第5章 产品设计功能论.ppt

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1、第5章 产品设计功能论,第5章 产品设计功能论,教学提示 功能是产品存在的根本，功能设计是产品设计的核心内容。本章在介绍产品功能概念和产品功能设计程序的基础上，较详细地介绍了产品功能定义与功能设计的方法和应用，同时介绍了利用价值工程对产品功能设计方案进行评价。引入了产品功能矩阵的概念，利用产品的功能矩阵进行产品功能的创新设计。,第5章 产品设计功能论,教学要求 本章要求学生理解并掌握产品功能设计的基本知识，了解功能设计的过程，掌握产品功能设计与功能评价的方法，能够创造性地进行产品功能的分析和设计。,本章目录,5.1 产品的功能概述,任何产品都具有一定的功能，它是产品具有使用价值的基础。消费者对

2、产品的需求其实就是对产品各种功能的需求。因此，在产品设计过程中，产品功能的开发与设计是设计师必须首先考虑的，也是产品设计的核心。,5.1.1 产品功能与结构之间的关系,产品的每一个功能的实现都必须有相应的物质结构基础，这些物质结构基础就是各种功能的结构单元。 一方面，这些结构单元之间相互独立，每一个结构单元固定地完成产品相应的小功能，这些小的结构单元组合起来形成一个较大的结构单元，各个结构单元又相互结合、彼此制约地组成产品的结构系统，共同完成产品的总体功能。 另一面，产品的各构成要素都有其各自的功能，发挥着不同的作用，共同实现设计对象的总体功能，形成产品的功能系统。产品的结构系统与功能系统共存

3、于产品这一共同体中，缺一不可。,5.1.1 产品功能与结构之间的关系,下图所示为手机的功能单元和结构单元示意图，通话器、显示器、按键、充电器、电池等组成了手机的结构系统，而通话功能、显示功能、操作功能、电力功能等组成了手机的功能系统。它们之间相互联系，但也有着本质的区别。,5.1.1 产品功能与结构之间的关系,结构系统是产品功能实现的硬件，是实现产品功能的前提，反映了设计对象是由哪些零部件构成以及如何构成的，各个零部件之间的相互关系是什么。 功能系统是产品功能实现的软件，是隐藏在结构系统之中的，只有通过产品的使用才能体现出来。也就是说，消费者在购买商品时，看到的是产品的结构以及由结构所确定的产

4、品整体外形，真正需要的是产品的功能，而这正是产品设计最本质、最核心的东西，也是设计者和使用者最终所追求的目标。,5.1.1 产品功能与结构之间的关系,既然产品的结构系统和功能系统共存于产品之中，那么，在产品的开发设计中如何将功能融入产品的结构、外形之中，并且在产品的结构、外形之中有效地体现出来，让消费者看到产品时就能够从产品的结构、外形中了解产品的功能，了解产品使用的方法，使产品的功能和结构结合为有机的整体，共同体现产品的价值，展现产品的内在美和外在美，全面提升产品的质量，这是设计师在设计过程中必须处理好的两个基本关系。,5.1.1 产品功能与结构之间的关系,有的产品构成要素只具有一种功能，而

5、有些构成要素同时具有几种功能，这些结构因素越多，产品的功能结构就越庞大，各个功能结构之间的相互联系也就越复杂。此时，如果不从系统的角度对产品的功能进行分析，就难以真正把握产品的功能实质，也就难以发现和消除产品功能系统中的不必要功能。如果不研究清楚产品功能、结构之间的内在联系和相对重要程度，也就无法做到有针对性地对产品的功能进行取舍和设计，也就不利于设计出高质量的产品功能系统、结构系统和外观形态。因此，产品的功能开发设计就必须把产品视为一个技术功能系统，从系统的角度分清楚产品的实用功能及其系统结构，在此基础上用系统分析的方法对产品的功能进行分析，理清楚产品各功能、结构之间的相互联系和区别。,5.

6、1.2 现代产品功能的特点,随着科学技术的进步以及社会的不断发展，人们对产品功能的需求越来越高，为了满足现代人们的各种需求，现代工业产品的功能越来越强大。 现代手机增加了视频录制、拍照、录音等功能，使现代手机成为集电话、照相机、摄像机、电脑等为一体的多功能个人移动终端。在极大地满足消费者的各种需求的时候，也使现代手机成为一个多功能的集合体。,5.1.3 产品功能开发设计的程序,产品的功能要得到实现，必然存在一定的外在结构和各种零部件来支持该功能的实现，所以，在分析产品的功能时，应该透过产品或零部件的特性来分析其功能，因为产品的零部件及结构等部分是产品功能的外在表现形式，比较直观，也容易理解和认

7、识，有利于功能系统的分析和创新设计方案的搜寻和构思。因此要对产品功能进行分析和设计，必须首先抽象出产品隐藏在外观结构下的内在功能系统，然后按照产品功能自上而下(由总功能至分功能)的逻辑关系把设计对象各组成要素的功能互相联系起来，从局部功能与整体功能的相互关系上研究产品的功能系统。,5.1.3 产品功能开发设计的程序,产品功能开发设计的实质就是用系统的方法先分析其总体的功能，并把总功能进行分解，找出实现总功能的二级功能。然后再对二级功能进一步加以分解，找到实现二级功能的下一级功能，以此类推，直至找到该产品的单独的功能元素，按照树状的结构建立产品的“功能结构树”。在建立产品的功能结构树之后，从树状

8、结构的最底层，即产品的功能元素入手，寻求实现各分功能的技术途径。利用逆向工程的方法，找出相应的实现技术途径，即确定实现产品功能的方案。,5.1.3 产品功能开发设计的程序,当产品单独的功能元素确定后，为了更好地实现产品的总体功能，必须对产品的功能单元进行组合分析，以确定最佳的功能组合，最常用的方法就是，将产品的功能单元作为阵点，按产品的功能逻辑体系去构造“功能技术矩阵”，利用矩阵中的组合关系，将各个功能单元组合起来，以实现产品的总功能。在产品功能组合过程中，有些组合是恰当的，有些组合则受到多种因素的限制而不合理，这时，为了有利于创新方案的出现，不宜考虑太多的限制因素，而只应该尽量将可能的组合形

9、式都找出来。如果产品的“功能技术矩阵”构造合理、规范，甚至可用于解决设计中的计划管理、设计评价、方案决策等问题，充分体现产品功能系统的完整性和有效性。,5.1.3 产品功能开发设计的程序,在产品功能开发设计阶段，设计师应首先充分地分析设计任务书的各项要求，明确设计的总体目标。其次，要以系统论的思想对产品的总功能进行分解，建立产品功能分析树，把总功能分解为若干分功能。在产品功能分解的过程中，分解的原则是以其各分功能能容易地找到实现的技术途径为原则。这些功能之间如果按照一定的逻辑关系连接起来就可以满足产品总功能的需求，这就形成了产品功能结构或功能系统。然后，利用逆向求解的方法，按照要对实现的每一个

10、分功能的技术途径加以研究探索，设计师可以充分利用各种技术资料，寻找各分功能的多种实现途径，当分功能的技术实现途径被尽可能多地确定后，就可以利用组合的方法找到上一级功能实现的技术途径。,5.1.3 产品功能开发设计的程序,产品功能开发设计的程序,5.2.1 按产品功能的主次顺序分类,主要功能 主要功能是指为了达到产品的使用目的，满足消费者的主要需求，发挥产品的效果所必不可少的功能，它是产品赖以存在的前提条件，也是一件产品具有使用价值、能够商品化的根本保证。 次要功能 产品的次要功能是为了更好地实现主要功能而添加上去的功能。它的作用相对于主要功能来说是辅助性的，但同时，它也是实现产品主要功能的手段

11、。,5.2.1 按产品功能的主次顺序分类,它是该产品的主要价值体现吗? 该产品的功能是以这项功能为主吗？它在产品的功能系统中所占的比重最大吗？ 其他的功能实现是围绕该功能的实现展开的吗? 在该产品功能的实现中此功能是必不可少的吗? 如果此项功能改变了，该产品的制造、生产工艺和构成要素是否全部改变? 如果以上问题的回答是肯定的，则这个功能就是该产品的主要功能。,判断主要功能的依据?,5.2.1 按产品功能的主次顺序分类,主要功能是产品最重要、最基本的功能，也是用户最关心和最需要的功能，在产品设计中要牢牢把握住产品的主要功能，把主要力量集中到主要功能的实现上。,判断主要功能的依据?,5.2 产品功

12、能的分类,5.2.1 按产品功能的主次顺序分类相对于主要功能来说，它是不是次要的？ 在产品的功能系统中它是不是可以删除的？ 它对主要功能是否起辅助和补充作用? 它不会影响产品主要价值的实现吗? 如果以上问题的回答是肯定的，则该功能就是次要功能。,判断次要功能的依据?,5.2 产品功能的分类,5.2.1 按产品功能的主次顺序分类次要功能必须在满足产品主要功能的前提下适当考虑产品的次要功能，而且次要功能必须根据消费者的实际需要来添加，要有利于主要功能的实现，是对主要功能的辅助和补充。,判断次要功能的依据?,5.2 产品功能的分类,5.2.1 按产品功能的主次顺序分类在产品的功能系统中它是不是排在末

13、位？ 在产品的功能系统中它是不是必需的？ 它是否在产品的使用中不会经常被用到，闲置率达到80%以上？ 它是否会造成产品成本的较大上升，而功能提升不大？ 它是否会造成产品功能的复杂，从而造成产品主要功能的下降？ 如果以上问题的回答是肯定的，则该功能就是多余功能。,判断多余功能的依据?,5.2 产品功能的分类,5.2.1 按产品功能的主次顺序分类对于多余功能，一定要分清楚它的性质和作用，对于不利于消费者、不利于商品化的多余功能必须删除，以保证产品主要功能的优异，节约产品的功能成本和价值成本。,判断多余功能的依据?,5.2.2 按产品功能的性质分类,5.2.2 按产品功能的性质分类,1. 物质功能

14、物质功能是指产品的实际用途或使用价值，能够满足消费者的物质需求，能带给消费者自身功能的扩展。比如，自行车、汽车、飞机等产品可以提供代步功能，使人们能够安全、快速地到达以前无法到达的地方，所以，提供代步功能就是这类产品最主要的物质功能，是人们双腿功能的延伸。 产品的物质功能一般包括产品的适用性、可靠性、安全性和维修性等，它是产品精神功能的载体。,5.2.2 按产品功能的性质分类,2. 精神功能 是指由产品的外观形态、色彩、装饰、人机舒适性以及产品的物质功能本身所表现出的审美、象征、教育等效果。 精神功能是消费者在使用产品的过程中产生的一种心理体验，是消费者在获得产品功能后的一种满足感，主要体现在

15、以下3个方面：,5.2.2 按产品功能的性质分类,2. 精神功能 产品的物质功能弥补了消费者自身功能的不足，提升了消费者在自然界中生存和发展的能力，提高了消费者的自信心。 产品在使用过程中非常安全、舒适，给消费者带来了生理和心理上的满足。 产品的形态、色彩、材质、装饰等因素具有美的特征，消费者在使用产品时，可以充分感受到美，并从中获得的一种美的(精神上)的享受。精神功能是产品物质功能在更高层次上的体现。,精神功能的作用?,5.2.2 按产品功能的性质分类,在实际设计中，具有不同功能的产品主要有以下3类： (1)以物质功能为主的产品，如机床产品、农业机具以及一些与消费者的行为和视觉关系不密切的化

16、工生产设备、工程机械等产品，它们的功能主要体现在物质功能的实现上，其精神功能相对来说是比较次要的，对于这类产品功能的设计，物质功能应该是首先考虑的主要问题。但是，随着社会的发展以及人们生活水平的提高，消费者对这类产品的精神功能也有了更高的要求。,5.2.2 按产品功能的性质分类,在实际设计中，具有不同功能的产品主要有以下3类： (2)以精神功能为主的产品，这类产品以手工艺产品为主，它们主要是为了满足消费者视觉和听觉等的精神需求，物质功能相对较少。所以，进行这类产品的设计时主要考虑产品的形态、色彩、材质、装饰等对消费者的心理刺激。可以用夸张、变形、借用等艺术手段体现设计师对美的体会，满足消费者对

17、美的追求。,5.2.2 按产品功能的性质分类,在实际设计中，具有不同功能的产品主要有以下3类： (3)物质功能和精神功能同等重要的产品，如手表、汽车、家电等产品，这些产品的物质功能显然十分重要，因为设计和制造这些产品的主要目的是满足消费使用的需要。消费者去购买和使用这些产品，首先是为了获得该产品相应的物质功能。同时，由于这些产品与消费的生活密切相关，因此其精神功能占有十分重要的地位。,5.2.3 按用户的实际要求分类,必须功能 必须功能是指能够满足消费者实际使用的需要，并得到消费者承认的功能。如果产品具有这些功能，就能够真正满足消费者的实际需求；如果产品不具备或者不完全具备这些功能，就满足不了

18、消费者的实际需求，说明该产品的功能不足。,5.2.3 按用户的实际要求分类,2. 非必须功能 如果产品的功能中有些功能不是消费者真正需要并承认的，则说明这些功能是非必须功能。对消费者来说，该功能的使用频率就会很低，造成产品功能的闲置，也就造成产品功能上的浪费，增加了产品的成本，损害了消费者的利益，甚至有可能因为这些功能的出现而影响了产品主要功能的使用，导致主要功能质量的下降。因此，进行产品功能分析、设计就是要保证产品的必须功能，排除非必须功能。,5.2.3按用户的实际要求分类,在产品的设计中产生非必须功能的原因主要有以下几个方面： (1)在设计时，企业对产品的定位要求太高或者片面追求产品的多功

19、能性，追求产品的尽善尽美，欲以此来满足最大数量消费者的需求，试图以此来扩大产品的消费人群，扩大产品的市场适应度，提高产品的市场销量，从而不惜工本，采用先进的技术，无限制地增加产品的功能，造成产品成本的上升，也造成了产品功能的过剩和浪费。,5.2.3按用户的实际要求分类,(2)设计师对用户的真正需求不完全了解，而是凭经验或者主观想象来进行产品的功能开发，结果使产品功能只是体现设计师本人的意志，而无法反映其他消费者的需求，造成产品功能的浪费或者功能的不足。 (3)受资金、人力、技术等的限制，或者设计任务紧迫而未进行必要的计算和分析，为了保险，采用了超过必要限度的设计规范，增加了产品的安全成本，也增

20、加了产品的生产制造成本，这些超过限度的功能就成了不必要功能。,5.2.3按用户的实际要求分类,(4)由于缺乏信息，在设计时未能充分利用已有的技术成就、技术标准，过分依靠了个人的经验，造成产品的某些技术过时、落后，在实际使用时无法达到使用要求而成为闲置功能。 (5)没有处理好产品形式与内容的关系，致使二者不够协调合理，以致产品的功能与功能、功能与形式之间出现冲突，导致有些功能无法正常使用，或者造成某些功能的使用周期缩短而产生非必须功能。,5.2.4 按产品功能的内在联系分类,5.2.4 按产品功能的内在联系分类,1. 目的功能 目的功能表示任何一种产品功能的存在都有其特定目的。例如，洗衣机中的电

21、动机，它的目的功能是为洗衣机提供动力。“提供动力”的目的是为了“传递力矩”，“传递力矩”的目的是为了“形成涡流”，“形成涡流”的目的是为了“洗净衣物”，而“洗净衣物”就是洗衣机存在的最终目的，即主要功能。电动机的另一个目的功能也是为了“提供动力”，“提供动力”的目的是为了“传递力矩”，“传递力矩”的目的是为了“甩去水分”，“甩去水分”的目的是为了“甩干衣物”，这就是洗衣机的次要功能。,5.2.4 按产品功能的内在联系分类,2. 手段功能 产品的任何目的功能的实现都必须借助一定的技术手段，对实现目的功能起手段作用的功能称为手段功能，它是实现产品目的功能的方法和途径。在洗衣机中，“洗净衣物”是洗衣

22、机的最终功能，而“形成涡流”、“传递力矩”是为实现各级目的功能而必须具备的手段功能。,5.3 产品功能的定义,为了更好地进行产品功能的研究，必须要对产品的功能加以分析，抽象出产品的功能系统结构。首先对产品的功能进行标志，即进行产品的功能定义。产品的功能定义就是给产品整体及其各个组成部分的功能下定义，以限定每一个功能的内容，明确其本质 。,5.3.1产品功能定义的目的,1. 揭示功能本质，明确设计方向 由于产品功能是从产品中抽象出来的概念，相对于产品的形态、结构、色彩、装饰等缺乏直观性，设计师在设计时往往无法直观、准确地把握产品的总体功能、各个分功能及其相互之间的关系，从而使许多产品设计存在着多

23、余功能或者功能上的不足，不能可靠地满足消费者使用要求的现象。因此，产品功能定义的第一个目的，就是要把隐藏在产品结构、形态背后的功能揭示出来，明确产品设计的本质，以便根据产品的主要功能要求确定产品的必要功能，从而明确产品设计的依据，明确产品设计主要的努力方向，指导设计师始终朝着这个目标和方向前进，最终完成产品的功能设计。,5.3.1产品功能定义的目的,2.解放思维方式，促进设计创新 产品在设计以及参与市场竞争的过程中，最有力的武器就是创新，功能是产品设计中最本质的设计元素，也是产品价值最直接的体现，因此，对产品的功能进行创新才是最本质的创新。不论是全新的产品开发设计，还是已有产品的改进和完善，都

24、要求设计师去大胆探索、开拓实现新产品功能的新思路、新方法和新结构。,5.3.1产品功能定义的目的,3.建立功能技术矩阵，进行产品功能的分析和评价 产品功能定义就是通过说明性的文字，将产品中的总功能以及各个分功能明确地显示出来。当产品的总功能以及各个分功能被明确地定义和区分开以后，设计师就可以对功能进行评价和分析，以判别各个功能的性质和重要性，研究各个功能之间的相互区别和联系。同时，将各个分功能作为阵点，建立“产品功能技术矩阵”，利用矩阵的各种组合规律，探寻出实现产品总体功能的最优组合方案。,5.3.2产品功能定义的方法,在给产品的功能下定义时，首先必须广泛收集国内外有关产品的各方面的情报，熟悉

25、产品的每个细节，特别要重视对先进科学技术手段的研究，尽量运用最新的科学技术提升产品的质量，使产品功能定义有利于将各种先进的技术途径引入到实现设计对象各功能的过程中去。 了解产品功能实现的各种限制因素，可以利用5W2H的方法。,5.3.2产品功能定义的方法,5W2H定义内容: (1) WHAT：产品的最终功能是什么？要实现产品的最终功能应具备什么样的分功能？ (2) WHY：产品为什么需要这个功能？它能满足消费者的什么需求？为什么这个功能就能够满足消费者的最终需求？ (3) WHERE：产品在什么环境下使用？该环境是否有利于产品功能的发挥？如果不利，可以采取什么样的措施保证该功能的顺利实现？ (

26、4) WHEN：产品功能在什么时候使用？在这个时间段内使用有无特殊的要求，比如照明，防光等。,5.3.2产品功能定义的方法,(5) WHO：产品的功能是由什么人使用的？采用什么方式，通过什么手段实现？他们在使用时有没有特殊的要求，比如盲人、聋哑人等残疾人等。 (6) HOW MUCH：它的功能有多大？这些功能有哪些具体的技术、经济指标要求？有哪些技术手段可完成所需功能？这些指标有没有定性或者定量的要求？有没有国家标准、国际标准或者行业标准的限制？ (7) HOW：产品的功能如何实现？需要多少子功能、什么样的结构、技术原理来支撑？,5.3.2产品功能定义的方法,尽可能用一个动词和一个名词来表达，

27、产品功能定义的动词部分决定着实现这一功能的方法和手段，名词部分则决定该功能的属性。 如温度计的功能定义是“测量温度”，电风扇的功能定义是“降低温度”，汽车的功能定义是“代步工具”，钟表的功能定义是“显示时间”，杯子的功能定义是“饮水用具”等。,5.3.2产品功能定义的方法,表5-1 产品功能定义的方式,5.3.3产品功能定义的要求,1.产品的功能定义要全面、细致 任何一个工业产品，都是由许多功能要素组成的。这些功能要素在产品的功能体系中相互联系、相互作用而共同完成产品的总体功能。因此，要全面地分析这个产品的功能，在给产品功能下定义时，不仅要给产品的总体功能下定义，而且要给构成产品的各功能要素的

28、具体功能下定义。,5.3.3产品功能定义的要求,2.产品的功能定义必须以事实为基础 在给产品的功能下定义时，必须坚持以事实为基础，防止主观或草率地对产品的功能下定义，同时还要注意，产品及其构成要素的名称常常并不能代表其全部的功能，绝不能只看产品及其构成要素的名称而不弄清它们的实际效用，就给功能下定义。要从产品功能的本质研究中，找出功能之间的内在联系以及内在的实际效用，给产品功能一个准确、全面的定义。,5.3.3产品功能定义的要求,3.产品的功能定义必须考虑到实现产品功能的现实制约条件 在产品功能的实现中会受到各种现实因素的制约，虽然有些制约因素在产品的功能定义中并不明确地表达出来，但是必须考虑

29、这些制约因素，明确相关制约条件，这样的定义才能准确地反映产品功能的实现现状，促使设计师考虑得更加全面，以利于找出多种技术实现途径，增强设计方案组合的多重性，为产品功能方案的创新、评优奠定广泛的基础。,5.3.3产品功能定义的要求,4.产品的功能定义的表达要适当抽象 在对产品进行功能定义后，要利用“功能技术矩阵”进行产品功能、结构的创新设计，利用“功能技术矩阵”的目的就是要帮助设计师打破传统设计思维模式的束缚，利用功能矩阵的形式，给设计师提供思维创新的空间，让设计师从创新的角度出发，运用各种先进的技术途径创造出符合所需功能要求的最佳设计方案来。因此，功能定义的表达应有利于这一要求的实现，要有所抽

30、象，不能限制设计师思维的发展。,5.3.3产品功能定义的要求,5. 产品的功能定义要简洁、准确 产品功能定义的目的是对产品功能本质进行研究。如果产品功能定义表达得复杂、含义不清时，容易使人产生误解，以至于无法准确地把握该功能的实质，也无法寻找出实现该功能的有效技术途径。因此，产品功能定义必须做到简洁、明了、准确。动词部分要准确，要有利于打开设计思路，找出尽可能多的技术途径。,5.3.3产品功能定义的要求,6.产品的功能定义尽可能做到定量化 产品功能定义的定量化，是指尽可能用可测定数值的语言来给功能下定义，名词部分使用可定量分析的名词。 产品的功能定义是否恰当，是否满足了以上提到的各项要求，是否

31、有利于“产品功能技术矩阵”的构建，是否有利于产品功能组合过程中的定量分析，是否有利于把现有的各种技术途径都考虑在内，并充分利用现代科学技术成果，是否有利于设计师的创新性思维的发展，是否有利于产品功能设计的根本性突破，可通过以下方式加以检验：,5.3.3产品功能定义的要求,检验产品功能定义是否恰当的要点: (1) 产品的功能定义是否明确、全面、简明扼要？有没有模棱两可，或者容易引起歧义的表达？ (2) 对产品功能的理解是否正确和一致？产品功能的表达是否完整和一致？会不会出现功能实质与表达之间的自相矛盾？ (3) 产品功能定义是否包含了实现产品的所有功能(总功能、分功能)的可能性？即功能定义的抽象

32、程度有多高？ (4) 产品功能的表达是否都能定量化测量？,5.3.3产品功能定义的要求,(5) 产品功能的描述是否有利于扩大设计思路？是否有利于引进各种先进的技术途径？ (6) 这个功能有多少种技术途径可以实现？是否把所有的技术途径都考虑到了？在功能定义中，会不会出现对实现技术的过多限制？ (7) 产品的功能定义是否都是消费者需要的？在现实条件下是否都是可行的？ (8) 产品的功能定义是否是所有消费者的需求？有没有人为地将一些消费者排除在外？ (9) 产品的功能定义是否对特殊人群的需求做了分析？产品的功能定义中有没有明确的体现？,5.4 产品功能的分解及整理,产品总功能的实现要由它的子系统的功

33、能和零件的功能(称为子功能)按系统层次关系逐一予以实现。当所有子功能都一一实现后，产品的总体功能才能完整地体现出来。因此，在进行产品的功能分析与设计之前，必须对产品的功能按照系统化的方法进行分解，使产品功能系统的各个功能按照一定的逻辑关系一一呈现出来。这样，设计师才能有效分析产品功能的本质，理清各个功能之间的相互联系及相互关系，才能有针对性地去寻找各个分功能的技术途径，从而为寻求功能实现的途径打下基础。,5.4.1 产品功能分解,产品的功能分解可以用树状的功能结构来表示，称为“功能树”。功能树的顶端起于产品的总功能，向下分为分功能、子功能等，其末端是功能单元。在功能树中上级功能是下级功能的目的

34、功能，下级功能是上级功能的手段功能(实现手段或解决方法)。如下图所示,5.4.2产品功能的分类整理,功能的分类整理，也就是指用系统论的方法，分析产品各功能之间的内在联系，并且按照功能的逻辑体系编制产品功能关系图，通过各个功能之间的逻辑关系，可以很清楚地看到实现产品功能的限制因素以及可以采用的技术手段，同时，也可以发现实现产品总功能的必要手段功能。由于产品的各个功能之间已经按照逻辑关系进行了组织，这种功能之间的内在联系就是产品的“功能技术矩阵”构造时的功能组成链。 产品的许多功能之间存在着上下关系和并列关系。,5.4.2产品功能的分类整理,1. 上下关系 产品功能的上下级关系是指在一个产品的功能

35、系统中，总功能与分功能、子功能之间是目的与手段的关系(即目的功能与手段功能)。任何一个功能都有它的目的，也就能够实现消费者的一个需求，必然也有为实现这个目的所采用的技术手段，这样就形成了目的与手段之间的上下级关系。这种关系是一一对应的，而且符合严密的逻辑关系，即这个目的只能由这个手段来实现；反过来，这个手段也只能实现这个目的。,5.4.2产品功能的分类整理,1. 上下关系 如果把目的功能称为上位功能，把手段功能称为下位功能，就能够在产品的功能系统中清楚地看到两种功能之间的上下级关系，即可以找出该功能的上位功能和下位功能，也就能直观地理解产品功能实现的技术途径。,5.4.2产品功能的分类整理,2

36、. 并列关系 在复杂的功能系统中，有时为了实现同一个目的功能，需要有两个或者两个以上的手段功能，这两个或者两个以上的手段功能必须组合起来才能够共同完成上一级的目的功能，而这两个手段功能之间又不存在上下级的关系。这样的两个或者两个以上的功能之间就形成了并列关系，这些并列的手段功能又形成一个独立的目的功能，它们也需要相应的手段功能来实现，这些功能之间又形成了上下级关系或者并列关系。,5.4.3产品功能系统图的构建,按照对产品功能的分解和分类整理，产品的功能之间形成了明确的上下级或者并列关系，按照这种关系结合实际产品的复杂程度，可以将产品的功能连接起来形成产品的功能体系，即产品的“功能系统图”。,5

37、.4.3产品功能系统图的构建,5.4.3产品功能系统图的构建,热水瓶的功能系统图,5.4.3产品功能系统图的构建,自动泡茶器的功能分解图,5.5产品功能方案设计,通过产品功能分解，对产品的总体功能及分解后的分功能有了深入的认识；同时，经过对分解后产品功能的分类整理以及建立产品功能系统图，产品功能系统的基本构造和特点已经明确，这时就可以建立起产品功能与零部件之间的关系，功能系统与结构系统对应如下图所示。,5.5产品功能方案设计,5.5.1 分功能求解,利用功能分解以及分类整理的方法，设计师把设计方案分解为若干目的功能和手段功能的系列层次。越往功能系统图的下面，产品的功能越具体，成功得到解决技术途

38、径的可能性要容易和准确得多。这比通过直接对总功能问题的研究来估计设计方案的可行性要优越得多。,5.5.1分功能求解,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,当产品功能的各项分功能都找到一定数量的、有效的技术途径之后，就可以将这些实现分功能的技术方案采取组合的方式找到实现总功能的各种原理方案了。在对各种分功能的技术方案进行组合时，为了更加有效地找到更多、更好的组合方式，一般都是采用功能技术矩阵的方式来进行组合排列。产品的功能技术矩阵就是把产品的各个分功能以及分功能实现的技术途径看做矩阵中的一个个阵点，利用分列的形式进行排列。,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,表5-

39、2 产品的功能矩阵,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,按照矩阵论的原理和方法，在产品的功能技术矩阵列表中，针对每个分功能的技术途径，任意选择其一，将每一个分功能所选择的技术途径组合在一起，就可以形成总功能的原理方案，按照数理统计的方法，其可能的数量数为Nm，如果产品的功能比较复杂，功能体系比较庞大，则这样的组合方案的数量是非常大的。,表5-3 产品的功能组合,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,1.原理方案的可行性判断 在实际的产品开发设计过程中，只能选择几种最优的技术方案来具体实施，这时，必须对组合出来的原理方案进行综合的分析和判断，以选择出最为合理、创新的

40、方案。,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,在筛选的过程中，主要从以下几个方面进行分析和考虑： (1) 各功能原理以及实现的技术途径中是否有明显的与国家的政策、法规相违背的因素。 (2) 组合后的方案会不会出现损害自然环境、对人类的长远发展不利的问题。 (3) 有无与企业的长远战略以及产品的发展规划相违背的技术原理方案。 (4) 有无与企业所确定的消费人群的需求明显违背的方案。 (5) 各分功能的原理方案之间在物理原理上的相容性鉴别，剔除那些不相容的组合方案。 (6) 是否考虑了企业的生产技术能力、经济承受能力、产品的开发、经营成本等。 (7) 是否考虑了产品的材料、结构、工艺

41、等问题。,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,2. 技术途径的相合性判断 通过构建产品功能技术矩阵以及利用矩阵分析的方法，可方便地得到许多种技术途径的方案组合。在设计过程中，有些因素是比较容易判断的，而有些因素则需要仔细地分析和比较，甚至有些表面看起来矛盾的因素，实际上却隐藏着创新的可能性。在实际的设计中，必须要进行仔细的选择。常用的方法是相合性矩阵法和选择表法。表5-4所示的就是一个产品功能相合性矩阵的示例，是对提供动力源的功能单元所进行的分析。,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,技术途径的相合性判断条件: (1) 该组合能否满足设计任务书中提出的技术指标要

42、求? 技术上是否达到同类产品的先进水平？该技术以后的发展前途如何？ (2) 该组合的技术原理是否可靠、安全？产品的外形、维修、使用效率如何？ (3) 在现有技术条件下能否容易实现？如果不能实现，存在哪些问题？能否解决？需要多长时间？需要的成本是多少？,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,技术途径的相合性判断条件如下: (4) 技术方案是否符合人的操作习惯？会不会带来人机工程方面的问题？人机性能是否优异？ (5) 成本上是否符合企业的要求？经济效益、社会效益有多高？ (6) 与同类产品相比较，优势体现在什么地方？创造性体现在什么地方？ (7) 在材料供应、制造方法、专利和标准方面

43、是否可行？,5.5.2 建立功能技术矩阵以及原理方案的组合选择,2. 技术途径的相合性判断,返回目录,表5-4 产品功能相合性检验,5.5 产品功能方案设计,5.5.3产品形态设计 产品的设计方案通过前述的“产品系统功能图”、“功能形态矩阵”以及“功能相合性分析”可以得到多种功能构思技术方案。经过科学的评价与分析比较后，便可最后决策出某一最佳的功能结构方案。,5.5.3产品形态设计,当产品功能技术方案确定后，产品各功能的实现途径就可以结构化或实体化，这些结构化的功能部件从产品功能树的底部向上延伸就得到产品一系列的零件和部件，这些零件又可根据需要和有关条件而结合成更大的产品结构部件，直至构成整个

44、产品的整体结构。 可以利用基本结构单元的不同位置排列与组合形式来构成产品的多种结构形式，然后再经分析比较，找出最优的结构方式。,5.5.3 产品形态设计,如图所示，吸尘器的构思方案经功能剖析与手段寻求方法，最后找出了最合理的结构方案是：采用高速旋转电动机带动叶轮旋转，在吸尘箱和吸口处形成负压，使灰尘自动地被吸入吸尘箱内。因此，构成吸尘器的基本结构单元就是电动机、吸尘箱和吸尘口。,5.5.3 产品形态设计,在定量优化结构的时候，为了获取更多的形态设计方案，最先可不考虑功能单元间的排列组合是否合理与可行的问题，即不考虑单元间的功能连接结构，可以采用如下图所示的排列组合方式，即将基本单元按照排列、方

45、向、包容、嵌入等方式进行组合，以获得多样化的形态结构方案。利用产品形态单元的变化与组合的系统化展开方法，可构思出产品形态设计的一系列初步方案，通过多方面的综合评价，可以选择出若干有前途的构思方案，再进行深入细致的研究，最后从中确定出优秀的形态设计方案来。,5.5.3 产品形态设计,5.6 产品功能价值分析,价值工程(Value Engineering)是一门相对独立的学科，它是一种技术和经济相结合的分析方法，同时又是一门管理技术。它研究产品的功能与成本之间的关系，寻找功能与成本之间最佳的对应配比，以尽量小的代价取得尽可能大的经济效益和社会效益，提高产品的价值，价值工程在产品的功能实现与成本控制

46、方面具有独特的应用价值。所以，在产品开发设计过程中，特别是产品功能的开发设计中，必须运用价值工程分析的方法对产品的功能设计方案进行评价和改进。,5.6.1产品设计中价值分析的意义,麦尔斯于1947年在美国机械师杂志上发表了论文，提出了价值分析的概念。 1954年，美国海军舰船局开始采用价值分析方法进行舰船的设计，并更名为“价值工程” 。 美国海军舰船局应用价值工程技术后，取得了显著的经济效果。第一年节约了3500万美元，而后价值工程在建筑、垦荒、邮电、卫生等领域得到广泛应用。接着，在加拿大、日本、瑞典、丹麦、英国、法国进行交流传播。 1978年，价值工程引入我国，首先在上海的企业得到应用，并取

47、得了满意的效果。价值工程的引入，把产品的评价提高到一个新的水平。,价值工程的产生与发展,5.6.2价值分析的定义,在价值工程中，产品的价值是指产品所具有的功能与取得该功能所需成本的比值，这个成本包括产品的设计、制造、销售等所需的经济成本，也包括相应的社会成本，即式中，V为产品的价值；F为产品具有的功能；C为取得产品功能所耗费的成本。,价值分析?,5.6.2价值分析的定义,在价值分析公式中，V值的大小可以作为衡量功能与成本关系的标准。当V1时，表示产品的实际成本低于原来预想的最低成本，产品的价值很高；当V=1时，表示以最低成本实现了相应的功能，两者的比例是合适的；当V1时，表示实现相应的功能付出

48、了较大的成本，两者的比例是不合适的，应该改进方案。,价值分析?,5.6.3价值分析中的核心因素,1.产品的功能 价值分析的核心，就是通过对产品功能和成本的分析和比较，加强产品的必要功能，消除不必要功能，使产品功能适合用户的需求。 2.产品的生命周期成本 产品的成本包括产品的生产成本和使用成本，它们共同构成产品的生命周期成本。产品从设计开始算起到用户停止使用该产品为止，这一时期叫做产品的生命周期。随着技术、经济的飞速发展，产品的生命周期越来越短，如机械产品的生命周期为38年，汽车的生命周期为3年左右，日用消费品的生命周期则只有1年左右。,5.6.4 价值分析的特点,(1) 把用户的利益放在首位。

49、价值分析把用户的需求作为产品分析与设计的出发点，坚持用户第一的服务方向。 (2) 以产品功能分析为核心。价值分析就是要通过对产品功能的分析，找出什么是产品的必要功能，什么是不必要功能，什么是不足功能，什么是过剩功能，使产品的功能既无亏空，也无浪费，从而更好地提高产品的性价比。,5.6.4 价值分析的特点,(3) 以提高产品的功能经济效益为目的。所谓功能经济效益，就是人们在从事社会实践活动时，为了实现某个功能方案，所得到的使用价值与投入的劳动消耗之间的比值。产品价值与功能经济效益有相近之处。实际上，要想提高产品的功能经济效益，必须提高产品的价值；而提高产品的功能经济效益，又是企业生产和经营的目的

50、。 (4) 把产品的功能设计与经济工作相结合。功能与成本是产品统一体中的两个不同方面，缺一不可。而价值分析正好把二者结合起来，它通过对产品功能与实现功能的费用的分析，使设计工作在产品的研发阶段就充分考虑到产品的功能、技术、生产、材料、销售之间的关系，创造高价值的和具有良好的经济效益的产品。,返回目录,5.6.4 价值分析的特点,(5) 是一种有组织的活动。在产品设计中要想以最低费用可靠地实现用户所需的功能，需要企业管理层、设计部门、技术部门、经济部门、市场、销售、生产等各部门的参与和共同研究，所以，在企业中进行价值分析活动必须有一个固定的组织形式，同时需要各方面共同配合才能够完成。 (6) 采取系统的分析方法。价值分析把产品的创新与改良设计、产品功能和产品实现功能的手段与费用看做一个完整的系统，并以系统的分析方法进行产品功能以及实现功能的费用分析，进行产品功能评价，以及最终方案的选择。,