如何进行功能分析
1.定义和描述功能
功能(Function)是使产品能够工作或使其能够被出售的特性。功能是产品存在的目的。功能还可以被定义为某物体作用于其他物体并改变其他物体参数的行为。其中，功能载体(某物体—A)是实现功能的装置；功能受体(其他物体—B)是功能的主要承受者、接受者(作用对象)，且至少要有一个参数受到影响，发生改变。
功能描述就是定义出功能是什么，以及系统或组件是用来做什么的。
功能的标准表达式如下：
功能=动作(V)+作用对象(O)，例如，电话的功能是“传递+声音”。
功能=动作(V)+作用对象(O)+参数(P)，即表示改变(保持)物体的某个参数，例如，空调是调节空气温度；电话是传递声音大小和音质。
根据功能级别，功能可以分为三类：①主要功能：反映系统的主要有用功能(系统功能)，是系统创建或设计的目的和目标，其功能载体是技术系统本身。②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，其功能载体是与系统作用对象直接作用的系统组件。③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。
根据功能的作用程度，功能分为：有用功能、有害功能、中性功能。其中有用功能还可以分为：充分功能、不充分功能和过度功能三类。按抽象和具体程度，功能还分为上位功能与下位功能，上位功能抽象，下位功能具体，二者是目的和手段的关系。例如，洗衣机的上位功能到下位功能分别是：分离脏物、摩擦衣物、扰动水流。
20世纪70年代，德国学者柯勒在其著作《机器、仪器和器械设计方法》中，提出一种重要的创新方法——变换合成方法。该方法的要点如下：
第一，技术体系中的复杂过程，都可归结为物理的、数学的和逻辑的基本动作及其数值量度。其中重要的物理基本动作有以下12对：
放出—吸收；传导—绝缘；集合—扩散；引导—不引导；转变—回复；放大—缩小；正变向—反变向；调整—振动；连接—隔断；结合—分离；接合—分开；贮存—取出。
对某技术系统可以这样来表达：“加速”到一定速度，“聚合”一起，“分离”到一定尺寸，“放大”多少倍等，这里，基本动作也就是基本功能，是抽象的功能动词。
第二，分解出的基本动作一般只能通过物理、化学、生物效应(作用)来实现。比如，要实现“分离”，可以利用：激光切割(物理效应)、离心作用(物理效应)、萃取或蒸馏(化学效应)、胃蛋白酶及胰蛋白酶等对蛋白质的分解特性(生物效应)。
第三，实现基本动作的事物(载体)称为元部件或元器件。在机械、电气领域中，已形成了各种结构的基础元部件可以实现相应的功能(例如，离心机、激光切割机、蒸馏塔等)。即基本功能与基础元部件之间存在着对应关系，人们可以用基础元部件的组合来实现一个复杂技术体系的总功能。同时，利用元部件的替代和变换，可以从不同的途径、以不同方案实现总功能。
第四，在生产和生活中，人们提出或设想出大量的功能，但当时还没有适当的元部件来承担，这就给发明留下了空间。例如，汽车的自动驾驶功能，其实现途径仍在不断探索中。需要开发能实现功能的元部件，然后才能进行整体系统的设计和研制。
变换合成法赋予发明以新的方式，即发明就是在功能“分解—变换—合成”基础上，针对功能目标，通过一系列变换(功能、作用、作用件和原理)，最后再进行方案组合的创造性活动。
2.组件分析
组件分析是将系统和超系统的组件加以区分，并分类列出。这样就可以描述系统组成及各组件的层次，建立组件模型。今后进行已有系统的改进时，可以采用“组件分析+裁剪”的方式进行创新。
什么是组件呢?组件是技术系统的组成部分。具体包含：组件执行一定的功能；组件可以等同为系统的子系统。
组件分析目的：一是通过分析当前系统的组件(功能)之间的作用关系及其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。二是优化技术系统功能并减少实现功能的消耗，使技术系统以更小的代价获得更大的价值，进行系统裁剪，从而提高系统的理想度。
组件分析的结果是构建组件模型，组件模型是技术系统的组成和各系统组件层次关系的形象说明。它回答技术系统是由哪些组件组成的，包括系统作用对象、系统组件、子系统组件，以及和系统组件发生相互作用的超系统组件。分析时最好将技术系统至少分为两个组件级别(系统级别和子系统级别)。
以近视眼镜的组件分析为例。分析图的符号一般是系统组件用矩形框表示；超系统组件用六菱形表示；系统作用对象用圆角矩形表示，如图5-10所示。
图5-10 眼镜的组件分析图
3.相互作用分析
相互作用分析是为了识别组件两两之间的相互作用，为以后建立功能模型打下基础。分析结果用箭头和矩形框来表示，其中箭头代表作用(动作)，矩形框代表相互作用的物体(组件)，见图5-11。然后，建立结构模型。结构模型是基于组件的模型，描述组件模型中各组件之间的相互作用关系。
图5-11 相互作用分析
结构模型可以用结构矩阵表示。第一行列出研究的技术系统和其主要功能，例如，眼镜，其功能为折射光线。左边一列为系统的子系统和超系统组件，然后将它们用结构矩阵相连，将有相互作用的组件的矩阵节点用黑点表示。如图5-12所示，该图上有6个黑点，即眼镜的子系统和超系统有6个相互作用，从作用与反作用的关系看，作用都是成对出现的，有作用就一定有反作用，但从功能角度看，特别是从主动作用角度看，就不一定是12个作用，有些是单向的作用。例如，眼镜与鼻子和耳朵的关系是物质关系，双向的；眼镜与眼睛的关系是场关系，单向的。最后再将这些作用做成表格形式，说明二者的作用，如压迫与支撑等，再列出具体作用，选择一个用对号填在相应的栏目下。
图5-12 眼镜系统的相互作用分析
4.建立功能模型
建立功能模型是指识别组件之间的具体功能，并根据它们执行功能的性能加以评估，最后形成功能模型图。采用规范化的功能描述方式表述组件对之间的相互作用关系，将各组件间的所有功能关系全部展示，形成系统功能模型图，简称功能图。
系统功能分析用于分析问题并澄清系统与问题的相互关系，帮助我们从困惑中走出来，特别是当我们被卡在某个环节，遇到非常棘手的问题却不知道如何解决的时候。陷入这样的困境，不少是因为我们拥有大量的信息却无法理出头绪，或者是解决问题的过程迷失了方向。功能分析有助于处理复杂问题，但当面对众多问题和原因时，我们就无法对它们进行界定和确认。通过绘制功能图，能确切地发现问题，并对它们进行排序，弄清各自的影响程度，了解不同系统及其在不同条件下发生的问题，既可能是一般性的，也可能是细节方面的问题，既可以是技术问题，也可以是管理方面的问题。我们有必要把它引入日常问题的处理上，并尝试用这种方法来解决。
功能分析的结果是采用图示方法构建系统功能模型，确定构成技术系统的组件及各组件的功能(即组件间的作用关系)。系统功能模型是分析系统具体工作过程的系统化方法，它能清楚地表示出系统元件以及元件之间的作用关系。在基于功能分析的功能建模过程中，要综合考虑技术系统与超系统的关系，在选择技术系统的构成组件时，要注意问题分解的层次与细化的力度，组件可能是一个零件，也可能是一个子系统，其取决于问题分析的层次。无论如何选取，其根本目的是便于分析问题与解决问题。作为对系统功能的一种描述，构建功能模型的过程如下：
第一步：确定系统的元件、制品及与系统相关的超系统。元件是系统的组成分子，其细分程度由设计者自行决定；制品是系统存在的目的；超系统是对系统产生影响的其他系统。
第二步：确定元件、制品和超系统之间的作用关系并用功能性语言表述。元件之间的作用类型分为标准有用作用、不足作用、过剩作用和有害作用。
第三步：确定功能的类型。
第四步：用各种功能符号表达元件、制品和超系统以及功能类型并连接绘制系统功能模型。
第五步：通过分析，确定系统存在的问题。
系统功能模型的元件、制品、超系统和功能类型的表达如图5-13所示，按这个方式，我们可以具体画出眼镜的系统功能模型，如图5-14所示。在系统功能建模过程中，对于简单的系统可以根据常识或经验确定各功能元件、制品和超系统；对于复杂系统，可以应用TRIZ理论的九屏幕法、金鱼法和反向鱼骨图等方法建立系统的功能模型。
图5-13 系统功能模型示意图
图5-14 眼镜的系统功能模型示意图