Среди многочисленных и разнообразных электротехнических приборов и устройств трансформаторы по широте распространения и универсальности применения занимают одно из первых мест. Их применяют в схемах источников питания РЭА различного назначения, в усилителях и генераторах низкой частоты в качестве междукаскадных и выходных, в цепях высокочастотных контуров, приемно-усилительных устройств, в импульсных и других схемах. Мощность, габариты, размеры и масса различных трансформаторов варьируются в очень широких пределах.
Таблица 2.4.1
Технические требования к трансформатору (рассматриваемый пример)
| Наименование параметров и показателей | Единицы измерения | Значение |
| Параметры назначения |
| 1. Номинальная мощность | Вт | |
| 2. Номинальное напряжение обмотки 1 | В | |
| 3. Номинальное напряжение обмотки 2 | В | |
| 4. Номинальный ток обмотки 1 | А | 0,15 |
| 5. Номинальный ток обмотки 2 | А | 5,0 |
| Показатели качества исполнения функций |
| Потери холостого хода | Вт | 0,6 |
| Срок службы | лет | Не менее 15 |
| Вероятность безотказной работы за 3000 ч. | - | Не менее 0,99 |
| Показатели внешней среды |
| Температура внешней среды | 0C | От  до  |
| Степень защищенности от внешних воздействий | - | IP22 |
На рис. 2.4.1 показана структурная модель трансформатора, а на рис. 2.4.2 – функциональная, в который даны также оценки значимости и относительной важности функций.
В табл. 2.4.2 приведены данные о величине затрат на материальные носители и их распределении на реализацию функций трансформатора.
На основании этих данных сначала строиться диаграмма распределения затрат на материальные носители (рис.2.4.3). Отсюда видно, что в зону «А» попадают только два материальных носителя («обмотка 1» и «магнитопровод»), в зону «В» - четыре, а в зону «С» – три. С помощью этой диаграммы определяется последовательность работ по поиску резервов снижения затрат на производство трансформатора.
В табл. 2.4.3 представлена функционально-стоимостная модель трансформатора, на основании которой строится функционально-стоимостная диаграмма (рис.2.4.4). Отсюда наглядно видно, что наибольший дисбаланс имеет место по функции 
- «Обеспечить режимы преобразования». Следовательно, именно по этой функции необходимо заниматься поиском путей и методов совершенствования технико-экономических параметров данного изделия.
С целью детализации этого процесса и распределения его между различными исполнителями объект анализа можно разделить на функциональные или, как в данном примере, на группы материальных носителей, соответствующих зонам «А», «В» и «С». Для каждой из этих групп разрабатывается функционально-стоимостная модель (табл.2.4.4),а также функционально-стоимостная диаграмма (рис.2.4.5). Найденные зоны дисбаланса необходимо устранить как обычно на основе поиска творческих решений, исследований и обоснований, после чего заново построить ФСД анализируемого предмета.
Таблица 2.4.2
Затраты на реализацию функций трансформатора
| Наименование материального носителя | Стоимость, руб. | Наименование функций | Индекс функции по ФМ | Вклад МН в выполнение функции по ФМ | Затраты на реализацию функций, руб. |
| Магнитопровод | 1,98 | Обеспечить замыкание магнитного потока | F11 | 0,6 | 1,19 |
| Обеспечить несущую конструкцию для обмоток | F24 | 0,1 | 0,2 |
| Обеспечить заданные режимы преобразования | F14 | 0,3 | 0,59 |
| Каркас катушки | 0,46 | Обеспечить надежность | F23 | 1,0 | 0,46 |
| Обмотка I | 2,1 | Создать первичный магнитный поток | F12 | 0,5 | 1,05 |
| Обеспечить заданные режимы преобразования | F14 | 0,5 | 1,05 |
| Обмотка II | 1,5 | Обеспечить индукцию тока | F13 | 0,5 | 0,75 |
| Обеспечить заданные режимы преобразования | F14 | 0,5 | 0,75 |
| Межслойная изоляция | 0,04 | Обеспечить надежность | F23 | 1,0 | 0,04 |
| Планка | 0,25 | Обеспечить коммутацию | F22 | 1,0 | 0,25 |
| Клеммы | 0,6 | Обеспечить коммутацию | F22 | 1,0 | 0,6 |
| Шпильки | 0,24 | Обеспечить жесткость конструкции | F21 | 1,0 | 0,24 |
| Гайки, шайбы | 0,12 | Обеспечить жесткость конструкции | F21 | 1,0 | 0,12 |
Рис. 2.4.1. Структурная модель трансформатора
| Обеспечить преобразование напряжения |
| Обеспечить удобство эксплуатации |
Рис. 2.4.2. Функциональная модель трансформатора:
числитель – значимость функций (rj)
знаменатель – относительная важность функций (Rj).
Рис. 2.4.3. Диаграмма распределения затрат на трансформатор
Таблица 2.4.3
Функционально-стоимостная модель трансформатора
| Зоны | Материальные носители | Затраты на функции | Всего |
 |  |
 | F12 | F13 | F14 | F21 | F22 | F23 | F24 |
| А | Обмотка 1 | | 1.05 | | 1.05 | | | | | 2.1 |
| Магнитопровод | 1.19 | | | 0.59 | | | | 0.2 | 1.98 |
| В | Обмотка 11 | | | 0.75 | 0.75 | | | | | 1.5 |
| Клеммы | | | | | | 0.6 | | | 0.6 |
| Каркас | | | | | | | 0.46 | | 0.46 |
| планка | | | | | | 0.25 | | | 0.25 |
| С | Шпильки | | | | | 0.24 | | | | 0.24 |
| Гайки, шайбы | | | | | 0.12 | | | | 0.12 |
| Межслойная изоляция | | | | | | | 0.04 | | 0.04 |
| | Итого | 1.19 | 1.05 | 0.75 | 2.39 | 0.36 | 0.85 | 0.50 | 0.2 | 7.29 |
| | Удельные затраты | 0.16 | 0.14 | 0.10 | 0.33 | 0.05 | 0.12 | 0.07 | 0.03 | 1.00 |
F  |
R
0,4
0,225 0,225 0,225 0,225
F  |
F  |
F  |
0,2
0,04
F  |
0,025 0,025 0,01
F  |
F  |
F  |
FFF
F
0,03
0,1 0,05 0,07
0,14 0,12
0,16
0,2 0,33
0,4
S
Рис. 2.4.4. Функционально-стоимостная диаграмма трансформаторов
Таблица 2.4.4
Функционально-стоимостная модель трансформатора
| Зона А |
| Материальные носители | Затраты на функции | Всего |
| F11 | F12 | F14 | F24 |
| Обмотка 1 | | 1.05 | 1.05 | | 2.1 |
| Магнитопровод | 1.19 | | 0.59 | 0.2 | 1.98 |
| Итого | 1.19 | 1.05 | 1.64 | 0.2 | 4.08 |
| Удельные затраты | 0.29 | 0.26 | 0.40 | 0.05 | 1.00 |
| Зона В |
| Материальные носители | Затраты на функции | Всего |
| F13 | F14 | F22 | F23 |
| Обмотка П | 0,75 | 0,75 | | | 1,5 |
| Клеммы | | | 0,6 | | 0,6 |
| Каркас | | | | 0,46 | 0,46 |
| Планка | | | 0,25 | | 0,25 |
| Итого | 0,75 | 0,75 | 0,85 | 0,46 | 2,81 |
| Удельные затраты | 0,27 | 0,27 | 0,30 | 0,16 | 1,00 |
| Зона С |
| Материальные носители | Затраты на функции | Всего |
| F21 | F23 |
| Шпильки | 0,24 | | 0,24 |
| Гайки, шайбы | 0,12 | | 0,12 |
| Межслойная изоляция | | 0,04 | 0,04 |
| Итого | 0,36 | 0,04 | 0,40 |
| Удельные затраты | 0,9 | 0,1 | 1,00 |
| | | | | | | | | | | | |
R
R
R
0.4
0.225 0.225 0,225 0.225 0.225
0.2 0,025 0,04
0,01 0.025 0.025
F F F F 
0
0,05 F F F
0.2 0.10
0,29 0,26 0,27 0,27 0,30 0,16
0,40 0.4
0.6
0.90
S S S
Рис. 2.4.5. Функционально-стоимостная диаграмма трансформатора (зоны А, В, С)
Варианты исходных данных
Ниже даны шесть вариантов технических объектов, по каждому из которых приводятся следующие исходные данные: краткая характеристика объекта; технические требования к нему; структурная модель; функциональная модель, включая оценки значимости и относительной важности функций; величина затрат на реализацию функций.
ВАРИАНТ 1
Индикатор электронно-лучевой (ЭЛИ) предназначен для использования в качестве устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации.
Таблица 2.5.1.1.
Технические требования к ЭЛИ
| Наименование параметров и показателей | Единица измерения | Значение |
| Параметры назначения |
| 1. Номинальный размер изображения | мм | 220 х 145 |
| 2. Разрешающая способность совмещенного черно-белого изображения по горизонтали в центре | линий | не менее 450 |
| Показатели качества исполнения функций |
| 3. .Масса | кг | не более 11 |
| 4. Габаритные размеры | мм | 390 х 321 х 288 |
| 5. Срок службы | лет | не менее 10 |
| Показатели внешней среды |
| 6.Температура внешней среды | 0C | 20±5 |
| 7. Относительная влажность воздуха | % | 65±15 |
| 8. Атмосферное давление | кПа | 84-107 |
Таблица 2.5.1.2
Затраты на реализацию функции ЭЛИ
| Наименование материального носителя | Стоимость, руб. | Наименование функций | Индекс функции по ФМ | Вклад МН в выполнение функции по ФМ | Затраты на реализацию функций, руб. |
| | | | | | |
| ЭЛТ | | Обеспечить восприятие информации в заданных режимах | F16 | 1,0 | |
| Отклоняющая система | 38,5 | Развертывать луч по горизонтали и вертикали | F112 | 0,8 | 30,8 |
| Обеспечить синхронизацию и знакогенерацию | F113 | 0,2 | 7,7 |
| Модуль электропитания | | Обеспечить питание ЭЛИ | F15 | 0,7 | 36,4 |
| Обеспечить восприятие информации в заданных режимах | F16 | 0,3 | 15,6 |
Окончание табл. 2.5.1.2.
| | | | | | |
| Модуль разверток и напряжений | | Формировать ток пилообразной формы | F111 | 0,5 | 33,5 |
| Развертывать луч по горизонтали и вертикали | F112 | 0,5 | 33,5 |
| Модуль видеоусилителя | | Усиливать сигнал | F13 | 0,5 | 24,5 |
| Преобразовать входной сигнал | F12 | 0,3 | 14,7 |
| Модулировать электронный луч | F14 | 0,2 | 9,8 |
| Корпус | | Обеспечить эргономические показатели | F21 | 0,5 | |
| Обеспечить жесткость и защищенность конструкции | F22 | 0,5 | |
| Органы управления и сопряжения ЭЛИ | 7,3 | Обеспечить восприятие информации в заданных режимах | F16 | 0,6 | 4,4 |
| Обеспечить коммутацию с внешними устройствами | F23 | 0,4 | 2,9 |
ВАРИАНТ 2
Индикатор (панель) коллективного пользования (ИКП) представляет собой автономное устройство, выполненное на электролюминисцентных индикаторах. Он предназначен для считывания алфавитно-цифровой информации.
Таблица 2.5.2.1
Технические требования к ИКП
| Наименование параметров и показателей | Единица измерения | Значение |
| Параметры назначения |
| 1. Расстояние считывания информации | м | до 8 |
| 2. Высота символов | см | 8,8 |
| Показатели качества исполнения функций |
| 3. Тип индикаторов | - | ИЭЛ-120 |
| 4. Напряжение питания | В | |
| 5. Потребляемая мощность | Вт | не более 40 |
| 6. Масса | кг | |
| 7. Габаритные размеры | мм | 120*640*110 |
| 8. Срок службы | лет | не менее 8 |
| Показатели внешней среды |
| 9. Температура окружающего воздуха | 0C | от –30 до +40 |
| 10. Атмосферное давление | кПа | 78-110 |
| 11. Относительная влажность воздуха | % | 55±25 |
Рис.2.5.1.1. Структурная модель устройства электронно-лучевой индикации (ЭЛИ)
| Формировать ток пилообразной формы |
| Развертывать луч по горизонтали и вертикали |
| Обеспечить синхронизацию и знакогенерацию информации |
| Использовать в качестве устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации |
Рис. 2.5.1.2. Функциональная модель устройства электронно-лучевой индикации (ЭЛИ)
числитель – значимость функций (rj); знаменатель – относительная важность функций (Rj).
| Органы управления и коммутации |
Рис. 2.5.2.1. Структурная модель индикатора коллективного пользования
| Обеспечить отображение информации |
| Обеспечить удобство обслуживания |
Рис. 2.5.2.2. Функциональная модель индикатора коллективного пользования:
числитель – значимость функций (rj)
знаменатель – относительная важность функций (Rj).
Таблица 2.5.2.2.
Затраты на реализацию функций компьютера коллективного пользования
| Наименование материального носителя (МН) | Стоимость МН, руб. | Наименование функции | Индекс функции по ФМ | Вклад МН в выполнение функций по ФМ | Затраты на реализацию функций |
| | | | | | |
| Индикаторы ИЭЛ | 90,6 | Обеспечить восприятие информации в алфавитно-цифровых символах | F15 | 0,4 | 36,2 |
| Обеспечить яркость и контрастность символов | F12 | 0,3 | 27,2 |
| Обеспечить эргономические показатели | F21 | 0,3 | 27,2 |
| Модуль питания | 10,6 | Обеспечить необходимые режимы работы элементов | F14 | 0,1 | 10,6 |
| Дискретные элементы печатной платы | 40,92 | Обеспечить преобразование входного сигнала | F11 | 0,6 | 24,6 |
| Обеспечить яркость и контрастность символов | F12 | 0,25 | 10,2 |
| Обеспечить коммутацию высокого напряжения на сегментах ЭЛИ | F13 | 0,15 | 6,1 |
| Каркас | 1,65 | Обеспечить эргономические показатели | F21 | 0,5 | 0,825 |
| Обеспечить прочность и защищенность конструкции | F22 | 0,5 | 0,825 |
| Панели | 2,01 | Обеспечить эргономические показатели | F21 | 1,0 | 2,01 |
| Крышки | 3,17 | Обеспечить прочность и защищенность конструкции | F22 | 1,0 | 3,17 |
| Крепеж | 1,23 | Обеспечить прочность и защищенность конструкции | F22 | 1,0 | 1,23 |
| Дискретные элементы органов управления | 0,68 | Обеспечить эргономические показатели | F21 | 0,7 | 0,48 |
| Обеспечить преобразование входного сигнала | F11 | 0,3 | 0,20 |
| Разъемы | 3,57 | Обеспечить коммутацию с внешними устройствами | F23 | 1,0 | 3,57 |
| Соединители | 2,19 | Обеспечить необходимые режимы работы элементов | F14 | 0,4 | 0,88 |
| Обеспечить коммутацию с внешними устройствами | F23 | 0,6 | 1,31 |
ВАРИАНТ 3
Прибор для измерения температуры (ПИТ) предназначен для точного измерения в широких пределах температуры различных объектов и может быть рекомендован для использования, как в быту, так и на производстве.
Таблица 2.5.3.1.
Техническое требование к ПИТ
| Наименование параметров и показателей | Единица измерения | Значение |
| Параметры назначения |
| 1.Пределы измерения | 0С | От –50 до +99,9 |
| 2.Основная погрешность измерения | 0С | ±0,1 |
| 3.Дополнительная погрешность (от смены датчиков) | 0С | ±0,1 |
| Показатели качества исполнения функций |
| 4.Наибольшая длина экранированного кабеля для соединения датчиков с прибором | м | До 300 |
| 5.Сопротивление каждого провода в кабеле | 0м | Не более 5 |
| 6.Потребляемая мощность | Вт | |
| 7.Масса | кг | Не более 0,6 |
| 8.Габаритные размеры | мм | 180x120x60 |
| 9. Срок службы | лет | Не менее 5 |
| Показатели внешней среды |
| 10.Температура окружающего воздуха | 0С | От -30 до +40 |
| 11.Атмосферное давление | кПа | 86-106 |
Рис. 2.5.3.1. Структурная модель прибора для измерения температуры
| Обеспечить измерение и регулировку температуры |
| Обеспечить удобство обслуживания |
Рис. 2.5.3.2. Функциональная модель прибора для измерения температуры
числитель – значимость функций (rj)
знаменатель – относительная важность функций (Rj).
Таблица 2.5.3.2
Затраты на реализацию функций прибора для измерения температуры
| | Наименование материального носителя | Стоимость, руб. | Наименование функции | Индекс функции по ФМ | Вклад МН в выполнение функций по ФМ | Затраты на реализацию функции | |
| | | | | | | | |
| | Каркас | 0.95 | Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции | F23 | 1.0 | 0.95 | |
| | Передняя панель | 2.9 | Обеспечить эргономические показатели | F21 | 0.5 | 1.45 | |
| | Обеспечить управление | F24 | 0.5 | 1.45 | |
| | Задняя панель | 1.70 | Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции | F23 | 1.0 | 1.7 | |
| | Боковые крышки | 3.02 | Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции | F23 | 1.0 | 3.02 | |
| | Верхняя и нижняя крышки | 3.38 | Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции | F23 | 1.0 | 3.38 | |
| | Опоры | 0.5 | Обеспечить установку | F25 | 1.0 | 0.5 | |
| | Крепеж | 1.5 | Обеспечить жесткость, прочность и защищенность конструкции | F23 | 1.0 | 1.5 | |
| | Модуль питания | 2.45 | Обеспечить электрические параметры | F13 | 0.5 | 1.23 | |
| | Обеспечить различные режимы работы | F15 | 0.5 | 1.22 | |
| | Модуль преобразования | 3.00 | Обеспечить преобразование информации | F12 | 0.6 | 1.8 | |
| | Обеспечить различные режимы работы | F15 | 0.4 | 1.2 | |
| | Устройство индикации | 4.15 | Обеспечить отображение информации | F14 | 0.7 | 2.9 | |
| | Обеспечить эргономические показатели | F21 | 0,3 | 1,25 | |
| Разъемы | 1,9 | Обеспечить ввод-вывод информации | F11 | 0,2 | 0,4 |
| Обеспечить коммутацию | F22 | 0,8 | 1,5 |
| Соединители | 2,3 | Обеспечить ввод-вывод информации | F11 | 0,1 | 0,2 |
| Обеспечить электрические параметры | F13 | 0,3 | 0,7 |
| Обеспечить коммутацию | F22 | 0,6 | 1,4 |
| Органы управления | 0,82 | Обеспечить различные режимы работы | F15 | 0,3 | 0,25 |
| Обеспечить управление | F24 | 0,3 | 0,25 |
| Обеспечить эргономические показатели | F21 | 0,4 | 0,32 |
| | | | | | | | | |
ВАРИАНТ 4
Индикатор электронно-лучевой (ЭЛИ) предназначен для использования в качестве устройства отображения алфавитно-цифровой и графической информации.
Таблица 2.5.4.1
Технические требования к ЭЛИ
| Наименование параметров и показателей | Единица измерения | Значение |
| Параметры назначения |
| 1. Номинальный размер изображения | мм | 303x404 |
| 2. Разрешающая способность совмещенного черно-белого изображения по горизонтали в центре | линий | не менее 450 |
| Показатели качества исполнения функций |
| 3.Масса | кг | не более 20 |
| 4. Габаритные размеры | мм | 445x510x460 |
| 5. Срок службы | лет | не менее 10 |
| Показатели внешней среды |
| 6. Температура внешней среды | 0С | 20±10 |
| 7. Относительная влажность воздуха | % | 65±20 |
| 8. Атмосферное давление | кПа | 84-107 |
Рис.2.5.4.1. Структурная модель устройства электронно-лучевой индикации (ЭЛИ)
