一、技法概述
功能和结构是系统论中的两个重要概念。
功能是指事物在特定环境中发挥的作用或能力。如，电灯能够发光、照明，电冰箱能够冷藏物品，手表能够显示时间，电脑能够进行信息储存和计算，这些都是它们各自的功能。
结构是指事物内各要素的组织形式。事物不是要素的简单相加，而是按一定的规则组织起来的要素，这个规则、组织形式就是结构。各种事物都存在着结构，分子有分子的结构，原子有原子的结构；社会结构就是社会制度、社会关系，它将人与人组织起来。
功能和结构是事物的两个方面，结构是事物的内在构成，是横向的、相对静态的方面；功能是系统的外在行为，是纵向的、动态的方面。结构联结着事物与要素，功能联结着事物与环境。好比一个人的结构是四肢、骨骼、心肺肝脏、大脑神经，而其功能则是衣食住行、喜怒哀乐等外在活动。 ’
结构作为内在根据决定着事物的功能，结构不同，事物的功能也不同。
石墨和金钢石都是由碳元素组成的，但由于两者的排列次序和组成方式即结构不同，因而功能也迥然各异。石墨中的碳原子是六方层状结构，就像一幅叠起来的扑克牌，原子间的结合力非常弱，很容易滑动散开（下左图），石墨性能柔软，工业上用作润滑剂。金刚石中碳原子以立方结构排列，原子间以共价键形式结合，每个碳原子都紧密地与其他4个碳原子直接连接，构成一个牢固的结晶体(下右图)，金钢石比钢还硬，能划玻璃、制首饰。若把石墨变成金钢石，只需改变石墨中原子排列的形式即可。可见功能和结构是密不可分的。
石墨结构图 金钢石结构图
但功能不仅仅被结构所决定，而且以反馈调节为中介，能动地改变着事物的结构，从而使事物更加完善。这就是说，结构和功能互相联系、互相作用、互相改变。达尔文进化论认为，生物为了适应环境，会改变自己的活动方式，从而发生变异，使物种发生变化。例如，由于海水下降，陆地上升，一部分水生动物就爬上岸生活，变成两栖类、爬行类。这就是由于环境的改变，动物生活习性也发生改变，最后结构发生改变，从而更好地适应环境。
功能和结构并不是一一对应的关系。一种结构可以有多种功能，即一构多功。这在日常生活中是常见的，几乎任何一个事物都不止一种功能。衣服可以蔽体，又可以御寒，还具有装饰功能。另外，一种功能可以有多种结构，即同功异构。例如，人脑是由许多神经元组成的，而电脑是由许多电子原件组成的，它们的结构完全不同。电脑与人脑的相似之处不在于结构，而在于功能。这就告诉我们，为达到一个目标，获取一种功能，可以有多种途径，多种办法。
掌握系统论中功能结构方面的知识，对指导创造活动具有重要作用，为人们如何进行发明创造提供了一条功能结构方法。这就是在发明创造或创造性解决问题的过程中，应以社会需要的功能要求为出发点，首先确定满足某种社会需要的功能，然后研究实现该功能的手段和方法，或开拓新的结构，或调整已有结构，以合理的结构保证功能的实现。
二、运作艺术
1、发明的实质是追求社会需要的新功能
人类为什么要进行发明创造？人类发明创造活动的实质究竟是什么？
事实上，任何创造发明者的活动，都是为了满足某种社会的需要，需要是创造之母。社会需要是客观存在的社会现象，它是人们为了自身的生存和维持社会发展而对政治、经济、教育、文化、科技等方面产生的追求。但是对需要的满足只有通过劳动才能实现。对已有东西的需要，人们只需进行重复性劳动即可获得。对尚不存在的，但又期望得到的东西，则需要人们进行创造性的劳动。也就是说，社会需要是产生创造发明的基本推动力。正是各种不断增长的社会需要，推动着人们去叩开创造的大门，摘取满足人们需要的各种创造成果。爱迪生的座右铭就是：“我探求人类需要什么，然后我就迈步向前，努力去把它发明出来。”袁隆平的籼型杂交水稻、侯德榜制碱法、倪志福钻头等无数发明创造，无不是适应社会的迫切需要而产生的。
表面上看，人们不断发明创造各种新的物品是因为需要这些物品。其实，人们真正需要的是这些物品所提供的功能。人们购买物品的实质是购买功能。购买一支日光灯，是因为它能照明。为了照明，决不会去买一支不会发光的日光灯。购买钟表，是因为钟表具有显示时间的功能。瑞士的机械表能显示时间，日本的石英表也能显示时间，相比之下，价格不菲的瑞士机械表就远远不是物美价廉的日本石英表的对手了。
千百年来，人们为了追求省力、快捷、舒适这个功能目标，相继发明了牛车、马车、汽车、自行车、摩托车、火车、轮船，为了追求更省力、更快捷、更舒适，又发明了飞机、高速列车、卧铺汽车、轿车等。每一项发明的实现都是满足社会需要的新功能的实现。这就是麦尔斯所说的：“人需要的不是物，而是功能。”因此，可以说，发明创造的实质就是对社会需要的新功能的追求和实现。
2、以合理的结构保证新功能的实现
人类发明创造活动的实质，是对社会所需要的某种功能的追求，而某种功能总是以它的具体结构来保证的。美国麻省理工学院李跃滋教授认为，一项创新构思的产生，是发现某种需要和得到技术解决办法两者的结合。发现某种需要，即是确定追求某种新功能的目标；得到技术解决办法，即是设计出保证新功能实现的合理结构。李跃滋风趣地把发现某种需要看成是发明创造的母亲，把得到技术解决办法看成是发明创造的父亲，两者结合而产生的孩子即是发明创造的成果。那么，如何以合理的结构保证新功能的实现？可以结合其他创新技法来进行，如5W1H法、中山正和法、类比模拟法等。如设想构思洗衣机时，不直接设想它的具体结构，而是先抽象思考它的功能。
第一步，问题。人工洗涤衣物很费劲，劳动量大，能否发明一种机械代替人工洗涤。
第二步，关键功能。这种机械的主要功能是清洗衣物，确定关键功能清洗。
第三步，问题类推。运用联想、类比、发散思维等方法，把各种各样的清洗方法都列举出来，如按板搓洗、刷子刷洗、棒槌敲打、河中漂洗、流水冲洗及各种工业洗涤方法等。
第四步，背景提问。运用集中思维，把点的记忆联结成线的记忆，对设想出来的各种洗涤方法从本质上进行研究，也就是找出各种洗涤方法共同的实质性东西。上述各种方法中，最本质的是加速水的流动，加上洗涤剂，通过摩擦，将粘附在衣服上的污物冲洗掉。
第五步，概念提问。运用发散思维，充分发挥想象力，列举出各种各样可以加速水流速度的机构，如泵、转盘、喷嘴、超声波发生器等，从中寻找新的启示。
第六步，形成新概念。根据功能可靠、制造方便、成本低廉等技术经济条件进行评价，选用转盘甩水加速水流与内桶摩擦相结合方案。由此可见，用功能结构法发明洗衣机，不是先去设想它的具体结构，而是先把主要功能抽象出来，找出能反映洗衣机本质的关键功能。然后，围绕功能思考结构，这样就可跳出原来的洗衣概念的旧框框，产生新的突破。同样的道理，根据功能结构思路，人们除发明传统的波轮式、滚筒式洗衣机外，又发明了干洗机和超声波洗衣机。超声波洗衣机是利用超声波产生很强的水压，使衣物纤维振动，同时借助气泡上升的力使衣物运动而产生摩擦，达到洗涤去脏的目的。由于超声波洗衣机桶内没有转动部件，所以衣物磨损轻，工作时无噪声，节水节电。
功能是考虑一切事物的基本出发点，这就要求在分析并解决发明创造问题的过程中，要摆脱就事论事，就物论物，就结构论结构的研究，转变为以事物的功能为中心的研究。在发现某种社会需要时，力求弄清这一需要的实质，要有抓取关键功能的能力和丢弃旁枝末节的胆识，将最主要的功能抽取出来，并集中精力研究其实现的手段和方法，以取得发明创造的最佳成果。
需要强调的是，功能的确定是一个非常重要的环节。进行功能确定就是以简洁明确的语言对功能加以描述。这里要求描述的是功能，而不是事物的结构。确定功能的方法，通常用一个动词加一个名词来表示。如“润滑剂”可表述为“减少摩擦”，变压器可表述为“变换电压”，打火机可表述为“发火”。
功能概念中的动词，要求准确而概括，只有准确才不会引错构思方向，只有概括才不会束缚人的思路。如想设计一种加工孔的设备，要给加工孔的工艺下个定义。如果定义为“钻孔”，一下就会想到钻床，思路很窄。如果将“钻孔”改为“切削孔”，那么除钻床之外还会想到铣床、车床、插床、冲床等。如果再定义为“加工孔”，思路可以更加开阔，除了会想到上述切削机床之外，还会想到火焰切割、激光打孔、电火花加工等。
3、调整结构优化功能
结构是实现整体大于部分之和的关键。贝塔朗菲曾提出一个著名的公式：1+I>2。合理的结构才能充分发挥事物的整体效应，通过调整结构可以达到优化功能。
战国时代，军事家孙膑在贵族田忌家做门客。田忌常和齐王赛马，按上、中、下三个等级分别进行。他们赛了几场，田忌都输了。有一次，孙膑给田忌出了个主意：以下马对齐王的上马，以上马对齐王的中马，以中马对齐王的下马。结果这次田忌两胜一负，赢了千金。这次田忌为什么能赢呢？就是因为孙膑对其不合理的赛马结构进行了调整，在马的组合上选取了最佳结构，发挥了最好的整体功能。
倪志福在北京永定机械厂当工人期间，他所在的车间接到一批特种钢材零件加工打眼任务。可是用普通钻头打眼，三天竟烧坏了12根钻头，照此下去很难完成加工任务。倪志福仔细观察那些被磨损的钻头，发现每个用过的钻头的头部和两角都被烧坏。他突然产生了一个大胆的创意：把磨损和烧坏的部位干脆去掉。经过反复试验，一种新型钻头发明成功了。经过这种结构的调整，“倪志福钻头”在切削力、耐用度、分屑、断屑等切削性能的提高上都比较全面。倪志福的这一重要发明，在20世纪60年代初期我国实施奖励制度开展的首次评奖中，荣获国家发明奖。
王仁忠设计的新型木地板，解决了木地板“干缩潮胀”起拱变形的世界性难题，也是调整结构获得优越功能的成功范例。王仁忠原是武汉市一名下岗职工，为了生活，四处奔波。他在装修木地板时发现，铺得好好的地板，过了不久就起拱变形。专家告诉他，这是由木材本身遇水发胀的特性决定的，连号称“地板王国”的德国都没有解决这一难题。从小对木工手艺情有独钟的王仁忠决心解决木地板变形问题。经过数年艰苦探索，终于获得成功。他改变木地板的单片形状，把单片设计成S形，并拢后成一组组正弦曲线的镶嵌式地板。根据力分解原理，这种曲线地板的变形内应力可以互相抑制抵消，令人烦恼的木地板起拱变形难题迎刃而解。
功能结构是一个比较系统、比较全面的创新思路与方法，不仅适用于产品的创新，也适用于社会政治经济组织的改革。
（汇新摘自《创造力培养》古真/编著）