6.2 面向已有产品改进的功能创新设计过程模型
在借鉴传统设计理念的基础上，将功能创新关键支撑技术融入功能设计过程，提出了已有产品功能创新设计过程模型，如图6-1所示。本章所建立的新模型相对于现有设计流程而言有根本性的改进，主要体现在流程的多层次迭代设计、操作步骤的细化、表达方式的形式化与规范化、实现过程的多方法支撑、功能结构创新等方面。在关键技术支撑下，已有产品功能创新设计过程模型为设计者快速、规范地完成功能设计并形成可行的创新原理解提供方法和技术支持，也是对功能设计理论研究的一种有益探索。
图6-1 已有产品功能创新设计过程模型
图6-1中模型所对应的设计流程如下：
（1）已有产品系统分析。利用反向鱼骨图方法对已有产品从整体到部分进行分解，明确系统的元件组成及元件之间的作用关系，并确定产品超系统和作用对象，建立元件关系矩阵表。元件关系矩阵表由元件构成矩阵的行和列，两个元件的交叉部分表示两个元件间的作用关系。
（2）建立产品组件模型。将过程①所确定的系统元件和元件作用关系以类似于物质-场模型的形式表达，并建立产品组件模型。
（3）确定产品总功能。分析产品输入流和输出流，确定产品总功能，并将总功能以黑箱形式表达。
（4）确定产品主功能。根据过程②中模型和过程③中产品输出定义产品主功能。
（5）建立主功能对应的功能链。根据过程③中系统输入和过程②中产品组件模型建立各主功能实现的完整转换路径。
（6）建立功能树。从过程⑤所建立的功能链中提取功能并进行模块划分，确定各功能模块之间的连接关系；对功能进行组合与调整，完成系统产品功能树构建。
（7）建立功能结构。主要对功能链和功能树中功能关系进行检验，判定是否存在冲突或流匹配问题，如存在，则通过功能调整或冲突消除方法对功能结构进行改进和完善。
（8）客户需求分析。通过需求获取、需求聚类和需求预测建立扩展客户需求集，并确定创新策略。
（9）功能创新。对系统进行根原因分析和资源分析，结合过程⑧中客户需求，确定产品改进目标，依据基于理想化的功能进化定律选择矩阵，选取功能进化定律对过程⑦中所建立的功能结构进行创新。
（10）确定各功能的原理解。这一过程通过扩展效应和功能扩展效应、结构间基本映射单元来实现。
（11）构建产品原理解。将过程⑩中确定的各功能原理解按照功能结构中功能关系及结构连接方式组合形成产品原理解。
（12）方案评价。依据最初拟定的设计目标分别对功能结构及原理结构的可靠性和冗余进行检验和修正，验证原理结构是否满足产品总功能，并进行等级评定。如不满足需求，则会退到功能设计过程中某一阶段，重新进行推理和求解；如满足需求，则从中选取最优解。
（13）选定设计方案，准备后续开发。依据选定的原理解进行后续技术设计和详细设计。