摘要：产品有害功能是一类产品质量缺陷，有害功能的存在会对用户或产品带来危害，有害功能的前端分析和处理是规避其危害的有效途径。论文提出基于虚拟环境的有害功能演化过程模型，首先构建产品工作的虚拟环境；其次在虚拟环境中建立系统功能模型，并在虚拟环境中进行推演，形成演化过程模型，通过流与作用对象间的作用分析和判断是否有害，以确定系统有害功能，为后续有害功能的进一步消除提供依据和基础；最后以ATM机纠偏模块的创新设计过程验证了理论的实用性和有效性。
关键词：有害功能；虚拟环境；功能建模；演化
0 前言
产品有害功能是一类产品质量缺陷，其表现程度影响范围广，甚至给人类带来沉重的灾难和巨大的经济损失，同时也消耗着大量公共资源，已成为一个重要的公共安全问题。近年来，随着产品有害功能对人们造成的损害越来越大，对有害功能的研究显的尤其重要。国内外对于有害功能的相关研究主要围绕产品设计缺陷和失效展开。Kaplan S提出的预期失效分析（AFD），美国贝尔电报公司的电话实验室提出的故障树分析(Fault Tree Analysis，FTA)和源于决策树分析（简称DTA）的事件树分析（ETA）以及产品失效信息模型等，主要用来分析失效的模式，危害性及其解决措施【1,2】。许波，檀润华【3,4】等将TRIZ中的冲突解决理论与预期失效分析（AFD）相结合，建立了扩展的失效预测模型。上述研究主要是设计缺陷和产品失效的研究，而有害功能属于产品质量缺陷，研究的问题更加具体，更容易发现产品的问题所在，目前对有害功能的研究较少，对于有害功能的问题主要是事后处理，缺乏前端分析和预防。
通过上述描述容易发现，建立有害功能的演化模型，对有害功能进行前端分析和处理，具有重要的意义。有害功能不易做到前端分析和处理按照时间顺序分为3个阶段：首先是模型输入信息的确定，来源于研究者对产品工作环境影响因素的认识、分析、识别过程；其次是来源于输入流在模型中的演化过程，该阶段需要研究者决策
输入流经过模型演化后可能的输出；第三阶段是在演化完成后，通过输出流与作用对象间作用分析和判断是否有害。而第一阶段是有害功能研究的前提，虚拟环境的运用是解决该问题的重要途径。国外对于虚拟环境的研究主要是对传感器技术和图形处理的研究。美国波音公司在真实的环境上叠加了虚拟环境，让工件的加工过程得到有效的简化【5】；德国将虚拟环境应用在了对传统产业的改造、产品的演示以及培训三个方面，降低了成本，吸引了大量客户【5】；国内主要研究的是虚拟环境的建立以及虚拟场景模型分布式系统的开发，北京航空航天大学建立了一种分布式虚拟环境，可以提供虚拟现实演示环境、实施三维动态数据库、用于飞行员训练的虚拟现实系统以及虚拟现实应用系统的开发平台【5】。目前对于虚拟环境的研究主要用于产品加工过程和模拟演练过程，还没有用于概念设计中有害功能的推演，以及概念设计仿真。
作者：刘震辉