Российская Экономическая Академия им. Г. В. Плеханова
КАФЕДРА МЕХАНИКИ
Расчетно-аналитическая работа по курсу методы поиска и
принятия инновационно технических решений.
Функционально-физический анализ фотоаппарата «Зенит»
Выполнил студент гр.№723
Фролов Александр Александрович факультет ИЭИ.
Научный руководитель
Колоколов В. А.
Москва 2001
Функционально-физический анализ фотоаппарата
1. Описание функции предназначения.
F = {D,G,H }
D - экспонирование ;
G - светочувствительный материал ;
H - с определенными условиями .
2. Описание физической операции.
Q = {A, E, C}
А - свет ;
С - экспонированный светочувствительный материал ;
Е - сбор и накопление.
3.Разбиваем фотоаппарат на функциональные элементы.
Е1 – объектив;
Е2 – затвор;
Е3 – диафрагма;
Е4 – лентоперематывающий механизм;
Е5 – корпус;
Е6 – система фокусировки;
Е7 – система управления;
Е8 – экспозиционное устройство.
[pic]
4.Выделяем объекты окружающей среды.
V1 – светочувствительный материал (фотопленка);
V2 – свет;
V3 – объект окружающей среды;
V4 – человек.
5.Описываем функции выделенных элементов.
|П/н |Наименование |Обозначение |Обозначение |Описание функции |
| |ФЭ. |ФЭ. |функции | |
| 1 | Объектив | Е1 | F1 |Создает оптическое |
| | | | |изображение объекта на |
| | | | |фотопленке. |
| 2 | Затвор | Е2 | F2 |Обеспечивает необхо- |
| | | | |димое время экспони- |
| | | | |рования. |
| 3 | Диафрагма | Е3 | F3 |Регулирует количество |
| | | | |света. |
| 4 |Лентоперема-ты| | |Перематывает фото- |
| |вающий |Е4 |F4 |пленку на нужную |
| |механизм | | |позицию. |
| 5 | Корпус | Е5 | F5 |Защищает и объединяет |
| | | | |все элементы |
| | | | |фотоап-парата. |
| 6 |Система | Е6 | F6 |Фокусирует свет на |
| |фокусировки | | |фотопленку. |
| 7 |Система | Е7 | F7 |Управляет затвором и |
| |управления | | |диафрагмой. |
| 8 |Экспозицион-но| Е8 | F8 |Регулирует время |
| |е устройство | | |проникновения света. |
6.Строим конструктивную функциональную структуру, которая описывает
функциональную взаимосвязь между элементами.
[pic]
7.Выделяем основные и вспомогательные потоки.
Свет
Механическая энергия [pic]
Информация [pic]
[pic]
8.Проводим описание физических операций выделенных элементов.
Физическая операция – это общее описание функционирования каждого элемента.
Q = {A, E, C }
|№ |Наименование | А | С | Е |Физический | № | № |
| |ФЭ и О.о.с. | | | |закон или |источ |прием |
| | | | | |эффект |ника |ника |
| 1 |Фотопленка V1 |свет |кадр |сбор и |потемнение | | |
| | | | |накопле | |6 | |
| | | | |ние | | | |
| 2 |Свет V2 | | | | | | |
| 3 |Объект V3 |свет |свет |излуче- |отражение |2 |5 |
| | | | |ние | | | |
| 4 |Человек V4 |инфор |мех. | | |12 | 11 |
| | |мация |энерг. | | | | |
| 5 |Объектив Е1 |свет |свет |проводи |преломление |3 |7 |
| | | | |мость | | | |
| 6 |Затвор Е2 |мех.эн.|свет |проводи | |7 |1 |
| | | | |мость | | | |
| | |свет. | | | | | |
| 7 |Диафрагма Е3 |свет |свет |проводи | |5 |6 |
| | | | |мость | | | |
| 8 |Лентоперемат. |мех.эн.|мех.эн.| |воздействие |4 |1 |
| |механизм Е4 | | | | | | |
| 9 |Корпус Е5 |мех.эн.|мех.эн.|проведе |объединение | |4 |
| | | | |ние. | | | |
|10 |Система |мех.эн.|мех.эн.|сбор. |фокусирует |4 |5 |
| |фоку-сировки | | | |свет |5 | |
| |Е6 |свет | | | | | |
|11 |Система управ |мех.эн.|мех.эн.| |вохдействие |4 |6,7 |
| |ления Е7 | | | | | | |
|12 |Экспозицион. |свет |инфор |преобра | |5 |4 |
| |устройство Е8 | |мация |зование | | | |
9.Строим потоковую функциональную структуру, которая описывает физическую
взаимосвязь.
10.Проводим описание физического принципа действия.
Описание физического принципа действия производится на основе ПФС и поэтому
ПФС и физический принцип действия могут быть совмещены.
[pic]
Принцип историзма.
Принцип историзма в ФФА – это история возникновения потребности и
различные способы реализации этой потребности раньше, сегодня, а также
возможны способы реализации потребности в будущем.
Использование принципа историзма сводится к иерархической матрице
удовлетворения потребности.
Иерархическая матрица удовлетворения потребности.
Потребность: получение изображения объекта окружающей среды.
Эту потребность определяют следующие физические операции:
- Рисование.
- Фотографирование.
Технические решения:
- уголь, карандаш, ручка, краски
- камера обскура, механический фотоаппарат, электронный фотоаппарат, фотоаппарат с автоматической настройкой, цифровой фотоаппарат.
Иерархическая матрица удовлетворения потребности.
[pic]
Наличие закономерностей развития.
Закономерность стадийного развития
В процессе развития человек передает свои функции техническому объекту.
Основные функции человека:
- Технологическая (Т)
- Энергетическая (Э)
- Управленческая (У)
- Планирующая (П)
| | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 |
|Человек | ТЭУП | ЭУП | УП | П | - |
|Фотоаппарат | - | Т | ТЭ | ТЭУ | ТЭУП |
Я считаю, что фотоаппарат «Зенит» находится на 1 стадии развития,
потому что человек управляет фотоаппаратом, воздействует на него
(механическая энергия) и планирует его действия.
Аппроксимация значений разрешающей способности объективов.
|Годы |Разрешающая |
| |способность |
|1749 |10 |
|1862 |18 |
|1870 |20 |
|1880 |22 |
|1891 |30 |
|1895 |45 |
|1900 |58 |
|1906 |70 |
|1912 |85 |
|1918 |96 |
|1933 |104 |
|1940 |110 |
|1969 |117 |
|1982 |119 |
|1995 |120 |
Графический вид:
[pic]
Метод ранжирования.
Недостатки фотоаппарата:
1.Громоздкий
2.Нет автоматической системы перемотки
3.Нет автоматической настройки
4.Нет встроенной вспышки
5.Тяжелый.
| -| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |Кол. повт.| Ранг |
| 1 | -| 2 | 3 | 4 | 5 | 0 | 5 |
| 2 | 2 | -| 3 | 2 | 2 | 3 | 2 |
| 3 | 3 | 3 | -| 3 | 3 | 4 | 1 |
| 4 | 4 | 2 | 3 | -| 4 | 2 | 3 |
| 5 | 5 | 2 | 3 | 4 | -| 1 | 4 |
Как видно из таблицы 1 ранг получил 3 недостаток – нет
автоматической настройки.
Метод гирлянд ассоциаций.
| Алгоритм |Пример |
|1.Формулировка проблемной ситуа- |Проблема – необходимо усовершен |
|ции. Установление объекта |ствовать фотоаппарат. |
|исследования (наименование).Опре- |Объект – фотоаппарат. |
|деление синонимов объекта. |Синонимы – фотокамера, камера. |
|2.Произвольный выбор случайных |Случайные объекты – игрушка, часы,|
|объектов. Получение гирлянды |сумка, подставка. |
|случайных объектов. | |
|3.Составление комбинаций из |Фотоаппарат с часовым механизмом, |
|элементов гирлянды синонимов и |сумка для камеры, фотоаппарат с |
|гирлянды случайных объектов. |подставкой, игрушечный |
| |фотоаппарат. |
| |Часы: механические, квадратные, |
| |электронные, пластмассовые, |
| |ручные, настенные, деревянные, |
| |золотые, круглые. |
|4.Составление перечня признаков |Подставка: металлическая, деревян |
| |ная, высокая, пластмассовая. |
|случайных объектов. |Игрушка: мягкая, резиновая, |
| |деревянная, пластиковая, цветная. |
| |Сумка: кожаная, матерчатая, |
| |объемная, маленькая, дамская. |
|5.Генерирование идеи путем |Механический фотоаппарат, |
|поочередного присоединения к |квадратная камера, электронный |
|объекту и его синонимам признаков |фотоаппарат, пластиковый |
|случайных объектов. |фотоаппарат, маленькая фотокамера,|
| |цветной фотоаппарат, дамский |
| |фотоаппарат, кожаная камера. |
|6.Из признаков случайных объектов |Электроника-техника-компьютер-прог|
|генерируются гирлянды ассоциации. |рамма. |
| |Механика-шестеренка-механизм-машин|
| |а-авария-дорога. |
| |Пластик-окно-погода- дождь-вода. |
| |Рисунок-портрет-стена-бетон-дом. |
| | |
| | |
| | |
| | |
| |Кожа-стиль-куртка-фигура-модель-ди|
| |ета-вес. |
| |Квадрат-кубик-игра-дети-огород-жар|
| |а-солнце-батарея. |
|7.Генерирование новых идей. К |Электронный фотоаппарат, |
|элементам гирлянды синонимов |фотоаппарат с программным |
|постепенно нужно присоединить |управлением, фотоаппарат для |
|элементы гирлянд ассоциаций. |подводной съемки, игрушечный |
| |фотоаппарат, стильный фотоаппарат,|
| |легкий фотоаппарат, фотоаппарат с |
| |солнечными батареями, кожаный |
| |фотоаппарат. |
|8.Оценка и выбор рациональных |Рациональные идеи: электронный |
|вариантов идей. Идеи разбивают на 3|фотоаппарат, пластиковый |
|группы: |фотоаппарат, фотоаппарат с |
|1 – рациональные идеи; |программным управлением, |
|2 – идеи сомнительной полезности; |фотоаппарат для подводной съемки |
|3 – нерациональные идеи. |Идеи сомнительной полезности: |
| |игрушечный фотоаппарат, стильный |
| |фотоаппарат. |
| |Нерациональные идеи: фотоаппарат с|
| |солнечными батареями, кожаный |
| |фотоаппарат. |
Матричный метод принятия решений.
Х – альтернативные решения;
К – критерии;
В – вес критерия [pic] Вj = 1
А – оценки 1 X3 X1 =
X3
X2 > X3 X2 >
X3
K3 X1
X1
X2 = X3
2. Строим квадратичную матрицу.
| | Х1 | Х2 | Х3 |[pic]по | Рi1 | Рi1 |
|Альт | | | |строке | | |
|Альт | | | | | | |
| Х1 | 1 | 1,5 | 1,5 | 4 | 11,5 | 0,46 |
| Х2 | 0,5 | 1 | 0,5 | 2 | 5,5 | 0,22 |
| Х3 | 0,5 | 1,5 | 1 | 3 | 8 | 0,32 |
|[pic] | 25 | 1 |
Р11= 1*4+1,5*2+1.5*3 = 11,5
Р21= 0,5*4+1*2+0,5*3 = 5,5
Р31= 0,5*4+1,5*2+1*3 = 8
| | Х1 | Х2 | Х3 |[pic] по| Рi2 | Рi2 |
|Альт | | | | | | |
|Альт | | | |строке | | |
| Х1 | 1 | 0,5 | 1 | 2,5 | 7 | 0,274 |
| Х2 | 1,5 | 1 | 1,5 | 4 | 11,5| 0,452 |
| Х3 | 1 | 0,5 | 1 | 2,5 | 7 | 0,274 |
|[pic] | 25,5 | 1 |
Р12= 1*2,5+0,5*4+1*2,5 = 7
Р22= 1,5*2,.5+1*4+1,5*2,5 = 11,5
Р32= 1*2,5+0,5*4+1*2,5 = 7
| | Х1 | Х2 | Х3 |[pic] по| Рi3 | Рi3 |
|Альт | | | | | | |
|Альт | | | |строке | | |
| Х1 | 1 | 0,5 | 0,5 | 2 | 5,5 | 0,216 |
| Х2 | 1,5 | 1 | 1 | 3,5 | 10 | 0,392 |
| Х3 | 1,5 | 1 | 1 | 3,5 | 10 | 0,392 |
|[pic] | 25,5 | 1 |
Р13= 1*2+0,5*3,5+0,5*3,5 = 5,5
Р23= 1,5*2+1*3,5+1*3,5 = 10
Р33= 1,5*2+1*3,5+1*3,5 = 10
3.Определяем значимость критериев.
К1 > K2
K1 > K3
K2 > K3
| | К1 | К2 | К3 |[pic]по | Bj | Bj |
|Крит | | | |строке | | |
|Крит | | | | | | |
| К1 | 1 | 1,5 | 1,5 | 4 | 11,5 | 0,46 |
| К2 | 0,5 | 1 | 1,5 | 3 | 8 | 0,32 |
| К3 | 0,5 | 0,5 | 1 | 2 | 5,5 | 0,22 |
|[pic] | 25 | 1 |
В1 = 1*4+1,5*3+1,5*2 = 11,5
В2 = 0,5*4+1*3+1,5*2 = 8
В3 = 0,5*4+0,5*3+1*2 = 5,5
4. Для каждого альтернативного решения вычисляем комплексный
приоритет.
Рi комп = [pic] Рij* Bj
P1 комп = 0,46*0,46+0,274*0,32+0,216*0,22 = 0,3468
P2 комп = 0,22*0,46+0,452*0,32+0,392*0,22 = 0,33208
P3 комп = 0,32*0,46+0,274*0,32+0,392*0,22 = 0,32112
5. Проводим сравнение комплексных приоритетов.
Максимальное значение = 0,3468 имеет P1 комп . Следовательно альтернативное
решение Х1 – Фотоаппарат с программным управлением – это самое лучшее
решение.