基于技术系统进化及物场变换的功能裁剪方法

付 敏，刘 威，李 萌，刘晓义，谷志新

(东北林业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

功能裁剪法(trimming)也称功能理想化方法，是现代发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving，TRIZ)中分析问题和解决问题的工具之一，是产品改进创新的重要方法。裁剪法的基本原理是通过删减或替换系统中的问题组件、重新分配有用功能，达到降低成本、优化功能结构、提高系统理想度的目的[1-2]。

国内外学者围绕裁剪规则、裁剪对象的选择、组件裁剪优先级、有用功能重组等问题展开了一系列研究。MANN[3]结合面向制造和装配的产品设计(Design for Manufacturing and Assembly，DFMA)提出4条裁剪规则，指出裁剪过程中应优先裁剪具有有害、过度及不足功能的组件；SHEU等[4]提出一种确定裁剪优先级的数学方法，采用亲和度指标和树状图在超系统层级上进行功能裁剪和重构；白仲航等[5]应用TRIZ标准解辅助多层级系统资源挖掘，以确定裁剪过程中有用功能重组的功能载体；于菲等[6-7]基于TRIZ中的发明原理、标准解及技术进化规律，确定了基于客观知识的裁剪方法，并将裁剪方法归类为消除冲突、降低成本、简化结构、提高可靠性、提高可操作性5个子集，形成基于设计目标的裁剪方法选用模式，以提高系统理想化水平和降低组件裁剪后搜寻解的难度为目标，提出确定组件裁剪优先权的影响因素，抽取系统功能模型中组件在各影响因素下的相关属性特征并计算其评价值，利用最大离差和熵确定影响因素权系数；石卫刚等[8]结合37条进化趋势和裁剪规则，提出基于技术进化趋势的裁剪设计模型；杨伯军等[9]将激进式裁剪方法应用于产品开发的模糊前端阶段，通过功能分析和因果分析确定系统裁剪对象，利用标准解、进化趋势、效应等TRIZ工具辅助功能重组；赵磊等[10]基于理想化分析方法确定裁剪组件的优先权，提出先裁剪单一组件再裁剪冲突区域的递进式裁剪方法；张二甲等[11]基于TRIZ发明原理提取25条裁剪规则，结合设计需求、工程参数、发明原理与裁剪规则，建立了设计需求与裁剪原理的映射关系；谭震等[12]在流程功能分析的基础上，提出应用于流程的裁剪规则；还有学者将裁剪法与专利侵权判断原则相结合，为专利规避设计和专利壁垒设计提供具体的方法路径[13-16]。上述研究为基于裁剪的产品创新设计提供了新视角。

产品及其技术的发展是有生命周期的，生命周期各阶段的产品特征不同[17]，产品进化策略也不相同，现有研究缺乏面向产品生命周期不同阶段裁剪规则指引性和针对性的关注。为此，本文面向产品改进型设计，以提高生命周期不同阶段产品功能理想化的针对性和指引性、提升创新设计的效率为目标，研究产品生命周期不同阶段的理想度提升策略，基于技术系统进化法则提取功能裁剪规则；结合组件价值功能分析与系统完备性拆解，确定功能裁剪对象及组件裁剪优先级；面向生命周期不同阶段的产品，应用裁剪规则指导物场模型变换重构，实现有用功能重组；构建基于技术系统进化及物场变换的功能裁剪设计模型，并以秸秆燃料成型机为实例进行模型有效性验证。

1 基于技术系统进化的功能裁剪规则

1.1 基于生命周期的产品理想度提升策略研究

TRIZ理论指出，产品及其技术的发展遵循一定的客观规律，在进化过程中一般会经历孵化期、成长期、成熟期和衰退期，形成产品生命周期S曲线[18]，分析技术系统的生命周期可以评估现有技术的成熟度，为产品研发策略的制定提供科学依据。

1.1.1 产品生命周期S曲线的简明判定

TRIZ识别产品生命周期阶段的定量指标有性能参数、专利数量、发明级别、利润等[18]，存在统计工作量大、数据收集困难、周期长等问题，在不需要定量精确判定的场景下，可以采用简明的定性判定方法，如图1所示。

若市场还未有该产品出售，则处于孵化期；若为市场在售产品且其关键性能参数处于持续改善状态，则处于成长期；若为市场在售产品且其关键性能参数已接近极限，则处于成熟期；对于关键性能参数已接近极限的产品，若市场已有竞争性产品出现且技术参数高于当前系统，则处于衰退期。

1.1.2 基于理想度提升的功能理想化策略

提高理想度是指导产品设计的最高法则，产品(技术系统)的理想度[18]

(1)

式中：I为理想度；U为有用功能；C为成本。

TRIZ中的技术系统进化法则描述了技术系统在实现其功能的过程中改进和发展的趋势，可以为产品进化提供方向和路线，但在产品生命周期不同阶段重点应用的法则不同。生命周期各阶段的提高理想度策略[19]、常用的进化法则[17]以及改善系统的功能理想化路径如表1所示。在产品从孵化期至衰退期的进化过程中，首先向系统内添加新的元素，扩展系统的组成，改善系统功能结构直至满足需要为止；然后通过删减系统组件来降低成本，优化功能结构，提高系统的理想度[20]。

表1 产品生命周期各阶段的功能理想化策略

1.2 基于技术系统进化的功能裁剪规则提取

裁剪规则是裁剪方法实施过程中指导有用功能重组和系统功能重构的原则[21]，目前应用最广泛的4条裁剪规则是：①若不再需要某种功能，则可裁剪功能载体及其功能对象；②由功能对象自己完成有用功能；③由系统内的组件替代被裁剪组件完成有用功能；④由系统外的组件替代被裁剪组件完成有用功能[22]。由于裁剪路径少，规则应用针对性不强，导致创新解存在局限性和随意性，本文面向消除有害作用、功能简化和功能增益的不同目标，以提高系统理想度和功能理想化策略为指导，基于技术系统进化法则，提取了10条功能裁剪规则。

(1)基于完备性法则的裁剪规则

完备性法则是孵化期技术系统进化的常用法则。一个技术系统要实现设定功能，必须具备动力装置、传动装置、执行装置和控制装置[17]。处于孵化期的产品通常无法独立实现其主要功能，因此从超系统获取资源是技术系统发展的有效路径。基于完备性法则的裁剪规则可提取为：

ET1：引入系统外组件，即通过引入超系统组件来完善系统功能。

ET2：资源替代，即采用系统外的其他资源替代问题组件完成系统功能。

(2)基于能量传递法则的裁剪规则

经典TRIZ中的能量传递法则指明了能量流的传递规律，即能量应从能量源以最短路径流向技术系统的所有组件[17]，但是缺乏对物质流与信息流传递的关注。现代TRIZ把物质、能量、信息统称为流，并提出了新的问题分析工具——流分析以及流改进措施[23-24]。技术系统的进化应沿着缩短流传递路径、减少能量形式的转换次数、减少信息传递层级的方向发展[19]。基于能量传递法则的裁剪规则可提取为：

ET3：删除有害功能载体，即直接删除产生有害功能的问题组件。

ET4：裁剪中性或辅助功能，即在不影响主要功能完成的条件下，裁剪系统功能结构中的辅助功能和中性功能。

(3)基于提高理想度法则的裁剪规则

提高理想度是推动技术系统进化的主要动力。提高理想度的进化方向主要有减少有害功能和成本、增加有益功能、应用理想系统替代有害作用系统[17]。基于提高理想度法则的裁剪规则可提取为：

ET3：删除有害功能载体。

ET5：变换物场增益有用功能，即通过引入新物质和场资源加强或增加有用功能。

ET6：新原理替代，即采用新原理替代原有的功能实现原理，从而消除系统有害功能。

(4)基于动态性法则的裁剪规则

动态性进化法则指技术系统向增加结构柔性、可移动性和可控性方向发展[17]，动态化的关键是通过系统某些参数的变化使系统调整至最佳工作状态。基于动态性法则的裁剪规则可提取为：

ET7：改变结构，即通过改变问题组件的结构形式来完善功能或消除有害功能。

ET8：改变参数，即通过改变组件性能参数来完善功能或消除有害功能。

(5)基于子系统不均衡进化法则的裁剪规则

技术系统由多个实现各自不同功能的子系统组成，每个子系统均沿着各自的S曲线进化，导致各子系统之间发展不均衡[17]。基于子系统不均衡进化法则应及时发现并改进最不理想的子系统，消除因子系统间不均衡而出现的矛盾，其裁剪规则可提取为：

ET2：资源替代。

ET4：裁剪中性或辅助功能。

ET6：新原理替代。

(6)基于向超系统进化法则的裁剪规则

向超系统进化的路线沿着系统合成方向发展，通过增加合并系统参数差异、增加合并系统功能差异、增加系统集成深度来实现产品进化[19]。当系统进化到极限时，实现某个功能的子系统会从系统中剥离，转移至超系统；该子系统功能在得到增强改进的同时，也简化了原有系统。基于向超系统进化法则的裁剪规则可提取为：

ET4：裁剪中性或辅助功能。

ET5：变换物场增益有用功能。

ET8：改变参数。

ET9：功能对象自己完成有用功能。

(7)基于向微观级进化法则的裁剪规则

向微观级进化法则指出，技术系统向着减小元件尺寸的方向发展，即由宏观到微观，向原子、粒子级别进化，增加组件的分割度是主要进化路径[17]。基于向微观级进化法则的裁剪规则可提取为：

ET7：改变结构。

ET8：改变参数。

(8)基于协调性法则的裁剪规则

协调性法则指出，技术系统向着其子系统之间相互协调、与超系统协调的方向发展[17]，主要表现为形状、材料和频率的协调[19]。基于协调性法则的裁剪规则可提取为：

ET7：改变结构。

ET8：改变参数。

ET10：改变材料，即通过改变材料来完善作用不足的功能或消除有害功能。

综上所述，基于进化法则提取的功能裁剪规则如表2所示，按照实现作用不同，裁剪规则分为消除有害作用、功能简化和功能增益3类。

表2 基于进化法则的功能裁剪规则

续表2

续表2

2 裁剪对象及优先级的确定

2.1 裁剪对象的选择

功能裁剪设计首先要合理选择裁剪对象。本文借鉴功能成本图[25]的概念，提出组件相对功能价值分析方法，为功能裁剪对象的定性选择提供简洁易实施的依据。

组件的功能价值

(2)

Fi为功能类别。功能分为基本功能、辅助功能和附加功能。基本功能是与技术系统的主要目的直接有关的功能；辅助功能是服务于基本功能的功能，以保障基本功能更好地执行；如果功能对象为超系统组件，则该功能称为附加功能[25]。基本功能记为FA；辅助功能记为FB，如果辅助功能的对象是提供基本功能的组件则为FBA；附加功能记为FC。功能类别等级从高到低依次为FA，FBA，FB，FC。

Hi为功能水平。根据与基本功能的关系，功能分为有用功能和有害功能。有用功能指功能载体对功能对象的作用沿着期望的方向改变功能对象的参数，有用功能对功能对象参数的改善值和期望值之间的差异称为功能水平。当实际改善达到所期望的改善时称为有用充分的功能，当实际的改善大于所期望的改善时称为功能过度，当实际的改善小于所期望的改善时称为功能不足。有害功能指功能载体提供的功能不是按照期望的方向改变功能对象的参数[19]。有用充分的功能记为H1，有用但不足的功能记为H2，有用但过度的功能记为H3，有害功能记为H4，功能水平从高到低依次为H1，H2，H3，H4。

Cp为组件的成本占比，即该组件成本占产品总成本的百分比值。

最理想的组件功能价值表示为

最不期望的组件功能价值表示为

通过对比分析组件的功能价值可得系统组件的功能—成本图，如图2所示。位于区域1的组件，功能类别价值高、功能水平高、成本低，为理想区域；位于区域2的组件，功能类别价值高，但功能水平低、成本高，应通过提高功能水平、降低成本的方式来提高价值；位于区域3的组件，功能水平高、成本低，但功能类别价值低，需采取功能增益的策略来提高功能类别价值；位于区域4的组件，功能类别价值低、功能水平低、成本高，应通过裁剪实现系统功能优化。

2.2 组件裁剪优先级的确定

组件裁剪优先级表征了系统功能裁剪设计的优先顺序。不同裁剪顺序可能使产品的进化方向不同，系统理想化水平的提高程度也不同。

TRIZ完备性法则指出，一个技术系统要实现设定功能必须具备图3所示的4个基本部分[19]，并具有最低限度的工作能力。其中，动力装置将从能量源获取的能量转变为系统所需的能源，传输装置将能量或场传递给执行装置，执行装置对系统作用对象执行功能，控制装置协调其他装置实现功能[17]。

有害功能的实施同样符合技术系统完备性法则，因此可以从破坏系统完备性入手，按照执行装置→传输装置→动力装置→控制装置的顺序确定裁剪组件的优先级。

基于组件相对功能价值分析和破坏系统完备性，提出的裁剪优先级确定流程如图4所示。

(1)组件相对功能价值分析 通过分析系统功能，建立功能价值参数表和功能成本图。

(2)组件区域判断与分类 根据功能成本图判断组件区域，并基于完备性法则进行分类。

(3)确定裁剪对象和裁剪顺序 裁剪优先级从高到低依次为4区组件→3区组件→2区组件。首先选择4区组件为裁剪优化对象；然后选择3区组件进行裁剪设计以实现功能增益；最后以提高功能水平、降低成本为目标，选择2区组件进行裁剪设计。各区组件的裁剪设计均按照执行装置→传输装置→动力装置→控制装置的顺序进行。

3 面向生命周期的物场模型和功能裁剪 规则映射

3.1 物场模型与标准解存在的问题

物场模型是TRIZ对最小技术系统构成的表达方式，两种物质(substance)和一种场(field)组成的物场模型可认为是组件最少的技术系统，是实现一个功能的最简约结构[26]。物场模型进化的总体趋势为：不完整物场→普通物场→物质—场参数可变物场→物质—场协调→结构可变物场→加强物场[20]。

按照功能的完成情况，物场模型分为有用充分、作用不足、作用过度、不完整和有害物场模型。针对不完整、作用不足和有害物场模型，TRIZ提供了标准解系统进行改进[18]。标准解系统共有5级76个标准解，其缺点是体系庞大、标准解的选择缺乏判断依据；第2级标准解(增强物场模型)指引性不强，存在一定的主观性和盲目性；第3级标准解(向超系统和微观系统进化)和技术系统进化法则重复；第5级标准解的部分解法和物理效应库内容重复。

3.2 物场模型与功能裁剪规则的映射关系

问题物场模型直观表征了系统功能结构的缺陷，通过物场模型变换可以实现系统功能的优化重构；功能裁剪规则是指导有用功能再分配及系统功能重构的原则，因此可用裁剪规则指导物场模型变换重构，实现有用功能重组。

面向生命周期不同阶段的产品，以提高理想度和功能裁剪策略为指导，建立物场模型和功能裁剪规则的映射关系如表3所示，其中：S1为作用对象，S2为工具，F为场。相比于76个标准解系统的物场求解模型，应用功能裁剪规则指导物场模型变换重构具有以下特点：

(1)面向产品生命周期的不同阶段，以物场模型和技术系统的进化趋势为方向，给出相应的裁剪规则指导物场模型变换重构，使有用功能重组的实施路径具体、功能载体的求解方向明确。

(2)标准解系统主要为存在问题的物场模型提供求解方法。本文针对有用充分的物场模型，给出了变换进化路径，扩展了物场模型的求解范围。

表3 物场模型和功能裁剪规则映射关系

4 基于物场变换及技术系统进化的功能 裁剪设计模型

功能裁剪设计主要面向已有产品的改进优化，通过系统功能分析比较系统组件的相对功能—成本价值，确定裁剪对象；基于组件相对功能价值分析与系统完备性拆解，确定组件裁剪设计的顺序；基于系统功能模型构建物场模型；面向产品生命周期不同阶段的产品，应用基于技术系统进化的裁剪规则对物场模型进行变换求解，实现有用功能重组和系统功能重构。

基于技术系统进化及物场变换的功能裁剪设计模型如图5所示，具体步骤如下：

步骤1确定设计目标。

步骤2选择原型系统。根据设计需求查询领域内的功能相似产品作为设计原型。

步骤3判定产品生命周期。应用产品生命周期简明判则明晰产品所处阶段，确定理想度提升的功能裁剪策略。

步骤4分析系统功能。从功能角度分析系统各组件之间的相互作用，建立系统功能模型图[19]。

步骤5确定裁剪对象及优先级。分析组件功能类别、功能水平和组件成本占比，建立组件功能—成本价值参数表，绘制功能成本图，判定各组件所在区域；基于组件相对功能价值分析和破坏系统完备性，确定裁剪对象及优先级。

步骤6物场模型的构建与分类。基于系统功能模型图建立物场模型，并按照有用充分、不完整、作用不足、有害的物场模型进行分类。

步骤7变换求解物场模型。以提高理想度的功能裁剪策略为指导，针对生命周期不同阶段的产品，应用相应的裁剪规则指导物场模型进行变换重构，实现有用功能重组和系统功能重构。

步骤8对方案进行综合与评价。

5 工程实例

秸秆燃料成型机是一种将粉碎状秸秆原料经过压缩制成颗粒或棒状、块状燃料的设备，目前市场上的秸秆燃料成型机多采用环模压辊式结构，如图6所示，其存在模孔易堵塞、压辊和环模磨损严重、生产率低及维修不便等问题，成为制约秸秆燃料成型规模化和产业化的瓶颈[27-28]。本文以提高设备可靠性、减少辊模磨损、提高生产率为目标，基于功能裁剪设计模型对秸秆燃料成型机进行改进设计。

5.1 生命周期的判定

目前，市场上已存在秸秆燃料成型机，但性能参数不佳且未接近设计极限，系统可靠性差，不能满足生产要求，由图1判定秸秆燃料成型机处于成长期。提高系统理想度的策略是通过向双、多系统转化改善系统功能，通过系统功能裁剪去除系统中的有害组件和联系，以及通过更换组件和联系实现功能替代。

5.2 系统功能分析

从功能角度分析秸秆燃料成型机各组件之间的相互作用，建立系统功能模型，如图7所示。

5.3 裁剪对象及优先级的确定

分析组件功能类别、功能水平、组件成本占比和组件分类，组件功能价值参数如表4所示。

表4 环模压辊式秸秆燃料成型机的组件功能价值参数表

续表4

环模压辊式秸秆燃料成型机的组件相对功能—成本价值图如图8所示，现有系统中没有处于理想区域的组件，符合成长期产品的特征。基于图8所示的功能成本图，确定裁剪优化对象为4区组件，即环模孔、喂料装置、辊模间隙；功能增益对象为3区组件，即电机、主轴、环模盘、环模托盘；提高功能水平/降低成本对象为2区组件，即压辊。由图4确定裁剪设计顺序依次为环模孔→喂料装置→辊模间隙→环模盘→环模托盘→主轴→电机→压辊。

5.4 物场模型的构建与变换

5.4.1 物场模型的构建

基于5.3节确定的裁剪对象和图7的系统功能模型图，分析构建出13个物场模型，如图9所示。

5.4.2 基于裁剪规则的物场变换

根据5.3节确定的组件裁剪设计顺序，应用裁剪规则对图9构建的物场模型进行变换重构。

(1)4区组件的物场变换

4区组件的物场模型如图9a～图9e所示，应优先进行裁剪变换来优化功能结构。

在图9a所示的秸秆压块堵塞环模孔有害作用物场模型中，秸秆压块是系统的作用对象，不能裁剪删除该组件。应用ET6新原理替代，提出概念解1：在模孔内部添加振动装置，利用振动频率使秸秆压块顺利脱模。应用ET10改变材料，提出概念解2：在模孔表面涂覆润滑涂层，以减少摩擦阻力，避免模孔堵塞。

针对图9b所示的环模孔对秸秆压块挤压作用不足的物场模型，应用ET5变换物场增益有用功能，提出概念解3：引入气场，在模孔中形成负压，以增强对秸秆的挤压作用。应用ET8改变参数向双系统进化，提出概念解4：增加模孔数量，在环模盘上设置上下两排模孔，以提高生产率。应用ET7改变结构，提出概念解5：采用方形模孔结构，将圆柱形模孔改为方形模孔，在同等直径下体积增大、产能增加。

针对图9c所示的喂料装置对秸秆引导作用不足的物场模型，裁剪删除喂料装置，应用ET7改变结构，提出概念解6：采用分料盘替代喂料装置，引导秸秆均匀进入成型室。

针对图9d所示的秸秆散料改变辊模间隙的有害作用物场模型和图9e所示的辊模间隙容纳秸秆散料作用不足的物场模型，裁剪删除辊模间隙，应用ET7改变结构，提出概念解7：在环模盘内壁设置进料凹槽，以方便容纳秸秆散料。

(2)3区组件的物场变换

3区组件的物场模型如图9f～图9m所示，应通过裁剪变换实现功能增益。

针对图9f所示的秸秆散料摩擦环模盘的有害作用物场模型，采用ET2资源代替，提出概念解8：在秸秆里添加润滑物质，以减小秸秆与环模盘间的摩擦力。

图9g所示为环模盘限制秸秆散料有用充分的物场模型，由表4可知环模盘成本较高且拆卸维修不便。应用ET7改变结构和ET8改变参数，提出概念解9：环模盘采用组合式结构，由两个环模块拼接组合形成一个成型模孔，以便加工和拆装。

针对图9h所示的环模托盘支撑秸秆散料有用充分的物场模型和图9j所示的环模托盘支撑环模盘有用充分的物场模型，应用ET10改变材料，提出概念解10：环模托盘采用比环模盘材料成本低的Q235制造，以降低成本。

针对图9k所示的主轴旋转压辊有用充分的物场模型和图9m所示的电机驱动主轴有用充分的物场模型，应用ET8改变参数，提出概念解11：采用变频电机驱动主轴，带动压辊的转速可以调节，以适应挤压阻力的波动。

(3)2区组件的物场变换

2区组件的物场模型如图9n和图9p所示，应通过裁剪变换来提高功能水平，降低成本。

针对图9n所示的秸秆散料摩擦压辊的有害作用物场模型，采用ET10改变材料，提出概念解12：压辊表层采用耐磨材料制造，以提高表面硬度和耐磨性。

针对图9p所示的压辊挤压秸秆散料作用不足的物场模型，应用ET7改变结构和ET8改变参数，提出概念解13：压辊外形采用类齿轮状结构，以增大对秸秆的挤压力，实现精准压缩。

5.4.3 实施方案

本文对13个概念解进行方案综合与评价，创新设计了一种立式双孔辊模咬合式秸秆燃料成型机[29]，其结构示意图如图10所示，具有以下特点：①采用新型环模结构，单层环模盘上开有上下两排模孔，粉碎后的秸秆由一个进料凹槽喂入，由两个方形模孔挤出，增加了模孔开孔率和物料导入率，有利于提高生产率；②压辊采用类齿轮状设计，以减小秸秆和压辊的摩擦面积，压辊和环模孔的咬合式结构有利于对物料进行精准有效挤压；③环模盘采用便于拆装的多块组合式结构；④采用分料盘引导秸秆均匀入料。

6 结束语

产品的设计过程分为问题分析、概念设计、技术设计和详细设计4个阶段，产品创新性实现的关键在概念设计阶段[30]。概念设计的任务是根据需求确定系统的功能工作原理、拟定功能结构、选择功能载体、求解可行方案，然而目前常用的经验设计、类比设计难以获得创新解，亟需能有效指导产品概念设计实践的功能创新设计与功能求解方法。为此，本文面向产品改进型设计，结合产品生命周期理论，提出一种基于技术系统进化和物场变换的功能裁剪方法。该方法以提高系统理想度和功能理想化策略为指导，基于技术系统进化法则提取10条功能裁剪规则，根据功能改进属性划分为消除有害作用、功能简化和功能增益3类，相比传统裁剪规则增加了裁剪路径且更具指引性；基于组件相对功能价值分析选择裁剪对象，结合破坏系统完备性趋势确定组件裁剪优先级，能够避免裁剪对象选择和评价的主观性与随意性。面向生命周期不同阶段的产品，以物场模型及技术系统的进化趋势为方向，应用相应的功能裁剪规则指导物场模型变换重构，使有用功能重组的实施路径具体、功能载体的求解方向明确；针对有用充分的物场模型给出了变换进化路径，扩展了物场模型的求解范围。基于上述方法构建了流程化的功能裁剪设计模型，将该模型应用于秸秆燃料成型机改进设计实例，创新性地设计了一种立式双孔辊模咬合式秸秆燃料成型机，验证了设计模型的可行性和有效性。

采用本文所提的功能裁剪方法，可以改善生命周期不同阶段产品功能理想化的针对性和指引性，提高产品创新设计的效率。然而，由于系统功能模型的构建依赖于设计者的认知判断，影响物场模型的提取及功能裁剪路径的选择，未来将研究面向不同目标的系统功能建模方法，开发功能裁剪设计计算机辅助创新(Computer Aided Innovation，CAI)软件，以提高设计模型的可操作性，为企业创新设计提供方法支撑。