НАЧАЛО
|
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ФСА+ТРИЗ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ОЧЕСЫВАЮЩЕГО ЗЕРНОУБОРОЧНОГО УСТРОЙСТВА
© Петр Иванович Чуксин, Александр Иванович Скуратович, Николай Андреевич Шпаковский,
|
ВВЕДЕНИЕ
КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА ОЧЕСЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ОЧЕСЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ФСА+ТРИЗ |
ВВЕДЕНИЕВысокое качество выпускаемых изделий - одна из основных предпосылок успешности продукции любой компании на мировом рынке. Высокое качество закладывается на ранних стадиях проектирования. В процессе проектирования любого изделия встречаются ситуации, когда применение известных решений по тем или иным причинам не дает желаемого результата и инженер вынужден искать новые способы решения задачи - решать изобретательскую задачу. Проектирование качественных изделий в большинстве случаев связано с постановкой и решением изобретательских задач. Методы постановки и решения изобретательских задач, обучение этим методам, должны быть органично включены в реальный процесс проектирования. Одним из эффективных методов совершенствования техники являются метод ФСА+ТРИЗ, основанный на объединении функционально-стоимостного анализа (ФСА) [1] с инструментами решения изобретательских задач, разработанными в рамках теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) Г.С.Альтшуллером и его учениками [2]. Этот метод отражает основной закон развития техники - стремление к идеальности, когда самой машины нет, а ее функция выполняется. Суть метода заключается в выявлении и удалении из конструкции машины тех ее частей, которые выполняют вспомогательные функции. Конструкция машины изменяется так, что части машины, выполняющие вспомогательные функции удаляются из системы, а их функции либо становятся ненужными, либо передаются оставшимся частям. В результате машина выполняет функции меньшим числом составляющих ее частей. При этом качество работы машины не должно ухудшаться [3]. Данная статья иллюстрирует высокую эффективность метода ФСА+ТРИЗ на примере усовершенствования очесывающего устройства. |
Подготовительный и информационный этапы
Структурный анализ очесывающего устройства |
СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ОЧЕСЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ФСА+ТРИЗРабота по усовершенствованию очесывающего устройства включала в себя следующие этапы: подготовительный, информационный, структурный анализ, функциональный анализ, функционально-идеальное моделирование, решение выявленных задач, оформление технических предложений, написание отчета. Подготовительный и информационный этапыРабота выполнялась специально собранным для этой работы временным творческим коллективом, в состав которого входили специалист по методам технического творчества, научные сотрудники, связанные с новой технологией уборки, инженеры-конструкторы, инженер-технолог, патентовед,. Все они были ознакомлены с конструктивными особенностями и работой очесывающего устройства. Особенностью этого коллектива являлось то, что только два человека были обучены методам ФСА и ТРИЗ, а на выполнение работ отводился краткий срок - 1 месяц. Обучать основам ТРИЗ и ФСА было некогда. Складывалась противоречивая ситуация - работу должны были выполнить быстро и качественно люди не знающие методики ее выполнения. Выход был найден в совмещении процесса обучения участников с процессом анализа. На каждой рабочей встрече группу обучали следующему шагу анализа, а затем группа училась выполнять этот шаг, анализируя очесывающее устройство. Положительным фактором было то, что после получения пакета предложений по усовершенствованию очесывающего устройства, эта же группа конструкторов разрабатывала конструкторскую документацию. Структурный анализ очесывающего устройстваВ процессе анализа была построена структурная модель очесывающего устройства (рис.4). Были также описаны связи между его узлами, сформулированы задачи и предложения по улучшению их конструкции. Каждая связь между узлами очесывающего устройства была описана следующим образом:
Колос - Очесыватель Полезное действие: Зубья очесывателя отрывают колосья от стебля и очесыватель бросает их в сборную камеру. Нежелательный эффект: Часть колосьев не сбрасывается в сборную камеру, а выносится холостой ветвью зубчатой ленты очесывателя на почву. Задача: Требуется устранить нежелательный эффект - вынос колосьев зубчатой лентой на почву, сохранив полезное действие - отрыв колосьев от стеблей и перенос их в сборную камеру. Рис.4. Структурная модель очесывающего устройства.Анализ всех связей позволил сформулировать и выявить много нежелательных эффектов, возникающих при взаимодействии узлов очесывающего устройства друг с другом и с объектами ближайшей надсистемы. По ходу анализа было сделано множество предложений, не требующих особых усилий для их внедрения в конструкцию. Например: анализ показал, что большая длина очесывателя была целесообразна, когда в конструкции очесывающего устройства еще не было питателя. Применение питателя изменило характер взаимодействия стеблей с очесывателем и необходимость в такой большой длине очесывателя отпала. Однако, при проектировании очередной конструкции очесывающего устройства это обстоятельство было упущено. В результате анализа предложили уменьшить длину транспортера. Был проведен расчет и межосевое расстояние между валами очесывателя было уменьшено на 375 мм. Это позволило существенно уменьшить габариты и вес не только самого очесывателя, но и рамы очесывающего устройства. Функциональный анализНа основе информации, полученной во время проведения структурного анализа, были сформулированы главная функция очесывающего устройства и функции его основных узлов. Функциональный анализ позволил выяснить, какие узлы очесывающего устройства выполняют основные функции, а какие вспомогательные, а также сформулировать задачи по повышению качества выполнения функций узлов очесывающего устройства. При проведении функционального анализа группа натолкнулась на следующую методическую трудность. Оказалось, что почти все узлы очесывающего устройства взаимодействуют с изделием - стеблями и колосьями. По имеющимся в ФСА правилам ранжирования функций, все элементы машины, которые обрабатывают изделие, являются носителями основных функций. Все узлы очесывающего устройства, кроме привода, действительно работают со стеблями и колосьями и, с этой точки зрения все они выполняют основные функции. Как в этом случае получить рекомендации для свертывания узлов очесывающего устройства? Обычно, свертывание конструкции машины начинают с частей, выполняющих вспомогательные функции. Было предложено проанализировать не саму конструкцию очесывающего устройства, а технологический процесс очесывания стеблей и операции этого процесса. При таком подходе каждый узел очесывающего устройства выполняет определенную операцию по обработке стебля и колоса. Анализ позволил выявить какие узлы выполняют основные операции и вносят основной вклад в выполнение главной функции, а какие только способствуют ее выполнению. Основные операции направлены на обработку изделия в соответствии с заданными требованиями. Основной операцией для процесса очеса растений является отрыв колосьев от стеблей. Вспомогательные операции обеспечивают выполнение основных или исправляют недостатки, возникшие на основных и других вспомогательных операциях. Основную операцию выполняет зубчатая лента очесывателя, отрывающая колосья от стебля, а все остальные узлы очесывающего устройства выполняют вспомогательные или исправляющие операции. Получилось, что вспомогательными операциями являются: уплотнение стеблей, подача стеблей в зону очеса, транспортировка стеблей в сборную камеру, съем стеблей с зубьев очесывателя. Так например, битер, выполняет исправляющую операцию - он снимает с зубьев очесывателя зацепившиеся колосья и стебли. Это исправляющая операция, потому что она исправляет недостатки вспомогательной операции по перемещению колосьев в сборную камеру. Недостаток очесывателя заключается в том, что не все колосья сбрасываются с очесывателя в сборную камеру, часть колосьев цепляется за зубья и выносится на почву. Было решено попытаться обойтись без битера - свернуть его. Функционально-идеальное моделирование - свертываниеИтак в процессе функционального анализа было предложено отказаться от битера, который выполняет исправляющую операцию. Итак в процессе функционального анализа было предложено отказаться от битера, который выполняет исправляющую операцию. После этого, в соответствии с правилами свертывания объектов, была построена функционально-идеальная модель очесывающего устройства. Модель отражала упрощение и снижение веса узлов очесывающего устройства и содержала меньшее число вспомогательных частей (рис.5). Рис.5. Идеальная модель очесывающего устройства.На предыдущем этапе были сформулированы изобретательские задачи, которые необходимо решить для реализации этой модели. Удаление битера из конструкции требует отследить к каким изменениям в конструкции это может привести. В соответствии с правилами свертывания были сформулированы следующие условия свертывания для битера:
Условия свертывания для функции "снимать колосья с зубьев очесывателя": Битер, выполняющий функцию "снимать колосья с зубьев очесывателя", может быть ликвидирован, если:
Б) функцию "снимать колосья с зубьев очесывателя" выполнит сам очесыватель посредством его ресурсов (материал, форма, расположение и т.д.); С1) функцию "снимать колосья с зубьев очесывателя" выполнит корпус;
Выбираем вариант С1, т.к. элемент корпус, а именно, передняя кромка сборной камеры, находится в непосредственной близости к оперативной зоне - месту, где происходит конфликт - "неполный съем колосьев с зубьев очесывателя". Задача 1.Итак, в результате свертывания первой функции битера возникает задача: как изменить корпус, а точнее, переднюю кромку сборной камеры, чтобы она выполняла функцию "снимать колосья с зубьев очесывателя"? Условия свертывания для функции " препятствовать нависанию колосьев на кромке сборной камеры корпуса ": Битер, выполняющий функцию "препятствовать нависанию колосьев на кромке сборной камеры корпуса" может быть ликвидирован, если:
Б) функцию "препятствовать нависанию колосьев на кромке сборной камеры корпуса" выполнит сама кромка сборной камеры корпуса посредством его ресурсов (материал, форма, расположение и т.д.). С1) функцию "препятствовать нависанию колосьев на кромке сборной камеры корпуса" выполнит очесыватель.
Выбираем вариант "Б", т.к. он является предпочтительным при выполнении и первой функции битера. Задача 2.Итак, в результате свертывания второй функции битера возникает задача: как изменить элемент корпус так, чтобы он сам выполнял функцию "препятствовать нависанию колосьев на кромке сборной камеры корпуса". Решение выявленных задачДля поиска идей решений для сформулированных задач использовались такие решательные инструменты ТРИЗ как приемы разрешения технических противоречий, стандартные решения изобретательских задач, алгоритм решения изобретательских задач (АРИЗ), указатель физических эффектов. Были сформулированы задачи 1 и 2, по изменению передней кромки сборной камеры так, чтобы она, не хуже чем битер, выполняла его функции:
Эта задача была решена путем размещения передней кромки сборной камеры в непосредственной близости от зубчатой ленты очесывателя и согласованием ее формы с формой зубьев на зубчатой ленте. В результате передняя кромка сборной камеры стала зубчатой и зубья очесывающей ленты, проходили между ее зубьями. Зубья кромки было предложено выполнить гибкими, эластичными во избежание их поломок и установить под определенным углом, для лучшего съема колосьев с очесывателя (Рис.6). Для усовершенствования конструкции очесывателя были сформулированы следующие предложения:
Рис. 6. Предложения по изменению стенки сборной камеры |
ЛИТЕРАТУРА
|
вверх |
(c) 1997-1999 Центр ОТСМ-ТРИЗ технологий (с) 1997-1999 OTSM-TRIZ Technologies Center http://www.trizminsk.org 13 Dec 1999 |