2.2 Структурная схема объекта

Структурная схема (модель) объекта графически отображает элементный состав объекта и связи между его элементами. Эта схема дает представление о составе материальных носителей функций, т.е. сборочных единиц, узлах и деталях или операциях и переходах технологического процесса по уровням изделий и их взаимосвязях. Анализ структурной схемы позволяет выявить степень прогрессивности конструктивных, технологических и организационных решений в осуществлении материальных носителей функций. Построение структурной схемы имеет целью оценить излишние затраты, связанные с конструктивно – технологической реализацией полезных функций объекта, и выявить наиболее экономические технические решения.

Примерный вид структурной схемы изделия представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 Общий вид структурной схемы изделия.

Схема на рис.1 показывает, что изделие, подвергаемое ФСА, состоит из трех структурных единиц (узлов или сварочных единиц). образующих первый уровень иерархии изделия. В результате объединения этих структурных единиц формируется объект анализа. И наоборот, изделие при его анализе, представляется в виде совокупности его структурных единиц.

В свою очередь каждая из структурных единиц объекта на схеме представляется совокупностью деталей (2-ой уровень иерархии). Так, структурные единицы С₁ и С₂ включают в себя по две детали, соответственно g_1,2 и g_1.2 для С₁ и g_2.1 и g_2.2 для структурной единицы С₃ включает в себя три детали g_3,1, g_3,2 и g_3,3.

В данном случае представлена структурная схема изделия лишь с двумя уровнями иерархии, причем каждая его структурная единица в свою очередь включает в себя определенное число деталей. Возможны случаи, когда одна или несколько структурных единиц изделия представлены элементами, не имеющими своей внутренней структуры, т.е. деталей. Для таких структурных единиц последующий уровень иерархии отсутствует. В тоже время в изделиях могут быть представлены структурные единицы, содержащие три и более иерархических уровня, т.е. такая структурная единица включает в себя несколько сборочных единиц, каждая из которых состоит из нескольких узлов, содержат несколько групп деталей и, наконец, группы деталей формируются определенными совокупностями деталей. В этом случае обозначение деталей на структурной схеме содержит количество цифр соответствующее числу уровней иерархии по схеме: структурная единица – сборочная единица – узел – группа деталей – деталь.

Структурная схема процесса строится аналогично, но его структурными единицами являются операции и переходы. Примерный вид структурной схемы технологического процесса представлен на ри-сунке 3

Рисунок 2 Общий вид структурной схемы технологического процесса

Структурная схема производственных, управленческих, хозяйственных, коммерческих и других объектов разрабатывается аналогично. Структурными единицами в этом случае является цехи, отделы, управления, службы и т.д., а на самом нижнем уровне структурной иерархии располагаются исполнители, т.е. рабочие, операторы, кассиры, аудиторы, расчетчики, контролеры и т.д.

2.3 Технологическая схема изготовления объекта

Технологическая схема изготовления объекта отражает набор и последовательность выполнения технологических операций по изготовлению деталей объекта и их сборке в группы деталей, узлы, сборочные единицы и, наконец, в изделие.

В индивидуальном домашнем задании студент представляет примерную технологическую схему, т.к. подробная технология изготовления того или иного изделия может оказаться достаточно специфической, выходящей за рамки изученных студентами учебных дисциплин.

При разработке примерной технологической схемы студенты руководствуются сведениями учебных дисциплин «Введение в специальность», «Детали машин», «Теория ОМД», «Металлургия и литейное дело», «Металловедение» и др.

Технологическая схема представляет собой таблицу, в которой первая колонка содержит обозначения м названия деталей объекта в соответствии с его структурной схемой. Для каждой детали указывается технологические операции, с помощью которых данная деталь может быть изготовлена: литье, операции механической и термической обработки, прессование, спекание, прокатка, волочение, навивка и т.д. При необходимости уточнения разновидностей механической и термической обработки указывают наименование конкретных операций: точение, фрезерование, строгание, закалка, отжиг, отпуск и т.д.

Перечень технологических операций по изготовлению определенной детали располагают на технологической схеме по горизонтали справа от обозначения и названия этой детали.

В отдельных случаях, когда технология изготовления детали является слишком специфической, например, электрические провода, детали электрооборудования изделия (микродвигатели, выключатели, реле и т.д.), допускаются вместо перечня технологических операций по изготовлению такой детали или структурной единицы указывать: «покупное изделие или «покупной элемент».

При объединении деталей в узлы и сборочные единицы рекомендуется указывать вид сборочной операции: сварка, склеивание, запрессовка, заливка и т.д. На технологической схеме сборочные операции изображаются вертикальными линиями, соединяющими горизонтали собираемых вместе деталей и узлов. В целом технологическая схема графически отображает процесс формирования изделий из деталей и сборочных единиц. При этом операции по изготовлению деталей изделия изображаются на горизонталях схемы, а сборочные операции изображаются вертикальными линиями. Поэтому в первой части этой схемы представляют название изделия, процесс изготовления которого отображает технологическая схема.

2.4 Матрица функций объекта

Матрица функций объекта ФСА представляет собой таблицу, в которой в первой колонке записаны функции, выполняемые объектом (изделием, процессом или структурой) и его структурными составляющими, а в последующих колонках таблицы перечислены названия самого объекта и его структурных составляющих условными обозначениями указывают участие этих структурных составляющих в осуществлении соответствующей функции и категорию функции – главная, основная, вспомогательная, бесполезная или вредная.

Матрица функций позволяет осуществить системное исследование объекта, не пропустив той или иной его функции.

Выявление функций объекта осуществляется в следующей последовательности:

- выявление главной и второстепенной функций, обеспечивающих удовлетворение требований потребителя (внешние функции);

- выявление основных функций объекта, обеспечивающих осуществление главной функции объекта;

- определение полезности, бесполезности и вредности каждой из выявленных функций объекта.

При выявлении функций объекта следует руководствоваться положениями работ (1,2,3), а также методическим пособием по практическому занятию № 2 по дисциплине «Функционально – стоимостной анализ» (4) и правилами формулирования функций (5).

2.5 Матрицы функций структурных единиц объекта

Помимо разработки матрицы функций объекта в целом при выполнении индивидуального домашнего задания студент должен разработать матрицы функций для 2-3 структурных составляющих (узлов или деталей) изделия. При этом число этих структурных составляющих зависит от их сложности: для простых структурных составляющих (т.е. для наиболее простых деталей) разрабатывается 3 матрицы функций, для более сложных структурных составляющих (сложные детали, узлы) разрабатывается 2 матрицы. Выбор числа разрабатываемых матриц осуществляет студент по своему усмотрению.

В целом матрица функций для структурной единицы изделия аналогична матрице функций изделия в целом. Отличие состоит в том, что во второй и последующих колонках таблицы представлены наименования соответствующей структурной единицы (а не изделия в целом) и составных частей этой структурной единице. К этим составным частям могут относится детали, если структурной единицей является узел или группа деталей, или элементы детали (головки, выступы, канавки, хвостики, стержни, фаски и т.д.), если структурной единицей является деталь изделия.

Другим отличием может являться изменение категории функции: для объекта в целом некоторая функция может являться вспомогательной, а для его структурной единицы эта же функция сказывается основной. С другой стороны, определенная функция может быть полезной для структурной единицы, а для изделия в целом она оказывается бесполезной или даже вредной.

2.6 Пример выполнения индивидуального домашнего задания

Объект: ведро хозяйственное

2.6.1 Описание объекта и его эскиз

Ведро хозяйственное предназначено для дозирования жидкостей и сыпучих материалов, их транспортировки и хранения в различных сферах домашнего хозяйства, а также при выполнении различных вспомогательных операций не предприятиях пищевой промышленности, в строительстве, в сельскохозяйственном производстве, особенно в животноводстве.

Специфическими областями использования объекта является пожарное дело, здравоохранение, санитарно-гигиенические службы, уборка помещений административных зданий, предприятия общественного питания и т.д. Экзотической формой использования отдельных разновидностей объекта является применение посеребренных ведерок для охлаждения шампанского при обслуживании клиентов в ресторанах.

Конструктивно объект представляет собой оболочковую конструкцию в виде усеченного конуса либо усеченной четырехгранной пирамиды, уширенных к верху.

Ведра преимущественно изготавливаются из оцинкованной жести толщиной 0,6 – 0,8 мм или из жести, на поверхность которой наносят слой эмали. В последнее время получили широкое распространение ведра, получаемые штамповкой из пластических масс.

Вместимость ведра может меняться от 5-7 л до 12-15 л. Наиболее распространенными являются ведра емкостью 10 л.

В дальнейшем рассматривается ведро емкостью 10 л, выполненное из оцинкованной жести. Ведро снабжено ручкой из стальной проволоки с деревянной рукояткой посередине ручки, которая свободно поворачивается на ручке, и крышкой из оцинкованной жести. В центре крышки располагается ручка из дерева, закрепленная на крышке стальной шпилькой – заклепкой.

Преимуществами ведер из оцинкованной жести является их относительная дешевизна и простота технологии изготовления, а также возможность непродолжительного хранения в них продуктов питания. Недостатками являются невысокая продолжительность использования, особенно при повреждении слоя цинка на поверхности жести, а также невозможность длительного хранения в них продуктов питания, фруктов, овощей и т.д.

2.6.2 Структурная схема ведра хозяйственного представлена на рисунке 4

Рисунок 4 Структурная схема ведра хозяйственного

2.6.3 Технологическая схема объекта

Технологическая схема изготовления ведра хозяйствованного представлена на рисунке 5

Рисунок 5 технологическая схема изготовления ведра хозяйственного

Где: 1.1 – Оболочка корпуса-вырубка из черной жести; формовка ребер жесткости; формирование шва; закатка; отбортовка нижней части оболочки; пробивка отверстий для заклепок в местах крепления ушек.

1.2 – Донышко-вырубка из черной жести; чеканка рельефа; отбортовка.

1.3 – Ушко (2шт) – вырубка из черной жести; гибка; пробивка отверстий для заклепок.

1.4 – Заклепка (6шт) – рубка прутка; формовка головок.

2.1 – Ручка-рубка проволоки; гибка одной половины ручки в штампе.

2.2 – Рукоятка-точение из дерева; отрезка; сверление; полирование; лакирование.

3.1 – Диск крышки-вырубка; вытяжка; пробивка отверстия; закатка; цинкование.

3.2 Ручка крышки-точение из дерева; лакирование.

3.3 Шпилька – заклепка – рубка прутка; формовка головки

2.6.4 Матрица функций объекта – ведра хозяйственного

Наименование функций	Объект в целом (ведро хозяй- ственное)	Составные части объекта
		1.Корпус в сборе	2.Руч-ка в сборе	3.Крыш-ка в сборе
Формирует замкнутый объем	Гл	0	-	0
Обеспечивает транспортировку	Вт	В	0	-
Изолирует содержимое	Вт	0	-	0
Обеспечивает удобство	Вт	В	В	-
Отвечает эстетическим требованиям	Вт	В	В	В
Принимает продукт	0	0	-	-
Сохраняет продукт	0	0	-	0
Выдает продукт	0	0	В	-
Объединяет элементы изделия	В	0	В	В
Обеспечивает устойчивость	В	В	-	-
Ограничивает объем продукта	В	В	В	0
Допускает перегрузку	Вр	Вр	-	-
Служит источником травм	Вр	Вр	Вр	Вр

Примечание: В матрице функций объекта применены следующие обозначения:

Гл – главная функция;

Вт – второстепенная функция;

в – вспомогательная функция;

Вр – вредная функция;

О – основная функция.

2.6.5 Матрица функций составляющих объекта

2.6.5.1 Матрица функций корпуса в сборе (индекс 1)

Наименование функций	Корпус в сборке (1)	Элементы корпуса в сборке
		1.1 Сборка корпуса	1.2 Донышко	1.3 Ушко	1.4 Заклепка
Формирует замкнутый объем	0	0	0	-	-
Изолирует содержимое	0	0	0	-	-
Принимает продукт	0	0	0	-	-
Сохраняет продукт	0	0	0	-	-
Выдает продукт	0	0	-	-	-
Обеспечивает транспортировку	В	В	В	0	0
Обеспечивает удобство	В	В	-	В	-
Отвечает эстетическим требованиям	В	В	-	В	В
Объединяет элементы изделия	В	В	-	0	0
Обеспечивает устойчивость	В	В	В	-	-
Ограничивает объем продукта	В	В	В	-	-
Допускает перегрузку	Вр	Вр	Вр	Вр	Вр
Служит источником травм	Вр	-	Вр	Вр	Вр
Подвержен влиянию среды	Вр	Вр	Вр	Вр	Вр

2.6.5.2. Матрица функций ручки в сборе (индекс)

Наименование функций	Ручка в сборе (2)	Элементы ручки в сборе
		2.1 Ручка	2.2 Рукоятка
Обеспечивает транспортировку	0	0	В
Обеспечивает удобство	В	В	0
Обеспечивает эстетическим требованиям	В	В	В
Выдает продукт	В	В	-
Объединяет элементы изделия	В	В	-
Ограничивает объем продукта	В	В	-
Служит источником травм	Вр	Вр	Вр
Воздействует на ушки	Вр	Вр	-
Затрудняет подвешивание	Вр	-	Вр
Создает затруднение при взятии	Вр	Вр	-

2.6.5.3 Матрица функций крышки

Наименование функций	Крышка в сборе	Элементы крышки в сборе
		3.1 Диск крышки	3.2 Ручка крышки	3.3 Шпилька заклепка
Формирует замкнутый объем	0	0	-	-
Изолирует содержимое	0	0	-	-
Сохраняет продукт	0	0	-	-
Отвечает эстетическим требованиям	В	В	В	-
Объединяет элементы	В	В	-	В
Обеспечивает удобство	В	В	В	-
Служит источником травм	Вр	Вр	Вр	Вр