Теория решения изобретательских задач

ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТС

 

Семинар-практикум

 

 

Преподаватель: Резчикова Елена Викентьевна

                               Выполнил студент

                                Группа ИУ4- 8__

 

Москва   2021 год

Функциональный анализ технических систем

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.

Все технические объекты можно условно разделить на две группы:

технические объекты, функционирование которых направлено на преобразование потоков веществ, энергии и сигналов

статические системы, представляющие собой весьма жесткие конструкции, ГПФ которых является определение взаимного расположения конструктивных элементов и сохранение своей формы под действием внешних нагрузок

ФУНКЦИЯ – это:

Предназначение ТО

Действие, совершаемое ТО

Корректировать зрение         Складывать и переносить продукты

Связываться и говорить с абонентами

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

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.

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

Основные функции обеспечивают выполнение ГПФ и подчинены ей

Вспомогательные функции обеспечивают выполнение основных функций.

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

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

 

Для того, чтобы определить функцию технического объекта, нужно ответить на вопрос «Какую операцию он выполняет или должен выполнять?».

В формулировке функции нужно указать:

-  производимое действие,

-  объект, на который направлено это действие

-  обстоятельства, при которых это действие происходит (или должно выполняться).

< Действие > <Объект функции > < Обстоятельства>

< Действие > – глагол в неопределенной форме, прямого действия;

< Объект функции > – предмет, на который направлено действие;

<Обстоятельства> – пространственно-временная и вещественно-полевая характеристика условий, в которых должно выполняться действие.

 

Примеры:

- измерять температуру твердого тела в диапазоне от –50 до + 500 С.

- защитить от вибрации радиоэлектронный блок в диапазоне частот от 20 до 1000 Гц и перегрузке, изменяющейся по линейному закону от 5 до 20 g.

- контролировать входные билеты и преграждать путь безбилетникам

- удерживать во внутренней полости жидкость (газ) и выдавать содержимое дозировано по мере надобности

- впитывать жидкость

- разрезать алмаз на кусочки

Пример 1 для разбора

 

1. Компонентная модель шариковой ручки

Компонент	Корпус	Заглушка	Пиш. узел	Наконечник	Колпачок
Корпус	0000000000	+	+	+	+
Заглушка	+	0000000000	--	--	--
Пиш. узел	+	--	0000000000	+	+
Наконечник	+	--	+	0000000000	+
Колпачок	+	--	+	+	0000000000

 

2. Структурная модель шариковой ручки

Функция	Компоненты	Ранг функции	Уровень выполнения	Нежелательный эффект
Оставлять линии на поверхности бумаги	Пишущий узел (стержень с пастой)	Основная	Адекватный	Вытекает избыток пасты и появляется грязь
Создавать удобство удерживания при писании	Корпус	Дополнительная	Избыточный	Усложнение изготовления корпуса
Сохранять целостность конструкции	Корпус	Основная	Адекватный	Высокая материалоемкость
	Колпачок	Дополнительная	Избыточный	Сложность, разные материалы
	Наконечник	Вспомогательная	Недостаточный	Непрочный пластик
Обеспечивать замену стержня	Корпус	Основная	Адекватный	Развальцовка фиксирующих пазов
	Пиш. узел	Основная	Адекватный	Перекос при установке
	Наконечник	Основная	Недостаточный	Срез резьбы
Крепиться к одежде	Колпачок	Вспомогательная	Избыточный	Длинная прищепка; может отломиться

 

3. Функциональная модель шариковой ручки

Здесь можно отдельно поработать с негативными эффектами и предложить улучшения всистеме, которые уменьшат негативные явления.

 

 

4. Функциональная модель шариковой ручки (схема)

 

Связь № 1. Обеспечивает возможность удержани ручки на одежде, повышает жесткость конструкции

Связь № 2. Обеспечивает защиту наконечника от разрушения

Связь № 3. Обеспечивает защиту кончика пишущего стержня. Предохраняет одежду от выделяющейся на шарике пасты

Связь № 4. Повышает жесткость корпуса. Защищает внутренний объем корпуса от грязи

Связь № 5. Фиксирует и удерживает пишущий узел. Защищает от внешних воздействий

Связь № 6. Прижимает и фиксирует пишущий узел в корпусе

Связь № 7. Обеспечивает разъемное соединение с корпусом, создает плавное сужение в размер выступающего стержня

После такого анализа функциональные элементы следует ранжировать и распределить по четырем секторам в координатах функциональность-проблемность.

 

Далее систему (технический объект) можно усовершенствовать:

- удалив элементы с низкой функциональностью и высокой проблемностью. Обычно функции таких элементов можно переложить на другие компоненты.

- повысив функциональность элементов с низкой проблемностью но и с низкой функциональностью

- понизив проблемность высокофункциональных компонентов имеющих большие проблемы.

 

Самостоятельная работа.

Провести анализ связей в ТС

1)

2)

3)

…………………………………………..

……………………………………………

Работа с НЭ

  2   ……   1

Работа с Ф-П

  2   …..  

ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТС

 

Семинар-практикум

 

 

Преподаватель: Резчикова Елена Викентьевна

                               Выполнил студент

                                Группа ИУ4- 8__

 

Москва   2021 год

Функциональный анализ технических систем

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.

Все технические объекты можно условно разделить на две группы:

технические объекты, функционирование которых направлено на преобразование потоков веществ, энергии и сигналов

статические системы, представляющие собой весьма жесткие конструкции, ГПФ которых является определение взаимного расположения конструктивных элементов и сохранение своей формы под действием внешних нагрузок

ФУНКЦИЯ – это:

Предназначение ТО

Действие, совершаемое ТО

Корректировать зрение         Складывать и переносить продукты

Связываться и говорить с абонентами

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

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.

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

Основные функции обеспечивают выполнение ГПФ и подчинены ей

Вспомогательные функции обеспечивают выполнение основных функций.

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

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

 

Для того, чтобы определить функцию технического объекта, нужно ответить на вопрос «Какую операцию он выполняет или должен выполнять?».

В формулировке функции нужно указать:

-  производимое действие,

-  объект, на который направлено это действие

-  обстоятельства, при которых это действие происходит (или должно выполняться).

< Действие > <Объект функции > < Обстоятельства>

< Действие > – глагол в неопределенной форме, прямого действия;

< Объект функции > – предмет, на который направлено действие;

<Обстоятельства> – пространственно-временная и вещественно-полевая характеристика условий, в которых должно выполняться действие.

 

Примеры:

- измерять температуру твердого тела в диапазоне от –50 до + 500 С.

- защитить от вибрации радиоэлектронный блок в диапазоне частот от 20 до 1000 Гц и перегрузке, изменяющейся по линейному закону от 5 до 20 g.

- контролировать входные билеты и преграждать путь безбилетникам

- удерживать во внутренней полости жидкость (газ) и выдавать содержимое дозировано по мере надобности

- впитывать жидкость

- разрезать алмаз на кусочки