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1、新产品开发与 项目管理 之四产品功能规划浙江大学管理学院 葛亚力 Email: 1产品功能规划n功能的产品设计作用n功能元及其实现n功能的搜索与整理n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31、功能与产品n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n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52、功能与成本的导向作用n现代产品的开发设计应遵循市场的导向 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
2、成 本的导向约束机制,是产品开发创新的 重要内容。n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n1、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n2、建立功能目标系统和成本目标系统n3、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n功能与成本的导向作用至少有三点:u明确目标市场,准确定位产品方案u激发创意,便于提出富有成效的设计方案u引导与约束产品开发设计83、功能系统图n产品结构系统存在对应的产品功能系统 ,后者更具有本质意义。功能系统图是 批按目的功能居左、手
3、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。93.1、功能系统图的结构n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。F0F1F2F3F4F5F6F8F9F7 第一级第二级第三级10功能系统图的结构n1、整体功能与设计功能u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。u整体功能是必须保证的功能,而设计功能是
4、 可以改变的。11功能系统图的结构n2、功能级别u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。n3、目的功能与手段功能u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n4、上位功能与下位功能u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n5、中间功能与未位功能u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。n6、功能区u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。143.2、功能系统图的类型n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。n功能系统图有两种类型:u(1)结构式功能系统图u(2)原则式功能系统图15(1)结构式功能系统图n从产
6、品整体、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自行车中轴系统中 轴 左右脚蹬 链 条 飞 轮 滚 珠 车 架 车 把 前 叉 车 座 车闸系统 衣 货 架 车 轴 轴 套 辐 条 轮 圈 内 胎前后轮系统外 胎 滚 珠代步、载货传递力矩固定足蹬 转变动力 传递力矩 单向传递力矩 减少摩擦 连接各部件、构成车体 控制方向 连接前轮 承载乘员 减低速度 承载货物 固定车轮 与轴配合 承受拉力 支撑车
7、胎 保持气压承重、转动承受压力、摩擦 减少摩擦自行车的结构与 结构式功能系统图 17(2)原理式功能系统图n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
8、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201、功能与功能载体n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。整体功能设计功 能解法原理功能
9、解 零部件功能载体整体功能载 体 显示时 间贮能化学能电能微型电池指针式石 英电子表计时基 准晶体震荡电磁 摆石英晶体震荡器传动机械传动齿轮 显示指针刻度显示指针,刻度盘 防护固体外壳表壳 调整人力旋扭21寻求功能解的主要方法n1、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n2、利用设计目录求解n3、运用创造技法求解222、性质类功能元n(1)、物理功能元u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:t放出吸收;传导绝缘;集合扩散;
10、t引导阻碍;转变回复;放大缩小;t变向保持;调整波动;联结隔断;t结合分离;接合分开;贮存取出u常用的物理功能有六个:能量、物料、讯号的特 征类 型大小数量位置时 间 物理功能元变 换缩 放联 结传导、离 合贮 存23性质类功能元n物理功能元的解法u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:t力学效应:重力、弹性力、惯性力、摩擦力等t液气效应:流体静压、流体动压、毛细管效应等t电力效应:电动力学、静电、电感、电容、压电t磁效应:铁磁、电磁效应等t光学效应:反射、折射、衍射、光干涉、偏振等t热力学效应:膨胀、双金属效应、热贮存、传导t核效应:辐射、同位素效应等24性质类功
11、能元n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、核等方面的 物理效应,用表格或矩阵形式列出的各 种解法。252、逻辑功能元n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。n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。263、原理类功能元n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。n(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n(2)传动功能元。传动功能元传递、变 换运动和动
12、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n(3)控制功能元。包括检测、控制、提 供信息等功能。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291、整体功能规划步骤n明确企业实力与经营目标n广泛采集企业内外相关信息n研究市场需求和技术发展n用一
13、定方法提出整体功能的规划方案n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302、功能规划的信息来源n企业职工n顾客n销售商n供应商n竞争者n发明家行业313、整体功能的市场搜索n三程序理论是功能市场搜索的有效方法u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。u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 。u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
14、产 品的功能规划方案。32整体功能的市场搜索n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 型的产品是当今新产品发展的普遍趋势:u1)节能型u2)多用型u3)轻微型u4)工艺型u5)安全型u6)系列型u7)自控型u8)智力型u9)边缘型u10)高精尖型334、整体功能的技术搜索n1)现有技术的功能搜索u技术移植u技术综合u要素更新n2)潜在技术的功能搜索u基础理论中的新技术胚芽u实验过程的新发现u生物界中的新技术胚芽345、功能的分解与组合n基本功能与辅助功能组合n多项基本功能组合 功能组合n使用功能与美观功能组合n功能动态组合n按使用要求分解功能n按技术
15、要素分解功能 功能分解n按生产要素分解功能整体功能规划方法356、设计功能定义n(1)、设计功能定义的依据u设计功能是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t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t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t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n定义设计功能的过
16、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:u定义设计功能必须以实现整体功能为目的, 任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u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u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n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u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。u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391、功能水平的概念n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。