4.3.1 基于扩展效应的基本映射单元
在功能设计过程中，功能是对客户需求或设计意图的技术抽象，同时功能也是实现创新知识组织和管理的途径。在功能原理构建中需要中间转换环节，而行为系统输入/输出状态的描述，可以有效支持功能到结构的转换。功能是对行为的主观描述，行为是对功能的客观描述和具体化。功能和行为是对同一事物的不同描述，在不同情景中可以相互转化。产品模型一般通过功能、行为和结构三者之间的联系来描述，以支持不同级别的产品抽象。根据博戈尼（Bogoni）等提出的描述产品能力时应遵循的三个原则——唯一性、完全性和最小性，功能与行为、结构是相互独立的，同一功能可以基于不同的物理模型和工作环境，通过不同的行为来实现，功能概念的定义与其实现方式相分离以保证功能知识的可重用性；功能与流是相互分离的，功能与流的分离可以使功能描述的复杂程度降低，并且消除它们之间的影响。
效应是产品功能、行为和结构存在的科学依据，按照效应模式将多个效应组合成效应链，确定子行为间的因果关系和结构关系，即内部行为的组成关系。基于效应链对实现子行为的结构进行适当组合、调整后形成的具有层次关系的物理结构就是内部行为的实现结构。该物理结构的整体即为实现总功能或外部行为的产品原理结构。
基于效应进行功能、行为和结构间的映射有以下几种基本映射单元。
4.3.1.1 总功能→外部行为映射
一个系统通常具有多个功能，其中一个是主功能，系统存在的意义在于实现该功能。其他功能为辅助功能，系统实现辅助功能的目的是为了更好地实现主功能。系统总功能的实现要以主功能为出发点，然后才能围绕主功能选择必需的辅助功能。系统的主功能由执行机构具体完成。
通过专利分析可以确定功能与效应之间的相关性，功能与效应之间是一种多对多的关系。基于扩展效应的总功能到外部行为的映射过程如下。
步骤1：根据客户需求确定产品的总功能和主功能。
步骤2：依据功能效应对应关系确定实现主功能的效应集，并对效应集中的效应进行筛选。
步骤3：根据选定效应的输入/输出流，确定系统输入/输出流，实现总功能到外部行为的映射。
4.3.1.2 外部行为→子行为映射
外部行为到子行为的映射是确定系统输入/输出状态转换因果次序的过程，该过程如下。
步骤1：依据总功能→在外部行为映射中确定系统的输入/输出流并选定实现主功能的效应，利用效应模式和效应链推理方法构建效应链。
步骤2：效应链中每一效应输入/输出状态的转换都与一个子行为对应，建立行为模型，描述外部行为、内部行为和子行为间因果关系。
步骤3：依据流的转换路径及其连通性对待设计系统进行检验。
4.3.1.3 总功能→功能元映射
总功能到功能元的映射是通过功能分解建立功能结构的过程，该过程如下。
步骤1：依据总功能→在外部行为映射中确定系统的输入/输出流并选定实现主功能的效应，利用效应模式和效应链推理方法构建效应链。
步骤2：根据功能效应对应关系确定效应链中每一效应的功能（功能元），建立产品功能链，实现总功能到功能元自顶向下的分解。
步骤3：依据系统完整性定律和三流原则对功能链中的功能元进行模块划分，并确定功能模块间接口关系。
步骤4：功能模块与分功能对应，功能模块间接口关系与分功能间组合关系对应，实现功能链中的功能元到分功能及其组合关系自底向上的抽取，构建产品功能树。
步骤5：功能树和功能链构成待设计产品的功能结构。
采用自顶向下与自底向上相结合的方法对各个分功能或功能元进行划分及排列，确保功能分解过程的一致性，以及分功能和功能元解的存在性。
4.3.1.4 功能元→子结构映射
功能元到子结构的映射是产生满足功能元的子结构的过程。通过专利分析确定专利中产品的结构信息，进而确定与结构相关的效应，建立效应与结构之间的相关性。原理结构具有两种特征：静态特征是元件、元件属性或元件间关系，是效应的物理体现；动态特征是指随时间改变的元件状态、元件属性或元件间关系，是效应的时域体现。
结构通过其静态特征和动态特征，以及结构对物质对象的作用实现效应。因此，效应是原理结构存在的依据，决定着原理结构的行为。原理结构是效应的实现实体。通常某一效应可能会有多种实现形式，一个原理结构也可以用于多个效应的实现，因此效应和原理结构之间并不是一一对应的，而是一对多或多对一的关系。例如，利用摩擦效应传递转矩，对应的原理结构可以是圆柱形作用面上采用过盈配合或夹紧连接。
对于给定的功能元，依据功能与效应、效应与结构之间的相关性，形成基于效应的功能元与子结构间的映射关系。
4.3.1.5 子结构→原理结构映射
子结构到原理结构的映射是确定实现功能元的子结构后，对子结构进行适当的组合、调整以形成产品原理结构的过程。子结构间的可组合性由输入/输出流、连接结构和连接面几何特征决定。由于效应与子结构间是多对多的映射关系，需要依据行为模型对产品原理结构中可能存在的无效或冗余结构进行检验和修正。