Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 28
Министерство образования и науки Российской Федерации Марийский государственный технический университет «Менеджмент в радиотехнике» Выполнил: студент гр РТ-51 Павлов А.В. Проверил: Усынина Т. С. Йошкар-Ола 2010 Функционально-стоимостной анализ устройства поиска скрытой проводки 1. Назначение и принцип действия устройства Устройство предназначено для поиска проложенных под землей или в кабельных каналах бетонных и кирпичных зданий электрических проводов и кабелей, находящихся под напряжением. В устройстве можно выделить 4 основных узла: антенна (параллельный колебательный контур), усилительный каскад, выходной каскад и узел питания. Принцип действия устройства основан на том, что при попадании катушки индуктивности колебательного контура в переменное магнитное поле проводника, по которому течет переменный электрический ток, в ней наводится ЭДС, пропорциональная величине этого поля. В колебательном контуре возникают вынужденные колебания с частотой равной частоте изменения магнитного поля, наводящего ЭДС в катушке. Сигнал с колебательного контура усиливается в усилительном каскаде, собранном на транзисторе VT1 до уровня, необходимого для корректной работы операционного усилителя. Выходной каскад собран на операционном усилителе DA1 и предназначен для усиления сигнала до уровня, необходимого для работы выходного каскада. Выходной каскад можно условно разделить на визуальный и звуковой. Визуальный выходной каскад служит для выпрямления сигнала операционного усилителя и измерения тока этого сигнала с помощью амперметра. Звуковой выходной узел предназначен для возможности прослушать сигнал звуковой частоты при наличии сигнала на входе устройства. 2. Блок-схема устройства поиска скрытой проводки
Рисунок 2 3. Структурная модель устройства поиска скрытой проводки Опишем состав блоков, входящих в устройство: колебательный контур – WA1, C1; усилительный каскад – C2, C3, C4 C5, R1, R2, R3, R4, VT1; выходной каскад – C6, C7, C8, C9, C10, R5, R6, R7, R8, R9, DA1, VD1, VD2, PA1, BF1, X1; узел питания – R10, HL1, GB1. В соответствии с блок схемой построим структурную модель устройства (рисунок 3). 4. Функциональная модель устройства поиска скрытой проводки Определим функции всех структурных элементов (таблица 1). Таблица 1 № Формулировка функции Класс функ- Код функ- 1 Обнаружить электромагнитное поле вокруг скрытого проводника Обеспечить удобство и безопасность при поиске скрытой проводки главная второст. Ф1 Ф2 2 Преобразовать электромагнитное поле скрытого проводника в электрический сигнал основная Ф11 3 Усилить слабый сигнал колебательного контура основная Ф12 4 Преобразовать сигнал для визуального и слухового восприятия оператором основная Ф13 5 Обеспечить устройство электрической энергией, необходимой для его функционирования основная Ф14 6 Запасти энергию магнитного поля скрытого проводника основная Ф111 7 Запасти энергию электрического поля скрытого проводника основная Ф112 8 Усилить сигнал до уровня, необходимого для работы ОУ Согласовать выходное сопротивление колебательного контура с входным сопротивлением ОУ основная вспомог. Ф121 f121,1 9 Усилить сигнал до уровня, необходимого для работы индикаторных элементов основная Ф123 10 Преобразовать сигнал для визуального обнаружения оператором основная Ф131 11 Преобразовать сигнал для звукового обнаружения оператором вспомог. f132 12 Обеспечить устройство электрической энергией, необходимой для его функционирования основная Ф141 13 Подключить к устройству источник постоянного тока вспомог. f142 14 Сигнализировать о подключении источника постоянного тока вспомог. f141,1 15 Увеличить амплитуду сигнала колебательного контура основная Ф1211 16 Предотвратить протекание постоянного тока в последующие цепи и из них основная Ф1212 17 Обеспечить поступление части выходного напряжения активного элемента на его вход основная Ф1213 18 Создать путь прохождения сигнала в обход высокоомным сопротивлениям основная Ф1214 19 Установить рабочую точку активного элемента основная Ф1215 20 Задать режим работы ОУ Согласовать входное сопротивление ОУ с выходным сопротивлением предыдущего каскада основная вспомог. Ф1221 f1221,4 Продолжение таблицы 1 21 Увеличить амплитуду сигнала предварительного усилителя основная Ф1222 22 Обеспечить поступление части выходного напряжения активного элемента на его вход основная Ф1223 23 Подавить переходные напряжения, возникающие в ОУ основная Ф1224 24 Предотвратить протекание постоянного тока в последующие цепи и из них основная Ф1311 25 Преобразовать переменное напряжение сигнала в постоянное Ограничить уровень сигнала, подаваемого на индикаторный элемент основная вспомог. Ф1312 f1312,1 26 Визуально отобразить наличие тока в цепи амперметра основная Ф1313 27 Обеспечить возможность удобного подключения громкоговорителей вспомог. f1321 28 Сигнализировать с помощью звукового сигнала об обнаружении скрытой проводки вспомог. f1322 29 Ограничить ток, протекающий в цепи индикатора включения питания вспомог. f141,1 30 Сигнализировать визуально о включении батареи в цепь устройства вспомог. f141,1 31 Согласовать выходное сопротивление предварительного усилителя с входным сопротивлением ОУ основная Ф1221,1 32 Установить рабочую точку активного элемента оконечного усилителя основная Ф1221,2 33 Обеспечить режим работы активного элемента по постоянному току основная Ф1221,3 34 Преобразовать часть электрической энергии сигнала в тепловую в цепи подавления переходных напряжений основная Ф1224,1 35 Запасти энергию электрического поля сигнала в цепи подавления переходных напряжений основная Ф1224,2 36 Ограничить ток, протекающий в цепи амперметра основная Ф1312,2 37 Преобразовать переменное напряжение сигнала в постоянное основная Ф1312,3 38 Ограничить ток, протекающий через индикаторный элемент основная Ф1312,4 По данной таблице построим функциональную модель (рисунок 4). 5 Количественная оценка функций Метод экспертной оценки Относительная важность Rn
функции Фn
в объекте в целом определяется как произведение относительной значимости этой функции на данном уровне иерархии на значение относительной важности вышестоящей функции. Зададим относительную важность функций Ф1, Ф2: R1 = 0,6 R2 = 0,4 здесь стоит сказать, что второстепенная функция Ф2 имеет столь высокое значение относительной важности в связи с тем, что искомая проводка может находиться под высоким напряжением, поэтому вопросам безопасности должно быть уделено особое внимание. Для последующих функций Фnm
важность Rnm
= Rn
×rnm
. r11
= 0,25 R11 = 0,6·0,25 = 0,15 r12
= 0,25 R12 = 0,25·0,6 + 0,25·0,4 = 0,25 r13
= 0,3 R13 = 0,3·0,6 + 0,3·0,4 = 0,3 r14
= 0,3 R14 = 0,3·0,6 + 0,3·0,4 = 0,3 Метод попарного сравнения Для определения значений rnmk
воспользуемся методом попарного сравнения. Результаты представлены в таблице 2. Определим важность функций: Таблица 3 Функция Важность функции Функция Важность функции Ф111 0,01 Ф1223 0,008 Ф112 0,01 Ф1224 0,004 Ф121 0,011 Ф1311 0,006 Ф123 0,01 Ф1312 0,016 Ф131 0,013 Ф1313 0,0187 f132 0,001 f1321 0,0013 Ф141 0,017 f1322 0,0013 f142 0,001 Ф1221,1 0,0085 Ф1211 0,0116 Ф1221,2 0,01 Ф1212 0,007 Ф1221,3 0,01 Ф1213 0,01 Ф1224,1 0,0034 Ф1214 0,009 Ф1224,2 0,0028 Ф1215 0,01 Ф1312,2 0,0075 Ф1221 0,0088 Ф1312,3 0,01 Ф1222 0,012 Ф1312,4 0,014 6 Оценка стоимости функций Составим перечень элементов, входящих в схему. Таблица 4 Поз. Наименование Кол. Стоимость C1 C2,С10 C3 C4,С9,С11 C5,С6,С8 С7 Конденсаторы K53-14- 0.01 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 100 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 10 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 1 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 4,7 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 0,1 мкФ × 10 В ±10% 1 2 1 3 3 1 4.5 20 1.6 4.8 4.8 1.6 L1 Катушка индуктивности КИГ-0,2-27 мкГн 1 26 DA1 Операционный усилитель К174УН14 1 100 R1 R2 R3,R5 R4 R6 R7 R8 Резисторы C1- 4- 240 кОм ±10% C1- 4- 510 Ом ±10% C1- 4- 1,5 кОм ±10% C1- 4- 4,7 кОм ±10% C1- 4- 10 кОм ±10% C1- 4- 12 Ом ±10% C1- 4- 1 Ом ±10% 1 1 2 1 1 1 1 1 1.2 2.8 1.4 1.4 1 1.2 R9 R10 C1- 4- 47 кОм ±10% C1- 4- 1,2 кОм ±10% 1 1 1.2 1.2 VT1 Транзистор КТ3102Б 1 30 VD1, VD2 HL1 Диоды КД512Б АЛ307БМ 2 1 14.60 15 GB1 Источник постоянного напряжения GP 1604G 1 50 BF1 Наушники 1524 1 28 PA1 Миллиамперметр М 4228 10-0-10И.84 1 130 BF1 Батарея GP 1604G 1 55 SA1 Переключатель П2Т-3 1 31 X1 Разъем EY-501N 1 18 Определим стоимость функций в абсолютном выражении (в рублях) (таблица 5). Для этого построим совмещенную структурную модель. Таблица 5 Эле- Абсо- cтои- мость, руб. Ф1 Ф11 Ф12 Ф13 Ф14 Ф111 Ф112 Ф121 Ф122 Ф131 f132 Ф141 f142 Ф1211 Ф1212 Ф1213 Ф1214 Ф1215 Ф1221 Ф1222 Ф1223 Ф1224 Ф1311 Ф1312 Ф1313 f1321 f1322 L1 26 26 C1 4.5 4.5 VT1 30 30 C4, C5 1.2+ 2.4 R1 1 1 C2, C3 10+ 11.6 R2, R3 1.2+ 2.6 R4, R5, C6, C7 1.4+ 5.8 DA1 100 100 R6, R7, C8 1+ 3.8 R8, C9 1.2+ 2.8 C10 10 10 R9, VD1, VD2 1.2+ 15.8 PA1 130 130 X1 18 40 % 18 BF1 28 40 % 28 R10, GB1, HL1 1.2+ 33+6.48 SA1 31 40% Σ 498.1 26 4.5 30 2.4 1 11.6 2.6 5.8 100 3.8 2.8 10 15.8 130 7.2 11.2 39.68 12.4 Далее определим относительную стоимость функций для каждого уровня иерархии по формуле: Таблица 6 - Относительная стоимость функций Sабс
1211
Sабс
1212
Sабс
1213
Sабс
1214
Sабс
1215
Sабс
1221
Sабс
1222
Sабс
1223
Sабс
1224
Sабс
1311
Sабс
1312
Sабс
1313
Sабс
132
1
Sабс
132
2
498,1 30 2,4 1 11,6 2,6 5,8 100 3,8 2,8 10 15,8 130 72 11,2 Sотн
1211
Sотн
1212
Sотн
1213
Sотн
1214
Sотн
1215
Sотн
1221
Sотн
1222
Sотн
1223
Sотн
1224
Sотн
1311
Sотн
1312
Sотн
1313
Sотн
132
1
Sотн
132
2
0,06 0,0048 0,002 0,023 0,005 0,011 0,2 0,0076 0,0056 0,02 0,031 0,26 0,144 0,0224 Sотн111
Sотн112
Sотн
121
Sотн
122
Sотн
131
Sотн
132
Sотн141
Sотн142
0,052 0,009 0,0948 0,2242 0,311 0,1664 0,079 0,024 Sотн11
Sотн12
Sотн13
Sотн14
0,061 0,319 0,4774 0,104 Sотн1
+Sотн1
0,761+0,074 7. Построение функционально-стоимостных диаграмм В результате сравним относительную важность выявленных функций с относительной стоимостью их реализации. Сравнение осуществим путем построения функционально-стоимостных диаграмм для каждого уровня иерархии. Таблица 7 – Относительная важность функций R1211
R1212
R1213
R1214
R1215
R1221
R1222
R1223
R1224
R1311
R1312
R1313
R132
1
R132
2
0,0116 0,007 0,01 0,009 0,01 0,0088 0,012 0,008 0,004 0,006 0,016 0,0187 0,0013 0,0013 R111
R112
R121
R122
R131
R132
R141
R142
0,01 0,01 0,0476 0,0328 0,0407 0,0026 0,017 0,001 R11
R1
2
R1
3
R1
4
0,02 0,0804 0,0433 0,018 R1
+ R2
0,6+0,4
Рисунок 5 – Функционально-стоимостная диаграмма для функций первого уровня
Рисунок 6 – Функционально-стоимостная диаграмма для функций второго уровня
Рисунок 7 – Функционально-стоимостная диаграмма для функций третьего уровня
Рисунок 8 – Функционально-стоимостная диаграмма для функций четвертого уровня По полученным диаграммам можно судить о соответствии стоимости отдельной функции и ее важности. Наиболее ярко выражено несоответствие следующих функций и их важностей: Ф1222, Ф1313 и f1321. То есть конкретно для операционного усилителя, миллиамперметра и электронного ключа это несоответствие является результатом их относительно высокой стоимости. 8 Научно-технический уровень исследуемого объекта Научно-технический уровень – комплексная оценка качества объекта с лучшими отечественными и зарубежными аналогами. Производить оценку будем путем сравнения исследуемой схемы и аналога по техническим и эксплуатационным характеристикам. В качестве аналога будем использовать идеальную модель, то есть идеализированный объект, обладающий лучшими из достижимых параметров. Формулы для оценки представлены ниже: (+) (-) Таблица 8- Научно-технический уровень исследуемого объекта Наименование параметра Направление улучшения Варианты
НТУ Роц
Раналог
1) Допустимое напряжение искомого проводника, В + 500 1000 0,35 0,5 0,175 2) Напряжение питания устройства, В - 9 4,5 0,2 0,5 0,1 3) Количество частот, на которые настроено устройство + 1 2 0,15 0, 5 0,075 4) Температура окружающего воздуха, °С min max + + -20 +45 -35 +50 0,05 0,05 0,67 0,88 0,034 0,044 5) Атмосферное давление, кПа min max - + 86 106 80 110 0,05 0,05 0,93 0,96 0,047 0,048 6) Относительная влажность при 25°С, не более, % + 80 90 0,1 0,89 0,089 å 1 0,612 Исходя из результатов расчета научно-технического уровня видно, что по рассматриваемым параметрам исследуемое устройство уступает аналогу (в данном случае идеальная модель) более чем в два раза. Данное различие можно объяснить тем, что схема данного исследуемого устройства была спроектирована для штучного кустарного производства. Список литературы 1 Т.С. Усынина, А.В.Шульмин «Организация и планирование производства»: практикум.- Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007.-115 с. 2 Функционально-стоимостной анализ. Практическое применение/ Роберт С. Каплан, Робин Купер. Вильямс: 2008. 352 c. 3 Функционально- стоимостной анализ (ФСА). Краткая информация для руководителей производственных предприятий/ Шарипов Р.Х. - ОО "ТРИЗ-Самара": Самара, 2004. 4 Функционально-стоимостный анализ - теория и практика проведения. Обзор/ Бухман И.В. ЛатНИИНТИ: Рига, 1982. 5 Функционально-стоимостный анализ. Концепции и перспективы/
|