系統功能法分析代步工具

郭楚寧+馬帥+徐林棟+汪圣凌+李少鵬

摘 要：現階段各方面的設計在我們生活中越來越重要了，各種設計方法也層出不窮，本文主要介紹一種新型的設計方法——系統功能分析法，它為研制物美價廉的產品，使設計過程合理化，并為設計自動化創造條件。本文以代步工具為例來簡要說明這種設計方法。

關鍵詞：系統功能分析法；代步工具；黑箱法；功能樹

1 任務描述

設計一款單人交通工具，能夠行駛里程為1-5km，要求使用便捷性高，易于攜帶。

2 用系統功能法進行原理方案設計

1、用黑箱法定義技術系統的總功能

根據我們的分析，對于交通工具這個技術系統來說，輸入的能量可以有機械能、電能、化學能等不同的形式，輸入的控制信號以功能劃分主要是轉向、變速以及制動等，輸出的能量主要是動能以及熱能，輸出的信號有振動、噪聲、燈光等。此外交通工具的環境條件主要是路況、天氣和交通狀況，對外界的影響按照對象分類就是對外界行人及車輛的影響。分析清楚以后，繪制技術系統圖如下：

3 用功能樹法進行功能分解

交通工具系統比較復雜，難以直接求得，我們把總功能（運輸功能）分解為較簡單的分功能。第一，為實現運輸功能這個目的，最重要的環節就是實現位置的轉移，而位置的轉移需要動能，動能不能夠直接獲取，需要通過其他的能量形式轉化而成，所以第一個分功能就是能量轉化，轉化過程中又需要能量的傳遞和分配。第二，任務要求交通工具載人，所以人作為交通工具的控制者，需要交通工具對其有一個承載方式，使人可以站在上面、坐在上面、躺在上面等。第三，只是簡單地把能量轉化為動能是不符合實際情況和使用便捷的要求的，需要有對交通工具的動作控制，動作控制分為制動、速度調節、轉向以及平衡行走等功能元。第四，無論哪一種技術系統，保證安全都是不可忽視的，作為交通工具，不僅對自身需要有保護功能，而且對外界的行人、車輛等都需要有警示的功能。綜合我們的分析，做出功能樹如下：

4 總結

系統功能分析法打破傳統的以結構設計為主的思路設計方法，從功能出發，以便獲得更廣泛的思路。此外，系統功能分析法也可以創造一種又快又好地培養設計師的理論，以及創造一種機械系統的一般設計理論及方法，使其適應日益拓展的機械工程學科。但是，我們也要記住再好的設計方法，也不能代替天賦很高或一般的工程師的作用。科學的設計方法雖然可以顯著提高設計效率和創新水平，但是如果設計按死板的模式進行，則設計工作必被市場淘汰，且毫無個性 和魅力。

所以，為了更好地設計，我們應該樹立創新意識，意識到人人都可以創新，還要從生活中處處培養創新的能力。

作者簡介

郭楚寧，機械工程，專業：機械工程。

馬帥，機械工程，專業：工業設計。

徐林棟，機械工程，專業：機械工程。

汪圣凌，水利與環境學院，專業：水文與水資源工程。

李少鵬，水利與環境學院，專業：水文與水資源工程。