功能设计是产品设计的核心，是根据用户需要和产品定位，对现有产品功能系统中的不完整功能、有害功能、不足功能进行优化、调整和重组，或对新产品应具备的功能系统进行规划和构建，进而进行功能载体设计的过程。本书根据制造业企业产品和技术创新需求，针对产品设计中功能理解、认知、表示、映射等问题，以扩展效应驱动功能建模、求解和评估过程，辅以专利知识挖掘、形式化表达、定性仿真等方法进行功能认知、创新等研究，形成了基于专利分析的产品需求预测技术、功能结构形式化表达技术、基于专利知识挖掘的产品功能进化判定技术、功能创新原理方案构建技术、功能原理解建模与仿真分析方法，以及融合上述技术与过程的产品功能设计过程模型和可持续性功能设计过程模型，并提供了多个工程案例，从而构成了完整的功能设计理论体系。本书给出了系统化产品功能设计方法，并为产品功能设计过程中出现的困难问题提供了解决途径，以支持企业技术与产品创新。

本书的方法和技术可供从事产品创新设计与研发的工程技术人员，研究生、教师和科研人员参考。

前辅文
第1章 绪论
  1.1 引言
  1.2 功能设计研究现状与进展
   1.2.1 功能设计研究现状
   1.2.2 功能设计研究进展分析
  1.3 本章小结
第2章 功能定义及分类
  2.1 引言
  2.2 功能定义
  2.3 功能分类
   2.3.1 基于流类型和数目的功能分类
   2.3.2 面向功能结构表达的功能分类
   2.3.3 面向功能结构设计的功能分类
  2.4 本章小结
第3章 功能需求获取技术
  3.1 引言
  3.2 需求进化理论研究
   3.2.1 需求进化的一般规律
   3.2.2 需求进化定律及需求预测
  3.3 基于专利知识挖掘的产品需求分析
   3.3.1 专利知识挖掘和分析方法
   3.3.2 基于专利知识挖掘的需求提取过程
   3.3.3 产品需求的等级结构划分及归纳
  3.4 基于产品生命周期的需求创新
   3.4.1 产品生命周期预测
   3.4.2 产品生命周期各阶段的需求分析
   3.4.3 产品新需求确定过程模型
  3.5 案例分析
   3.5.1 手机的概况
   3.5.2 基于面向产品创新需求进化机理模型的智能手机创新
  3.6 本章小结
第4章 功能形式化表达技术
  4.1 引言
  4.2 功能术语集
  4.3 功能结构表达符号系统
  4.4 案例分析
  4.5 本章小结
第5章 功能分解与求解技术
  5.1 引言
  5.2 扩展效应链推理技术
   5.2.1 扩展效应模型
   5.2.2 效应模式
   5.2.3 效应链推理方法
   5.2.4 效应链设计实例
  5.3 产品原理结构
   5.3.1 结构与原理结构
   5.3.2 产品原理结构模型
   5.3.3 产品原理结构模型表示
   5.3.4 基于效应的原理结构设计
  5.4 基于扩展效应的基本单元映射
  5.5 扩展效应驱动的功能——行为——结构模型
  5.6 案例分析
  5.7 本章小结
第6章 功能创新技术
  6.1 引言
  6.2 功能进化与预测
   6.2.1 功能进化动力
   6.2.2 基于专利知识挖掘的功能进化定律抽取
   6.2.3 功能进化定律
   6.2.4 功能进化预测技术
  6.3 功能组合与配置
   6.3.1 功能组合内涵
   6.3.2 功能组合原则
   6.3.3 功能组合方案
   6.3.4 功能组合设计流程
  6.4 功能失效判断与消除
   6.4.1 功能失效定义与原则
   6.4.2 功能失效类型与传播模式
   6.4.3 技术系统中流的特性分析
   6.4.4 功能失效的确定
   6.4.5 功能失效的消除方法
   6.4.6 功能失效分析与消除过程
  6.5 功能创新过程模型
  6.6 案例分析
   6.6.1 需求分析
   6.6.2 功能分解
   6.6.3 功能结构进化与改进
   6.6.4 功能求解
   6.6.5 方案评价
  6.7 本章小结
第7章 功能原理解建模与仿真技术
  7.1 引言
  7.2 功能原理解元件建模
   7.2.1 元件符号系统
   7.2.2 元件建模基本过程
   7.2.3 案例分析
  7.3 功能原理解定性仿真
   7.3.1 定性仿真理论
   7.3.2 定性仿真在功能设计中的应用
   7.3.3 基于扩展效应的定性模型建立
   7.3.4 功能原理解定性推理
  7.4 功能原理解建模与仿真
   7.4.1 功能原理解建模与仿真过程模型
   7.4.2 案例分析
  7.5 功能原理解模型元件拓扑优化策略
   7.5.1 拓扑优化中要素的获取策略研究
   7.5.2 功能设计原理方案优化建模与实现的基本流程
   7.5.3 案例分析
  7.6 本章小结
第8章 产品功能设计过程模型及应用
  8.1 引言
  8.2 面向新产品开发的功能设计过程模型
   8.2.1 现有功能设计模型存在的问题与改进措施
   8.2.2 新产品功能设计过程及关键支撑技术
   8.2.3 新产品功能创新设计实例
  8.3 面向已有产品改进的功能设计过程模型
   8.3.1 已有产品功能设计过程模型
   8.3.2 已有产品功能创新设计实例
  8.4 本章小结
第9章 可持续性功能设计过程模型及应用
  9.1 引言
  9.2 概念界定
   9.2.1 可持续发展思想
   9.2.2 可持续发展思想在设计领域的渗透
   9.2.3 可持续性设计
   9.2.4 可持续性产品的含义
   9.2.5 可持续性功能设计
   9.2.6 存在问题及发展动态分析
  9.3 可持续性设计准则抽取方法
   9.3.1 可持续性设计指标体系
   9.3.2 基于专利知识挖掘的可持续性设计准则抽取
  9.4 可持续性设计准则与评价体系
   9.4.1 可持续性设计准则
   9.4.2 基于理想化水平的可持续性评价
  9.5 可持续性功能设计过程模型
   9.5.1 可持续性产品需求信息获取
   9.5.2 可持续性产品功能设计基本框架
   9.5.3 可持续性功能创新过程模型
  9.6 纽扣电池阴极自动扣圈机的可持续性创新设计
   9.6.1 扣圈机的技术现状分析
   9.6.2 扣圈机的可持续性创新设计
  9.7 本章小结
参考文献
附录

曹国忠，河北工业大学教授。现任国家技术创新方法与实施工具工程技术研究中心副主任、河北省制造业创新方法工程技术研究中心副主任。主要研究方向为：创新设计、发明问题解决理论（TRIZ）、功能设计、可持续性设计等。主持或作为主要参与人完成国家创新方法工作专项、国家科技支撑计划、863计划、国家自然科学基金多项。发表论文50余篇，出版创新方法著作3部。

檀润华，博导、教授，河北工业大学校长、全国政协委员，主要研究方向为创新设计、液压传动、工程设计。发表论文400余篇，出版创新方法著作9部。