8 499 394-61-66 8 903 737-65-70
г. Москва, ул. Электродная д. 2 стр. 25

Метод поэлементного анализа

Подпишитесь на наши статьи, чтобы быть в курсе о современных подходах к изобретательству и инженерии
Подписаться на статьи
Ваше имя
Номер телефона
Ваш e-mail

Метод поэлементного анализа

Оцените статью
Средняя оценка 4.01 из 5

Метод поэлементного анализа

А.Ю. Фоменко, 2010 год


Метод поэлементного анализа был разработан В.М. Соболевым в 1948 году в СССР для задач поиска оптимальных конструкторских решений. Его цель - поиск и ликвидация необоснованных конструктивных элементов, снижение себестоимости изготовление и повышение потребительских свойств производимой продукции.

Сейчас мы активно используем этот метод в своей практике, полностью переработав его под современные методы проектирования.
О том, как его применять, лучше расскажет на простеньком примере.

Когда-то давно нам нужно было разработать каретку и линейную направляющую для перемещения определенного изделия. В ходе работы было предложено несколько десятков различных вариантов решения задачи, самым оптимальным в данном случае оказалось приведенное рисунке 1.


Рисунок 1 - Описание исходной ситуации


Думаю, сейчас нет смысла рассказывать про все ограничивающие факторы, из-за которых мы отказались от использования покупных линейных направляющих и предпочли именно такое конструктивное решение нашей направляющей и каретки.

Предложенная конструкция проходила по всем габаритам и идеально сочеталась с другими узлами изделия. Но был один существенный недостаток: крепление накладок к трубе было нетехнологичным.

В соответствии с методикой Поэлементного анализа мы выделили те конструктивные элементы направляющей, которые отвечают за выполнение главной функции: перемещение каретки по прямой. Они отмечены на рисунке 2 зеленым цветом.


Рисунок 2 - Отмеченные функциональные элементы

Плоскость 1 предотвращает скатывание каретки в бок (Функция: центрирование каретки). Плоскость 2 принимает на себя всю массу каретки (Функция: удерживание каретки). В плоскость 3 упираются нижние ролики, которые предотвращают опрокидывание каретки на бок (Функция: стабилизация каретки). Плоскость 4 необходима для работы другого механизма, который в данной задаче не рассматривается.

Все остальные конструктивные элементы (грани, ребра, оси и др.) несут вспомогательные функции, и для устранения психологической инерции мышления могут быть временно отброшены из рассмотрения. Ролики каретки решили не затенять, т.к. на них направлена главная полезная функция системы. В результате получим функционально-компонентную модель системы, приведенную на рисунке 3.


Рисунок 3 - убраны все элементы, несущие вспомогательные функции


Вот теперь необходимо благополучно забыть, как выглядела наша система раньше – это позволит нам избавиться от психологической инерции мышления. После этого следует дорисовать все необходимые вспомогательные компоненты так, чтобы они выглядели максимально просто. Результат такой дорисовки приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Вариант решения

Как мы видим, проблема крепления накладок решилась сама собой.

Решение вторичных задач

В новой конструкции наладки (детали зеленого цвета на рисунке 4) оказались не технологичными. При их изготовлении приходилось бы снимать много металла.

Для поиска решения вторичной задачи было решено выйти и на следующий уровень абстракции. Для этого заметим, что функции плоскостей 1, 2, 3 и 4 на рисунке 2 не замкнуты друг на друга (т.е. объектами этих функций являются компоненты надсистемы, но не сами плоскости 1, 2, 3 и 4). Это означает, что выделенные плоскости можно «отделить» одну от другой и располагать их в пространстве независимо друг от друга (смотрите рисунки 5 и 6).

После того, как мы отделили функциональные плоскости друг от друга, начинаем перемещать их в пространстве. Перемещая функциональные плоскости в пространстве необходимо учитывать ряд ограничений. Например, плоскость 1 можно перемещать так, чтобы угол между ней и плоскостью 4 был от 30 до 50 градусов (иначе она будет плохо выполнять свою функцию: центрирование каретки). Плоскости 2, 3 4 необходимо перемещать так, чтобы они были горизонтальны (это требование также вытекает из их «функциональных обязанностей»).

Два варианта перекомпоновки плоскостей приведены на рисунках 5 и 6.


Рисунок 5 - функциональные плоскости, разнесенные в пространстве (вариант 1)


Рисунок 6 - функциональные плоскости, разнесенные в пространстве (вариант 2)

Опыт показывает, что некоторые комбинации взаимного расположения плоскостей дают ассоциации, выводящие на сильные конструктивные решения. Например, на рисунке 5 были «поменяны местами» плоскости 1 и 2. Это никак не повлияло на выполнение их функций. Теперь, как и раньше, для устранения психологической инерции мышления необходимо забыть то, как выглядела система раньше и дорисовать все вспомогательные элементы. В результате «родилась» конструкция, показанная на рисунке 7.


Рисунок 7 -  Вариант возможного решения линейной направляющей

Конфигурация функциональных плоскостей с рисунка 6, ведет нас к варианту возможного решения, представленного на рисунке 8. 



Рисунок 8 - Вариант возможного решения

Вывод: на таком простом примере показано как с помощью Поэлементного анализа можно существенно снизить себестоимость будущего и изделия.

Вот так выглядит изделие в металле.