Статистика "элементарных функций"

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.


RSS-материал