Размещено на сайте 16.06.2009.
К ТРИЗ-fest 2009
Ключевые слова: функционально-стоимостной анализ, функциональная модель, функция, параметр функции, статистика.
Введение
Настоящая статья является попыткой привлечь молодых активных разработчиков ТРИЗ и ФСА к решению актуальной методической проблемы, позволяющей существенно повысить эффективность работ при построении функциональных моделей сложных технических систем (ТС). Кроме того, автор надеется получить критические замечания и конструктивные отклики от опытных практиков, постоянно работающих с функциональными моделями и реально сталкивающимися с трудностями в безупречном формулировании функций.
Функционально-стоимостной анализ (ФСА) является сегодня является одним из наиболее эффективных инструментов выявления недостатков сложных ТС. При относительно небольших затратах времени и творческих способностей он позволяет достаточно глубоко вникнуть в сущность анализируемой ТС, оценить и ранжировать взаимодействие ее внутренних и внешних элементов. Хорошо алгоритмизированная методика построения функциональных моделей [1, 2] делает ФСА доступным в массовом использовании.
И, вместе с тем, существующая методика не лишена недостатков. Попытки ее усовершенствования предпринимались не однократно. Но большинство из них так и не нашли широкого применения. Главной причиной этого является то, что предлагаются усовершенствования, которые, как правило, при существенном усложнении использования методики дают не столь значимые улучшения результатов. И это противоречит основному достоинству методики ФСА - ее высокой результативности при минимальных затратах. Именно поэтому первоочередной и важнейшей задачей совершенствования ФСА следует считать дальнейшее упрощение ее использования при сохранении и/или улучшении результативности.
Постановка задачи
Наиболее трудоемкой и субъективированной процедурой при построении функциональной модели ТС является формулирование функций. Эта процедура достаточно четко и внятно прописана в методике и при ознакомлении с не вызывает никаких вопросов. Но на практике пользователи методики буквально при первой же попытке сталкиваются с существенными проблемами по правильному (не говоря о безупречном) формулированию функций. И, поскольку в сложные ТС имеют не малое количество элементов, каждый из которых выполняет ряд функций, затраты времени на обдумывание и формулирование каждой функции являются неоправданно большими.
Следовательно, упрощение или формализация процедуры формулирования функций может существенно снизить затраты на построение функциональной модели ТС. Этому может способствовать наличие перечня "правильных" функций и признаков, по которым они используются в функциональной модели. Такой перечень может быть назван Справочником "элементарных функций". Помимо упрощения процедуры формулирования функций, при использовании Справочника возможно уменьшение вероятности использования в модели ТС неправильно сформулированных функций, что позволит повысить ее качество.
Подход к решению поставленной задачи
Наиболее простым и очевидным способом составления Справочника (перечня) "элементарных функций" является последовательное перечисление всех встречающихся в моделях функций. При этом для каждой из них следует указать изменяемый параметр субъекта функции, т.е. целевой параметр, и параметр самой функции, например, так, как это показано в Таблице 1. Однако в этом случае такой перечень может стать очень обширным и не удобным в использовании. Кроме того, на его составление потребуются значительное время и будет отсутствовать возможность определения степени его полноты и завершенности.
Таблица 1
Примерный вид перечня "элементарных функций"
Функция | Параметр субъекта функции (цель изменения) |
СИ | Параметр функции | СИ | Синонимы
функции |
Перемещать | Координаты положения |
м | Скорость перемещения |
м/с | Двигать, удалять, подавать, ... |
Ускорять \ замедлять | Скорость перемещения |
м/с | Ускорение перемещения |
м/с^2 | Разгонять, тормозить, останавливать, ... |
Нагревать \ охлаждать | Температура | К | Скорость изменения температуры | К/с | |
... | ... | ... | ... | ... | ... |
Вместе с тем, нетрудно заметить, что некоторые функции встречаются в моделях гораздо чаще других. Именно эти функции будут представлять наибольший интерес при построении функциональных моделей ТС. Они должны быть описаны в первоочередном порядке и наиболее тщательно и точно.
Чтобы выявить такие функции был использован статистический подход. За основу были взяты и проанализированы 32 функциональные модели самых разнообразных реальных сложных технических систем (смотри Таблицу 2). В этих ТС рассматривались 256 элементов у которых выявлено выполнение 2132 функций.
Таблица 2
Перечень использованных функциональных моделей
Наименование ТС | Количество моделей ТС | Количество элементов | Количество функций |
Устройства: | |||
- Специальный сушильный барабан | 1 | 16 | 53 |
- Регулируемый масляный насос | 3 | 15 | 95 |
- Дайперс | 1 | 9 | 37 |
- Гигиеническая прокладка | 2 | 13 | 39 |
- Упаковочная машина | 1 | 13 | 45 |
- Антиалергенный продукт | 1 | 14 | 67 |
- Топливный брикет | 2 | 12 | 193 |
- Гидравлический пресс | 1 | 8 | 115 |
- Кран-смеситель | 1 | 9 | 61 |
- Окно | 1 | 3 | 13 |
- Роллета | 1 | 8 | 74 |
- Ограничитель тока | 1 | 13 | 36 |
- Гольф-автомобиль | 1 | 7 | 44 |
Технологические процессы: | |||
- Бумагоделательный процесс (укрупнено) | 1 | 4 | 22 |
- Изготовление профилированной пленки | 1 | 12 | 43 |
- Изготовление картофельных чипсов | 1 | 17 | 63 |
- Изготовление элементов дайперсов | 2 | 13 | 117 |
- Изготовление стекловолоконных чипов | 1 | 12 | 117 |
- Обрезинивания металлической ленты | 1 | 7 | 255 |
- Изготовления обработанных отливок | 1 | 6 | 141 |
- Прессование | 2 | 15 | 139 |
- Механическая обработка | 1 | 5 | 58 |
- Полировка | 1 | 3 | 32 |
- Изготовление стеклотары | 1 | 7 | 38 |
- Изготовление сухариков | 1 | 8 | 130 |
- Выгрузка тропических масел | 1 | 7 | 106 |
ВСЕГО | 32 | 256 | 2132 |
Предварительные результаты
Полученные и подвергнутые предварительной неполной обработке результаты показаны в Таблице 3.
Как оказалось, что среди более двух тысяч функций, выполняемых элементами более чем трех десятков ТС:
- содержится всего 40 наименований функций;
- более чем половину из них составляют всего 4 функции: перемещать, нагревать/охлаждать, тормозить/ускорять и удерживать (поддерживать);
- в 90% случаев используется всего 16 наименований функций.
Заключение
1. Автор видит, но не несет ответственности за сомнительную правильность формулирования ряда функций, включенных в Таблицу 3. Эти формулировки без исправления перенесены из первоисточников. Несомненно, они должны быть и будут откорректированы в ближайшее время.
2. Таблица 3 является предварительным материалом для серьезной работы по составлению Справочника "элементарных функций", который в значительной мере упростит и повысит эффективность функционального моделирования. Работа продолжается. Требуются соисполнители.
Таблица 3
Частота использования наименований функций в моделях
№ | Наименование функции | % |
Синонимы функции |
1 | Перемещать | 18,31% | Двигать, удалять, подавать, выбрасывать, ... |
2 | Нагревать \ охлаждать | 16,28% | |
в т.ч.: Нагревать | 12,19% | ||
Охлаждать | 4,09% | ||
3 | Ускорять \ Тормозить | 10,54% | |
в т.ч.: Тормозить | 10,54% | ||
4 | Удерживать | 10,02% | в т.ч.: поддерживать |
5 | Изнашивать | 4,85% | |
6 | Наполнять, накапливать | 4,38% | |
7 | Формовать | 4,00% | Деформировать, ... |
8 | Измерять, контролировать | 3,53% | |
9 | Сжимать \ растягивать | 2,97% | |
в т.ч.: Сжимать | 2,31% | ||
Растягивать | 0,66% | ||
10 | Разрушать | 2,96% | Повреждать, уничтожать, ... |
11 | Направлять | 2,73% | |
12 | Отделять | 2,64% | Отламывать, отрезать, отрубать, ... |
13 | Окислять | 2,16% | в т.ч.: Сжигать |
14 | Соединять, связывать | 1,88% | |
15 | Испарять | 1,60% | |
16 | Измельчать | 1,13% | Дробить, рассоединять, ... |
17 | Хранить, содержать | 1,08% | |
18 | Изгибать \ разгибать | 1,08% | в т.ч.: Наматывать \ разматывать |
19 | Ограничивать | 0,94% | |
20 | Дозировать | 0,80% | |
21 | Разделять (изолировать) | 0,80% | |
22 | Генерировать, создавать | 0,66% | |
23 | Модифицировать | 0,66% | |
24 | Увлажнять | 0,56% | |
25 | Распределять | 0,52% | Перераспределять, ... |
26 | Смешивать | 0,42% | Перемешивать, ... |
27 | Разжижать | 0,42% | в т.ч.: Расплавлять |
28 | Поворачивать | 0,38% | |
29 | Информировать | 0,38% | |
30 | Отмерять | 0,24% | |
31 | Бить, ударять | 0,24% | |
32 | Укреплять, упрочнять | 0,19% | |
33 | Отжимать | 0,14% | |
34 | Тереть | 0,14% | |
35 | Нагружать | 0,09% | |
36 | Окрашивать | 0,09% | |
37 | Дросселировать | 0,05% | |
38 | Взвешивать | 0,05% | |
39 | Разбавлять | 0,05% | |
40 | Записывать, фиксировать | 0,05% |
Список литературы (образец)
1. Герасимов В.М., Калиш В.С., Карпунин М.Г., Кузьмин А.М., Литвин С.С. Основные положения методики проведения функционально-стоимостного анализа: Методические рекомендации. – М.: Информ-ФСА, 1991. – 40 с.
2. Герасимов В.М., Литвин С.С. Основные положения методики проведения ФСА. Свертывание и сверхэффект. // Журнал ТРИЗ, 1992. Т. 10. № 3.2.92. с. 7 – 45.
В тексте сохранены авторская орфография и пунктуация.