-*новый или неперечисленный*-

Функционально-физический анализ фотоаппарата Зенит

    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 X2                                 K2           X1 < X2
              X1 > X3                                                 X1 =
X3
              X2 > X3                                                 X2 >
X3

K3         X1 < X2
              X1 < X3
              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.


смотреть на рефераты похожие на "Функционально-физический анализ фотоаппарата Зенит "