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.