系统架构6 功能| 你能通过什么动作改变什么？

原创 精进学思行 精进学思行 

以前听过一个笑话，“如何把大象冻起来？”，分为三步：打开冰箱门，把大象塞进去，关上冰箱门。

这个笑话能很好解释本文想分享的内容——系统的功能。在系统架构5 形式| 没有形式，何来功能？中介绍了"形式"，它是功能的载体，而功能则是一个系统，特别是人造系统存在的主要目的。本文会从下面4个方面进行分享：

什么是功能？

如何从外部视角分析功能？

如何从内部视角分析功能？

交互和价值链是什么？

1 什么是功能？

1.1 功能定义

如果说形式回答的是“系统是什么？”，那么功能的简单描述就是“系统能做什么？”，按照《系统架构》中的定义：

功能是可以产生或促进性能的活动，操作或转换。在经过设计的系统中，功能就是系统得以存在的动作，它最终会令系统的价值得到体现。它是通过形式来执行的，形式对功能起着工具性的作用。功能要从实体间的交互中涌现出来，是产品或者系统的一项属性。

我理解这个定义有3层意思：

①功能是活动、操作和转化，至于转化什么，后面会提到（操作数）；

②经过设计的系统的价值，通常需要通过功能来体现；

③功能常常需要不同的实体间的交互来实现。

举个简单的例子，现在天气比较热，我们常常使用空调来降温，它的功能就是通过内部的一系列动作，将室内的温度从高温转换为低温。而此刻，我居住的地方的空调刚好坏了，它没有实现降温的功能，价值就没有没有体现出来，而我试了一下，它的鼓风功能是没问题的，但是风的温度一直是常温， 很有可能是制冷剂出了问题。

1.2 功能=过程+操作数

我们在系统架构1：系统架构-对系统的抽象和分析分享过，功能还有个更简介表述：

功能=过程+操作数；

比如：（房子）的功能=安置（过程）+居住者（操作数）

过程比较好理解，它指的就是对象经历的一些模式转换，通常指对象的创建、销毁和改变。

而上面提到的“对象”，在功能中有个常用的说法“操作数”。什么是操作数？在《系统架构》中定义是：

操作数是一个对象，可能在某段时间内稳定而无条件的存在。但是不同于系统架构5 形式| 没有形式，何来功能？提到“形式”，操作数不需要先于功能的执行而存在，它常常会以某种方式被功能所操作。它可能会由功能中的过程部分来创建、修改和消耗。

比如一部汽车可以实现运输功能，但事先你不知道运输的对象（操作数）是人还是物？

1.3 功能的表示

功能中的过程和操作数有个很大的不同点，过程常常是暂时而动态的，很难通过单个照片记录整个过程，比如下图中左边的一个，我们很那知道这是要取下来还是安上去。

我们当然可以用一系列图或者视屏来记录整个过程，当然我们还以用系统架构3 ：如何用简洁图形描述系统架构？提到的语言来进行描述，就是用矩形表示操作数，用椭圆表示过程。而且它们还可以拓展一下，就是把操作数的状态和过程需要的载体也体现出现：

明白了功能的定义，我们如何对一个系统的功能进行更进一步的分析呢？《系统架构》提供了两种不同的视角：外部和内部。外部视角，就是系统对外展现功能和价值；内部视角重点说明的是系统如何通过内部的过程实现外部的价值。以空调为例，外部视角就是看它的制冷或制热表现，内部视角，就是看里面的压缩机，冷媒，管道等互动方式，从而实现外在的制冷/制热效果。

2 外化的价值

从外部视角分析系统功能时，我们可以问“系统对外体现的，与价值相关的主要功能是什么？”，它包含了3个方面：跨越边界，主要功能，价值相关的操作数。

2.1 跨越边界

我们分析的绝大部分系统都是有边界和对外接口的，而功能的价值常常需要穿越边界，通过接口对外呈现。还是以空调为例，空调的出风口就是一个边界，如果它具备制冷功能，就意味着它能让冷空气跨越边界（出风口）对外呈现出来。对于一个有创意的设计团队，它的价值也需要通过跨越边界的外化来展现，不能说，我们有一个好想法和设计方案，但在脑子里，它需要通过交付的设计方案来实现。

2.2 主要功能

空调主要用来改变温度的，汽车主要是用来出行的，手机主要是用来通信的。这里提到的“主要“说明的是系统的主功能，因为绝大部分的系统都不只是单一的功能，即使设计时是满足单一功能目的， 但常常可以用在其它的用途，比如锤子可以钉钉子，也可以成为凶器。

此外，在现在的工作中，工程师面对的需求和潜在功能实在太多了，如果不定义好主要功能并将其做好，最后导致的就是做了很多辅助功能，但是主要功能却没有做好。

延伸来看，在职场上的人，有不同的岗位和角色定位，比如市场、运营、工程、产品等，如果从功能角度看，我们每个人都有自己的主功能（主业），也会有自己的辅助功能（辅业），而且时常还会收到其它不同来源的需求，从我的经验教训来看，我们要有意识控制需求，先把主业做好，而不是弄了一堆副业，就好像一个产品经理，如果没有本质工作（识别需求，定义产品功能，项目管理等）没有做好，而宣称自己能写几行代码，是产品人中代码写的最好的，其实是没有意义的，没有价值的。

针对以上的情况，我们可以问自己两个问题：

先不考虑我们需要加入的功能，先考虑构建这个系统时，本来想要展现的功能是什么？

哪一个的失败，会导致操作人员抛弃或替换该系统？

2.3 和价值相关的操作数

前面提到了"功能=过程+操作数"。而大多数价值的实现是体现在操作数上，甚至更加具体的是操作数的某个属性。以下图为例，运算放大器的功能是放大（过程）输出信号（操作数），而我们要放大的是输出信号的振幅，从“低”的状态放到"高"的状态,我们需要的加价值就体现在输出信号（操作数）振幅变高（状态）上。

所以，如果想要更加细致去分析和描述系统的外化价值，《系统架构》中建议问三个问题：

①系统在体现其价值时所操控的是哪个操作数？

②该操作数的哪个属性和价值最相关？在该属性中，和价值最相关的是哪个状态？

③本系统通过哪个过程，来改变操作数中与价值最相关的状态？

我们以Bose的主动降噪耳机为例，它操作数是人耳附近的声音，而其中最相关的属性是声音的声压级，可以初略分为高、中、低三个状态，和价值最相关的是低的状态，Bose的降噪耳机，通过发送一个和外在本来的噪声相反的声波，实现声音的声压级从大到小的状态变化，体现价值。

3 内在的机理

3.1 识别方法

上面的Bose耳机可以发送反向声波，降低噪声，它内部具体是怎么实现的？这就到了动能分析的第二个层次，就是分析系统是如何通过内部功能实现外部功能的？这个分析常常比外部分析难，因为他需要更多的专业知识，就以Bose耳机为例，你至少要知道声波抵消的原理，要了解电声学，还需要懂得算法如何实现等。

本书提到好几种方法去分析功能的内在机理，比如逆向法，标准蓝图法、隐喻法、先例法、建模法和实验法等，这里只举例说明“标准蓝图法”。

它有点像我们通常所说的“套路”，《系统架构》以出行为例说明，在150年前一个人要从家中出发去城镇，他所遵循的过程应该是：把马牵出马厩，上马，沿着马路骑向城镇，到达城镇，把马关进马厩。

我们今天从家开车到办公室，所采取的过程也是类似的，先把车从车库开出来，然后沿着公路驶向公司，到达公司之后，又把车停到停车场。

对比上述过程，就会发现他所包含的过程是相当固定的，就好像一个“标准蓝图”。

这些套路比较通用，适用性很强，可以帮组我们理清思路。但是它也有不足，就是对于表层，一些常规的东西是能够通过这样的方式识别的，而对于一些专业性很强，需要更深刻的理解东西，有时会感觉不足。

以我们专业（振动噪声）分析的一个经典套路“源—路径—响应”为例， 对于一个完全不了解这个专业的人，如果他稍微了解了一下，就会觉得思路很清晰，但如果再往下一层，激励源怎么确定？边界的影响在没考虑？如果和路径耦合了，怎么解耦？他们各自的权重是多少？对于超出分析频率范围的，如何近似判断？又会觉得很多地方其实不清楚。

而要弄清楚它们，需要更多深入而系统的专业知识、方法和工具。

3.2 交互和价值链

虽然我们很难穷尽内部功能中最底层的实现，但是我们可以上升一层，梳理出它们比较上层的一个逻辑，并用OPM或SysML来清晰描述内部的功能过程。在这个过程中，有个特殊的操作数，它由上有过成创建，而由下游过程销毁，这种操作数构成了交互，比如下图中泵的内部功能，水不断流入和流出，并被不同的过程操作。

上面这些内部过程对操作数的作用，最后呈现到系统的边界和接口的地方就是我们前面提到的外部功能。而所谓的内外之分，看我们对系统的选择，如果看把一个人作为一个系统，放在一家公司，其它同事对他就是外在的，如果是一家公司看成一个系统，应对市场的需求，则一个员工就只是内部系统的一个环节。

如果需求和价值确定了，价值的创造过程就可以识别出来，而这些构建价值的过程形成的链条就是价值链，从这个链条中，我们就可以识别和分析哪些换件创造了价值，哪些是关键的环节，而我们在《精益工作法》:去掉不创造价值环节提到的精益原则， 其实就是尽量消除不创造价值的环节的过程。

总结

功能是什么？它是产生或促进性能的活动，操作或转换，可以分为过程和操作数。价值和常常产生在系统的边界和接口处，它和和操作数的某些状态直接相关，操作数可以通过程产生和转化。