ФУНКЦИОНАЛЬНО-ИДЕАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Функционально-идеальное моделирование (свертывание) - метод,
разработанный для удаления элементов
из ТС с сохранением ее полезных функций.
УСЛОВИЯ СВЕРТЫВАНИЯ - способы
перераспределения полезных функций удаляемого
элемента.
ЗАДАЧИ СВЕРТЫВАНИЯ - задачи, которые необходимо решить для
реализации выбранных условий свертывания.
Функционально-идеальнаЯ
модель - модель объекта, включающая оставшиеся после свертывания элементы и перераспределенные
в соответствии с условиями свертывания
функции, а также задачи свертывания и
оставшиеся и возникшие вновь НЭ. Модель оформляется в виде таблицы.
Различные виды анализа помогают выявить огромное
количество НЭ различных типов. В классическом ФСА предполагалось, что для
устранения всех НЭ следует решить соответствующее количество задач. Однако по
мере создания новых и углубления старых методов анализа наступил момент, когда
количество выявляемых НЭ превысило решательные возможности среднестатистической
группы, ведущей работу (во всяком случае, жесткие сроки не позволяют это
сделать на высоком уровне, учитывая, что решения надо согласовать между собой,
решить вторичные задачи и т.п.). Паллиативные решения этой проблемы
(концентрация усилий на нескольких главных направлениях и игнорирование всех
прочих недостатков, поиск ключевых НЭ и т.п.) не дают нужного эффекта.
Налицо противоречие - если решать много задач, то можно
устранить много недостатков, но придется затратить слишком много времени, а
если решать мало задач, то можно уложиться в отведенное время, но будет устранено
мало недостатков.
Для разрешения этого противоречия была разработана
методика свертывания, позволяющая путем решения небольшого числа особым
образом сформулированных задач устранить множество НЭ (в т.ч. и тех, которые по
каким-либо причинам даже не были выявлены).
Основная идея метода - устранить из объекта часть его
элементов (вместе с их вредными функциями и другими известными и неизвестными
недостатками), а их полезные функции распределить среди оставшихся элементов
самого объекта или его надсистемы.
Методический инструмент - формулирование и выбор условий
свертывания и построение функционально-идеальной модели объекта. Решение задач
свертывания и устранение оставшихся НЭ осуществляется на творческом этапе.
ФОРМА ЗАПИСИ ТИПОВЫХ УСЛОВИЙ СВЕРТЫВАНИЯ:
Элемент можно устранить из системы, если:
а) устранить из системы объект его функции;
б) объект функции будет сам выполнять эту
функцию;
в) его функцию будут выполнять другие
элементы объекта, его надсистемы или окружающей среды (указать элемент);
г) его функцию будет выполнять новый элемент.
ПРАВИЛА ВЫБОРА УСЛОВИЙ СВЕРТЫВАНИЯ:
1. Вариант А нельзя выбирать для основных и
дополнительных функций.
2. При выборе варианта В функцию, как
правило, следует переносить на элемент, который заведомо не будет устранен при
последующем свертывании, а также либо уже выполняет похожую функцию над тем же
или аналогичным объектом, либо хотя бы взаимодействует с ним.
3. Вариант Г нельзя выбирать для всех функций
элемента (кроме случая, когда в качестве нового элемента используется элемент
из альтернативной системы).
4. При выборе варианта Г в качестве нового
элемента обычно выбирают видоизмененный удаляемый элемент. Видоизменение производят
в соответствии с изменившимся набором функций.
Пример:
Свертывание клемм
Каждая клемма выполняет следующие функции:
- проводить электрический ток (ранг О);
- удерживать винт (ранг В1-3).
Клемму можно устранить из системы, если:
а) Нет электрического тока;
Нет винта.
Комментарий: для функции "проводить электрический
ток" вариант А выбирать нельзя по правилу 1 (т.к. она имеет ранг О);
удаление винта формально возможно, но нецелесообразно, т.к. его отсутствие
приведет к сложной проблеме закрепления внешних проводов в монтажных условиях.
б) Электрический ток сам себя проводит;
Винт сам себя
удерживает.
Комментарий: выбор варианта Б для обеих функций нецелесообразен,
т.к. у обоих элементов нет для этого ресурсов.
в) Электрический ток будет проводить винт;
Винт будет
удерживаться держателем неподвижного контакта.
Комментарий - такой вариант нас устраивает: винты и
держатели неподвижных контактов наверняка останутся в системе; винт вполне
способен проводить ток, а держатель имеет достаточные размеры, чтобы винт
ввинчивать непосредственно в него (правда, сейчас все место занято заклепкой,
но она тоже будет подвергнута свертыванию).
Свертывание заклепок
Каждая заклепка выполняет следующие функции:
- Проводить электрический ток (ранг О4);
- Удерживать клемму (ранг В1-5);
- Удерживать держатель контакта (ранг В1-3).
Заклепку можно устранить из системы, если:
а) Нет электрического тока;
Нет клеммы;
Нет держателя
контакта.
Комментарий:
Для функции "проводить электрический ток"
вариант А выбирать нельзя по правилу 1 (т.к. она имеет ранг О).
Для функции "удерживать клемму" этот вариант
вполне подходит, т.к. клемма уже устранена на предыдущем шаге свертывания.
Поэтому выбираем его.
Для функции "- удерживать держатель контакта"
вариант А нас не устраивает, поскольку на этот держатель кроме прежних функций
уже дополнительно возложена функция "удерживать винт".
б) Электрический ток сам себя проводит;
Держатель
контакта сам себя удерживает.
Комментарий: выбор варианта Б для обеих функций
нецелесообразен, т.к. у обоих элементов нет для этого ресурсов.
в) Электрический ток будет проводить винт;
Держатель
контакта будет удерживаться корпусом (корпус и сейчас выполняет эту функцию, но
неполностью) и винтом.
Свертывание крышки
Крышка выполняет следующие функции:
- Направлять кнопку (ранг В4);
- Информировать человека (ранг Д).
Крышку можно устранить из системы, если:
а) Нет кнопки;
Нет человека.
Комментарий: по функции "информировать
человека" вариант А выбирать нельзя по правилу 1 (она имеет ранг Д), а по
функции "направлять кнопку" нецелесообразно, т.к. единственными
реальными кандидатами (по имеющимся у них ресурсам) на функции кнопки являются
внешний толкатель или крышка, но крышка будет свернута на данном шаге, а о
конструкции толкателя нам ничего неизвестно (к тому же, толкатели могут быть
самыми разными), и поэтому заставить внешний толкатель непосредственно
перемещать рамку вряд ли удастся.
б) Кнопка сама себя направляет;
Человек сам
себя информирует.
Комментарий: выбор варианта Б для обеих функций
нецелесообразен, т.к. у обоих элементов нет для этого ресурсов.
в) Кнопку направляет корпус и возвратная пружина;
Человека
информирует корпус.
Комментарий - по обеим функциям этот вариант нас
устраивает, т.к. указанные элементы уже сейчас выполняют эти функции, хотя и не
в полном объеме.
Свертывание пружин
Пружины выполняют следующие функции:
- Перемещать рамку (рывком);
- Удерживать рамку.
Пружины можно устранить из системы, если:
а) Нет рамки
Комментарий: этот вариант нас не устраивает, поскольку в
дальнейшем функции рамки будет трудно
распределить среди оставшихся элементов.
б) Рамка сама себя перемещает и удерживает.
Комментарий: данный вариант выводит на интересное решение
рамки-пружины, однако оно наталкивается на отсутствие подходящего материала,
достаточно упругого и долговечного, как пружинная сталь (и не меняющего
механических характеристик при нагреве), и хорошо проводящего ток, как медь.
в) Рамку перемещает (рывком) и удерживает возвратная
пружина.
Комментарий: данный вариант нас устраивает в максимальной
степени.
|
НОСИТЕЛЬ |
ФУНКЦИИ |
|
Микровыключатель |
Ф1 - коммутировать
электрический ток |
|
1. Корпус |
Ф1.1 - Направлять
кнопку |
|
|
Ф1.2 - Изнашивать
кнопку |
|
|
Ф1.3 - Удерживать
держатель верхнего контакта |
|
|
Ф1.4 - Удерживать держатель
нижнего контакта |
|
|
Ф1.5 - Изолировать
электрический ток |
|
|
Ф1.6 - Удерживать
винты |
|
|
Ф1.7 - Информировать
человека |
|
|
Ф1.8 - Удерживать внешние
провода |
|
3. Кнопка |
Ф3.1 - Удерживать
возвратную пружину |
|
|
Ф3.2 - Изнашивать
корпус |
|
|
Ф3.3 - Перемещать
возвратную пружину |
|
4. Возвратная пружина |
Ф4.1 - Возвращать
кнопку (в начальное положение) Ф4.2 - Перемещать рамку (рывком) Ф4.3 - Удерживать
рамку |
|
|
Ф4.4 - Направлять
кнопку |
|
6. Рамка |
Ф6.1 - Удерживать
подвижные контакты |
|
|
Ф6.2 - Удерживать
возвратную пружину |
|
|
Ф6.3 - Проводить
электрический ток |
|
7. Подвижные контакты |
Ф7.1 - Проводить
электрический ток |
|
|
Ф7.2 - Изнашивать
неподвижные контакты |
|
|
Ф7.3 - Коммутировать
электрический ток |
|
8. Нижние неподвижные
контакты |
Ф8.1 - Проводить электрический
ток |
|
|
Ф8.2 - Изнашивать
неподвижные контакты |
|
9. Держатели нижних
контактов |
Ф9.1 - Проводить
электрический ток |
|
|
Ф9.2 - Удерживать
неподвижные контакты |
|
|
Ф9.3 - Удерживать
винт |
|
13. Винты |
Ф13.1 - Проводить
электрический ток |
|
|
Ф13.2 - Удерживать
внешние провода |
|
|
Ф13.3 -Удерживать
держатели верхних контактов |
|
|
Ф13.4 - Удерживать
держатели нижних контактов |
Задачи
свертывания
Задача 1. Необходимо предложить
конструкцию микровыключателя, у которого винты и держатели неподвижных
контактов непосредственно удерживают друг друга.
Задача 2. Необходимо предложить
конструкцию микровыключателя, у которого отсутствует крышка, а направляет
кнопку (и замыкает внутренний объем после завершения сборки) сам корпус и
возвратная пружина. При этом необходимо снизить затраты на выполнение всех
функций корпуса.
Задача 3. Необходимо предложить
конструкцию микровыключателя, у которого возвратная пружина одновременно
способна рывком перемещать рамку из одного положения в другое.
НЭ,
которые останутся после решения задач свертывания.
1. Вредная функция - кнопка изнашивает корпус.
2. Вредная функция - подвижные и неподвижные контакты
изнашивают друг друга.
3. Вредная функция - электрический ток (дуга) разрушает
подвижные и неподвижные контакты.
4. В потоке энергии (при работе в режиме коммутации)
имеются "серые зоны" - нестационарные дуговые промежутки.
Комментарий - в соответствии с основной целью анализа
(снижение затрат) эти нежелательные эффекты являются малозначащими, т.к. влияют
в основном на функциональные показатели. Кроме того, нежелательные эффекты №№ 2
- 4 будут ослаблены благодаря решению задачи 3 (замена двух пружин одной
снимает проблему перекоса рамки из-за неизбежного несовпадения механических
характеристик двух пружин).