Российская Экономическая Академия им. Г. В. ПлехановаРасчетно-аналитическая работа по курсу методы поиска ипринятия инновационно технических решений.КАФЕДРА МЕХАНИКИФункционально-физический анализ фотоаппарата Зенит Выполнил студент гр. 723Научный руководительКолоколов В. А.Москва 2001Функционально-физический анализ фотоаппарата
Описание функции предназначения. F D,G,H D – экспонирование G – светочувствительный материал H – с определенными условиями . Описание физической операции. Q A, E, C А – свет С – экспонированныйсветочувствительный материал Е – сбор и накопление. 3.Разбиваем фотоаппарат нафункциональные элементы. Е1 объектив Е2 затвор Е3 диафрагма Е4 лентоперематывающий механизм
Е5 корпус Е6 система фокусировки Е7 система управления Е8 экспозиционное устройство. 4.Выделяем объектыокружающей среды. V1 светочувствительный материал фотопленка V2 свет V3 объект окружающей среды V4 человек.5.Описываем функциивыделенных элементов. П н Наименование ФЭ. Обозначение ФЭ. Обозначение функции
Описание функции 1 Объектив Е1 F1 Создает оптическое изображение объекта на фотопленке. 2 Затвор Е2 F2 Обеспечивает необхо- димое время экспони- рования. 3 Диафрагма Е3 F3 Регулирует количество света. 4 Лентоперема-тывающий механизм Е4 F4 Перематывает фото- пленку на нужную позицию. 5 Корпус Е5 F5 Защищает и объединяет все элементы фотоап-парата.
6 Система фокусировки Е6 F6 Фокусирует свет на фотопленку. 7 Система управления Е7 F7 Управляет затвором и диафрагмой. 8 Экспозицион-ное устройство Е8 F8 Регулирует время проникновения света. 6.Строим конструктивнуюфункциональную структуру, которая описывает функциональную взаимосвязь междуэлементами. 7.Свет Механическая энергия Информация 8.Физическаяоперация это общее описание функционирования каждого элемента. Q A, E,C Наименование ФЭ и О.о.с. А С Е Физический закон или эффект источ ника прием ника 1 Фотопленка V1 свет кадр сбор и накопле ние потемнение 2 Свет V3 Объект V3 свет свет излуче- ние отражение 2 5 4
Человек V4 инфор мация мех. энерг. 5 Объектив Е1 свет свет проводи мость преломление 6 Затвор Е2 мех.эн. свет. свет проводи мость 7 Диафрагма Е3 свет свет проводи мость 8 Лентоперемат. механизм Е4 мех.эн. мех.эн. воздействие 9 Корпус Е5 мех.эн. мех.эн. проведе ние. объединение 4 10
Система фоку-сировки Е6 мех.эн. свет мех.эн. сбор. фокусирует свет 11 Система управ ления Е7 мех.эн. мех.эн. вохдействие 4 6,12 Экспозицион. устройство Е8 свет инфор мация преобра зование 9.Строим потоковуюфункциональную структуру, которая описывает физическую взаимосвязь. 10.Проводим описаниефизического принципа действия. Описание физическогопринципа действия производится на основе
ПФС и поэтому ПФС и физический принципдействия могут быть совмещены. Принциписторизма.Принциписторизма в ФФА это история возникновения потребности и различные способыреализации этой потребности раньше, сегодня, а также возможны способыреализации потребности в будущем. Использование принципа историзма сводится к иерархическойматрице удовлетворения потребности. Иерархическая матрица удовлетворенияпотребности. Потребность получение изображения объекта окружающей
среды.Эту потребность определяютследующие физические операции – Рисование Фотографирование.Технические решения – уголь, карандаш,ручка, краски- камера обскура,механический фотоаппарат, электронный фотоаппарат, фотоаппарат с автоматическойнастройкой,цифровойфотоапп арат. Иерархическая матрицаудовлетворения потребности. Наличие закономерностейразвития. Закономерность стадийного развитияВ процессе развития человекпередает свои функции техническому объекту. Основные функции человека – Технологическая Т – Энергетическая Э – Управленческая У – Планирующая П 4 Человек ТЭУП ЭУП УП П – Фотоаппарат – Т ТЭ ТЭУ ТЭУП Я считаю, что фотоаппарат Зенит находится на 1 стадииразвития, потому что человек управляет фотоаппаратом, воздействует на него механическая энергия и планирует его действия.Аппроксимация значенийразрешающей способности объективов.
Годы Разрешающая способность 120 Недостатки фотоаппарата 1.Громоздкий2.Нет автоматической системыперемотки3.Нет автоматическойнастройки4.Нет встроенной вспышки5.Тяжелый. – 1 2 3 4 5 Кол. повт. Ранг 1 – 2 3 4 5 0 5 2 2 – 3 2 2 3 2 3 3 3 – 3 3 4 1 4 4 2 3 – 4 2 3 5 5 2 3 4 – 1 4 Как видно из таблицы 1 рангполучил 3 недостаток нетавтоматическойнастройки.
Методгирлянд ассоциаций. Алгоритм 1.Формулировка проблемной ситуа- ции. Установление объекта исследования наименование .Опре- деление синонимов объекта. Пример Проблема необходимо усовершен ствовать фотоаппарат. Объект фотоаппарат. Синонимы фотокамера, камера. 2.Произвольный выбор случайных объектов. Получение гирлянды случайных объектов. Случайные объекты игрушка, часы, сумка, подставка.
3.Составление комбинаций из элементов гирлянды синонимов и гирлянды случайных объектов. Фотоаппарат с часовым механизмом, сумка для камеры, фотоаппарат с подставкой, игрушечный фотоаппарат. 4.Составление перечня признаков случайных объектов. Часы механические, квадратные, электронные, пластмассовые, ручные, настенные, деревянные, золотые, круглые. Подставка металлическая, деревян ная, высокая, пластмассовая. Игрушка мягкая, резиновая, деревянная, пластиковая, цветная. Сумка кожаная, матерчатая, объемная, маленькая, дамская. 5.Генерирование идеи путем поочередного присоединения к объекту и его синонимам признаков случайных объектов. Механический фотоаппарат, квадратная камера, электронный фотоаппарат, пластиковый фотоаппарат, маленькая фотокамера, цветной фотоаппарат, дамский фотоаппарат, кожаная камера.
6.Из признаков случайных объектов генерируются гирлянды ассоциации. Электроника-техника-компьютер-программа. Механика-шестеренка-механизм-машина-авар ия-дорога. Пластик-окно-погода- дождь-вода. Рисунок-портрет-стена-бетон-дом. Кожа-стиль-куртка-фигура-модель-диета-ве с. Квадрат-кубик-игра-дети-огород-жара-солн це-батарея. 7.Генерирование новых идей. К элементам гирлянды синонимов постепенно нужно присоединить элементы гирлянд
ассоциаций. Электронный фотоаппарат, фотоаппарат с программным управлением, фотоаппарат для подводной съемки, игрушечный фотоаппарат, стильный фотоаппарат, легкий фотоаппарат, фотоаппарат с солнечными батареями, кожаный фотоаппарат. 8.Оценка и выбор рациональных вариантов идей. Идеи разбивают на 3 группы 1 рациональные идеи 2 идеи сомнительной полезности 3 нерациональные идеи. Рациональные идеи электронный фотоаппарат, пластиковый фотоаппарат, фотоаппарат с программным управлением,
фотоаппарат для подводной съемки Идеи сомнительной полезности игрушечный фотоаппарат, стильный фотоаппарат. Нерациональные идеи фотоаппарат с солнечными батареями, кожаный фотоаппарат. Матричный метод принятиярешений. Х альтернативные решения К критерии В вес критерия Вj 1 А оценки 1 lt Aij lt 10 Критерии Масса Дизайн Удобство управлен. АijBj Вес критер. Альтернат. 0,3 0,2 0,5 Пластиковый фотоаппарат 2,7 9 1,4 7 3 6 7,1 Фотоаппарат с программным управлением 2,4 8 1,4 7 4,5 9 8,3 Стильный фотоаппарат 2,4 8 1,8 9 3,5 7 7,7 Электронный фотоаппарат 2,4 8 1,4 7 4 8 7,8 Как видно из таблицы, максимальное значение АijBj 8,3 следовательно, фотоаппарат с программным управлениемможно считать самым лучшим. Морфологическийметод.1.Стадия анализа.
Разбиваем объект наморфологические признаки.Объект фотоаппарат.Фотоаппарат состоит из – корпуса – объектива – затвора – диафрагмы – системы управления.2.Рассматриваем различныеварианты реализации морфологических признаков.Корпус материал пластмасса, металл.Объектив пластик, съемный,несъемный.Затвор в виде шторок,секционный.Диафрагма пластик.Система управления автоматическая, неавтоматическая.
Матрица 1 2 3 1.Корпус Пластмасса Металл 2.Объектив Пластик Съемный Несъемный 3.Затвор В виде шторок Секционный 4.Диафрагма Пластик 5.Сист.управлен. Автоматическая Неавтоматическая 3.Стадиясинтеза.Здесь мы комбинируем решенияиз различных вариантов реализации.Рассматриваем все возможныекомбинации.Техническое решение 1
ТР 1 Фотоаппарат с пластмассовымкорпусом,пластиковым объективом,затвором в виде шторок, пластиковой диафрагмой, и с неавтоматической системойуправления.ТР 2 Фотоаппарат с металлическимкорпусом, съемным объективом, секционным затвором, пластиковой диафрагмой, иавтоматической системой управления.ТР 3 Фотоаппарат с пластиковым корпусом,несъемным объективом, секционным затвором, пластиковой диафрагмой, иавтоматической системой управления.
Метод расстановкиприоритетов.Альтернативныереш ения Х1 Фотоаппарат с программным управлением Х2 Пластиковый облегченный фотоаппарат Х3 Электронный фотоаппарат.Критерии К1 удобство управления К2 Масса К3 Дизайн.1.Длякаждого критерия поочередно проводим сравнение альтернативных решений.К1 X1 gt X2 K2 X1 lt X2 X1 gt X3 X1 X3 X2 gt X3 X2 gt X3K3 X1 lt X2 X1 lt X3 X2 X32.Строим квадратичную матрицу. Альт Альт Х1 Х2 Х3 по строке Рi1 Рi1 Х1 1 1,5 1,5 4 11,5 0,46 Х2 0,5 1 0,5 2 5,5 0,22 Х3 0,5 1,5 1 3 8 0,32 25 1 Р11 1 4 1,5 2 1.5 3 11,5Р21 0,5 4 1 2 0,5 3 5,5Р31 0,5 4 1,5 2 1 3 8 Альт Альт Х1 Х2 Х3 по строке Рi2 Рi2 Х1 1 0,5 1 2,5 7 0,274
Х2 1,5 1 1,5 4 11,5 0,452 Х3 1 0,5 1 2,5 7 0,274 25,5 1 Р12 1 2,5 0,5 4 1 2,5 7Р22 1,5 2 5 1 4 1,5 2,5 11,5Р32 1 2,5 0,5 4 1 2,5 7 Альт Альт Х1 Х2 Х3 по строке Рi3 Рi3 Х1 1 0,5 0,5 2 5,5 0,216 Х2 1,5 1 1 3,5 10 0,392 Х3 1,5 1 1 3,5 10 0,392 25,5 1 Р13 1 2 0,5 3,5 0,5 3,5 5,5Р23 1,5 2 1 3,5 1 3,5 10Р33 1,5 2 1 3,5 1 3,5 103.Определяем значимостькритериев.
К1 gt K2K1 gt K3K2 gt K3 Крит Крит К1 К2 К3 по строке Bj Bj К1 1 1,5 1,5 4 11,5 0,46 К2 0,5 1 1,5 3 8 0,32 К3 0,5 0,5 1 2 5,5 0,22 25 1 В1 1 4 1,5 3 1,5 2 11,5В2 0,5 4 1 3 1,5 2 8В3 0,5 4 0,5 3 1 2 5,54. Для каждого альтернативного решения вычисляемкомплексныйприоритет. Рi комп Рij BjP1 комп 0,46 0,46 0,274 0,32 0,216 0,22 0,3468P2 комп 0,22 0,46 0,452 0,32 0,392 0,22 0,33208P3
комп 0,32 0,46 0,274 0,32 0,392 0,22 0,321125. Проводим сравнениекомплексных приоритетов.Максимальное значение 0,3468 имеет P1 комп . Следовательноальтернативное решение Х1 Фотоаппарат с программным управлением этосамое лучшее решение.