Первые шаги в науку г.Ногинск
advertisement
X ВСЕРОССИЙСКИЙ ДЕТСКИЙ КОНКУРС НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ТВОРЧЕСКИХ РАБОТ «ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКЕ» Секция: физика Тема: «Концептуальное обоснование инновационно-технического решения на рынке весы» Научный руководитель: Новикова Виктория Викторовна Место выполнения работы: Московская область г.Ногинск-9. 2012 Оглавление 1 Введение__________________________________________________________________________2 Глава 1. Анализ рынка весового оборудования__________________________________ 2 1.1. Ретроспективный анализ весов____________________________________________ 3 1.2. Современный срез состояния весов________________________________________ 6 1.2.1. Разновидности весов_____________________________________________________ 7 1.2.2. Анализ рынка весов_______________________________________________________8 1.2.3. Современные модели_____________________________________________________11 1.3. Иерархическая матрица потребностей_____________________________________ 14 1.4. Функционально-физический артефакт-объекта______________________________14 Глава 2.Выявление закономерностей развития артефакта ______________________ 18 2.1 Анализ недостатков артефакта. Выявление и ранжирование недостатков___________18 2.2 Закономерность стадийного развития_________________________________________19 Заключение_______________________________________________________________________20 Список литературы________________________________________________________________ 20 Введение Данный аналитический проект посвящен изучению такого предмета нашей повседневной жизни, как весы. Весы — устройство или прибор для определения массы тел (взвешивания) по действующему на них весу, приближённо считая его равным силе тяжести. Вес тела может быть определён как через сравнение с весом эталонной массы (как в рычажных весах), так и через измерение этой силы через другие физические величины. В современной науке вес и масса — разные понятия. Вес — сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес. Масса же не является силовым фактором; масса — мера инертности тела. Например, в условиях невесомости у всех тел вес равен нулю, а масса у каждого тела своя. Вместе с тем строгое различение понятий веса и массы принято в основном в физике, а во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда фактически речь идет о «массе». Например, мы говорим, что какой-то объект «весит один килограмм», несмотря на то, что килограмм представляет собой единицу массы. Кроме того, термин «вес» в значении «масса» традиционно используется в цикле наук о человеке — в сочетании «вес тела человека» И все-таки, когда речь заходит о весах как символе, на первый план по-прежнему выходит старое доброе коромысло с чашечками. В самом деле, седьмой знак Зодиака, Libra, это уж, конечно, не электронные весы. Наконец, Фемида, богиня правосудия, - что она держит в руках помимо меча? Конечно же, равноплечие весы, которые сегодня сохранились разве что у провизоров. Но ведь каждый хочет, чтобы справедливость в отношении его отмерялась с аптекарской точностью, ввиду этого на смену коромыслу с чашечками со временем пришли неравноплечные весы, а также электронные. Разнообразие весов, присутствующих на рынке сегодня поражает. Вследствие этого практически каждый день мы сталкиваемся с весами, различия которых могут заключаться как в точности взвешивания, так и в способе достижения положения равновесия. Ныне существует огромное изобилие весов по области их применения: бытовые, промышленные, исследовательские, аптекарские, вагонные и т. д. Одни предназначены для взвешивания тяжёлых объектов, как, например, вагонные (имеющие погрешность 50-150 килограммов), другие, исследовательские, обладают фантастической точностью. 2 Весы прошли значительный путь в 5 тысяч лет от момента своего появления до сегодняшнего дня, от простых до чрезвычайно сложных и чувствительных. Далее более детально рассмотрим все аспекты такого артефакта как весы с точки зрения обоснования новых инновационно - технических решений на данном рынке. Глава 1. Анализ рынка весового оборудования 1.1 Ретроспективный анализ весов Весы — это прибор, с помощью которого вес тела сравнивается с весом гири — противовеса. Поэтому, чтобы измерить вес тела па рычажных весах, необходимо на чашу весов положить гири, вес которых уравновесил бы вес тела. Так как при перемещении в различные точки земной поверхности вес тела и гири изменяется одинаково, то при таком способе взвешивания нельзя заметить изменение веса тела. В повседневной жизни используется простой, по менее точный метод измерения веса с помощью пружинных весов. Под действием приложенной силы пружина растягивается, и по степени растяжения можно судить о величине этой силы, в данном случае - о весе тела. Измеренный таким образом вес есть не что иное, как сила тяжести, действующая на тело. Следовательно, если вес тела, измеренный с помощью пружинных весов, в различных точках земной поверхности окажется различным, то это означает, что сила тяжести в этих точках различна. 1. «Коромысленные» весы. Первые образцы этого измерительного инструмента, найденные археологами при раскопках в Месопотамии, были созданы более 70 веков назад. Когда первые цивилизации начали торговать, был изобретен метод оценки эквивалентности обмена. Изображение равноплечих весов обнаружено на пирамиде в Гизе, построенной при династии Хеопса, между 2930—2750 гг. до н. э. 1 Рис.1 Сцена суда в «Книге мертвых», коромысленные весы Рис.1 иллюстрирует сцены суда в «Книге мертвых» (1220 г. до н. э.). Весы хорошо видны на папирусе ХIX династии (около 1250 года до н. э.). Согласно древнеегипетской «Книге мертвых», Анубис, на входе в подземное царство взвешивает сердце всякого умершего на особых весах, где в качестве гири выступает богиня правосудия Маат. Примитивные «коромысленные» весы, построенные на основе принципа простого рычага, позволяли производить взвешивание с достаточной для тех времен точностью и играли важную роль в древней торговле. Эти древние весы, или балансир, представляли собой простой деревянный брусок с отверстиями на концах и по середине. Брусок поддерживался с помощью веревки, продетой через центральное отверстие. Через отверстия на концах продевались шнурки, на которых держались чашки. Взвешиваемый предмет помещался на одной чашке, а тело 1 http://www.istorya.ru/articles/vesy.php 3 известной массы - на другой. если обе чашки приходили в равновесие, веса на двух чашках были равны. Около 2000 лет до н.э. равноплечные весы были усовершенствованы. На концах бруска были просверлены отверстия по вертикали, которые пересекались с отверстиями, проделанными по горизонтали внутри бруска. Шнурки, на которых держались чашки, продевались через вертикальное отверстие и проходили через продольное отверстие в бруске. Под действием силы тяжести чашек шнурки оказывались в плотном соприкосновении с концами бруска. Это усовершенствование позволило более точно определить длину плеча рычага. Механизм действия равноплечих весов таков: в равноплечих рычажных весах точки подвеса грузов (m1 и m2) и точка опоры образуют Рис.2 Схема равноплечих весов равнобедренный треугольник (коромысло) с высотой h и вершиной в точке опоры. При повороте равнобедренного треугольника (коромысла) на угол α одно плечо увеличивается, а другое уменьшается. Поворот коромысла останавливается при равенстве крутящих моментов: m1*l1=m2*l2, m1/m2=l2/l1, где l1 и l2 - плечи крутящих моментов. Угол поворота коромысла можно отградуировать в единицах массы (количество). Чем меньше высота треугольника - h, тем меньше изменение плеч при повороте и больше чувствительность весов. Около 500 лет до н.э. в весах стали использовать хомут. Опорная ось прикреплялась к хомуту и брусок мог перемещаться около опорной оси. Несколько лет спустя было обнаружено, что если сдвинуть опорную ось от центра, тяжелый вес можно уравновесить более легким. Это был первый случай использования сложного рычага с неравными плечами. 2. «Безмен». Историки приписывают римлянам изобретение принципиально новой системы измерения веса — при которой передвигается гиря, а точка опоры и положение привеса остаются неизменными. В Помпеях найден один из самых ранних безменов. У римского приспособления, в отличие от современного, было две шкалы и две ручки в виде крюков. Римский безмен - простейшие рычажные весы. При взвешивании передвигается гиря, отсчет ведется по нанесенной на стержень шкале. В настоящее время под названием “безмен” подразумеваются простейшие ручные пружинные весы.2 Рис.3 Римский “безмен” 3. «Скалв». В Древней Руси товары взвешивали на равноплечих весах — скалвах. В грамоте новгородского князя Всеволода от 1134 года строго предписывается: «Торговыя вся весы, мерила и скалвы... иже на торгу промеж людьми блюсти без пакости не умаливати, ни 2 Дилемма инноватора: Учебник/ Под ред. Клейтона М. ,Энтони Скотта. – М.: Альпина Паблишер,2012. – 170 с. 4 умноживати, а на всякый год извешивати». В Великом Новгороде при церкви Иоанна Предтечи на Опоках хранились «контрольные» скалвы и другие эталоны длины и веса. 4. «Пуд».Однако наши предки пользовались и неравноплечными весами римской конструкции, которые поначалу назывались «пуд». В «Договорной грамоте» Новгорода с немецкими городами (1262-1263 гг.) говорится: «Пуд отложихом, а скалви поставихом по своей воли и по любви». Рис.4 Русский “безмен” Отличается от римского “безмена” лишь тем, что его шкала обозначена точками. 5. Весы с коромыслом в виде параллелограмма. Весы, которые безраздельно господствовали в наших магазинах в советские времена, имели «коромысленную» основу. Рис.5 «Коромысленные весы» с чашечками сверху Однако они были значительно усовершенствованы французским математиком Жилем де Робервалем. Основатель Парижской академии наук в 1669 году изготовил их в виде параллелограмма. Это позволяло поместить коромысло под чашечками весов, а не над ними. Однако в массовое производство новинка была запущена три столетия спустя - в середине XIX века. 6. Пружинные весы. Самые компактные, пружинные весы были изобретены к концу ХVII в., в 1698 г., немецким ученым Кристофером Вайгелем. Он придумал менее прочные, но зато очень практичные весы, состоящие из плавно деформируемой пружины и стрелки. В основу действия пружинных весов положен закон Гука. Чувствительным элементом в пружинных весах является спиральная плоская или цилиндрическая пружина, деформирующаяся под действием веса тела. Показания весового измерительного оборудования отсчитывают по шкале, вдоль которой перемещается соединённый с пружиной указатель. Принимается, что после снятия нагрузки указатель возвращается в нулевое положение, т.е. в пружине под действием нагрузки не возникает остаточных деформаций. При помощи пружинных весов измеряют не массу, а вес. Однако в большинстве случаев шкала пружинных весов градуируется в единицах массы. 7. Автоматические весы. В ХVIII в. появились первые автоматические весы — они работали без передвижения гирь. Стрелка показывала значение сразу, как только на весы клали груз. 8. Циферблатные весы. Разработку циферблатных весов с квадратным указательным устройством начала американская фирма «Толедо» в 1901 г. В 1912 г. в печати появилось 5 описание известного циферблатного устройства, в котором было два противовеса – один для гирь, другой – для товара. 9. Весы на основе микропроцессора. В 1970-х гг. появились микропроцессоры, а к середине 70-х иностранные производители весов поставили это изобретение себе на службу. При взвешивании на электронных весах масса взвешиваемого объекта сравнивается с эталонным грузом калибровки, значение которого хранится в памяти электронного блока весов. Рис.4 Торговые электронные весы По принципу измерения электронные весы могут быть тензовесами или весами с электромагнитной системой. В тензовесах, наиболее простых из электронных весов, взвешивание осуществляется посредством измерения напряжения упругого тела, с которым связана чашка весов. В свою очередь в весах с электромагнитной системой уравновешивание взвешиваемого груза происходит через сложную систему рычагов и пружин при помощи электромагнитной катушки и измерения, проходящего через нее тока. Данный вид весов отличается повышенной долговечность при эксплуатации, поскольку в них все механические части фактически являются неподвижными - весы находятся в постоянном состоянии равновесия. К концу 70-х гг. к прогрессу подключились и советские разработчики. И наконец в 1982 г. армавирский ПО «Весоизмеритель» начал серийное производство первых в СССР электронных весов модели РП-Ц24б. Сейчас электронные весы одержали бесспорную победу над своими 9 предшественниками, заняв место во всех магазинах. Однако кое-где умудрились удержаться механические весы (рынки). 1.2 Современный срез состояния весов Характеристики, которыми пестрит рынок лабораторных весов: самые точные весы, самые дешевые и самые оптимальные весы- теперь не в счет. Только факты! Только реальные программные возможности, конструктивные особенности, влияющие на метрологию, удобство пользования и долговечность- стоят внимания и денег покупателя. Что ни говори, конкуренция – это великое дело! И российский рынок весов- тому подтверждение. Пришло время, когда придирчиво и досконально покупатель выясняет особенности конкретной модели аналитических или прецизионных весов. И ушло время, когда на 6 слово доверяли рекламным лозунгам, вроде: самые качественные, самые точные, самые дешевые и оптимальные.3 1.2.1 Разновидности весов Весовое оборудование совершенно незаменимо в любой отрасли промышленности, а также в торговле, сельском хозяйстве, на различных складах, таможне, транспортных узлах и т.д. Мир весов на сегодняшний день становится всё более разнообразным. Классификация весов достаточно сложна, это связано с тем, что весы могут иметь различные эксплуатационные и функциональные характеристики (весы напольные электронные, товарные весы, медицинские весы, автомобильные, крановые, вагонные, почтовые, весы для взвешивания скота и багажа). Классификация весов Согласно ГОСТ 29329-92 весы можно подразделить на следующие группы: По области применения (эксплуатационному назначению): вагонные; вагонеточные; автомобильные; монорельсовые; крановые; товарные; для взвешивания скота; элеваторные; для взвешивания молока; багажные; торговые; медицинские; почтовые. По точности взвешивания: среднего класса точности; обычного класса точности. По способу установки на месте эксплуатации: встроенные; врезные; напольные; настольные; передвижные; подвесные; стационарные. По виду уравновешивающего устройства: электромеханические (электронные); механические. По виду грузоприемного устройства: бункерные; монорельсовые; ковшовые; 3 Инновационный менеджмент: Учебное пособие / Г.Я. Гольдштейн– Таганрог.: ТРТУ, 2011. – 104 с. 7 конвейерные; крюковые; платформенные. По способу достижения положения равновесия: с автоматическим уравновешиванием; с полуавтоматическим уравновешиванием; с неавтоматическим уравновешиванием. В зависимости от вида отсчетного устройства: с аналоговым отсчетным устройством; с дискретным отсчетным устройством. ГОСТ 24104-01, который описывает общие технические требования, предъявляемые к лабораторным весам, классифицирует их следующим образом: По классу точности специальный; высокий; средний. Бывают также ювелирные весы. Их постоянно используют в своей работе мастера ювелирных дел, они используют весы для взвешивания драгоценных камней и металлов: золота, серебра, платины, жемчуга, бриллиантов, сапфиров, рубинов. В других отраслях также могут использоваться подобные весы, в таком случае они носят название не ювелирных, а аналитических.(79041700 руб. в зависимости от класса точности и цены деления). Карманные весы имеют крошечные размеры, они ручные и их используют для взвешивания предметов с маленьким весом (не более 500 г), такие весы часто используют на охоте или в строительстве. Промышленные весы активно используются в сельском хозяйстве и автомобилестроении, в пищевой промышленности, в больницах, в розничной продаже товаров, на железнодорожном производстве, в строительстве. Каждая отрасль промышленная использует для своих потребностей определенный вид весового оборудования. 1.2.2 Анализ рынка весов Начать обзор разновидности весового оборудования можно с весового дозатора. Весовой дозатор отличается своей невероятной точностью на основе дискретного действия. Встроенные весы в механизм дозатора позволяют распределить продукцию порционно, при этом взвешивая её. Весовой дозатор бывает двух видов: это фасовочный дозатор и технологический, которые имеют несколько разновидностей – потоковые, объёмные, временные и весовые. Дозаторы широко применяются не только на промышленных предприятиях, но и во многих других отраслях экономики. 8 Лабораторные весы чаще всего используют в медицинской и фармацевтической сферах или же в смежных направлениях. С помощью лабораторных весов можно взвешивать мелкодисперсные объекты (например, пыль) (1300 - 126900 руб.) Домашние весы чаще всего являются напольными, их используют для измерения массы тела. Разновидность подобных весов являются весы, используемые для взвешивания в фитнесклубах и тренажерных залах (176 руб. – 6 тыс.руб в зависимости от максимальной нагрузки). Весы для детей применяют для взвешивания грудных детей (выявление динамики ежемесячного изменения веса тела ребенка) (1,5 тыс.руб- 66,8 тыс.руб). Далее, автомобильные весы, используются в основном в сфере торговли, перевозок, и, конечно же, в сельском хозяйстве. Автомобильные весы имеют широкий диапазон по взвешиванию груза, до тонны и более 60 тонн. Разновидности автомобильных весов: механические автомобильные весы; электронные автомобильные весы; автомобильные весы для статичного взвешивания; автомобильные весы для взвешивания в динамике; платформенные автомобильные весы; колейные автомобильные весы; автомобильные весы для поосного взвешивания. (цена данного оборудования изменяется от 250 тыс.руб до 1 млн.руб в зависимости от наибольшего предела взвешивания). Такое весовое оборудование как вагонные весы имеет большое преимущество в плане взвешивания тяжелых грузов, так как диапазон взвешивания составляет до 200 тонн. Существуют универсальные серии вагонных весов, которые динамически меняют свои возможности по взвешиванию грузов в зависимости от размеров и движения груза. Для учета нефтепродуктов используют вагонные весы в виде мостовой фундаментной конструкции, которая производит взвешивание без расцепки железнодорожных цистерн с относительно маленькой погрешностью. Весы выпускаются во взрывозащитном исполнении. Разновидности вагонных весов: электромеханические (гибридные); пневматические; механические (рычажные) 9 гидравлические; оптические и тензометрические вагонные весы (цена на вагонные весы колеблется от 400 тыс.руб до 2 млн.руб в зависимости от наибольшего предела взвешивания). На мировом рынке весов получили признание три основных типа тензометрических весов: особый тип весов «датчик-рельс», платформенные и тип «датчик-шпала» ( от 2-х до 30 тыс.руб в зависимости о НПВ). Основные производители весов Множество ведущих весостроительных компаний поставляют на российский рынок модели разнообразнейшего уровня. Наиболее крупными мировыми производителями являются: Cas Corporation (Южная Корея), основанная в 1983 году, на сегодняшний день является одним из ведущих производителей весового оборудования и предлагает весь спектр весов, начиная от недорогих весов, заканчивая индустриальными весами. Продукция фирмы CAS сертифицирована Госстандартом России и занесена в Государственный реестр средств измерений. Многие весы и тензодатчики, изготавливаемые фирмой CAS, обладают определенной степенью защиты от пыли и влаги. Чтобы охарактеризовать допустимые условия эксплуатации конкретного электротехнического оборудования, для него устанавливается так называемый класс защиты IP (International Protect). Он кодируется двухзначным (или трехзначным) числом, каждая из цифр которого указывает (по условленной шкале) степень допустимого внешнего воздействия на данное изделие. Название норматива имеет вид IP XY, где первая цифра X указывает степень защиты от пыли и поражения электрическим током, а вторая Y — от воды. Компания МЕТТЛЕР ТОЛЕДО (Швейцария) — крупнейший в мире производитель весового оборудования: лабораторных и торговых весов, платформенных весов и систем динамического взвешивания, автомобильных и вагонных весов. Первыми выпустили на рынок ультра-микровесы UMT2 с разрешающей способностью 20 миллионов делений. Это обозначает автоматическое взвешивание в диапазоне от 0,000 000 1 г до 2 г. Весоизмерительная компания «Тензо-М» (Россия) – производитель №1 в России электронных весов и дозаторов для промышленности. Начав свою деятельность в 1989г. практически «с нуля», сегодня она выпускает свыше 30000 тензодатчиков, 3000 весов и весовых дозаторов в год. Общая площадь производственных корпусов 15000 кв.м. Численность работающих превышает 400 человек. Основанная в 1866 году немецкая компания Bizerba (Германия) является законодателем мод на рынке весового оборудования для торговли. Уже в 1927 году компания предложила весы с печатью, в 1951 году — весы, показывающие стоимость весового товара, в 1981 году — первые весы самообслуживания, в 1998 году — объединение весов с кассовым терминалом, в 2000 году — первые весы с сенсорным экраном и встроенным ПО, а в 2004 году — весы с мультимедиа возможностями. Эксклюзивный дизайн, эргономика и надежность — ключевые преимущества торговых весов Bizerba. Их по достоинству оценили ведущие розничные сети России, среди которых «ЛЕНТА», «О'Кей», «Магнит», Auchan, Billa, Globus, Real. Bizerba — современная, динамично развивающаяся компания, которая использует инновационные технологии и передовые решения, чтобы создавать весовое оборудование, оптимально соответствующеенуждам пользователей. 10 Компания Ishida (Япония) — хорошо известна во всем мире как производитель современного высокотехнологичного весового обрудования. Более чем столетняя история компании на рынке весовой техники, воплощение японских традиций тщательного конструирования и высокого качества изделий, а также коллектив профессионалов — вот составляющие успеха этой компании. Точность измерений, надежность, скорость печати, превышающая показатели других производителей, а также широкий спектр применения позволили оборудованию под маркой Ishida занять лидирующие позиции на японском и азиатском рынке весов с принтером этикеток. Вся продукция русифицирована, имеет необходимые сертификаты и руководство по эксплуатации. OHAUS Corporation (США) — один из ведущих мировых производителей лабораторной и промышленной весовой техники. Компания была основана в США в 1907 году. OHAUS представляет промышленные и компактные весы для производственных предприятий, магазинов, складов. В промышленных весах OHAUS учтены все основные требования современных предприятий к взвешивающему оборудованию. Все весы просты в использовании, надежны и доступны по цене. Акционерное общество "МАССА–К" (Россия) было основано в 1992 году на базе Государственного Института Метрологии им. Д.И.Менделеева, является крупнейшим предприятием по производству электронных весов в России. Несколько сотен тысяч весов с маркой "МАССА-К" работают в различных областях хозяйства более чем в 300 странах мира. Особое внимание уделяется на фирме уделяется качеству продукции. Каждые весы проходят многоступенчатый контроль качества, включая автоматизированную систему термокамер. Выпускаемые весы имеют сертификаты Госстандарта РФ, многих зарубежных метрологических центров, а также ЕС. В Производстве весов используются передовые мировые технологии и элементная база, в первую очередь мирового лидера тензометрии - немецкой фирмы "Hottinger".4 Фирма "МАССА-К" готова удовлетворить практически любой спрос на рынке весов в России. Постоянно увеличивается доля экспорта в общем объёме выпускаемой продукции. Система менеджмента качества предприятия сертифицирована в соответствии со стандартом ISO 9001. Московский Весовой Завод "МИДЛ" была основана в 1992 году. С тех пор "МИДЛ" превратилась в ведущего производителя весового и дозирующего оборудования в России. Завод производит: механические торговые и платформенные весы серий ВРНЦ и РП (от 3 кг до 200 кг); электронные настольные, торговые, фасовочные и счетные весы серии Т и МТ (от 0,6 кг до 30 кг); электронные напольные, простого взвешивания, торговые и счетные весы серии П и МП (от 30 кг до 1000 кг); электронные промышленные, автомобильные, железнодорожные весы серии ВЕ (от 0,5 т до 100 т); электронные крановые весы серии К и МК (от 0,05 т до 50 т); медицинские электронные и механические весы (от 15 кг до 200 кг); лабораторное и дозирующее весоизмерительное оборудование для многих отраслей производства, начиная от строительства до пищевой промышленности; бытовые весы (от 0,05 кг до 200 кг). 1.2.3. Современные модели 4 http://www.shtrih-m.ru/production/category_181.html 11 Ни для кого, пожалуй, не секрет, что небольшие торговые весы, которые так часто можно увидеть в супермаркетах и магазинах, будут намного эффективней функционировать, если их оснастить возможностью печати этикеток. В этом случае появляется прекрасная альтернатива ручному труду, автоматизируется процесс продаж, облегчается учет товара, словом – весы с печатью этикеток позволяют оптимизировать процесс продаж любой продукции. Однако, решив купить портативные и компактные весы или же остановив свой выбор на более крупной измерительной технике, вы безо всякого сомнения получаете отличное предложение – надежные, сверхточные и удобные весы по вполне приемлемой стоимости. При этом большинство весов с возможностью печати этикеток обладают: информативным дисплеем; беспроводным принтером; эргономичным дизайном; эстетичным внешним видом. Весы с печатью этикеток CAS LP версия 1.5 включают три модели CAS LP-6, CAS LP-15, CAS LP-30, имеющие предел взвешивания 6 кг, 15 кг и 30 кг соответственно. Весы CAS LP имеют встроенный принтер, позволяющий печатать на этикетке следующую информацию: данные о товаре, сообщение, текущая дата и время, срок продажи, вес товара, суммарная стоимость покупки, название магазина и адрес, номер этикетки. Весы CAS LP обладают следующими функциональными возможностями: суммирование стоимости нескольких товаров, выборка веса тары из диапазона взвешивания, коррекция покупки и расчет сдачи, подведение итогов продажи за день. Число программируемых товаров: 200, 600 или 1000 (опционально). Число клавиш прямой памяти: 54. Обмен данными с другими весами и компьютерами осуществляется посредством интерфейса RS-232C или RS-485 (опция). ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Наибольший предел взвешивания: 6 кг или 15 кг или 30 кг; Цена поверенного деления: 1/2 г или 2/5 г или 5/10 г; Масса тары: не более 3 кг / 6 кг / 10 кг; Индикация: 3 флуоресцентных дисплея; Источник питания: сеть 110-240В; Температура эксплуатации: от -10o до +40oC; Габариты: 410 х 430 х 195 мм; Платформа: 285 х 385 мм; Вес: 9.8 кг. Напольные весы представляют собой наиболее многочисленную категорию весов, рассчитанную на применение на производстве, в сфере логистики, на складах и т.д. Так как данные измерительные приборы без труда позволяют проводить взвешивание продуктов питания, фабричной, заводской и даже сельскохозяйственной продукции. Кстати, сфера применения весов напольного типа достаточно широка, поскольку практически все современные напольные весы: имеют повышенную грузоподъемность; обладают современной конструкцией и техническим оснащением; 12 укомплектованы встроенной памятью, что позволяет быстро и без проблем проводить сравнение веса грузов; могут функционировать в любых условиях, в том числе и при сниженной до минус десяти градусов Цельсия температуре; имеют функцию встроенной самодиагностики; несмотря на свою повышенную грузоподъемность, обладают стильным и одновременно эргономичным дизайном. Напольные весы Штрих МП 60-20 предназначены для автоматизации складского учета. Устройством просто и удобно управлять. Основное достоинство этих весов - широкий функционал. Встроенный тензодатчик преобразует силу тяжести взвешиваемого груза в электрический сигнал. Результат отображается на большом жидкокристаллическом дисплее с подсветкой, который установлен на высокой стойке, обеспечивая пользователю удобство просмотра. Быстродействующий RISC-процессор обеспечивает точное взвешивание, время измерения составляет не более двух секунд. Схемный процесорный блок со встроенным аккумулятором имеет возможность установки на вертикальных и горизонтальных поверхностях. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Наибольший предел взвешивания: 60 кг; Наименьший предел взвешивания: 0.04 кг; Дискретность отчета: 20; Диапазон выборки массы тары: 10% наибольшего предела; Индикация: LCD дисплей 6 цифр; Питание: 220 В, 50 Гц; Температура эксплуатации: от 0o до +40oC; Габариты: 500x400x1090 мм; Платформа: 500x400 мм; Вес: 23 кг. Надежные, практичные и сверхточные цифровые индикаторы с возможностью печати полученной информации и обширной встроенной памятью позволяют многократно облегчить процесс учета товаров, поэтому их обязательно необходимо приобретать в качестве набора для весовой маркировки продукции на складах магазинов, предприятий, распределительных центров и на производстве. В большинстве своем цифровые индикаторы предусматривают возможность подключения различного типа платформ, что обуславливает широту сферы их использования. DIGI DI-30SS - это водостойкий весовой индикатор, обладающий абсолютной защитой от пыли и выдерживающий временное погружение в воду. Оснащен вакуумно-люминисцентным 13 дисплеем, позволяющим считывать данные с большого расстояния и при любом освещении, и пятиклавишной клавиатурой, покрытой защитной пленкой. Современная элементная база и схемотехника качественно реализует все базовые функции, такие как непосредственно взвешивание, компенсация веса тары, накопление и передача данных в компьютер. Значение тары может быть введено либо путем взвешивания, либо вручную с клавиатуры. Конструкция корпуса DI-30SS предохраняет электронику от попадания пыли и брызг. Все стыки герметизированы резиновыми уплотнителями. Высокое внутреннее разрешение индикатора обеспечивает точное взвешивание. Индикатор можно разместить как на мачте, так и на подставке. Кроме того, он может быть укомплектован дополнительным выносным дисплеем. Данная модель оптимально подходит для применения в промышленных сферах. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ: Тип дисплея: 5 - разрядный яркий вакуумно-люминесцентный дисплей с крупными символами; НПВ: от 3 до 30000 кг; Число подключаемых датчиков: до 4; Сопротивление датчиков: 350 Ом; Чувствительность: от 1 до 3.5 мВ/В; Внутреннее разрешение: 1/100000; Дискретность: до 1/20000; Интерфейс: RS-232; Питание: сеть 220В; Температура эксплуатации: от 0o до +40oC; Класс защиты: IP 68. 1.3 Иерархическая матрица удовлетворения потребности Эволюция устройств для измерения массы и веса тела: Деревянный брусок с отверстиями на концах и посередине для веревки и чаш (коромысленные весы), в качестве гири- богиня правосудия, Месапотамия (3-2 век до н.э.); Простейшие неравноплечные рычажные весы, первый “безмен”, шкала обозначена делениями, Помпеи (575 г. до н.э. – 70 г.); “Скалв”, русский аналог римского “безмена”,шкала обозначена точками, (1000-1200 гг.); “Пуд”, неравноплечные весы , более мелкой калибровки с «фунтовыми» точкамиметками (1200-1300 гг.); Коромысленные весы с чашами сверху (середина 17 в.); Весы на основе пружины и стрелки (конец 17 в.); Автоматические весы (без передвижения гирь) (начало 18в); Весы циферблатные (начало 20 в.); Электронные весы (на основе микропроцессора) (середина 20в. и до настоящего времени). 1.4 Функционально-физический анализ артефакт-объекта Методика проведения функционально-физического анализа артефактов заключается в проведении определённой последовательности действий. Для рассмотрения возьмем электронные торговые весы “ER-Junior” фирмы CAS . 14 Начнем с того, что проведем описание функции предназначения F и физической операции Q. 1.Описание функции предназначения. Функция предназначения - способность артефакта выполнять заданные функции. Она является главной внешней функцией по отношению к рассматриваемому артефакту. Формула, выражающая функцию предназначения для изучаемого объекта, имеет 5 вид: F = D; G; H D - действие, осуществляемое техническим объектом для удовлетворения потребности; G - указывает на объект, на который направлено действие; H - особые или ограничительные условия при выполнении действия D. Для выбранных нами электронных весов, соответственно, получается: D - измерение массы объекта; G - взвешиваемый объект; H – уровень точности, В вербальном виде функция предназначения электронных весов заключается в следующем : измерение массы или веса объекта с необходимым уровнем точности. 2.Описание физической операции. Физическая операция – процесс реализации артефактом своих функций (Q). Описание физической операции также может быть представлено в виде трех компонент: Q = A; E; C ; где, A - состояние вещества, энергии, информации и их взаимные комбинации на входе технического объекта; С - состояние вещества, энергии, информации и их взаимные комбинации на выходе физического объекта; E - параметры, которые определяют, что нужно сделать с А, чтобы получить С (операции Коллера). Электронные весы выполняют следующую физическую операцию: А1 - сила тяжести (деформация упругого элемента); А2 – электрическая энергия; С - цифровое изображение; Е - преобразование, соединение. Работа электронных весов описывается следующими операциями Коллера: - преобразование электрической энергии GA в электрический сигнал датчика GB; - соединение силы тяжести взвешиваемого груза GС и электрического сигнала датчика GB для получения цифрового изображения на дисплее GBС. GА → GB; GВ+ GС GBС 3.Используя принцип выделения структур с двухуровневой иерархией, разобьем артефакт - электронные весы на функциональные элементы. Функциональный элемент – конкретный способ реализации функции артефакта. Каждый функциональный элемент обозначается буквой “Е” с индексом, соответствующим определенному функциональному элементу. Колоколов В.А. Функционально-физический анализ инновационных решений. – М.: Изд-во Рос. экон. акад., 2001. – 64 с. 5 15 Электронные весы 𝐸10 Электрич еский кабель с вилкой Е1 № ФЭ 1 2 Механизм взвешиван ия Роберваля (датчик) 𝐸2 Плата вибратора Основная плата (микропр оцессор) Цифровой дисплей 𝐸4 𝐸5 𝐸3 𝐸6 4. Выделим объекты окружающей среды. V1 – горизонтальная поверхность, на которую устанавливаются весы; V2 – груз, подлежащий взвешиванию; V3 – электрическое напряжение (электросеть); V4 – электрическая сеть; V5 – электрический сигнал; V6 – цифровой сигнал. 5.Опишем функции выделенных элементов. Анализ функций выделенных функциональных элементов Наименование Обозначение Обозначение функционального Описание функции ФЭ функции элемента Электрический кабель с Е1 F1 Передача вилкой электрического напряжения V3 от электрической сети V4 к основной плате Е4. 1 Механизм взвешивания Е2 F2 Деформация под Роберваля (датчик) действием силы тяжести груза 𝑉2. F22 3 Корпус Плата вибратора Е3 F3 Передача электрического сигнала 𝑉5 о деформации на плату вибратора 𝐸3 . Преобразование полученного от 16 4 Основная плата Е4 F41 5 Цифровой дисплей Е5 F5 6 Корпус датчика электрического сигнала 𝑽𝟓 в цифровой сигнал 𝑽𝟔 . Передача цифрового сигнала 𝑽𝟔 на дисплей Е6. Визуализация цифрового сигнала V6 в виде цифровой информации о весе груза на дисплее. 1 Е6 Передача силы F6 тяжести от элементов весов на поверхность 𝑽𝟏 . Закрепляет все перечисленные функциональные F61 элементы электронных весов. 6. Примеры технических решений. Весы Механические Коромысленные Неравноплечные весы Безмен С коромыслом ввдие параллелограмма Пружинные Автоматические Механо-электронные Электронные Циферблатные На основе микропроцессора С датчиком С тензодатчиком Тензометры С цифровым вольтметром С кодировочным диском Так как главная потребность, которую удовлетворяют весы - это измерение веса, то технические решения в этой области могут быть либо связаны с уменьшением значения погрешности измерения, то есть с большей точностью, либо в внедрением в весы дополнительных функций, необходимых для той или иной области их использования. К примеру, в торговых весах была добавлена функция печати этикеток с массой товара, ценой и прочими характеристиками. 17 Поэтому новыми техническими решениями в области весов могут быть: противокражное оборудование c акустомагнитными системами с высокой надежностью весовой упаковщик-этикетировщик электронный безмен (имеют высокую точность, современный дизайн и оснащены рулеткой) торговые весы со складывающейся стойкой подвесные продуктовые весы для поддержания чистоты при работе с мясной, рыбной и другой пачкающей продукцией электронные весы с повышенной точностью продуктовые весы и слайсеры с функцией герметичной упаковки, запайки лотков весы со сменным картриджем этикеток, многофункциональным программным обеспечением автоматизация процесса кранового взвешивания. Крановые весы, дополненные каналом Bluetooth, терминалом сбора данных и информационным табло, позволяют упростить процесс взвешивания, сделать его более контролируемым и экономически выгодным. Глава 2. Выявление закономерностей развития артефакта 2.1 Анализ недостатков артефактов. Выявление и ранжирование недостатков Ввиду большого количества разнообразнейших весов существующих в настоящее время, для конкретизации в данной части в качестве примера мы снова возьмем электронные торговые весы “ER-Junior” фирмы CAS. Рассмотрим недостатки этой модели весов. Существует два источника недостатков: Внутренние недостатки Внешние недостатки Устранение существующих недостатков представляет собой дальнейшее развитие технического объекта. В весах (мы рассматриваем электронные торговые весы) как техническом объекте существует ряд недостатков: 1. ограничены по установленной массе взвешиваемого груза ; 2. не работают без электричества; 3. много весят; 4. погрешность при взвешивании; 5. низкая мобильность; 6. занимают много места; 7. нет одинакового уровня точности; 8. низкая износоустойчивость; 9. не защищены от влаги ; 10. очень чувствительны к ударным перегрузкам. Внутренние недостатки: 1,2,3,4,5. Внешние недостатки: 6,7,8,9,10. 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Кол. повторов Ранг 1 - 2 1 4 1 1 7 8 1 1 5 5 2 2 - 2 4 5 2 7 8 2 10 4 6 3 1 2 - 3 5 6 7 3 9 10 2 8 4 4 4 3 - 4 4 7 8 4 4 6 4 5 1 5 5 4 - 5 7 8 5 10 4 6 6 1 2 6 4 5 - 7 8 9 10 1 9 7 7 7 7 7 7 7 - 7 7 7 9 1 8 8 8 3 8 8 8 7 - 9 10 5 5 9 1 2 9 4 5 9 7 9 - 10 3 7 10 1 10 10 4 10 6 7 10 10 5 5 Как видно из таблицы самый высокий ранг получили 7-й и 4-й недостатки – они являются наиболее существенными и должны быть ликвидированы в первую очередь. Это отсутствие одинакового уровня точности и наличие погрешностей при взвешивании. 2.2 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 Весы ТЭУП - ЭУП УП П - Т ТЭ ТЭУ ТЭУП Я считаю, что весы находятся на 2 стадии развития, потому что на данном этапе технологического развития он напрямую зависит от действий человека, планирующего и управляющего действиями данного артефакта. По моему мнению, переход на 3 стадию возможен, так как существует возможность модифицировать весы таким образом, чтобы данный артефакт самостоятельно мог определять необходимый уровень точности взвешивания груза и определять погрешность, с которой взвешивание будет произведено. Однако переход на 4 стадию маловероятен, так как человек в любом случае будет определять потребность в использовании данного прибора. 19 Заключение Мы изучили такой вид приборов, как весы. В 1-й главе данного проекта мы рассмотрели полностью анализ рынка весов, начиная с древнейших изображений весов на стенах пирамид, заканчивая последними изобретениями человечества. Также мы изучили функции данного прибора и выполняемые им операции, путем проведения функционально - физического анализа. Была рассмотрена иерархическая матрица удовлетворения потребностей. Во 2-й главе были выявлены закономерности развития весов. Мы выявили и проранжировали недостатки данного артефакта, выделили самые влиятельные из них, проанализировали стадию развития изучаемого объекта и конструктивную эволюцию и пришли к выводу, что весы напрямую зависят от действий человека, планирующего и управляющего действиями данного артефакта и кроме того, автоматические весы имеют лучшие перспективы, чем механические, исходя из анализа конструктивной эволюции. Список литературы 1. Колоколов В.А. Функционально-физический анализ инновационных решений. – М.: Изд-во Рос. экон. акад., 2001. – 158 с. 2. Курс общей физики. Т.1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. Савельев И.В. М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит., 1970.— 508с. 3. Основы инновационного менеджмента: Учебное пособие/ Казанцев А.К., Миндели Л.Э.:– М./ Издательский дом"Вильямс", 2010. – 518 с 4. Дилемма инноватора: Учебник/ Под ред. Клейтона М. ,Энтони Скотта. – М.: Альпина Паблишер,2012. – 374 с. 5. http://www.weight-equip.ru/cat/termin/6 6. http://www.vibra.ru/story/tuning-fork.html 7. http://www.metsu.ru/?cat_items=110 8. http://works.tarefer.ru/68/100147/index.html 9. http://www.mirvesov.ru/catalog/14 10. http://www.shtrih-m.ru/production/category_181.html 11. http://cas.ru/ 12. http://www.equipnet.ru/russia/catalog/trade/vesi/ 13. http://vesmarket.ru/torgovie-vesi.html 14. http://ves-lab.ru/vesy.php 15. http://www.etalon-cto.ru/?app=facilities&cmd=viewCategory&id=8 20
