TEHNIČKI SUSTAVI

Tehnički sustavi su na primjer mehanički sklopovi, elektronički uređaji, informacijski sustavi ili biotehnički sustavi.

Tehničke sustave čine postrojenje, oprema, strojevi, sklopovi i komponente, navedeni približno prema stupnju složenosti. Ovi izrazi nemaju jednaku primjenu u različitim područjima. Tako na primjer dio opreme kao što su reaktor ili isparivač mogu biti složeniji od postrojenja. Artefakti imenovani kao postrojenja u nekim područjima mogu biti opisani kao strojevi u drugima. Stroj se sastoji od komponenti.

Tehničke artefakte treba promatrati kao sustave povezane s okolinom preko ulaza i izlaza, koji moraju biti jasno određeni u cilju rješavanja tehničkog problema. Ono što pripada pojedinom sustavu, određeno je granicom sustava. Ulazne i izlazne veličine prolaze kroz granicu sustava. Energija, materijal i signal čine ulazne i izlazne veličine koje su određene kvalitativnim, kvantitativnim i ekonomskim izrazima.

Slika 1: Utjecaj ljudi na međuodnose s tehničkim sustavom

Izlazne veličine moraju odgovarati ispunjenju zadatka za koji je tehnički sustav napravljen. Pretvorba ulaznih u izlazne veličine odvija se po određenoj zakonitosti koju nazivamo funkcija tehničkog sustava. Tako definirana funkcija tehničkog sustava zove se opća funkcija. Opća funkcija može biti podijeljena u pod-funkcije i razvrstana u funkcijsko stablo zbog lakšeg prikaza funkcijske strukture. Ovakav pristup omogućuje definiranje sustava na bilo kojem stupnju apstrakcije.

ODREĐENOST SUSTAVA PREKO NJEGOVIH SVOJSTAVA

Okoliš stvara zahtjeve na tehnički sustav.

Zahtjevi su polazište za određivanje funkcijske strukture i tehničkih podsustava koji ispunjavaju definirane zahtjeve.

STRUKTURA TEHNIČKIH SUSTAVA

Funkcijska struktura

Funkcija je svojstvo tehničkog sustava koja opisuje njegovu sposobnost da ispuni svoju svrhu, uglavnom pretvara ulazne veličine u zahtijevane izlazne veličine pod točno određenim uvjetima. Elemente funkcije strukture čine funkcije

Strukturne komponente (fizikalna ili oblikovna struktura)

Strukturne komponente čine najkonkretniji način prikaza tehničkog sustava. Ovako definirana struktura sadrži sva potrebna svojstva dana pomoću zahtjeva. Strukturne komponente su opis tehničkog sustava koje se odnose na izrađene konstrukcijske elemente (komponente), koji mogu biti različite složenosti. Komponente čine strojni dijelovi. Konstrukcijske elemente određuju sljedeća svojstva- oblik, materijal, dimenzije, tolerancije, površinska obrada, itd. [19]. Opis strukture komponente sadrži pravila za proizvodnju i sklapanje. Strukturne komponente čine morfološku ili strukturnu građu.

UPRAVLJANJE STRUKTUROM PROIZVODA

Proizvodi predstavljaju strukturne komponente čija se struktura uglavnom generira u CAD sustavima s podrškom za parametarsko modeliranje temeljeno na značajkama. Takvi sustavi podržavaju hijerarhijski prikaz značajki, konstrukcijske geometrije i komponenti proizvoda. Komponente mogu biti strojni dijelovi, podsklopovi i sklopovi. Strukturu proizvoda moguće je prikazati na sljedeće načine: hijerarhijskim stablom proizvoda i tabličnim prikazom strukture proizvoda.

Hijerarhijsko stablo proizvoda

Način prikazivanja strukture proizvoda je preko hijerarhijskog stabla proizvoda, koji se često zove i strukturna sastavnica (Slika 2).

Slika 2: Prikaz strukture proizvoda

Tablični prikaz strukture proizvoda

Struktura proizvoda prikazuje se pojednostavljeno unutar tablice.

U tablici izvršeno prebrojavanje komponenti

Koristi se na sklopnim crtežima

Dio označava komponentu koja može biti podsklop ili strojni dio

TEHNIČKI SUSTAV - ZAMJENA ZA PRIRODNI SUSTAV

Prirodni proces potrebno je prepoznati u prirodi,

Zatim je prirodni proces potrebno zamijeniti s tehničkim procesom kojim se može ostvariti željeni prirodni proces.

Za izvršavanje tehničkoga procesa potrebno je imati kvalitetan tehnički sustav koji je u stanju realizirati tehnički proces.

RAZINE APSTRAKCIJE U KONSTRUIRANJU Pomoću dvije grupe prikaza u fazi koncipiranja moguće je prikazati konstrukcijsko rješenje:

prikaz funkcijom i prikaz oblikom.

Slika 3 Razine apstrakcije proizvoda

FUNKCIJA PROIZVODA

KRITERIJI ZA ODREĐIVANJE PROIZVODA

Svaki proizvod (artefakt) ima svoju svrhu i razlog postojanja, odnosno ima svoju funkciju. Unutar teorije tehničkih sustava, proizvodi predstavljaju artefakte.

Artefakte čine postrojenje, oprema, strojevi, sklopovi i komponente, navedeni približno prema stupnju složenosti. Analizom proizvoda u njihovom prirodnom okruženju nameće se potreba za definiranjem kriterija koji pobliže određuju proizvod:

• Kriterij 1: Proizvod je svaki materijalni sustav, koji omogućava ispunjenje jedne funkcije ili grupe funkcija.

Proizvodi su na primjer: automobil, računalo, mobitel, reduktor, zupčanik, vijak, itd. Svaki od ovih proizvoda ispunjava više funkcija. Tako automobil obavlja funkciju transportiranja od jednoga do drugog mjesta. Pored ove funkcije, izvršava i skup drugih funkcija, kao što su: sigurnost, udobnost, ergonomija, itd.

Mobitel omogućuje prijenos signala s jednoga mjesta na drugo. Uz ovu funkciju, ispunjava i skup drugih funkcija kao što su: slanje SMS i MMS poruka, snimanje video zapisa, itd.

• Kriterij 2: Proizvodi su strukturirani u osam razina, poredanih od jednostavnih prema složenim: element, dio, sustav, podsklop, sklop, stroj, naprava i objekt (Slika 4).

Vrlo je važno uočiti u kojem se kontekstu proizvod sagledava po razinama. Tako na primjer u određenom kontekstu sklop može biti podsklop i obratno.

Element je vijak, opruga, matica, lamela statora, žica rotora, itd. Elementi čine osnovu oblikovne i funkcijske strukture složenijih proizvoda. Proizvod je toliko složeniji koliko se njegova glavna funkcija postupkom funkcijske dekompozicije može rastaviti na parcijalne funkcije koje su potrebne da bi se glavna funkcija proizvoda mogla ostvariti. Budući da oblikovna struktura proizlazi iz funkcijske strukture proizvoda, može se zaključiti što je funkcijska struktura složenija to je i oblikovna struktura proizvoda kompleksnija, jer sadrži veći broj elemenata potrebnih za njenu realizaciju. Veći broj elemenata podrazumijeva raznovrsne, a ne istovrsne elemente u oblikovnoj strukturi, kojima je cilj ostvarivanje glavne funkcije složenijeg proizvoda.

Dio je proizvod čiju oblikovnu strukturu čine istovrsni elementi. Na primjer paket lamela rotora čini dio koji je sastavljen iz određenog broja međusobno spojenih lamela rotora. Funkcijska struktura dijela i elemenata koji ga čine, nije jednaka.

Sustav je složeni proizvod čiju oblikovnu strukturu čine elementi i dijelovi. Na primjer sustav može biti stator, rotor, itd.

Podsklop je složeni proizvod čiju oblikovnu strukturu čine elementi, dijelovi i sustavi. Na primjer u određenom kontekstu elektromotor može biti podsklop.

Sklop je složeni proizvod čiju oblikovnu strukturu čine elementi, dijelovi, sustavi i podsklopovi. Na primjer reduktor može biti sklop.

Stroj je složeni proizvod čiju oblikovnu strukturu čine elementi, dijelovi, sustavi, podsklopovi i skolpovi. Strojevi mogu biti: usisavač, traktor, automobil, itd.

Naprava je složeni proizvod čiju oblikovnu strukturu čine elementi, dijelovi, sustavi, podsklopovi, sklopovi i strojevi. Na primjer naprava može biti nuklearni reaktor.

Objekt je složeni proizvod čiju oblikovnu strukturu čine elementi, dijelovi, sustavi, podsklopovi, sklopovi, strojevi i naprave. Na primjer objekt je nuklearna elektrana.

Primjer usisavača najbolje ilustrira strukturu proizvoda po razinama od elementa do stroja. Usisavač je stroj sastavljen od nekoliko sklopova: usisnog sklopa, sklopa za filtriranje zraka, sklopa za ispuh i sklopa za odvajanje vodenih kapljica. Usisni sklop se sastoji od elektromotora, kućišta i turbo-puhala, koji čine podsklopove. Elektromotor se sastoji iz dva sustava: rotora i statora. Stator se sastoji od elemenata i dijelova. Elemente čine: žica, lamela, izolacijski listić, utični kontakt, opružni kontakt, nosač ovoja. Ovoji statora i paket lamela statora čine dijelove.

Slika 4: Prikaz razina proizvoda

• Kriterij 3: Proizvodi na različitim razinama su međusobno povezani u sustav, koji je povezan u usporednu razinsku strukturu do četiri, najviše pet razina.

Ovdje spomenuta riječ sustav se ne odnosi na razinu sustav definiranu u Kriterij 2, nego na proizvode koji čine sustav na sljedeći način:

Sustav se može graditi odozgo tako da se za prvu polaznu razinu odabere objekt kao proizvod. Spušta se na drugu razinu koju čini naprava. Zatim se silazi na treću razinu koju čini stroj i završava se gradnja sustava na četvrtoj razini koju čini sklop (Slika 5). Pri tome nije nužno početi graditi sustav od objekta koji čini prvu razinu, nego je sustav moguće početi graditi i od sustava, podsklopa, sklopa, stroja ili naprave koji bi tada činili prvu razinu (Slika 6). Moguće je sustav graditi i od djela koji bi činio prvu razinu, pri čemu bi element činio drugu, ujedno i završnu razinu. Apsurdno bi bilo graditi sustav koji bi na prvoj razini imao samo elemente, jer to bi bila ujedno istovremeno i posljednja razina. Smjer gradnje sustava može ići i odozdo prema gore.

Slika 5: Prikaz gradnje sustava 1 od objekta prema

dolje Slika 6: Prikaz gradnje sustava 2 od sklopa prema

dolje

• Kriterij 4: Svaki proizvod ima uz definirane funkcije, određenu funkcionalnost ili izvedbu.

• Kriterij 5: Proizvodi su postavljeni u okolinu s oblikom. Oblik je određen s oblikovnim modelom i tehničkim modelom.

• Kriterij 6: Tehnički model određen je s tehnološkim postupkom i sadrži geometrijske značajke (npr. dubina provrta, radijus zaobljenja, itd.). Tehnički model čini tehnički oblik.

• Kriterij 7: Oblikovni model (gradivni elemet, komponenta) objektivizacija je ili model radnog principa. Ne sadrži detalje poput tehničkog modela kao što su zakrivljenosti boka zuba, specifične geometrijske značajke, ali je prepoznatljiv po imenima fizikalnih komponenti. Može biti različite složenosti, koja ovisi o složenosti tehničkog sustava. Oblikovni model čine gradivni elementi i komponente.

• Kriterij 8:

Radni princip je prikazan kao opis s riječima, shemom ili povezivanjem apstraktnog oblika funkcije s fizikalnim ili kemijskim zakonom. Na primjer, ako je dana funkcija naziva grijanje, tada kao fizikalni zakon možemo iskoristiti Ohmov zakon s kojime možemo opisati ovu funkciju. Povezivanjem ove funkcije s Ohmovim zakonom dolazi se do radnoga principa koji glasi električno grijanje (Slika 7).

Slika 7: Pretvorba apstraktne funkcije u radni princip

Kriterij 9:

Proizvod može imati jednu ili više funkcija. Ako ima više od jedne funkcije, koristi se postupak dekompozicije proizvoda, rastavljajući ukupnu funkciju proizvoda na parcijalne funkcije.

• Kriterij 10: Proizvod se pojavljuje u jednoj ili većem broju izvedbi. Proizvodi se mogu združiti u modularne sustave, po principu modularnosti oblika. Osnova modularnosti variranje je opterećenja ili promjena intervala parametara koji opisuju svaku funkciju. Kod modularnosti s obzirom na oblik utvrđuje se koliki broj funkcija ispunjava pojedina varijanta proizvoda. Ako neka varijanta proizvoda, sadrži sve funkcije neke druge varijante i funkcije koje druga varijanta nema, tada ta varijanta zamjenjuje tu drugu varijantu.

• Kriterij 11: Većem broju izvedbi ujedinjujemo funkcije. Ujedinjenje funkcija predstavlja uvođenje modularnosti po principu funkcije, gdje se osigurava upotreba različitih tehničkih sustava za jednake funkcije.

Prilikom korištenja modularnosti s obzirom na funkciju treba biti oprezan. Modularnost s obzirom na funkciju dovodi u odnos samo one proizvode koji imaju jednake glavne funkcije. Funkcije su jednake ako imaju jednake parametre koji ih

opisuju, pobjedne parametre (eng. winning parameters ) i vrijednosti intervala parametara. Budući da proizvodi osim glavne funkcije imaju dopunsku, pomoćnu i poveznu funkciju, na konstruktoru je da se odluči da li takav proizvod zamijeniti s drugim proizvodom koji ima istu glavnu funkciju, ili ga ipak ostaviti zbog izvršavanja njegove dopunske, pomoćne ili povezne funkcije koje su od značajne važnosti i nezamjenjive s dopunskim, pomoćnim i poveznim funkcijama drugoga proizvoda.

FUNKCIJA PROIZVODA I FUNKCIJSKI ZAHTJEVI

Funkcija proizvoda je opis bilo kojega tehničkog sustava s obzirom na njegove radne, procesne i fizičke značajke. U pravilu je popisana riječima ili rečenicama. Prilikom davanja naziva funkcija potrebno je izbjegavati velike i nesmislene nazive. Naziv treba biti što sažetiji i općenitiji. Naglasak se daje na glagole ili pridjeve. Imenice ne popisuju funkciju, ali je djelomično određuju kao tehnički sustav, odnosno koristimo ih kao pomoć za razumijevanje neke zahtijevane funkcije (npr. mali pomaci, visoko naprezanje, upravljanje, vođenje, vijak pritegnuti itd.).

Kod imenica u nazivu funkcije treba biti jako oprezan, iz razloga što one mogu smanjiti razinu apstrakcije, upućujući na rješenja koja ostvaruju željenu funkciju. Na takav način konstruktor se udaljava od općevažećega i bitnoga, a ograničava se s materijalnim i konkretnim. To se odnosi na imenice koje definiraju ime proizvoda. Na primjer, ležaj ima dopunsku funkciju naziva brtvljenje. Kada bi se u nazivu funkcije nalazila imenica brtva, tada naziv funkcije poprima oblik brtvljenje s brtvom. Ovako definiran naziv funkcije nije dobar iz razloga što predstavlja jedno od rješenja funkcije brtvljenje.

Može se uočiti da glavna funkcija nekoga proizvoda, može biti dopunska, pomoćna ili povezna funkcija nekog drugog proizvoda. Tako dopunska funkcija ležaja brtvljenje, glavna je funkcija brtve. Na slici 8 prikazan je model ukupne funkcije proizvoda.

Dopunska, pomoćna i povezna funkcija parcijalne su funkcije proizvoda. U modeliranju preko funkcija, korištenjem metode funkcijske dekompozicije proizvoda, glavna funkcija na nižoj funkcijskoj hijerarhijskoj razini postaje parcijalna funkcija onoj funkciji iz koje se izvodi, a koja se nalazi na višoj hijerarhijskoj razini. Tako su dopunska, pomoćna i povezna funkcija glavne funkcije s niže hijerarhijske razine, također parcijalne funkcije i na višoj hijerarhijskoj razini.

Slika 8: Prikaz modela ukupne funkcije proizvoda

Funkcija je određena s ciljem ili upotrebom tehničkoga sustava. Funkcije su opisane upotrebom fizikalnih izraza kojima su u naravi fizikalni zakoni, ili po potrebi dopunjene geometrijskim ili topološkim odnosima.Fizikalni izrazi, geometrijski i topološki odnosi čine tako parametre kojima je funkcija jednoznačno određena. Ovisno o složenosti funkcije, nekada je potrebno pojedine funkcije opisati s više fizikalnih izraza i parametara koji se nalaze u tim izrazima. U tablici 1 prikazane su funkcije opisane parametrima koji su određeni iz fizikalnih izraza. U stupcu Proizvod, nalaze se proizvodi koji rješavaju dane funkcije.

Tablica 1: Prikaz opisa funkcije pomoću parametara

ODREĐIVANJE TIPA FUNKCIJE

Postupak određivanja funkcije za pojedini proizvod provodi se tako da se svaki zahtjev i svaka želja kupca prevede u određenu funkciju. Ukupna funkcija proizvoda može se podijeliti na glavnu, dopunsku, pomoćnu i poveznu funkciju (Slika 8):

• Glavna funkcija:

Glavna funkcija naročito je istaknuta funkcija proizvoda koja definira cilj razvojno-konstrukcijskog procesa. To je najvažniji zahtjev korisnika. Iz ovoga razloga, zahtjev se uzima u obzir za potrebu definiranja cilja. Proizvod ne može biti bez glavne funkcije i može imati najviše jednu glavnu funkciju. U tablici 2 prikazani su proizvodi koji ispunjaju svoje glavne funkcije.

Tablica 2: Primjeri glavnih funkcija koje ispunjavaju određeni proizvodi

• Dopunska funkcija:

Dopunska funkcija potporna je funkcija, zahtijevana korisnikovim dopunama. Važan je zahtjev za povećanje složenosti proizvoda kao i za definiranje novih funkcija unutar složene strukture proizvoda. Dopunska funkcija nije nužno potrebna za djelovanje glavne funkcije. Proizvod može ne imati ili imati jednu i više dopunskih funkcija. U tablici 3 prikazani su proizvodi sa svojim dopunskim funkcijama.

Tablica 3: Primjeri dopunskih funkcija koje ispunjavaju određeni proizvodi

• Pomoćna funkcija:

Pomoćna funkcija određena je posebnošću radnoga principa i same izvedbe proizvoda. Proizvod može ne imati ili imati jednu i više pomoćnih funkcija. U tablici 4 prikazani su proizvodi sa svojim pomoćnim funkcijama.

Tablica 4: Primjeri pomoćnih funkcija koje ispunjavaju određeni proizvodi

• Povezna funkcija:

Povezna funkcija omogućuje oblikovnim modelima da budu međusobno povezani u smislu doprinosa ispunjenju potrebne funkcije. Fizička veza zasnovana je na mehaničkim i fizikalnim osnovama. Veza ne mora uvijek biti samo fizička, ona se može ostvariti i preko toka energije, materijala ili signala predočenih mehaničkim i fizikalnim osnovama. Na primjeru elektromotora, kod povezivanja rotora i statora između sebe, osim fizičke veze, prisutna je i energijska veza preko magnetnoga polja, opisanog magnetnim tokom, kao fizikalnom veličinom. Ovako definirana fizikalna veličina je jedan od parametara preko kojih je opisana povezna funkcija između ova dva elementa. Proizvod može imati jednu ili više poveznih funkcija.

Korištenjem modela višerazinski strukturirane matrice funkcije i funkcionalnosti, poveznu funkciju moguće je definirati prema gore, dolje i kao poveznu funkciju na istoj razini. Gradivni elementi koji se nalaze unutar iste matrice funkcije i funkcionalnosti, a nalaze se u međusobnoj povezanosti, između sebe su povezani poveznim funkcijama definiranim na istoj razini. Matrice funkcije i funkcionalnosti, koje se nalaze na istoj razini, između sebe su povezane preko poveznih funkcija i onih gradivnih elemenata koji su međusobno povezani tim funkcijama.

Kod definiranja povezne funkcije prema gore i dolje, provodi se povezivanje između matrica funkcije i funkcionalnosti koje se nalaze na različitim razinama, odnosno povezivanje između gradivnih elemenata koji se nalaze u tim matricama, a povezani su preko tih poveznih funkcija. Matrica funkcije i funkcionalnosti koja se nalazi na prvoj razini može imati samo povezne funkcije prema dolje. Suprotno, matrice funkcije i funkcionalnosti koje se nalaze na najnižoj razini mogu imati povezne funkcije samo prema gore.

Prema Hubki i Ederu tehničke artefakte treba promatrati kao sustave povezane s okolinom preko ulaza i izlaza. Prema tome, ne može se dogoditi da proizvod nema poveznih funkcija. U (Tablica 5) prikazani su međusobno povezani proizvodi s svojim poveznim funkcijama.

Tablica 5: Primjeri poveznih funkcija koje ispunjavaju određeni proizvodi

Ako se promatra spoj ležaja i vratila, kao poveznu funkciju može se definirati prijenos okretnog momenta. Rješenje koje realizira ovu funkciju uzdužni je stezni spoj. Parametri koji opisuju uzdužni stezni spoj su parametri koji opisuju i ovu funkciju. Jedan od parametara je i dodirna površina između rukavca vratila i unutrašnja površina ležaja. Ovakva veza je zasnovana na mehaničkim i fizikalnim zakonima.

Funkcijom prijenos magnetnog toka, ostvaruje se veza između paketa lamela rotora i ovoja rotora. Ova dva elementa povezana su preko fizikalne veličine magnetnog toka.

Kolektor rotora ostvaruje vezu s četkicama rotora elektromotora, preko grafitnog uloška. Povezna funkcija naziva provođenje električnog toka, ostvarena je klizanjem koje se pojavljuje između naliježućih površina kolektora i grafitnog uloška.

Uzme li se kao još jedan primjer povezne funkcije, veza između zupčanika i vratila, tada se kao poveznu funkciju može uzeti prijenos okretnog momenta. Postoji nekoliko rješenja s kojima se može realizirati ova funkcija (spoj uzdužnim klinom, zavareni spoj, spoj perima, spoj klinastim vratilima, spoj zupčastim vratilima, stezni spoj, itd.). Za svako od ovih rješenja postoje specifični parametri svojstveni svakom od ponuđenih rješenja.

Iz primjera zupčanika i vratila te primjera ležaja i vratila, uočava se da postoje dvije povezne funkcije istoga naziva. Ove dvije funkcije nisu jednake jer su opisane s različitim parametrima, ovisno o odabranome rješenju koje realizira dane funkcije.

Upravo iz ova dva primjera može se vidjeti da je funkcije nužno opisati parametrima svojstvenima za svaku pojedinu funkciju. Opisati funkciju proizvoda samo riječima, nije dovoljno, zbog ograničenosti jezične terminologije. Korištenjem parametara koji opisuju funkciju, postiže se jednoznačnost funkcije proizvoda.

KRITERIJI ZA ODREĐIVANJE FUNKCIJE ILI FUNKCIJSKIH ZAHTJEVA

Kako bi se postigla jednoznačnost i određenost funkcija, definirani su kriteriji za određivanje funkcija pomoću kojih se želi postići standardizacija u fazi koncipiranja, korištenjem modeliranja pomoću funkcija. Na ovakav način konstruktoru se žele dati jasno određena pravila kako i na koji način popisati funkcije proizvoda. U nastavku su definirani kriteriji za određivanje funkcije ili funkcijskih zahtjeva:

• Kriterij 1: Proizvod ima glavnu, dopunsku, pomoćnu i poveznu funkciju. Svaki proizvod ima više funkcija koje je potrebno točno definirati.

• Kriterij 2: Naziv funkcije treba biti što sažetiji i općenitiji, bez nepotrebnoga opisivanja.

• Kriterij 3: Proizvod može imati samo jednu glavnu funkciju.

• Kriterij 4: Dopunska, pomoćna i povezna funkcija parcijalne su funkcije proizvoda.

• Kriterij 5: Proizvod može ne imati dopunsku funkciju ili imati jednu i više dopunskih funkcija.

• Kriterij 6: Proizvod može ne imati pomoćnu funkciju ili imati jednu i više pomoćnih funkcija.

• Kriterij 7: Proizvod može imati jednu ili više poveznih funkcija. Ne može se dogoditi da proizvod nema poveznu funkciju.

• Kriterij 8: Povezna funkcija definira se kao povezna funkcija prema gore, prema dolje i kao povezna funkcija na istoj razini.

• Kriterij 9: Funkcija je određena s glagolom, pridjevom ili je dopunjena s imenicom koja djelomično određuje tehnički sustav.

• Kriterij 10: Svaka funkcija može se opisati s parametrima koji su prepoznati u prirodi te se mogu lako izmjeriti i odrediti.

• Kriterij 11: Funkcija mora biti jasno određena i ne smije se pojavljivati dva puta pri jednome proizvodu.

• Kriterij 12: Ako se funkcija svojim nazivom pojavljuje više puta u jednome proizvodu, tada se numerira prirodnim brojevima (npr. fiksiranje 1, fiksiranje 2, fiksiranje 3, ….., fiksiranje i; 1,..., ni = ). Svaka od ovih funkcija je različita u opisu parametara i njihovih intervalnih vrijednosti te stoga nisu jednake i slične funkcije.

• Kriterij 13: Funkcija je određena područjem ili intervalom upotrebe. Intervali upotrebe dodjeljuju se parametrima. Primjer za vijak dan je u tablici 6.

Tablica 6: Dodjela intervala upotrebe za silu prednaprezanja (Fp)

• Kriterij 14: Ista funkcija može određivati proizvod koji ima najmanje jedan ili više različitih oblikovnih modela te najmanje jedan ili više različitih tehničkih oblika (npr. funkcija: grijanje, a ostvaruju je različiti oblikovni modeli i tehnički oblici: električna grijalica, sušilo za kosu, klima uređaj, itd.).

• Kriterij 15: Funkcija koja nije određena tehničkim oblikom ne može se predstaviti kao proizvod. Tehnički model čini proizvod koji rješava zadanu funkciju.

• Kriterij 16: Dvije su funkcije jednake samo onda kada imaju jednake parametre koji ih opisuju, jednake pobjedne parametre i jednake intervalne vrijednosti parametara.

• Kriterij 17: Funkcije su slične samo onda ako imaju jednake parametre koji ih opisuju, jednake pobjedne parametre, ali različite intervalne vrijednosti parametara. Slične funkcije imaju iste nazive. U tablici 7 prikazana su dva proizvoda koji imaju slične glavne funkcije. Ako je definirana samo jedna vrijednost parametra, tada se ona uzima kao minimalna i maksimalna vrijednost unutar intervalne vrijednosti.

Tablica 7: Proizvodi sa sličnim funkcijama

• Kriterij 18: Više proizvoda u strukturi može imati iste ili slične funkcije za obavljanje istoga ili sličnoga procesa. Tada je potrebno provjeriti zasićenost tehničkog sustava, primjenom modularnosti s obzirom na funkciju.

• Kriterij 19: Povezne funkcije koje povezuju dva proizvoda međusobno ne moraju imati jednake nazive, mogu imati različite parametre koji ih opisuju, ali moraju imati jednake pobjedne parametre u skupu parametara koji opisuju dane funkcije. U tablici 8 prikazana su dva proizvoda međusobno povezana s poveznim funkcijama različitih naziva, ali jednakih pobjednih parametara.

Tablica 8: Proizvodi povezani poveznim funkcijama različitog naziva i jednakih pobjednih parametara

• Kriterij 20: Pobjedni parametri su vodeći parametri iz skupa parametara koji opisuju funkciju proizvoda. To su parametri koji imaju najveći utjecaj i značaj na definiranu funkciju (glavnu, dopunsku, pomoćnu i poveznu).U tablici 9 prikazan je element absorber (prigušivač) buke s definiranom glavnom funkcijom, parametrima koji ju opisuju i pobjednim parametrima, u proizvodu usisna jedinica usisavača.

Tablica 9: Pobjedni parametri glavne funkcije koju rješava element absorber buke

FUNKCIONALNOST

Funkcionalnost se definira preko specifičnih karakteristika koje mora određeni proizvod zadovoljiti s obzirom na određenu izvedbu i opterećenje. Značenje funkcionalnost koristi se kao poveznica između funkcije i izvedbe proizvoda. Tehnički oblik ili izvedba proizvoda podređen je funkcionalnosti. Tablica 10 ilustrira primjer funkcionalnosti, gdje sila prednaprezanja predstavlja parametar određen s vrijednosti intervala, s kojim je opisana funkcija naziva prednapeta vijčana veza. Iznos sile prednaprezanja od 5kN određuje funkcionalnost funkcije prednapeta vijčana veza, koja proizlazi iz vrijednosti intervala parametra s kojim je opisana funkcija. Funkcionalnost stoga može shvatiti kao točno određeno rješenje ovako definirane jednostavne funkcije.

Tablica 10: Funkcija i funkcionalnost proizvoda

U realnome svijetu funkcionalnost čine sva tehnička rješenja nužna za ispunjenje određenih zahtjeva ili određene ukupne funkcije proizvoda. Proizvod je sam za sebe najbolji primjer funkcionalnosti.

KRITERIJI ZA ODREĐIVANJE FUNKCIONALNOSTI

Kako bi se dobila cjelovita slika na koji je način funkcija proizvoda povezana s funkcionalnosti te kako se funkcionalnost određuje iz funkcije proizvoda, popisani su kriteriji koji određuju funkcionalnost proizvoda. Popisani kriteriji bi trebali omogućiti konstruktoru jasnu određenost funkcionalnosti proizvoda. U nastavku se definiraju, poopćeno prikazani u, kriteriji za određivanje funkcionalnosti:

• Kriterij 1: Proizvod može imati više od jedne funkcionalnosti. Svaki proizvod ima glavnu, dopunsku, pomoćnu i poveznu funkcionalnost.

Glavna funkcionalnost proizlazi iz glavne funkcije, dopunska funkcionalnost iz dopunske funkcije, pomoćna funkcionalnost iz pomoćne funkcije i povezna funkcionalnost iz povezne funkcije. U ovome kontekstu funkcionalnost treba sagledavati kako što je prikazana u tablici 10. Parametri, odnosno pobjedni parametr određuju funkcionalnost iz vrijednosti intervala, za svaku funkciju proizvoda.

• Kriterij 2: Svaka funkcionalnost pripada najmanje jednoj funkciji.

U realnome svijetu proizvod je sam za sebe funkcionalnost. Opisan je s jednom funkcijom ili više funkcija i kao takav rješava najmanje jednu funkciju ili više funkcija.

• Kriterij 3: Proizvod ne može biti bez funkcionalnosti.

Budući da ne postoji proizvod bez funkcije, ne može postojati ni proizvod bez funkcionalnosti.

• Kriterij 4: Funkcionalnost je određena užim intervalom upotrebe ili s jednom određenom vrijednosti parametra (Tablica 10).

Uži intervala upotrebe čini interval unutar intervala parametra kojim je opisana dana funkcija. Ako je na brzinomjeru automobila određena intervalna vrijednost brzine od 0 do 220 km/h, onda uži interval upotrebe čini realno moguća maksimalno ostvariva brzina određena intervalom od 0 do 185 km/h.

• Kriterij 5: Funkcionalnost je određena pomoću jedne ili više funkcija.

Ovaj kriterij proizlazi iz činjenice da je proizvod sam za sebe najbolji primjer funkcionalnosti. Ovisno o složenosti, proizvod može biti određen s manje ili više funkcija.

• Kriterij 6: Funkcionalnost može biti ispunjena pomoću jednog ili više tehničkih oblika, a ne oblikovnim modelom.

Tehnički model određen je s tehnološkim postupkom i sadrži geometrijske značajke. Oblikovni model ne sadrži detalje poput tehničkog modela i čini objektivizaciju ili model radnog principa. Kriterij 15 za definiranje funkcija također ukazuje da funkcija koja nije određena tehničkim modelom ne može se predstaviti kao proizvod, odnosno funkcionalnost.

• Kriterij 7: Ako jedna funkcionalnost ispunjava velik broj funkcija, tada je to cjeloviti proizvod koji se može rastaviti procesom dekompozicije.

Drugim riječima, ako jedan proizvod ispunjava veliki broj funkcija, tada se njegova glavna funkcija može rastaviti na veći broj parcijalnih funkcija potrebnih za ispunjenje glavne funkcije proizvoda, primjenom postupka funkcijske dekompozicije.

• Kriterij 8: Ako imamo dva proizvoda s velikim brojem zajedničkih funkcija i najmanje jednom ili više različitih funkcionalnosti, potrebno je razmotriti mogućnost kombiniranja u jedan proizvod.

Ovaj kriterij u uskoj je vezi s kriterijem 10 pri određivanju proizvoda.

• Kriterij 9:

Za dva proizvoda s jednakim funkcijama, mora se utvrditi njihova možebitna različitost kod još neutvrđenih funkcija. Ako se ne utvrdi niti jedna dodatna funkcija za dva funkcijski jednaka proizvoda, mora se izabrati samo jedan proizvod.

Kada ne bi izabrali samo jedan proizvod, došlo bi do zasićenosti tehničkog sustava (Kriterij 18) u popisu kriterija za definiranje funkcija.

Primjer: NOSAČ STAKLENOG PANELA

Slika 1: Nosač staklenog panela (CAD model)

Slika 2: Funkcijska struktura Nosača staklenog panela

NOSAČ PANELA

GF: Nošenje ovješenih fasadnih sistema

PF1: Pozicioniranje elemenata i prijenos opterećenja s fiksnim distančnikom

PF2: Nošenje fasadnih sistema zglobnom vezom

PF3: Fiksiranje konstrukcije s rastavljivim spojem

POLUGA

GF: Pozicioniranje elemenata

DRŽAČ

GF: Nošenje fasadnih sistema

PRIČVRSNA GLAVA

GF: Fiksiranje konstrukcije

PF1: Prijenos momenta - Krak

PF2:Izbjegavanje povećanja momenta pritezanja - Podloška

PF1: …………

PF2: ………….

PF3: ………….

PF4: …………..

PF1: Pozicioniranje elemenata - Čahura

PF2: Nošenje – Vijak M18

VIJAK M18:

Tip funkcije

Naziv Parametri Fizikalni izrazi

G Nošenje Iznos momenta MCAH=97-184 Nm

23

22 3

1

3

CAH CAH KR

4

4 20,54127

0,648530,14434

j

s

dA

d dA

H Pd d PR PM F l

π

π

⋅=

+ = ⋅

= ⋅= − ⋅

= ⋅= ⋅

Iznos opterećenja FCAH=1350-2000N Duljina kraka držača lKR=72-92 mm Kvalitet vijka KM18=4.8-5.8 Presjek jezgre AjM18=175,139 mm2 Korak navoja PM18=2,5 mm Promjer jezgre d3M18= 14,933 mm Duljina navoja lM18= 40 mm

D - - - P - - - POV1 Fiksiranje1 POV2 Fiksiranje 2 (ČAHURA) Korak navoja

PCAH=2,5 mm

Vanjski promjer dCAH= 18 mm Srednji promjer bokova d2CAH=16,379 mm Nosiva dubina navoja H1CAH=1,353 mm Visina matice mCAH=20 mm Lijevi navoj LN Desni navoj DN Kvalitet vijka KM18=4.8-5.8 Predzatezna sila vijka FPM18 Kut profila 2βCAH=60

ČAHURA:

Tip funkcije

Naziv Parametri Fizikalni izrazi

G Pozicioniranje elemenata Unutarnji promjer duCAH=18 mm

Dubina unutarnjeg promjera hUcah=20 mm Vanjski promjer dvCAH=46 mm Duljina lCAH=86 mm Srednji promjer dsrCAH=38 mm Duljina graničnika lgrCAH=5 mm

D - - - P Nošenje Iznos momenta

MCAH2=97-184 Nm 23

22 3

1

3

CAH CAH KR

4

4 20,54127

0,648530,14434

j

s

dA

d dA

H Pd d PR PM F l

π

π

⋅=

+ = ⋅

= ⋅= − ⋅= ⋅

= ⋅

Iznos opterećenja FCAH=1350-2000 N Duljina kraka držača lkrDRZ=72-92 mm

POV1 Fiksiranje (VIJAK M18) Korak navoja PCAH=2,5 mm

23

22 3

1

3

CAH CAH KR

4

4 20,54127

0,648530,14434

j

s

dA

d dA

H Pd d PR PM F l

π

π

⋅=

+ = ⋅

= ⋅= − ⋅

= ⋅= ⋅

Vanjski promjer dCAH= 18 mm Srednji promjer bokova d2CAH=16,379 mm Nosiva dubina navoja H1CAH=1,353 mm Visina matice mCAH=20 mm Lijevi navoj LN Desni navoj DN Kvalitet vijka KM18=4.8-5.8 Predzatezna sila vijka FPM18 Kut profila 2βCAH=60