В. А/Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ

В. А/Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А/ Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Способы Функции реализаци й функций . . . (Функциональные элементы) Применение на микроуровне ФФА Применение на макроуровне

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Артефактом называются любые искусственно созданные материальные или нематериальные объекты, процессы, технологии, структуры и т. д. , существующие сейчас или существовавшие ранее и предназначенные для выполнения каких-либо функций. Артефакты могут быть простыми и сложными Артефакт- т ехнологией будем называть процесс, способ, метод, программу, алгоритм, т. е. определенную совокупность каких-либо действий по преобразованию вещества, энергии, информации или их комбинаций из заданного начального состояния в заданное конечное с помощью известных артефактов.

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИМЕНЕНИЕ ПОНЯТИЯ АРТЕФАКТА И ТЕХНОЛОГИИ К ОПИСАНИЮ ЭЛЕМЕНТА ТЕХНОСФЕРЫ Транспорт Автомобильный транспорт Автомобиль Трансмиссия Карданная передача Подшипник промежуточной опоры карданного вала Процесс уменьшения момента трения Процесс передачи движения от коробки передач до вала ведущей шестерни главной передачи Процесс передачи и преобразования движения от двигателя на ведущие колеса ходовой части Процесс управления автомобилем с учетом правил дорожного движения Процесс организации движения автомобильным транспортом. Правила дорожного движения. Построение дорожной сети Процесс организации перевозок грузов и пассажиров по автодорогам, железным дорогам, воде и воздуху Один из элементов техносферы Один из элементов

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КЛАССИФИКАЦИЯ ФУНКЦИЙ Функция предназначения (главная функция) Внешние Дополнительные функции Функции артефакта Основные функции Внутренние Вспомогательные функции

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Функцией предназначения артефакта называется способность артефакта выполнять заданные функции. Описание функции предназначения осуществляют в вербальном виде с помощью трех компонент: F = {D, G, H}, где F — функция предназначения артефакта; D — указание действия, осуществляемого артефактом для удовлетворения потребности; G — указание, на что направлено действие; H — особые или ограничительные условия при выполнении действия D.

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Функциональным элементом называется конкретный способ реализации функции. Под объектами окружающей среды будем понимать все объекты, с которыми или сам артефакт, или его функциональные элементы находятся в вынужденном или функциональном взаимодействии. Процесс реализации артефактом своих функций носит название физической операции. Q = {A, E, C}, где Q — физическая операция; A, C — состояния вещества, энергии, информации или их взаимные комбинации соответственно на входе и на выходе артефакта; E — необходимые преобразования, которые осуществляются внутри артефакта для перевода A в С (операции Р. Коллера).

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ОПЕРАЦИИ Р. КОЛЛЕРА Наименование прямой Структурная Наименование обратной Структурная операции формула операции формула Излучение Поглощение Проводимость GА Изолирование GА Сбор G А GА Рассеяние G А Проведение GА Непроведение GА ------- GА Преобразование GА GВ Обратное GВ GА преобразование Увеличение GА 1 < GА 2 Уменьшение GА 1 GА 2 Изменение GА Обратное изменение GА направления направление Выравнивание Колебание Связь GА Прерывание GА Соединение GА + G В GАВ Разъединение GАВ GА + GВ Объединение GА 1 + GВ 2 GА 1 А 2 Разделение GА 1 А 2 GА 1 + GВ 2 Накопление GА Выдача GА

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИМЕРЫ ОПЕРАЦИЙ Р. КОЛЛЕРА Наименование Реализация обратной Реализация прямой операции операций Р. Коллера операции Излучение- Любой генератор в структуре артефактов — двигатель, Любой приемник в структуре артефактов: поглощение аккумулятор, электрическая лампа, совокупность объектов, фотоматериал в фотографических находящихся в здании и действующих своей массой на процессах, нагреваемый сосуд с веществом перекрытие, и т. д. Природные источники энергии для нагревательных систем и т. д. Проводимость- Пространство артефактов между генератором — (воздушная Изоляторы электрического тока, изолирование среда, электролит, материал поддерживающих опор и т. д. ) и светонепроницаемые шторки, стены и приемником перегородки в помещениях и т. д. Сбор-рассеяние Собирающая линза, конденсор, патрубок любой емкости, Рассеивающая линза, антенна через который вытекает жидкость радиопередатчика, сопло пульверизатора Проведение- Любое устройство, обеспечивающие движение потока в Подающие капли дождя, световой луч, непроведение заданном направлении — водопровод и канализационные летящий снаряд трубы, электрические провода, коридоры, связывающие помещения в зданиях Преобразование- Любые артефакты, преобразовывающие один вид энергии в другой — двигатели, генераторы, фотоэлементы, обратное а также любые преобразователи вещества и информации преобразование Увеличение- Механические приводы; трансформаторы; усилители; задвижки, регулирующие площадь сечения потока уменьшение Прямое и обратное Призмы; поворотные зеркала; световоды; изогнутые трубопроводы; одноступенчатые зубчатые передачи с изменение внешним зацеплением направления Выравнивание- Выпрямитель, обратные запорные клапаны, Колебательный конкур, прерыватель, колебание стабилизирующие устройства кривошипно-шатунный механизм Связь-прерывание Выключатели электрические; водопроводные краны; затворы; соединительные муфты. Соединение- Карбюраторы; любые артефакты, соединяющие энергию и Различные виды фильтров, сепараторы, разъединение вещество — мясорубки, кофемолки, ветряные мельницы и т. д. центрифуги и т. д. Объединение- Тройники и разветвления в водопроводных, тепловых, газовых, электрических сетях; дифференциалы и т. д. разделение Накопление-выдача Аккумуляторы всех видов, резервуары, емкости, магнитные ленты, фотопленка, перфокарты и т. д.

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Конструктивной функциональной структурой артефакта называется ориентированный граф, вершинами которого являются наименования функциональных элементов или объектов окружающей среды, а ребрами — функции, выполняемые этими элементами. Ребро начинается из вершины-элемента, функция которого описывается, и заканчивается в вершинах-элементах, функции которых обеспечиваются. Конец ребра обозначается стрелкой. Количество ребер, выходящих из вершины, должно соответствовать числу функций, выполняемых этим элементом. Если функциональный элемент обеспечивает работу нескольких элементов, то на поле графа вводится дополнительная «и» - вершина, из которой выходят ребра на каждую из вершин обеспечиваемых элементов.

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИМЕР КОНСТРУКТИВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР V 1 E 3 E 6 E 1 E 2 E 5 E 7 E 4 E 8 E 18 E 11 E 12 VI 3 E 17 VII 3 E 10 E 13 E 14 E 9 E 15 E 16 V 2

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИМЕР КОНСТРУКТИВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР VI 1 V 10 V 1 E 2 E 4 E 10 E 15 E 5 V 2 E 3 V 3 VI 2 E 6 E 11 E 18 V 4 E 8 E 14 V 8 E 16 E 7 E 9 V 9 V 6 E 17 V 5 E 13 V 7 E 12 E 19 V 11 V 1, V 2, VI 1, VI 2, E 1 … E 10, V 3, V 4, V 5, V 10

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Потоковой функциональной структурой называется ориентированный граф, вершинами которого являются наименования функциональных элементов (конкретизиро- ванная потоковая функциональная структура) или наименования операций Р. Коллера (абстрагированная потоковая функциональная структура), а ребрами — соответственно входные и выходные потоки вещества, энергии и (или) информации. Как ясно из всего вышесказанного, потоковая функциональная структура описывает физическую (материальную) связь между элементами артефактов.

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПРИМЕР ПОТОКОВЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР Мех. воздействие Двигатель Разъем Провод Выключатель Эл. напр. да, нет GA GA; GA GA Эл. напр. GA; GA Эл. ток GA GВ Эл. напр. Эффект возд. Перемещение Эффект соединения да, нет (эл. ток) Эффект соединения да, нет магнитного поля на — разъединения Закон Ома — разъединения контур с током Вращение Мех. входного энергия Загрузоч. конус вала Вн. усиление Толкатель Переме- GA VI 3 Редуктор Перемещение GA GA; GA GA Тв. тело Движение Направление потока в- GA 1< GA 2; GA 1> GA 2 мяса ва Законы передачи Поток мяса Вращение Рабочая камера выходного вала VII 3 GA Соединит. Муфта Объем, в котором вращается шнек с ножом и поступает мясо GA Мясной для обработки Эффект мех. замыкания фарш Поток мяса Вращение муфты Шнек Палец шнека Сетка Нож Мех. GA GA 1< GA 2 энергия Рубл. GA 1+А 2 GA 1+ GA 2 Поток GA 1+А 2 GA 1+ GA 2 мясо мяса GA+ GB GAB Вращение Жесткое соединение GA GB Захватывание мяса и пальца Вращ. двух эл. Эффект разделения Резание мяса методом шнека проталкивание с массы продукта Давл. рубки Давл. возрастающим мяса массы усилием мяса Давление Внешнее массы мяса усилие массы мяса Силы Давление мяса Зажимная гайка Корпус раб. Органа Внутр. винтовая канавка действия — GA GA Сила противодействия GA противодействия Внешний момент Движение корпуса рабочего органа Присоединен. Устр. GA Корпус привода GA; GA ● V 2

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА Совокупность физических явлений и физико-технических эффектов, реализующих физическую операцию будем называть физическим принципом реализации физической операции. Для материальных артефакт-объектов это физический принцип действия (ФПД). Конкретный способ материализации ФПД или в виде конкретной конструкции, или в виде иной какой-либо структуры, называют техническим решением (ТР). Полную окончательную информацию о конкретном артефакте содержит расчетно-графическое отображение ТР . Расчетно- графическим отображением технического решения будем называть совокупность информации, позволяющей изготовить артефакт, транспортировать, подготовить его к эксплуатации, правильно эксплуатировать, осуществить плановые и экстренные ремонты, утилизировать при необходимости артефакт, а также продукты, сопутствующие его функционированию.

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов ПРИНЦИП ВЫДЕЛЕНИЯ СТРУКТУР С ДВУХУРОВНЕВОЙ ИЕРАРХИЕЙ ФЭК Артефакт 1 -й уровень ФЭ 1 ФЭ 2 ФЭ 3 …. ФЭn 2 -й уровень Артефакт 1 -й уровень ФЭ 1 ФЭ 2 …. ФЭi 2 -й уровень

В. А. Колоколов МЕТОДЫ ПОИСКА НЕСТАНДАРТНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ В. А. Колоколов МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ФИЗИЧЕСКОГО АНАЛИЗА (ФФА) Функционально-физический анализ артефактов следует осуществлять в определенной последовательности. Ниже приводится последовательность необходимых действий. 1. Дать описание функции предназначения артефакта. 2. Провести описание физической операции. 3. Используя принцип выделения структур с двухуровневой иерархией, разбить артефакт на функциональные элементы. 4. Выделить объекты окружающей среды. 5. Провести описание функций выделенных элементов артефакта. 6. Выделить основные и вспомогательные потоки. 7. Провести описание физических операций выделенных функциональных элементов. 8. По результатам описания физических операций и выделенным потокам построить потоковую (абстрагированную и конкретизированную) функциональную структуры. 9. Провести описание принципа реализаций физических операций всех функциональных элементов артефакта (для артефакт-объекта — физического принципа действия). 10. Привести описание возможных технических решений артефакта.