Функциональная структура

Понятие "функция" в литературе, и не только технической, зачастую является синонимом понятия "назначение". В рамках самостоятельной работы будем понимать функцию с математической точки зрения, а для ограничения общности будем называть ее "техническая". Техническая функция – способность ТО стабильно и воспроизводимо преобразовывать входные физические воздействия в необходимые выходные воздействия, обеспечивая однозначное соответствие между ними.

В процессе распространения в ТО физические воздействия генерируются, поглощаются или подвергаются преобразованиям, что связано с реализацией технических функций. Существует два типа преобразований – качественные и количественные. В первом случае происходит преобразование одного физического воздействия в другое, например, переменного электрического тока в поток тепла. Во втором – преобразование значения характеристики воздействия без изменения его типа, например, снижение угловой скорости вращательного механического движения.

Технические функции, имеющие место в ТО, описываются функциональной структурой, представляемой в виде ориентированного графа, вершины которого соответствуют функциональным элементам ТО выбранного уровня рассмотрения, а ребра – физическим воздействиям:

, (7)

где S_ф – функциональная структура, Е – множество элементов ТО, U₃ – множество физических воздействий. Функциональный элемент – элемент ТО, реализующий функцию. В большинстве случаев функция реализуется с помощью нескольких функциональных элементов. На рис. 6 представлена функциональная структура редуктора РЦ2-100-У.

Рис. 6. Функциональная структура редуктора РЦ2-100-У

Функциональная структура описывает преобразования всех видов физических воздействий, которые есть в ТО, объединяя при этом цепочки потоковых структур в один граф. Однако если физические воздействия существуют в ТО независимо друг от друга, графов может быть несколько.

Методика построения

1. Анализируют каждую потоковую структуру на наличие количественных преобразований в ней. Для каждого преобразования определяют функциональные элементы, которые изображают в виде вершин графа.

2. Анализируют потоковые структуры на наличие качественных преобразований в них. Для этого в разных потоковых структурах определяют одноименные вершины, а затем по описанию принципа работы ТО устанавливают или опровергают факт качественного преобразования ими соответствующих физических воздействий. Например, вершина, соответствующая акустическому динамику, будет присутствовать в потоковых структурах для электрического тока и звуковой волны. Выявленные функциональные элементы изображают в виде вершин графа.

3. Соединяют вершины направленными ребрами, соответствующими последовательности преобразований физических воздействий. Над всеми ребрами надписывают значения подвергающихся преобразованию параметров и признаков.

4. Проводят проверку соответствия описания принципа работы и функциональной структуры. В случае несоответствия корректируют описание, функциональную и потоковые структуры.

Примечания

· Одна вершина может иметь несколько входящих и выходящих ребер.

· Внутри вершин через запятую или дефис ставят номера функциональных элементов. Под структурой приводят расшифровку обозначений параметров и признаков, расположенных над ребрами.

· Допускается разрывать структуры многоточиями при переносе на новую строку.

11. Рекомендуемая литература

1. Чернышов Е.А. Основы инженерного творчества в дипломном проектировании и магистерских диссертациях. – М.: Высшая школа, 2008. – 254 с.

2. Львов Б.Г. Основы теории технических систем. Учебное пособие. – М.: МИЭМ, 1991. – 135 с.

3. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества: Учебное пособие. 3-е изд., стер. - СПб.: Издательство "Лань", 2007. - 368 с.: ил.