功能設計是產品設計的核心，是根據用戶需要和產品定位，對現(xiàn)有產品功能系統(tǒng)中的不完整功能、有害功能、不足功能進行優(yōu)化、調整和重組，或對新產品應具備的功能系統(tǒng)進行規(guī)劃和構建，進而進行功能載體設計的過程�！豆δ茉O計原理及應用》根據制造業(yè)企業(yè)產品和技術創(chuàng)新需求，針對產品設計中功能理解、認知、表示、映射等問題，以擴展效應驅動功能建模、求解和評估過程，輔以專利知識挖掘、形式化表達、定性仿真等方法進行功能認知、創(chuàng)新等研究，形成了基于專利分析的產品需求預測技術、功能結構形式化表達技術、基于專利知識挖掘的產品功能進化判定技術、功能創(chuàng)新原理方案構建技術、功能原理解建模與仿真分析方法，以及融合上述技術與過程的產品功能設計過程模型和可持續(xù)性功能設計過程模型，并提供了多個工程案例，從而構成了完整的功能設計理論體系�！豆δ茉O計原理及應用》給出了系統(tǒng)化產品功能設計方法，并為產品功能設計過程中出現(xiàn)的困難問題提供了解決途徑，以支持企業(yè)技術與產品創(chuàng)新。
　　《功能設計原理及應用》的方法和技術可供從事產品創(chuàng)新設計與研發(fā)的工程技術人員，研究生、教師和科研人員參考。

　　聚焦用戶需求與產品定位，著力功能系統(tǒng)設計與優(yōu)化
　　基于多方法融合的功能設計關鍵技術，有效突破傳統(tǒng)設計瓶頸
　　分步式功能設計過程，全面支持產品改進與創(chuàng)新
　　設計方法與工程應用相結合，內容翔實、易懂

　　功能設計是產品設計的核心，受到國內外專家學者的廣泛關注，已開展相關研究，并取得了一些階段性成果�，F(xiàn)有研究主要面向某一項使能技術展開，如建模技術、求解技術或過程模型，部分研究內容如功能創(chuàng)新屬于初步探索階段。在當前設計理論與方法領域，需要一種系統(tǒng)化功能設計方法，為企業(yè)設計人員提供有效的技術支持，并滿足企業(yè)對產品功能設計與創(chuàng)新方法的需求。
　　本書首先從功能設計過程出發(fā)，通過專利及工程案例分析歸納和完善新產品開發(fā)和已有產品改進兩類功能設計過程，然后將其分解為功能需求獲取技術、功能形式化表達技術、功能建模技術、功能求解技術、功能創(chuàng)新技術、功能原理解建模技術、功能原理解仿真技術、功能設計失效判斷技術等關鍵使能技術，針對產品設計中功能理解、認知、表示、映射等問題，以擴展效應驅動功能建模、求解和評估過程，輔以專利知識挖掘、形式化表達、定性仿真等方法進行功能認知、創(chuàng)新等研究，逐步構建功能設計與創(chuàng)新實現(xiàn)所必需的基礎技術，進而融合上述技術與過程形成多類系統(tǒng)化功能設計方法。
　　本書共分9章。第1章為緒論，主要介紹功能設計研究的現(xiàn)狀與進展；第2章給出了功能定義及分類；第3章至第7章分別對功能設計使能技術進行了論述；第8章和第9章建立了產品功能設計過程模型和可持續(xù)性功能設計過程模型，并給出其應用案例。
　　本書對各使能技術分章節(jié)獨立論述，有利于讀者理解和掌握；基于專利及工程案例分析所形成的功能設計過程能很好地適用和指導產品的實際研發(fā)流程；對技術和過程的工程應用等相關內容進行了詳細闡述，并提供了多個工程案例，為讀者展示了實施途徑。
　　本書的編寫得到了科技部創(chuàng)新方法工作專項（2013IM030400）、國家自然科學基金項目（51275153、51475137）、河北省自然科學基金項目（E2015202029）的資助。
　　本書內容為作者及其團隊成員多年的研究成果，不妥之處敬請批評指正。

曹國忠，河北工業(yè)大學教授�，F(xiàn)任國家技術創(chuàng)新方法與實施工具工程技術研究中心副主任、河北省制造業(yè)創(chuàng)新方法工程技術研究中心副主任。主要研究方向為：創(chuàng)新設計、發(fā)明問題解決理論（TRIZ）、功能設計、可持續(xù)性設計等。主持或作為主要參與人完成國家創(chuàng)新方法工作專項、國家科技支撐計劃、863計劃、國家自然科學基金多項。發(fā)表論文50余篇，出版創(chuàng)新方法著作3部。
檀潤華，博導、教授，河北工業(yè)大學校長、全國政協(xié)委員，主要研究方向為創(chuàng)新設計、液壓傳動、工程設計。發(fā)表論文400余篇，出版創(chuàng)新方法著作9部。

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第1章 緒論
1.1 引言
1.2 功能設計研究現(xiàn)狀與進展
1.2.1 功能設計研究現(xiàn)狀
1.2.2 功能設計研究進展分析
1.3 本章小結
第2章 功能定義及分類
2.1 引言
2.2 功能定義
2.3 功能分類
2.3.1 基于流類型和數(shù)目的功能分類
2.3.2 面向功能結構表達的功能分類
2.3.3 面向功能結構設計的功能分類
2.4 本章小結
第3章 功能需求獲取技術
3.1 引言
3.2 需求進化理論研究
3.2.1 需求進化的一般規(guī)律
3.2.2 需求進化定律及需求預測
3.3 基于專利知識挖掘的產品需求分析
3.3.1 專利知識挖掘和分析方法
3.3.2 基于專利知識挖掘的需求提取過程
3.3.3 產品需求的等級結構劃分及歸納
3.4 基于產品生命周期的需求創(chuàng)新
3.4.1 產品生命周期預測
3.4.2 產品生命周期各階段的需求分析
3.4.3 產品新需求確定過程模型
3.5 案例分析
3.5.1 手機的概況
3.5.2 基于面向產品創(chuàng)新需求進化機理模型的智能手機創(chuàng)新
3.6 本章小結
第4章 功能形式化表達技術
4.1 引言
4.2 功能術語集
4.3 功能結構表達符號系統(tǒng)
4.4 案例分析
4.5 本章小結
第5章 功能分解與求解技術
5.1 引言
5.2 擴展效應鏈推理技術
5.2.1 擴展效應模型
5.2.2 效應模式
5.2.3 效應鏈推理方法
5.2.4 效應鏈設計實例
5.3 產品原理結構
5.3.1 結構與原理結構
5.3.2 產品原理結構模型
5.3.3 產品原理結構模型表示
5.3.4 基于效應的原理結構設計
5.4 基于擴展效應的基本單元映射
5.5 擴展效應驅動的功能——行為——結構模型
5.6 案例分析
5.7 本章小結
第6章 功能創(chuàng)新技術
6.1 引言
6.2 功能進化與預測
6.2.1 功能進化動力
6.2.2 基于專利知識挖掘的功能進化定律抽取
6.2.3 功能進化定律
6.2.4 功能進化預測技術
6.3 功能組合與配置
6.3.1 功能組合內涵
6.3.2 功能組合原則
6.3.3 功能組合方案
6.3.4 功能組合設計流程
6.4 功能失效判斷與消除
6.4.1 功能失效定義與原則
6.4.2 功能失效類型與傳播模式
6.4.3 技術系統(tǒng)中流的特性分析
6.4.4 功能失效的確定
6.4.5 功能失效的消除方法
6.4.6 功能失效分析與消除過程
6.5 功能創(chuàng)新過程模型
6.6 案例分析
6.6.1 需求分析
6.6.2 功能分解
6.6.3 功能結構進化與改進
6.6.4 功能求解
6.6.5 方案評價
6.7 本章小結
第7章 功能原理解建模與仿真技術
7.1 引言
7.2 功能原理解元件建模
7.2.1 元件符號系統(tǒng)
7.2.2 元件建模基本過程
7.2.3 案例分析
7.3 功能原理解定性仿真
7.3.1 定性仿真理論
7.3.2 定性仿真在功能設計中的應用
7.3.3 基于擴展效應的定性模型建立
7.3.4 功能原理解定性推理
7.4 功能原理解建模與仿真
7.4.1 功能原理解建模與仿真過程模型
7.4.2 案例分析
7.5 功能原理解模型元件拓撲優(yōu)化策略
7.5.1 拓撲優(yōu)化中要素的獲取策略研究
7.5.2 功能設計原理方案優(yōu)化建模與實現(xiàn)的基本流程
7.5.3 案例分析
7.
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