TRIZ：打開創新之門的金鑰匙（6）

孫永偉

（接2011年3月刊）

2.2 功能模型分析是一種分析工具，它將我們所要研究的系統從超系統中分離出來，可以讓我們認真分析組成系統的每一個部件所起到的作用是什么，各個部件之間的相互關系是什么，各個部件特點是什么，它在系統中所起到的作用是有用的還是有害的，從而全面地分析系統中存在的問題。為我們今后的裁剪，根本原因分析以及物-場模型標準解打下基礎。

2.2.1 幾個概念

（1）工程系統（Engineering System）。是指能夠完成一定功能的系統。一般說來，工程系統就是我們所研究的系統對象。如車的功能是載人或者載物，則車就是一個工程系統。

（2）部件（Component）。部件是指工程系統的組成部分。一個部件可以是物質（具有靜止質量的）或者是場（沒有靜止質量，但它在物質產生相互作用），也可以是物質和場的組合。需要注意的是TRIZ中的部件與我們常規意義上的部件不盡相同。組成汽車的輪子、外殼、發動機以及發動機產生的熱量都可以是汽車這個系統的部件，根據分析問題的需要，可以選取某一個或者幾個作為功能模型分析的部件。部件是系統的組成部分，也是我們解決問題時需要重點關注的對象。

（3）超系統（Supersystem）。一般是指工程系統所處的環境。我們所研究的工程系統在其中只是一部分或者一個部件。通常超系統難以改變。如我們在把汽車作為研究對象時，汽車就是系統，而道路就是超系統，重力以及空氣也都屬于超系統中的部件。如我們在設計汽車的時候，可以考慮空氣及道路的影響，但我們很難改變，我們能夠做的只能是改變系統的部件，如改變車的外形減少空氣阻力，或者改變輪胎使其更加耐磨等等。如果我們選擇所用到的電池作為研究對象時，電池就是系統，電池中的部件如電極、電池盒及電解液等就成了部件，而汽車就成了超系統。

（4）功能（Function）。功能是指一個部件所產生的作用改變或者維持了另外一個物體的參數或者狀態。在這里，我們所說的功能是一種作用。功能須具備三個條件，一個是要有二個部件，二是它們之間存在相互作用，三是一個部件改變或者維持了另外一個部件的參數或者狀態。

（5）功能的載體（Carrier of Function）。一個部件對另外一個部件產生作用，那么這個物體就是功能的載體。

（6）功能的對象（Object of Function）。載體（A）所產生的作用改變或維持了另外一個部件（B）的參數或者狀態，那么部件（B）就稱為功能的對象。

（7）目標（Target）。是指工程系統的作用對象。如汽車是用來載人的，則人就是汽車這個工程系統的目標。目標是超系統的部件。

（8）主要功能 （Main Function）。一個工程系統被設計出來的所要實現的目標功能就是主要功能。如汽車是載人的，則載人就是汽車的主要功能。需要注意的是，一個工程系統可以有多個主要功能。例如汽車，除了載人之外還可以載物。載人和載物二個都是汽車這個系統的主要功能。

2.2.2 功能的表示

我們一般用下面的方式來表示功能。

下面這個圖表示出了汽車這個系統的主要功能、目標、部件和超系統。

為了清楚說明以上幾個概念，我們舉幾個例子來加深對它們的理解。

（1）杯子的功能是什么？杯子的功能是裝水，試想一下如果杯子不存在，水將會掉出來，因此杯子保持了水的狀態。所以說它們之間是有作用的。杯子是功能的載體，而水就是功能的對象。

（2）防暴警手中盾牌的功能又是什么呢？或許有人會說，盾牌的作用是保護警察不受石塊的打擊。我們看一下它是不是滿足功能的三個條件。本描述中的兩個部件是警察和盾牌，但它們之間的作用是警察拿著盾牌，也就是說盾牌沒有改變或者保持警察的狀態。因此，這種說法并不是對盾牌功能的正確描述。那應該如何描述呢？盾牌的作用是改變石塊的飛行方向。組成這個工程系統的兩個部件是盾牌和石塊，如果石塊打到盾牌上，則盾牌和石塊之間有相互作用，作用的結果是石塊飛行的方向改變了。

（3）牙刷的功能是什么？有很多人不假思索便會回答，牙刷當然是用來刷牙的。但這并不是對牙刷功能正確的描述。因為牙刷和牙齒之間雖然是二個部件，它們之間也有作用，但牙刷并沒有改變牙齒的參數或者狀態。正確的描述是牙刷去掉了牙齒上的污垢（或者說牙屑）。正是這些牙屑附著在牙齒的表面，使牙齒看起來不干凈。如果非說牙刷與牙齒之間有作用，那么牙刷對牙齒的磨損是一個正確的描述。將牙刷的功能進行正確的描述后，在牙刷設計的時候就會注意到如何高效地提高牙刷清除牙屑卻又盡量低地減少對牙齒的損害。

2.2.3功能的分類

按照部件在工程系統中所起的作用，我們將功能劃分為二大類。一類是有用的功能（Useful Function），另外一類是有害的功能（Harmful Function）。有用的功能是指功能載體對功能對象所起的作用在我們期望的方向上，有害功能是指功能載體惡化了功能對象的參數或者狀態。

有用的功能按照性能水平來分，又可以分為正常的功能，不足的功能和過量的功能。功能載體對功能對象所產生的功能滿足我們的要求的，則稱這個功能是正常的功能；如果功能載體對功能對象產生的功能低于我們的要求，則稱這個功能是不足的功能；同樣，如果功能載體對功能對象所產生的功能高于我們的要求，則稱這個功能是過量的功能。

對于這些功能，我們用下面的圖來表示。

責編/畢海蛟