Краткая характеристика объекта

Среди многочисленных и разнообразных электротехнических приборов и устройств трансформаторы по широте распространения и универсальности применения занимают одно из первых мест. Их применяют в схемах источников питания РЭА различного назначения, в усилителях и генераторах низкой частоты в качестве междукаскадных и выходных, в цепях высокочастотных контуров, приемно-усилительных устройств, в импульсных и других схемах. Мощность, габариты, размеры и масса различных трансформаторов варьируются в очень широких пределах.

Таблица 2.4.1

Технические требования к трансформатору (рассматриваемый пример)

Наименование параметров и показателей	Единицы измерения	Значение
Параметры назначения
1. Номинальная мощность	Вт
2. Номинальное напряжение обмотки 1	В
3. Номинальное напряжение обмотки 2	В
4. Номинальный ток обмотки 1	А	0,15
5. Номинальный ток обмотки 2	А	5,0
Показатели качества исполнения функций
Потери холостого хода	Вт	0,6
Срок службы	лет	Не менее 15
Вероятность безотказной работы за 3000 ч.	-	Не менее 0,99
Показатели внешней среды
Температура внешней среды	⁰C	От до
Степень защищенности от внешних воздействий	-	IP22

На рис. 2.4.1 показана структурная модель трансформатора, а на рис. 2.4.2 – функциональная, в который даны также оценки значимости и относительной важности функций.

В табл. 2.4.2 приведены данные о величине затрат на материальные носители и их распределении на реализацию функций трансформатора.

На основании этих данных сначала строиться диаграмма распределения затрат на материальные носители (рис.2.4.3). Отсюда видно, что в зону «А» попадают только два материальных носителя («обмотка 1» и «магнитопровод»), в зону «В» - четыре, а в зону «С» – три. С помощью этой диаграммы определяется последовательность работ по поиску резервов снижения затрат на производство трансформатора.

В табл. 2.4.3 представлена функционально-стоимостная модель трансформатора, на основании которой строится функционально-стоимостная диаграмма (рис.2.4.4). Отсюда наглядно видно, что наибольший дисбаланс имеет место по функции - «Обеспечить режимы преобразования». Следовательно, именно по этой функции необходимо заниматься поиском путей и методов совершенствования технико-экономических параметров данного изделия.

С целью детализации этого процесса и распределения его между различными исполнителями объект анализа можно разделить на функциональные или, как в данном примере, на группы материальных носителей, соответствующих зонам «А», «В» и «С». Для каждой из этих групп разрабатывается функционально-стоимостная модель (табл.2.4.4),а также функционально-стоимостная диаграмма (рис.2.4.5). Найденные зоны дисбаланса необходимо устранить как обычно на основе поиска творческих решений, исследований и обоснований, после чего заново построить ФСД анализируемого предмета.

Таблица 2.4.2

Затраты на реализацию функций трансформатора

Наименование материального носителя	Стоимость, руб.	Наименование функций	Индекс функции по ФМ	Вклад МН в выполнение функции по ФМ	Затраты на реализацию функций, руб.
Магнитопровод	1,98	Обеспечить замыкание магнитного потока	F₁₁	0,6	1,19
Обеспечить несущую конструкцию для обмоток	F₂₄	0,1	0,2
Обеспечить заданные режимы преобразования	F₁₄	0,3	0,59
Каркас катушки	0,46	Обеспечить надежность	F₂₃	1,0	0,46
Обмотка I	2,1	Создать первичный магнитный поток	F₁₂	0,5	1,05
Обеспечить заданные режимы преобразования	F₁₄	0,5	1,05
Обмотка II	1,5	Обеспечить индукцию тока	F₁₃	0,5	0,75
Обеспечить заданные режимы преобразования	F₁₄	0,5	0,75
Межслойная изоляция	0,04	Обеспечить надежность	F₂₃	1,0	0,04
Планка	0,25	Обеспечить коммутацию	F₂₂	1,0	0,25
Клеммы	0,6	Обеспечить коммутацию	F₂₂	1,0	0,6
Шпильки	0,24	Обеспечить жесткость конструкции	F₂₁	1,0	0,24
Гайки, шайбы	0,12	Обеспечить жесткость конструкции	F₂₁	1,0	0,12

Магнитопровод

Катушка

Клемная планка

Крепеж

Каркас

Обмотка II

Обмотка I

Межслойная изоляция

Планка

Клеммы

Шпильки

Гайки, шайбы

Трансформатор

Рис. 2.4.1. Структурная модель трансформатора

Обеспечить преобразование напряжения

Обеспечить удобство эксплуатации

Рис. 2.4.2. Функциональная модель трансформатора:

числитель – значимость функций (r_j)

знаменатель – относительная важность функций (R_j).

Рис. 2.4.3. Диаграмма распределения затрат на трансформатор

Таблица 2.4.3

Функционально-стоимостная модель трансформатора

Зоны	Материальные носители	Затраты на функции	Всего

	F₁₂	F₁₃	F₁₄	F₂₁	F₂₂	F₂₃	F₂₄
А	Обмотка 1		1.05		1.05					2.1
Магнитопровод	1.19			0.59				0.2	1.98
В	Обмотка 11			0.75	0.75					1.5
Клеммы						0.6			0.6
Каркас							0.46		0.46
планка						0.25			0.25
С	Шпильки					0.24				0.24
Гайки, шайбы					0.12				0.12
Межслойная изоляция							0.04		0.04
	Итого	1.19	1.05	0.75	2.39	0.36	0.85	0.50	0.2	7.29
	Удельные затраты	0.16	0.14	0.10	0.33	0.05	0.12	0.07	0.03	1.00

0,4

0,225 0,225 0,225 0,225

0,2

0,04

0,025 0,025 0,01

FFF

0,03

0,1 0,05 0,07

0,14 0,12

0,16

0,2 0,33

0,4

Рис. 2.4.4. Функционально-стоимостная диаграмма трансформаторов

Таблица 2.4.4

Функционально-стоимостная модель трансформатора

Зона А
Материальные носители	Затраты на функции	Всего
F₁₁	F₁₂	F₁₄	F₂₄
Обмотка 1		1.05	1.05		2.1
Магнитопровод	1.19		0.59	0.2	1.98
Итого	1.19	1.05	1.64	0.2	4.08
Удельные затраты	0.29	0.26	0.40	0.05	1.00
Зона В
Материальные носители	Затраты на функции	Всего
F₁₃	F₁₄	F₂₂	F₂₃
Обмотка П	0,75	0,75			1,5
Клеммы			0,6		0,6
Каркас				0,46	0,46
Планка			0,25		0,25
Итого	0,75	0,75	0,85	0,46	2,81
Удельные затраты	0,27	0,27	0,30	0,16	1,00
Зона С
Материальные носители	Затраты на функции	Всего
F₂₁	F₂₃
Шпильки	0,24		0,24
Гайки, шайбы	0,12		0,12
Межслойная изоляция		0,04	0,04
Итого	0,36	0,04	0,40
Удельные затраты	0,9	0,1	1,00

F₂₂

Зона С

Зона В

Зона А

F₂₂

F₂₁

F₂₃

F₁₄

F₁₃

0.4

0.225 0.225 0,225 0.225 0.225

0.2 0,025 0,04

0,01 0.025 0.025

F F F F 0

0,05 F F F

0.2 0.10

0,29 0,26 0,27 0,27 0,30 0,16

0,40 0.4

0.6

0.90

S S S

Рис. 2.4.5. Функционально-стоимостная диаграмма трансформатора (зоны А, В, С)

Варианты исходных данных

Ниже даны шесть вариантов технических объектов, по каждому из которых приводятся следующие исходные данные: краткая характеристика объекта; технические требования к нему; структурная модель; функциональная модель, включая оценки значимости и относительной важности функций; величина затрат на реализацию функций.

ВАРИАНТ 1

Индикатор электронно-лучевой (ЭЛИ) предназначен для использования в качестве устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации.

Таблица 2.5.1.1.

Технические требования к ЭЛИ

Наименование параметров и показателей	Единица измерения	Значение
Параметры назначения
1. Номинальный размер изображения	мм	220 х 145
2. Разрешающая способность совмещенного черно-белого изображения по горизонтали в центре	линий	не менее 450
Показатели качества исполнения функций
3..Масса	кг	не более 11
4. Габаритные размеры	мм	390 х 321 х 288
5. Срок службы	лет	не менее 10
Показатели внешней среды
6.Температура внешней среды	⁰C	20±5
7. Относительная влажность воздуха	%	65±15
8. Атмосферное давление	кПа	84-107

Таблица 2.5.1.2

Затраты на реализацию функции ЭЛИ

Наименование материального носителя	Стоимость, руб.	Наименование функций	Индекс функции по ФМ	Вклад МН в выполнение функции по ФМ	Затраты на реализацию функций, руб.

ЭЛТ		Обеспечить восприятие информации в заданных режимах	F₁₆	1,0
Отклоняющая система	38,5	Развертывать луч по горизонтали и вертикали	F₁₁₂	0,8	30,8
Обеспечить синхронизацию и знакогенерацию	F₁₁₃	0,2	7,7
Модуль электропитания		Обеспечить питание ЭЛИ	F₁₅	0,7	36,4
Обеспечить восприятие информации в заданных режимах	F₁₆	0,3	15,6

Окончание табл. 2.5.1.2.


Модуль разверток и напряжений		Формировать ток пилообразной формы	F₁₁₁	0,5	33,5
Развертывать луч по горизонтали и вертикали	F₁₁₂	0,5	33,5
Модуль видеоусилителя		Усиливать сигнал	F₁₃	0,5	24,5
Преобразовать входной сигнал	F₁₂	0,3	14,7
Модулировать электронный луч	F₁₄	0,2	9,8
Корпус		Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	0,5
Обеспечить жесткость и защищенность конструкции	F₂₂	0,5
Органы управления и сопряжения ЭЛИ	7,3	Обеспечить восприятие информации в заданных режимах	F₁₆	0,6	4,4
Обеспечить коммутацию с внешними устройствами	F₂₃	0,4	2,9

ВАРИАНТ 2

Индикатор (панель) коллективного пользования (ИКП) представляет собой автономное устройство, выполненное на электролюминисцентных индикаторах. Он предназначен для считывания алфавитно-цифровой информации.

Таблица 2.5.2.1

Технические требования к ИКП

Наименование параметров и показателей	Единица измерения	Значение
Параметры назначения
1. Расстояние считывания информации	м	до 8
2. Высота символов	см	8,8
Показатели качества исполнения функций
3. Тип индикаторов	-	ИЭЛ-120
4. Напряжение питания	В
5. Потребляемая мощность	Вт	не более 40
6. Масса	кг
7. Габаритные размеры	мм	120640110
8. Срок службы	лет	не менее 8
Показатели внешней среды
9. Температура окружающего воздуха	⁰C	от –30 до +40
10. Атмосферное давление	кПа	78-110
11. Относительная влажность воздуха	%	55^±25

ЭЛИ

Рис.2.5.1.1. Структурная модель устройства электронно-лучевой индикации (ЭЛИ)

Создать удобство работы

Формировать ток пилообразной формы

Развертывать луч по горизонтали и вертикали

Обеспечить синхронизацию и знакогенерацию информации

Использовать в качестве устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации

Рис. 2.5.1.2. Функциональная модель устройства электронно-лучевой индикации (ЭЛИ)

числитель – значимость функций (r_j); знаменатель – относительная важность функций (R_j).

Печатная плата

Корпус

Органы управления и коммутации

Индикаторная панель

Рис. 2.5.2.1. Структурная модель индикатора коллективного пользования

Обеспечить отображение информации

Обеспечить удобство обслуживания

Рис. 2.5.2.2. Функциональная модель индикатора коллективного пользования:

числитель – значимость функций (r_j)

знаменатель – относительная важность функций (R_j).

Таблица 2.5.2.2.

Затраты на реализацию функций компьютера коллективного пользования

Наименование материального носителя (МН)	Стоимость МН, руб.	Наименование функции	Индекс функции по ФМ	Вклад МН в выполнение функций по ФМ	Затраты на реализацию функций

Индикаторы ИЭЛ	90,6	Обеспечить восприятие информации в алфавитно-цифровых символах	F₁₅	0,4	36,2
Обеспечить яркость и контрастность символов	F₁₂	0,3	27,2
Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	0,3	27,2
Модуль питания	10,6	Обеспечить необходимые режимы работы элементов	F₁₄	0,1	10,6
Дискретные элементы печатной платы	40,92	Обеспечить преобразование входного сигнала	F₁₁	0,6	24,6
Обеспечить яркость и контрастность символов	F₁₂	0,25	10,2
Обеспечить коммутацию высокого напряжения на сегментах ЭЛИ	F₁₃	0,15	6,1
Каркас	1,65	Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	0,5	0,825
Обеспечить прочность и защищенность конструкции	F₂₂	0,5	0,825
Панели	2,01	Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	1,0	2,01
Крышки	3,17	Обеспечить прочность и защищенность конструкции	F₂₂	1,0	3,17
Крепеж	1,23	Обеспечить прочность и защищенность конструкции	F₂₂	1,0	1,23
Дискретные элементы органов управления	0,68	Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	0,7	0,48
Обеспечить преобразование входного сигнала	F₁₁	0,3	0,20
Разъемы	3,57	Обеспечить коммутацию с внешними устройствами	F₂₃	1,0	3,57
Соединители	2,19	Обеспечить необходимые режимы работы элементов	F₁₄	0,4	0,88
Обеспечить коммутацию с внешними устройствами	F₂₃	0,6	1,31

ВАРИАНТ 3

Прибор для измерения температуры (ПИТ) предназначен для точного измерения в широких пределах температуры различных объектов и может быть рекомендован для использования, как в быту, так и на производстве.

Таблица 2.5.3.1.

Техническое требование к ПИТ

Наименование параметров и показателей	Единица измерения	Значение
Параметры назначения
1.Пределы измерения	⁰С	От –50 до +99,9
2.Основная погрешность измерения	⁰С	±0,1
3.Дополнительная погрешность (от смены датчиков)	⁰С	±0,1
Показатели качества исполнения функций
4.Наибольшая длина экранированного кабеля для соединения датчиков с прибором	м	До 300
5.Сопротивление каждого провода в кабеле	0м	Не более 5
6.Потребляемая мощность	Вт
7.Масса	кг	Не более 0,6
8.Габаритные размеры	мм	180x120x60
9. Срок службы	лет	Не менее 5
Показатели внешней среды
10.Температура окружающего воздуха	⁰С	От -30 до +40
11.Атмосферное давление	кПа	86-106

Корпус

Печатная плата

Коммутация

Прибор

Рис. 2.5.3.1. Структурная модель прибора для измерения температуры

Обеспечить измерение и регулировку температуры

Обеспечить удобство обслуживания

Рис. 2.5.3.2. Функциональная модель прибора для измерения температуры

числитель – значимость функций (r_j)

знаменатель – относительная важность функций (R_j).

Таблица 2.5.3.2

Затраты на реализацию функций прибора для измерения температуры

	Наименование материального носителя	Стоимость, руб.	Наименование функции	Индекс функции по ФМ	Вклад МН в выполнение функций по ФМ	Затраты на реализацию функции

	Каркас	0.95	Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции	F₂₃	1.0	0.95
	Передняя панель	2.9	Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	0.5	1.45
	Обеспечить управление	F₂₄	0.5	1.45
	Задняя панель	1.70	Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции	F₂₃	1.0	1.7
	Боковые крышки	3.02	Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции	F₂₃	1.0	3.02
	Верхняя и нижняя крышки	3.38	Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции	F₂₃	1.0	3.38
	Опоры	0.5	Обеспечить установку	F₂₅	1.0	0.5
	Крепеж	1.5	Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции	F₂₃	1.0	1.5
	Модуль питания	2.45	Обеспечить электрические параметры	F₁₃	0.5	1.23
	Обеспечить различные режимы работы	F₁₅	0.5	1.22
	Модуль преобразования	3.00	Обеспечить преобразование информации	F₁₂	0.6	1.8
	Обеспечить различные режимы работы	F₁₅	0.4	1.2
	Устройство индикации	4.15	Обеспечить отображение информации	F₁₄	0.7	2.9
	Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	0,3	1,25
Разъемы	1,9	Обеспечить ввод-вывод информации	F₁₁	0,2	0,4
Обеспечить коммутацию	F₂₂	0,8	1,5
Соединители	2,3	Обеспечить ввод-вывод информации	F₁₁	0,1	0,2
Обеспечить электрические параметры	F₁₃	0,3	0,7
Обеспечить коммутацию	F₂₂	0,6	1,4
Органы управления	0,82	Обеспечить различные режимы работы	F₁₅	0,3	0,25
Обеспечить управление	F₂₄	0,3	0,25
Обеспечить эргономические показатели	F₂₁	0,4	0,32

ВАРИАНТ 4

Таблица 2.5.4.1

Технические требования к ЭЛИ

Наименование параметров и показателей	Единица измерения	Значение
Параметры назначения
1. Номинальный размер изображения	мм	303x404
2. Разрешающая способность совмещенного черно-белого изображения по горизонтали в центре	линий	не менее 450
Показатели качества исполнения функций
3.Масса	кг	не более 20
4. Габаритные размеры	мм	445x510x460
5. Срок службы	лет	не менее 10
Показатели внешней среды
6. Температура внешней среды	⁰С	20±10
7. Относительная влажность воздуха	%	65±20
8. Атмосферное давление	кПа	84-107