功能论的设计方法功能论的设计方法1 第一节 概论 第一节 概论v功能创新设计方法就是将设计对象视为一个技术系统，用抽功能创新设计方法就是将设计对象视为一个技术系统，用抽象的方法分析其总的功能，并把实现总功能的低一级功能象的方法分析其总的功能，并把实现总功能的低一级功能（分功能）加以分析，进而寻求实现各分功能的技术途径（分功能）加以分析，进而寻求实现各分功能的技术途径（或称技术效应、技术原理等）或称技术效应、技术原理等）2 黑箱 黑箱 （设计对象） （设计对象）信息信息1能量能量1物料物料1信息信息2能量能量2物料物料2外界环境对设计对象的影响 外界环境对设计对象的影响 设计对象对外界环境的影响设计对象对外界环境的影响 信息流可以是各种测量值、输入指令、图像、数据等信息流可以是各种测量值、输入指令、图像、数据等能量流可以是机械能、电能、热能、光能等，通过设计对象进行能量流可以是机械能、电能、热能、光能等，通过设计对象进行能量的转换能量的转换输入的物料流可以是气体、液体或固体，如原材料、毛坯等，设输入的物料流可以是气体、液体或固体，如原材料、毛坯等，设计对象要对其进行混合、分离、移动等变化，输出的是变化后的计对象要对其进行混合、分离、移动等变化，输出的是变化后的物料。
物料 3 功能创新设计方法的步骤：功能创新设计方法的步骤：v1、首先是认识总功能首先是认识总功能 无论是新产品的开发设计还是老产品的改进设计，都有一个明确的设 无论是新产品的开发设计还是老产品的改进设计，都有一个明确的设计任务，对设计对象有一个定性或是定量的描述，由此可明确设计目标计任务，对设计对象有一个定性或是定量的描述，由此可明确设计目标v2、其次对总功能进行分解，把总功能分成若干分功能，分功能还可以进、其次对总功能进行分解，把总功能分成若干分功能，分功能还可以进一步分解一步分解 一个设计对象一般不可能用一个技术原理就可以满足总功能，总是有 一个设计对象一般不可能用一个技术原理就可以满足总功能，总是有一些子系统完成各个分功能，这些分功能按照一定的逻辑关系连起来来一些子系统完成各个分功能，这些分功能按照一定的逻辑关系连起来来满足总功能，所以对总功能的分解是必不可少的满足总功能，所以对总功能的分解是必不可少的 但功能的分解也不必过细，一般以能找到实现该分功能的技术途径为 但功能的分解也不必过细，一般以能找到实现该分功能的技术途径为宜，过细会大大增加不必要的工作量宜，过细会大大增加不必要的工作量。
4 v3、寻找各分功能实现的技术途径寻找各分功能实现的技术途径 设计者可以查阅各种参考文献，如技术手册、设计原理方案 设计者可以查阅各种参考文献，如技术手册、设计原理方案目录、专利等，尤其是要寻找一些新颖、独特的实现方法目录、专利等，尤其是要寻找一些新颖、独特的实现方法v4、对各种技术途径进行排列组合，优选出最佳的技术原理、对各种技术途径进行排列组合，优选出最佳的技术原理方案 实现分功能的各种技术途径的排列组合就是可能的原理方 实现分功能的各种技术途径的排列组合就是可能的原理方案，这种组合方案数量很多，但其中许多可能是不可行的，案，这种组合方案数量很多，但其中许多可能是不可行的，首先要判断各种技术途径间是否相容，可以排除不相容的组首先要判断各种技术途径间是否相容，可以排除不相容的组合再次对相容的方案进行可行性评价，优选出最佳方案再次对相容的方案进行可行性评价，优选出最佳方案v5、原理方案的具体化原理方案的具体化5 功能创新设计方法的优点：功能创新设计方法的优点：v1、从设计对象本身转向以功能为中心，打破原有的结构限制 、从设计对象本身转向以功能为中心，打破原有的结构限制 v2、利于克服思维定势，开拓思维，推陈出新，创新设计。
利于克服思维定势，开拓思维，推陈出新，创新设计v3、排除不必要功能，降低成本排除不必要功能，降低成本v4、功能单元与造型单元构造相结合，提供一种造型设计新思、功能单元与造型单元构造相结合，提供一种造型设计新思路6 第二节 功能创新的设计方法 第二节 功能创新的设计方法v功能创新的设计方法主要包括功能创新的设计方法主要包括功能定义、功能分类、功能整功能定义、功能分类、功能整理和功能评价理和功能评价等v功能定义：用准确简明的语言给设计对象及其各组成部分的功能定义：用准确简明的语言给设计对象及其各组成部分的功能下定义，说明功能的实质，限定功能的范围功能下定义，说明功能的实质，限定功能的范围 7 任何设计对象，都有许多的组成要素这些组成要素在设 任何设计对象，都有许多的组成要素这些组成要素在设计对象中各执行一定的功能，各部分相辅相成，共同完成设计对象中各执行一定的功能，各部分相辅相成，共同完成设计对象的总功能功能定义就由两部分组成：计对象的总功能功能定义就由两部分组成： 设计对象的总功能定义 设计对象的总功能定义 设计对象的各组成要素的功能定义 设计对象的各组成要素的功能定义――分功能定义。
分功能定义 设计对象及其及其组成要素不一定具有一种功能，可能有 设计对象及其及其组成要素不一定具有一种功能，可能有两种或两种以上的功能，在给功能下定义时，就要从实际出两种或两种以上的功能，在给功能下定义时，就要从实际出发，有几项功能就下几项功能的定义发，有几项功能就下几项功能的定义功能定义功能定义8 v电冰箱的功能定义电冰箱的功能定义保鲜食品保鲜食品存放食品存放食品 致冷致冷 保冷保冷 温度控制温度控制总功能 总功能 各分功能 各分功能 切削铅笔切削铅笔夹紧铅笔夹紧铅笔 切削铅笔切削铅笔存放笔屑存放笔屑总功能 总功能 各分功能 各分功能 削笔器的功能定义削笔器的功能定义功能定义功能定义9 功能定义的目的：功能定义的目的：v1、通过功能定义可以明确用户的需求，从以事物为中心转、通过功能定义可以明确用户的需求，从以事物为中心转向以功能为中心向以功能为中心v2、功能创新设计方法的一个特点在于能发现设计对象中不、功能创新设计方法的一个特点在于能发现设计对象中不必要的功能，这主要是通过功能定义来做到的必要的功能，这主要是通过功能定义来做到的v3、功能定义有助于开拓设计思路，克服思维定势功能定义有助于开拓设计思路，克服思维定势。
v4、便于进行下一步的功能评价便于进行下一步的功能评价功能定义功能定义10 v功能定义一般是用一个动词和一个名词来构成，名词称为是功能定义一般是用一个动词和一个名词来构成，名词称为是目的词，动词称为是手段词目的词，动词称为是手段词 其中的动词表明功能实现的手段、方法和途径 其中的动词表明功能实现的手段、方法和途径 动词的选择要注意 动词的选择要注意简练、准确简练、准确，要利于打开思路，找出尽可，要利于打开思路，找出尽可能多的实现功能的方法，避免由于表达不清造成的含糊和误能多的实现功能的方法，避免由于表达不清造成的含糊和误解，以至于无法定出实现该功能的技术途径解，以至于无法定出实现该功能的技术途径 空调的功能定义：调节温度 降低温度 空调的功能定义：调节温度 降低温度 动词的使用应尽可能 动词的使用应尽可能抽象抽象，它的选择要利于揭示该功能中最，它的选择要利于揭示该功能中最本质的东西本质的东西 钻孔 钻孔 、打孔、加工孔哪个合适？、打孔、加工孔哪个合适？ 设计一取核桃仁的工具，功能该如何定义？ 设计一取核桃仁的工具，功能该如何定义？ 功能定义功能定义11 其中的名词要尽量具体，并是可测量的、可定量的。
其中的名词要尽量具体，并是可测量的、可定量的 功能定义功能定义12 功能定义常用动词功能定义常用动词 保持保持安装安装防止防止固定固定传递传递保护保护接受接受确定确定 改变改变引导引导取消取消移动移动支撑支撑装载装载接收接收降低降低 停止停止提高提高增大增大减少减少膨胀膨胀悬挂悬挂拥有拥有提取提取 通过通过转换转换断开断开增强增强压缩压缩保留保留放出放出改善改善 连接连接形成形成阻挡阻挡改变改变过滤过滤维护维护放入放入提供提供 产生产生限定 限定 储存储存吸收 吸收 加工 加工 观察 观察 驱动驱动供给供给 显示显示消除消除放大放大缩小 缩小 扩充扩充隔绝隔绝制约制约弯曲弯曲 功能定义功能定义13 功能定义常用的动词和名词组合功能定义常用的动词和名词组合 动词动词 名词名词动词动词 名词名词动词动词 名词名词提供提供供给供给允许允许 美观美观电力电力能量能量把握把握进入进入制动制动控制控制连结连结运动运动旋转旋转 盛入盛入支撑支撑控制控制保持保持传递传递 燃料燃料油品油品水水重量重量压力压力转动转动运动运动动力动力扭矩扭矩电流电流传递传递阻隔阻隔防止防止接收接收隔绝隔绝连结连结改善改善 能量能量热量热量燃烧燃烧震动震动泄漏泄漏生锈生锈信号信号尘土尘土电路电路外观外观 功能定义功能定义14 v现代产品通常执行的不止一项功能，有的有几种功能，而有现代产品通常执行的不止一项功能，有的有几种功能，而有的可能有更多的功能。
的可能有更多的功能v为了更清楚地了解产品的各项功能，我们有必要对功能进行为了更清楚地了解产品的各项功能，我们有必要对功能进行区别和分类，从不同的角度出发，功能有着不同的分类方法区别和分类，从不同的角度出发，功能有着不同的分类方法我们按设计对象的结构层次、功能的重要程度、功能的性质、我们按设计对象的结构层次、功能的重要程度、功能的性质、用户的需求及功能的内在联系等进行功能的分类用户的需求及功能的内在联系等进行功能的分类功能分类功能分类15 1、按设计对象的结构层次分类、按设计对象的结构层次分类 按设计对象的结构层次来分，可分为 按设计对象的结构层次来分，可分为总功能和分功能总功能和分功能 总功能是的实现是要通过下一级的分功能的实现来实现的， 总功能是的实现是要通过下一级的分功能的实现来实现的，而下一级的分功能又要依靠它的下级分功能来实现，一直而下一级的分功能又要依靠它的下级分功能来实现，一直细分下去直到不再需要下一级功能做为手段为止细分下去直到不再需要下一级功能做为手段为止 功能分类功能分类16 F0F1F2F3F11F12F13F21F22F31F32F33F111F112未端功能未端功能总总功功能能最终目的最终目的未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能一级分功能一级分功能三级分功能三级分功能二级分功能二级分功能一级功能单元一级功能单元一级功能单元一级功能单元一级功能单元一级功能单元二级功能单元二级功能单元手段（下位）手段（下位）目的（上位）目的（上位）手段（下位）手段（下位） 功能系统图 功能系统图 17 v2、按功能的重要程度分：、按功能的重要程度分： 按功能的重要程度分可分为按功能的重要程度分可分为基本功能和辅助功能基本功能和辅助功能。
①①基本功能是设计对象的主要功能，是必不可少的功能基本功能是设计对象的主要功能，是必不可少的功能 ②②基本功能是设计对象能满足用户需求的某种效能，是用基本功能是设计对象能满足用户需求的某种效能，是用户购买产品的直接原因，基本功能不同，设计对象的用途也户购买产品的直接原因，基本功能不同，设计对象的用途也就不同，失去了基本功能，设计对象就失去了存在的基础就不同，失去了基本功能，设计对象就失去了存在的基础 如电视机的基本功能是显示图像，如果不能正常显示，就 如电视机的基本功能是显示图像，如果不能正常显示，就失去了使用价值失去了使用价值 ③③基本功能可以不止一个如全自动洗衣机就有洗涤、脱基本功能可以不止一个如全自动洗衣机就有洗涤、脱水、烘干等多种基本功能数控机床有车削、铣削、镗削、水、烘干等多种基本功能数控机床有车削、铣削、镗削、钻等多种基本功能日历手表有计时、计日、计星期三种基钻等多种基本功能日历手表有计时、计日、计星期三种基本功能 功能分类功能分类18 辅助功能是设计对象的次要的、附带的功能辅助功能是设计对象的次要的、附带的功能 它的主要作用是为了使基本功能更完善、或是为了更好地实 它的主要作用是为了使基本功能更完善、或是为了更好地实现基本功能，使产品更有特色而添加的。
现基本功能，使产品更有特色而添加的 没有辅助功能，产品并不会失去它的使用价值，适当添加必 没有辅助功能，产品并不会失去它的使用价值，适当添加必要的辅助功能可以使设计更完美，还可以增强产品的竞争优要的辅助功能可以使设计更完美，还可以增强产品的竞争优势 有时根据用户的需求，辅助功能也可以转化为基本功能如 有时根据用户的需求，辅助功能也可以转化为基本功能如音乐、摄像等，则是将音乐和摄像等辅助功能转化音乐、摄像等，则是将音乐和摄像等辅助功能转化为基本功能为基本功能功能分类功能分类19 v3、按功能的性质分：、按功能的性质分： 按功能的性质，功能可分为 按功能的性质，功能可分为物质功能（使用功能）和精神功物质功能（使用功能）和精神功能（美观功能）能（美观功能） 物质功能 物质功能是指设计对象的实际用途或使用价值，主要指设计是指设计对象的实际用途或使用价值，主要指设计对象能否满足人们在生理方面的需要，如产品的操作是否方对象能否满足人们在生理方面的需要，如产品的操作是否方便、能否提高工作效率，维修、运输是否方便、安全等简便、能否提高工作效率，维修、运输是否方便、安全等简单地说是指产品的实用性、安全性、可靠性、科学性等。
单地说是指产品的实用性、安全性、可靠性、科学性等 精神功能精神功能是指由设计对象的外观造型或是由其物质功能本身是指由设计对象的外观造型或是由其物质功能本身所表现出的审美、象征、教育等功能，与使用者的精神感觉、所表现出的审美、象征、教育等功能，与使用者的精神感觉、主观意识有关的，满足人们心理需求的功能主观意识有关的，满足人们心理需求的功能 功能分类功能分类20 物质功能物质功能精神功能精神功能技术功能技术功能实用功能实用功能环境功能环境功能审美功能审美功能象征功能象征功能教育功能教育功能性能、可靠性、安全性性能、可靠性、安全性操作、宜人、效能操作、宜人、效能人工自然、生存方式人工自然、生存方式集团、地位、个人身份的象征集团、地位、个人身份的象征陶冶情操、影响思想陶冶情操、影响思想造型美、色彩美、技术美等造型美、色彩美、技术美等产产品品功功能能功能分类功能分类21 v不同的设计对象，对于物质功能和精神功能的要求程度也不不同的设计对象，对于物质功能和精神功能的要求程度也不同一般有以下三种情况：同一般有以下三种情况： 第一种只要求具备物质功能，而不要求具备精神功能这一 第一种只要求具备物质功能，而不要求具备精神功能。
这一种一般是处于人们的视野之外，不暴露于外面的、与人们的种一般是处于人们的视野之外，不暴露于外面的、与人们的日常行为联系不大的，人们往往只关注其物质功能如冰箱日常行为联系不大的，人们往往只关注其物质功能如冰箱的压缩机、潜水泵等的压缩机、潜水泵等 第二种情况是只要求精神功能而不要求物质功能，它们与人 第二种情况是只要求精神功能而不要求物质功能，它们与人的视觉和日常行为密切相关，如工艺品、室内装饰品、皇帝的视觉和日常行为密切相关，如工艺品、室内装饰品、皇帝的龙椅、法院中法官的椅子等的龙椅、法院中法官的椅子等 第三种是物质功能和精神功能兼备现代的大多数产品 第三种是物质功能和精神功能兼备现代的大多数产品 功能分类功能分类22 v4、按用户的要求分类：、按用户的要求分类： 功能按照用户的要求可分为 功能按照用户的要求可分为必要功能和不必要功能必要功能和不必要功能 必要功能就是用户承认的、需要并接受的功能包括基本功 必要功能就是用户承认的、需要并接受的功能包括基本功能或辅助功能，可以是物质功能或精神功能能或辅助功能，可以是物质功能或精神功能 用户不需要的、不承认的或是无法享用的就是不必要功能。
用户不需要的、不承认的或是无法享用的就是不必要功能 功能分类功能分类23 v5．按功能的内在联系来分．按功能的内在联系来分 按功能的内在联系来分，功能可分为 按功能的内在联系来分，功能可分为目的功能和手段功能目的功能和手段功能，，或者称为或者称为上位功能和下位功能上位功能和下位功能 目的功能是一功能存在的目的任何功能都有它存在的特定 目的功能是一功能存在的目的任何功能都有它存在的特定目的，最终的目的功能就是基本功能或辅助功能目的，最终的目的功能就是基本功能或辅助功能 任何目的都要通过一定手段才可以实现，对实现目的功能起 任何目的都要通过一定手段才可以实现，对实现目的功能起手段作用的功能称为是手段功能目的功能又称为上位功能，手段作用的功能称为是手段功能目的功能又称为上位功能，手段功能又称为下位功能手段功能又称为下位功能 功能分类功能分类24 制作豆浆制作豆浆旋转刀片旋转刀片传递力矩传递力矩提供动力提供动力基本功能基本功能目的功能目的功能手段功能手段功能目的功能目的功能手段功能手段功能目的功能目的功能手段功能手段功能豆浆机的目的功能与手段功能豆浆机的目的功能与手段功能 功能分类功能分类25 v功能整理功能整理 功能整理就是对已经进行了功能定义的研究对象，用系统的 功能整理就是对已经进行了功能定义的研究对象，用系统的思想，分析各功能之间的内在联系，按照功能的逻辑体系编思想，分析各功能之间的内在联系，按照功能的逻辑体系编制功能系统图。
以掌握必要功能，发现和消除不必要功能，制功能系统图以掌握必要功能，发现和消除不必要功能，补充不足的功能，并为补充不足的功能，并为“功能技术矩阵功能技术矩阵”的构造提供功能组成的构造提供功能组成链 内在联系包括上下关系和并列关系 内在联系包括上下关系和并列关系 上下关系即功能之间的目的功能和手段功能的关系， 上下关系即功能之间的目的功能和手段功能的关系， 并列关系指一个目的功能的实现需要二个或多个手段功能， 并列关系指一个目的功能的实现需要二个或多个手段功能，这多个手段功能之间彼此独立，没有横向联系，各自发挥作这多个手段功能之间彼此独立，没有横向联系，各自发挥作用，构成并列关系用，构成并列关系 26 保鲜食品保鲜食品存放食品存放食品 致冷致冷 保冷保冷 温度控制温度控制总功能 总功能 各分功能 各分功能 目的功能 目的功能 手段功能 手段功能 27 F0F1F2F3F11F12F13F21F22F31F32F33F111F112未端功能未端功能总总功功能能最终目的最终目的未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能未端功能一级分功能一级分功能三级分功能三级分功能二级分功能二级分功能一级功能单元一级功能单元一级功能单元一级功能单元一级功能单元一级功能单元二级功能单元二级功能单元手段（下位）手段（下位）目的（上位）目的（上位）手段（下位）手段（下位） 功能系统图 功能系统图 28 v将各功能按上下关系及并列关系建立起来的功能体系称为功将各功能按上下关系及并列关系建立起来的功能体系称为功能逻辑体系，把功能逻辑体系用图形表示出来，即将最上位能逻辑体系，把功能逻辑体系用图形表示出来，即将最上位功能（总功能）放在左边，实现它的下位功能放在右边，并功能（总功能）放在左边，实现它的下位功能放在右边，并列关系的功能排在一列中，依次按上下关系和并列关系排列列关系的功能排在一列中，依次按上下关系和并列关系排列各功能，这样构建的图就称为功能系统图。
各功能，这样构建的图就称为功能系统图 29 构建功能系统图的步骤构建功能系统图的步骤v1、制作功能卡片把设计对象及其各要素的功能一一、制作功能卡片把设计对象及其各要素的功能一一编制成卡片，卡片上要注明要素的名称及其功能编制成卡片，卡片上要注明要素的名称及其功能v2、选出基本功能和辅助功能在构建功能图时，如果、选出基本功能和辅助功能在构建功能图时，如果能从最上位功能，也就是基本功能或是辅助功能出发的能从最上位功能，也就是基本功能或是辅助功能出发的话，容易找到功能系统图的骨架，按照内在联系进行构话，容易找到功能系统图的骨架，按照内在联系进行构建要素要素电机电机功能功能提供动力提供动力30 v3、明确各功能间的上、下及并列关系确定基本功能后，、明确各功能间的上、下及并列关系确定基本功能后，通过提问通过提问 “实现这个功能的手段是什么？实现这个功能的手段是什么？”的方式，找到实现的方式，找到实现的手段功能，一直提问下去，直到最终的手段功能为止也的手段功能，一直提问下去，直到最终的手段功能为止也可以反过来问，可以反过来问，“这个功能的目的是什么？这个功能的目的是什么？”，一直追问到基，一直追问到基本功能为止。
对于辅助功能也采用同样的方式本功能为止对于辅助功能也采用同样的方式v4、做出功能系统图将各功能按上下关系左右排布，并列、做出功能系统图将各功能按上下关系左右排布，并列关系上下排布的方式进行绘制，画出功能系统图关系上下排布的方式进行绘制，画出功能系统图。