4.2.1 功能元映射模式

根据需求确定总功能，是方案设计的起点。为了支持后续设计活动，总功能通常需要进一步分解为相互关联的若干分功能，直到分解到功能元的层面（其在物理域中有相应的解），形成相应的功能结构。在功能分解过程中，功能元是一个模糊概念，功能分解的终止取决于设计人员的工程经验。形成规范表达的功能元集合有利于功能分析过程的实现。

针对上述过程，建立一种描述功能建模的通用设计语言十分重要。Altshuller提出的支持发明创造进程的30个标准功能（并总结了实现标准功能的科学效应），Stone提出的功能基的概念，均可以用于功能建模过程。

将功能定义为以动词形式描述元件的一个操作，定义了8个基本的类功能；将流定义为随时间变化的能量、物料、信息，利用补足物可对三种基本流进行补充说明；功能基则是由功能集与流集所组成的设计语言，其同义词与补充物可以根据行业规范进一步细化，应用较为广泛，见表4-2和表4-3。

图4-3 方案设计过程

表4-2 功能集合简表

（续）

表4-3 流集合简表

通用设计语言的出现，不仅规范了获得功能结构的功能建模过程，而且由于获得实现功能元作用原理的过程需要应用相关的设计知识，使其成为知识管理过程中的有效编码准则。

在功能分解过程中，设计人员可能会得到部分分功能的作用原理，该分功能已达到功能元层面，不需再分解。对于尚未得到作用原理的分功能，可以继续进行功能分解，将功能分解收敛于功能基层面。在工程应用经验的基础上，可以建立效应知识与功能基（功能集与流集）之间的映射关系，从而实现功能元的求解。

设集合FU、FL、FB、GE类别分别为功能、流、功能基与广义效应，分别有成员满足以下关系：

fu_i∈FU

fl_j∈FL

fb_m∈FB

ge_n∈GE

则fb_m=Δ（fu_i，fl_j），且ge_n与fb_m之间存在映射关系，即ge_n⇔fb_m，如图4-4所示。FB与GE所属的成员之间的映射可能存在多对多的关系。

图4-4 功能、流、功能基与广义效应集合的关系

其中，部分效应集合与功能基集合的知识映射关系见表4-4。

表4-4 部分效应集合与功能基集合的知识映射关系

（续）