birmaga.ru
добавить свой файл

1 2 ... 4 5

1.Функциональный анализ технических объектов

Функциональный анализ это наиболее общий и универсальный подход к решению различных задач. Как метод исследования технических систем он может проводиться в различных аспектах, предполагает использование различных моделей и подходов (Рис. 9 .1).



Рис. 9.1 Основные аспекты подходы и приемы функционального анализа

Функциональный анализ может применяться на различных этапах создания технических систем (Рис. 9 .2).

Создание любого технического объекта (ТО) начинается с анализа потребностей и формулирования функций, которые он должен выполнить, чтобы удовлетворить эти потребности.

На начальном этапе создания технического объекта вместе с формулированием потребности составляют перечень функциональных требований, обеспечивающих удовлетворение этой потребности.



Рис. 9.2 Основные этапы создания ТО

Сформулированные функции являются составной частью технического задания для разработки технического объекта. Поэтому на этом этапе важно понять:

1. Какие функции требуется реализовать;

2. Необходимы ли все эти функции или часть из них;

3. Можно ли передать эти функции или часть из них в надсистему.

Когда технический объект создан в виде определенных моделей, например, синтезированы физический принцип действия, разработана его структурная схема и получено техническое решение (см. Error: Reference source not found), разработаны чертежи, технологический процесс, то весьма важно оценить насколько удачным оказалось решение.

Тогда целью функционального анализа является проверка полученных решений на соответствие принципам строения и функционирования ТС и закономерностям их развития, и, прежде всего, с позиции принципа соответствия функции и структуры.


Аналогичная задача ставится и в том случае, если имеется прототип. Функциональный подход позволяет выявить его основные недостатки и поставить задачи по его совершенствованию.

Функциональный подход предусматривает анализ функций как технического объекта в целом, так и его компонентов и связей (см. Error: Reference source not found).

Технический объект создается для удовлетворения определенных потребностей. Для этого он должен выполнять определенные функции. Это может быть одна функция или несколько.

Если функций несколько, то они могут быть независимы или взаимно дополнять друг друга. Например, карандаш – оставлять след на бумаге. Если он имеет ластик для стирания, то это вторая его функция, если – яркий колпачок, используемый в качестве указки, то это 3-я функция, если зажим для закрепления его, например, в кармане, то это 4-я функция.

ТО может выполнять несколько взаимно дополняющих функций. Например, телевизор – преобразует электромагнитные волны в изображение и звук, и позволяет осуществлять выбор принимаемых программ.

Совокупность функций, которые отражают назначение технического объекта, цель его создания и определяют его потребительные свойства, принято называть главной полезной функцией (ГПФ).

ГПФ реализуется через рабочий орган, взаимодействующий с объектом, на который направлено действие ГПФ. РО может выполнить свои функции, если к нему подводится энергия и управление. Т. е., в общем случае, рабочий орган может успешно функционировать, если его работу обеспечивают основные компоненты технической системы (ТС): ПЭ, ОУ, Тр, которые выполняют основные функции (ОФ). Разумеется, если техническая система полная (см. Error: Reference source not found). Если этих компонентов нет в ТС, то их функцию выполняют компоненты надсистемы.

Для обеспечения функционирования РО нужно организовать выполнение основных функций: преобразования энергии, формирования сигналов управления и передачи веществ и энергий к рабочему органу.


Таким образом, основные функции обеспечивают выполнение ГПФ и подчинены ей (Рис. 9 .3).



Рис. 9.3 Иерархическое представление связи функций ТО

Для качественной работы технической системы в нее могут быть введены вспомогательные функции, которые обеспечивают выполнение основных функций. Например, выработка сигнала (команды) для реализации ОФ (измерители-преобразователи), коммутация (штепсельные разъемы); преобразование свойств веществ или полей (температуры, давления, положения) в электрические сигналы, необходимые для работы основных компонентов; согласование работы основных функциональных компонентов.

Для качественного выполнения основных и вспомогательных функций могут вводиться дополнительные функции.

Дополнительные функции, совместно с главной, обеспечивают потребительные свойства технического объекта, улучшают выполнение функций технического объекта в целом или его компонентов, расширяют область его применения. Общим признаком дополнительных функций является повышение комфортности при выполнении ГПФ, улучшение работы соответствующего функционального компонента.

К дополнительным функциям относятся: измерение параметров (температуры, давления, положения) для контроля протекающих процессов; обеспечение безопасности человека (защитные устройства); защита устройства от перегрузок (предохранители); предупреждение самоотвинчивания резьбовых соединений (например, шайбы Гровера); повышение устойчивости работы устройства (отрицательная обратная связь); обеспечение технологичности конструкции, обслуживания технического объекта, например, возможности подналадки и регулировки режимов работы устройства (подстроечные конденсаторы, технологические компенсаторы при выполнении сборочных работ, технологические стыки и разъемы); диагностика работы устройства (индикаторы).


Отличительным признаком вспомогательных функций является то, что без выполнения этих функций не может выполняться основная функция. А если не выполняется дополнительная функция, то ГПФ может выполняться, но качество будет низкое.

Например, гашение вибраций при обработке резанием (виброгасители) способствует повышению качества получаемой поверхности. Токарные станки-автоматы снабжаются стружколомателями, иначе сливная стружка потребует присутствия токаря для ее удаления. Смазочно-охлаждающая жидкость снижает трение при обработке резанием и обеспечивает требуемый тепловой режим при обработке.

Следует отметить, что деление функций на вспомогательные и дополнительные в некоторых случаях может иметь весьма условный характер. Это деление носит чисто методический характер. Многие компоненты могут одновременно выполнять и те, и другие функции. При проектировании к этому всегда стремятся. Например, стараются совместить конструктивные стыки с технологическими. Но иногда приходиться делать специальные разъемы для выполнения регулировочных или ремонтных работ при эксплуатации.

Например, сильфоны в трубопроводах выполняют две функции: вспомогательная – для уменьшения внутренних напряжений при неравномерном нагреве при эксплуатации, и одновременно дополнительная – для снижения монтажных напряжений при сборке (снижаются требования к точности увязки размеров).

Простым примером дополнительной функции может служить резистивная мозаика в тонкопленочной микроэлектронике, которая позволяет подобрать требуемую величину сопротивления. На подложке микросхемы создают набор пленочных резисторов разного номинала, а распаивают в схему только отдельные участки (Рис. 9 .4 б). Возможно также создание бисистемы, когда к основному резистору добавляется шунтирующий (Рис. 9 .4 в), в котором для увеличения сопротивления выполняют резы, осуществляя подгонку.


Рис. 9.4 Некоторые виды резисторов: а – обычный резистор; в – бисистема; б – подстроечный резистор.


Таким образом, основные и вспомогательные функции образуют некоторую иерархию, подчинение, которое можно представить в виде граф-дерева (Рис. 9 .3). А дополнительные функции подчинены тем функциям, работу которых они улучшают.

Ранг вспомогательных функций – это значимость функции, определяющая ее место в иерархии функций, обеспечивающих выполнение главной функции. Чем ближе рассматриваемая функция к ГПФ, тем выше ее ранг.

Вспомогательные функции первого ранга обеспечивают выполнение основной, вспомогательные функции второго ранга обеспечивают выполнение вспомогательных функций первого ранга и т. д.

Дополнительных, основных и вспомогательных функций может быть несколько.



следующая страница >>