，作为为之服务的目标市场。 第三程序，功能定位。分析目标市场上顾客需求及竞争状况，结合企业条件和可选择技术，确定新产品的功能规划方案。,32,整体功能的市场搜索,进行静态细分市场的同时，还应充分注意到市场的动态变化，预测其发展趋势。下面十种类型
13、的产品是当今新产品发展的普遍趋势：,1）节能型 2）多用型 3）轻微型 4）工艺型 5）安全型,6）系列型 7）自控型 8）智力型 9）边缘型 10）高精尖型,33,4、整体功能的技术搜索,1）现有技术的功能搜索 技术移植 技术综合 要素更新 2）潜在技术的功能搜索 基础理论中的新技术胚芽 实验过程的新发现 生物界中的新技术胚芽,34,5、功能的分解与组合,基本功能与辅助功能组合 多项基本功能组合 功能组合 使用功能与美观功能组合 功能动态组合 按使用要求分解功能 按技术要素分解功能 功能分解 按生产要素分解功能,整体功能规划方法,35,6、设计功能定义,（1）、设计功能定义的依据 设计功能是
14、实现整体功能的手段，设计功能的定义总是与实现整体功能的方式方法相关 设计方案构想：如何实现整体功能，设计者可提出一定的设计方案构想，构想可以是初步的、方向性的。依据设计构想，逐层定义出功能要素 老产品零部件组成：老产品的改进要依据零件、部件、产品整体的功能定义，建立功能系统，提出产品的改进方案 老产品技术原理：依据技术原理定义的功能是功能体系中的中间功能，建立的是原理式功能系统图，据此易于冲破现有框架的束缚，提出新方案,36,（2）、定义设计功能的原则,定义设计功能的过程是对原方案或构想抽象化，系统化的过程，也是语言表达的过程，它必须遵循以下三个原则： 定义设计功能必须以实现整体功能为目的，任
15、何偏离这一目的或无益于整体功能实现的功能都是不必要功能和多余功能 定义设计功能必须有利于引导方案创造，易于激发创意，开阔设计思路 定义设计功能要简练明确，也就是功能的定义要表达简洁、内容明确、含义清晰,37,（3）、定义设计功能的方法,为了做到简明扼要，定义功能一般采用“两词法”，即用两个词组成的词组来定义功能。根据评级的结构方式，功能定义又分为动宾词组型功能定义和主谓词组型功能定义 某个零部件的功能表现为对某个被作用对象的运作行为，只要认清了这个动作及其被作用对象，也就明确了这个零部件的功能。 主谓词组型主要用来表述功能的一些特征要求。如收音机要求收台清晰、音质宏亮等,38,四、功能水平定位
16、,39,1、功能水平的概念,具有同样功能的不同产品，给用户带来的满足程度是不同的。功能水平是功能的实现程度，由一系列技术经济指标和综合特性表示。 功能和性能指标，如电视的类型、规格、清晰度、失真率、可靠性、安全性、能耗、寿命等 外观和使用的方便性，如显示屏大小、体积、外形美观、维修使用的方便性等 服务过程满足用户需要的程度，即产品售前、售中、售后服务过程中满足用户需要的程度，具体体现在服务时间、服务能力、服务方式、服务态度以及提供的质量保证等方面,40,2、功能水平定位模型,定位功能水平有如下三种理论模型，它们从不同侧面给出了一种方法思路，实际中通常是这三种模型的混合运用。 最大利润模型 功能水平f为自变量 制造成本C (f) 产品价格P (f) 企业利润B(f)=P(f)-C(f),Bmax,功能水平,金额,P(f),C(f),f r,41,功能水平定位模型,最小成本模型 产品购置成本C1(f) 产
