При этом целесообразно сначала сформировать исходную модель объекта на основе ее иерархической структуры, включая в нее элементы, входящие в объект анализа, а затем скорректировать ее по результатам структурного и функционального анализа. Так, если объектом функции в модели оказался элемент более низкого иерархического уровня, то элемент – носитель этой функции следует включить в качестве подсистемы в состав функционально связанного с ним элемента верхнего уровня.
Например, исходная функция пластмассовой втулки подшипника алюминиевого корпуса мясорубки – удерживать шнек. Функциональный анализ показывает, что эта функция должна быть сформулирована для двух объектов: F1 – удерживать вал шнека в радиальном направлении относительно корпуса, F2 – удерживать витки шнека в осевом направлении относительно корпуса. Так как вал и витки мясорубки являются подсистемами шнека, то при построении уточненной компонентной модели мясорубки втулка должна быть включена либо в шнек, либо в корпус, с которым она связана функционально.
К построенной компонентной модели объекта пристраивают элементы над системы, с которыми объект взаимодействует. Поскольку на разных стадиях жизненного цикла объект входит в разные над системы и, следовательно, взаимодействует с разными элементами, то компонентная модель формируется отдельно для каждой стадии жизненного цикла.
Типовыми элементами над системы являются:
1) на стадии производства – оборудование, оснастка, материалы, комплектующие изделия, производственные помещения и др.;
2) на стадии эксплуатации – объект функции, пользователь (потребитель) или его элементы, системы, взаимодействующие с элементами верхнего уровня анализируемого объекта. Например, при построении компонентной модели мясорубки на стадии эксплуатации к модели пристраивают элементы над системы: объект функции – продукт (мясо, рыба, овощи и др.), пользователь – руки человека, другие элементы над системы, взаимодействующие с элементами мясорубки: вода для мытья, стол, посуда для продукта и фарша, нож для нарезания продуктов и прочее;
3) на стадии хранения и транспортировки – транспортные и грузоподъемные средства, упаковка, складские помещения, средства консервации и др. На всех стадиях в компонентную модель включается внешняя среда, с которой взаимодействует объект анализа (воздух, вода, частицы пыли, тепловое, гравитационное, механические поля и др.).
Структурная модель объекта строится на основе данных компонентной модели путем установления связей элементов объекта друг с другом и элементами надсистемы, либо графически – путем включения выявленных связей в компонентную модель, либо в виде матрицы, элементами столбцов и строк которой являются элементы объекта и его надсистемы. На пересечении строк и столбцов фиксируется наличие соответствующих связей.
Структурные модели, как и компонентные, формируются отдельно для каждой стадии жизненного цикла. При этом фиксируются все возможные связи для любой штатной или нештатной ситуации анализируемой стадии жизненного цикла объекта. Установленные связи характеризуются комментариями к модели, объясняющими сущность каждой связи и ситуации, в которой она проявляется. Анализ связей между элементами системы и надсистемы на всех стадиях жизненного цикла и во всех рассмотренных ситуациях позволяет выявить дополнительные функции объекта.
Например, при построении структурной модели ручной мясорубки на стадии эксплуатации установлена связь между рукой человека и гайкой, прижимающей решетку к ножу. Эта связь проявляется в штатных ситуациях: при сборке (подготовке мясорубки к работе) и разборке после окончания работы, а также в нештатной ситуации – при подкручивании гайки в процессе работы мясорубки при ослаблении прижима решетки к ножу.
По результатам анализа выделяют связи вещественные (непосредственные, контактные) и полевые (бесконтактные). Полевые связи соответствуют типовым физическим и техническим полям: механическим полям, акустическим, тепловым, электромагнитным, гравитационным и др. Вещественные и полевые связи, как правило, являются двусторонними, поскольку характеризуют взаимодействие элементов. Исключением являются информационные связи, являющиеся односторонними. Например, связь очков с носом и ушами – вещественная, а связь с глазами – полевая информационная (оптическая) – односторонняя.
При анализе связей проводится также их предварительная функциональная оценка: связи подразделяются на полезные, вредные, нейтральные; например, вещественная связь между ножом и решеткой мясорубки – полезная, так как обеспечивает измельчение продукта (нож и решетка составляют режущую пару), и в то же время вредная, так как приводит к истиранию и нагреву режущей пары. Между двумя элементами структурной модели может быть несколько различных связей; например, в аппарате местного освещения между включателем и клеммником высокого напряжения существует как электрическая, так и механическая связь. Если в структурной модели какой-либо элемент объекта непосредственно связан только с одним из остальных элементов, то он исключается из модели и рассматривается как подсистема того элемента, с которым он связан. Если в первоначальном варианте структурной модели какой-либо элемент не связан ни с одним элементом объекта, то его следует вообще исключить из модели.
Модели материальных потоков строятся на основе результатов структурного анализа для каждого вида потока, протекающего в анализируемом объекте. Например, для мясорубки строятся модель потока вещества (продукта) и модель потока механической энергии (усилий). Модели строятся в виде графических цепочек, отражающих прохождение материальных потоков между элементами объекта и его наденете – мы. Каждый участок потока сопровождается комментариями, объясняющими направление потока, его величину, изменения и др.
Например, в модели потока механической энергии в мясорубке механическая энергия передается от шнека к корпусу по четырем параллельным цепочкам с соответствующей долей потока: через продукт – 10 %, непосредственно (через втулку корпуса) – 5 %, через решетку и гайку – 5 %, через нож, решетку и гайку – 80 %.
Функциональная модель объекта строится на основе данных функционального анализа и включает главную функцию объекта, комплекс дополнительных функции, а также основные и вспомогательные функции, обеспечивающие выполнение главной функции. Ранг вспомогательных функций, включаемых в функциональную модель, определяется уровнем самой модели.
