Реферат Функционально-стоимостной анализ устройства поиска скрытой проводки
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
от 25%
договор
Министерство образования и науки Российской Федерации
Марийский государственный технический университет
Кафедра ЭиОП
Расчетно-графическая работа по дисциплине
«Менеджмент в радиотехнике»
Функционально-стоимостной анализ устройства поиска скрытой проводки
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- ции | Код функ- ции |
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- мен- ты | Абсо- лютная 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+ 1.2 | | | | 2.4 | | | | | | | | | | | | | | |
R1 | 1 | | | | | 1 | | | | | | | | | | | | | |
C2, C3 | 10+ 1.6 | | | | | | 11.6 | | | | | | | | | | | | |
R2, R3 | 1.2+ 1.4 | | | | | | | 2.6 | | | | | | | | | | | |
R4, R5, C6, C7 | 1.4+ 1.4+ 1.2+ 1.6 | | | | | | | | 5.8 | | | | | | | | | | |
DA1 | 100 | | | | | | | | | 100 | | | | | | | | | |
R6, R7, C8 | 1+ 1.2+ 1.6 | | | | | | | | | | 3.8 | | | | | | | | |
R8, C9 | 1.2+ 1.6 | | | | | | | | | | | 2.8 | | | | | | | |
C10 | 10 | | | | | | | | | | | | 10 | | | | | | |
R9, VD1, VD2 | 1.2+ 7.3+ 7.3 | | | | | | | | | | | | | 15.8 | | | | | |
PA1 | 130 | | | | | | | | | | | | | | 130 | | | | |
X1 | 18 | | | | | | | | | | | | | | | 40 % 18 | | | |
BF1 | 28 | | | | | | | | | | | | | | | | 40 % 28 | | |
R10, GB1, HL1 | 1.2+ 55+ 15 | | | | | | | | | | | | | | | | | 33+6.48 | |
SA1 | 31 | | | | | | | | | | | | | | | | | | 40% 31 |
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
, руб. | | 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 1321 | Sабс 1322 | | |||||
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 1321 | Sотн 1322 | ||||||||
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 | R1321 | R1322 | | ||
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 | R12 | R13 | R14 | ||||||||||||||
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:
(+) Þ чем больше, тем лучше
(-) Þ чем меньше, тем лучше
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/
Е. А. Кузьмина, А.М. Кузьмин. Журнал "Методы менеджмента качества", N 8, 2002.