شما در حال خواندن درس پیاده‌سازی ساختار عملکرد از فاز دوم طراحی هستید.

پیاده سازی ساختار عملکرد در طراحی مفهومی (Functions Structure Establishment)

یکی از رویکردهای رایج در طراحی مفهومی این است که ابتدا عملکردهای مورد نیاز محصول را تعیین کنیم و سپس در مورد روش انجام آن‌ها تصمیم بگیریم، مثلاً برای طراحی دستگاه بُخار ساز، ابتدا عملکردهای اصلی مثل {ذخیره‌ کردن آب} و {داغ کردن آب} و {خروج بخار در محیط} را شناسایی می‌کنیم و بعداً تصمیم می‌گیریم که آب “در محفظه‌ی پلاستیکی” ذخیره شود و دمای آن “به روش اولتراسونیک” افزایش یابد و بخار آن “از راه یک نازل (Nozzle) قابل کنترل” خارج شود. در این درس، تمرکزمان روی بخش اول است تا کارکردهای مورد نیاز محصول و ارتباطشان با یکدیگر را شناسایی کنیم و به تصویر ساده و شفافی برسیم که در اصطلاح طراحی مهندسی، ساختار عملکرد (Functions Structure) نامیده می‌شود.

روش‌های مختلفی برای تشکیل یا پیاده‌سازی این ساختار وجود دارد، اما اکثر طراحان از نمودارهای بلوکی و جریان‌های انرژی و سیگنال و ماده استفاده می‌کنند که روش آن را در این درس یاد می‌گیرید. همچنین روشِ توصیف با جریان‌های انرژی و سیگنال و ماده را قبلاً در درس سیستم‌های فنّی آموزش دادیم که زیربنای پیاده‌سازی ساختار است و باید آن را قبلاً مطالعه کرده باشید.

در این درس فانکشن‌ها را در میان {} قرار داده‌ایم تا آن‌ها را ساده‌تر شناسایی کنید.

منظور از عملکرد، کارکرد یا فانکشن در طراحی مهندسی چیست؟

در منابع طراحی، فانکشن یا عملکرد یا کارکرد (Function) به یک عمل یا کار مشخص گفته می‌شود که انجام آن از یک سیستم فنّی (مثل دستگاه، ماشین، قطعه، کارخانه) انتظار می‌رود، مثلاً اصلی‌ترین کارکردهایی که از لامپ معمولی، نوار نقاله و چسب نواری انتظار داریم به ترتیب {روشن کردن محیط} و {جابه‌جا کردن بار} و {چسباندن قطعات} است. با توجه به این که یک “فانکشن” انجام عمل را نشان می‌دهد، باید حتماً به صورت فعل بیان شود و لذا عباراتی مثل ارزان و محکم و قشنگ و سبک بودن محصول را شامل نمی‌شود. همچنین “کارکرد” با “روش انجام کار” متفاوت است، مثلاً وقتی می‌گوییم که این دستگاه برای {جابه‌‌جا کردن بار} توسط نوار نقاله طراحی شده است، عبارت {جابه‌جا کردن بار} یک فانکشن را توصیف می‌کند اما عبارت “توسط نوار نقاله” جزء آن نیست و روش انجامش را نشان می‌دهد.

به جز کلمه‌ی function در منابع طراحی از عبارات دیگری هم استفاده می‌شود که آشنایی با آن‌ها برای ورود به بحث ساختار عملکرد ضروری است. در تصویر زیر، نمونه‌ای از این عبارات را مشاهده می‌کنید.

هم خانواده‌های کلمه‌ی function در طراحی

عملکردهای مفید و غیرمفید (ضروری و غیرضروری)

 فانکشن‌ها می‌توانند مفید یا غیرمفید باشند، مثلاً “تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی” در موتور الکتریکی مفید است اما “حرارتی که ایجاد می‌کند” مفید نیست. همچنین بریدن قطعات توسط اره نواری مفید است، اما ضایعاتی که ایجاد می‌کند مفید نیست. برای بررسی کارکردها باید هر دو نوعِ مفید و غیرمفیدشان را در نظر بگیریم، چون همانطور که برای انجام عملکردهای مفید برنامه‌ریزی می‌کنیم، کاهش یا تعدیل عملکردهای غیرمفید هم به برنامه‌ریزی نیاز دارد.

عملکرد کلّی و جزئی (یا ریزعملکرد)

عملکرد کلی (Overall Function) به اصلی‌ترین و مهم‌ترین کارکرد یک سیستم (یا زیرسیستم) گفته می‌شود، مثلاً اصلی‌ترین و مهم‌ترین کارکردهای کلّی خودرو و کامپیوتر به ترتیب عبارتند از {جابه‌جا کردن مسافران} و {پردازش اطلاعات}. معمولاً این توصیف‌های کلّی را با انتزاعی‌سازی به دست می‌آوریم، مثلاً با این که می‌توانیم صدها صفحه‌ در مورد فانکشن‌های خودرو بنویسیم، اما چکیده‌ی همه‌ی آن‌ها به یک توضیح کوتاه و اساسی و مهم منتهی می‌شود که همان عملکرد کلی است.

اگر کارکرد کلّی را تجزیه کنیم، به فانکشن‌های کوچک‌تر و ساده‌تری می‌رسیم که عملکرد جزئی (Subfunction) نامیده می‌شوند. مثلاً {تیز کردن نوک مداد} کلّی‌ترین کاری است که مداد تراش انجام می‌دهد، اما برای تحقق آن باید {نوک مداد در ناحیه‌ی ورودی قرار بگیرد} و {مداد با فشار به داخل هدایت شود} و {با اعمال گشتاور بچرخد} و بعد از طی شدن زمان مناسب {از داخل حفره خارج شود}. این چهار مورد، کارکردهای جزئی (یا Subfunction) هستند که از تجزیه‌ی {تیز کردن نوک مداد} به دست می‌آیند.

فرایند تجزیه تا جایی ادامه پیدا می‌کند که فانکشن‌های جزئی تا حد زیادی ساده و قابل فهم شده باشند و بتوانیم راهکارهای مناسبی برای انجام‌ آن‌ها پیشنهاد کنیم. با این حال، اگر بدانیم که انجام یک فانکشن پیچیده خارج از موضوع طراحی است، نیازی به تجزیه‌ی آن نیست. مثلاً فرض کنید که قرار است خودرویی طراحی کنیم که موتور آن به صورت آماده خریداری می‌شود. در این حالت، نیازی به موشکافی عملکردهای مربوط به موتور نیست و وقتی نوبت به آن رسید، به یک توضیح کلّی و انتزاعی بسنده می‌کنیم.

عملکردهای اصلی و فرعی (یا کمکی)

کارکردهای جزئی را می‌توانیم به دو دسته‌ی اصلی (main subfunctions) و کمکی (Auxiliary subfunctions) تقسیم کنیم. دسته‌ی اول، مستقیماً در انجام فانکشن کلّی (Overall function) مؤثر هستند و ارتباطشان با آن آشکار است. دسته‌ی دوم، مستقیماً تأثیری در انجام فانکشن کلّی ندارند، اما با حمایت از سیستم یا عملکردهای اصلی (دسته‌ی اول) به انجام بهتر آن کمک می‌کنند. مثلاً فانکشن کلی جرثقیل {جابه‌جا کردن بار} است و فانکشن‌های اصلی برای آن عبارتند از {قلاب کردن بار} و {بلند کردن} و {تنظیم ارتفاع} و {تنظیم سرعت} که مستقیماً به {جابه‌جایی} مربوط می‌شوند. ممکن است رفتار سیستم به این ترتیب باشد که ابتدا {وزن بار اندازه‌گیری شود} تا اگر از تحمل سیستم بیشتر بود، {بوق هشدار برای چند ثانیه پخش شود}. این دو فانکشن مستقیماً تأثیری در {جابه‌جایی} ندارند و به همین علت فرعی محسوب می‌شوند.

در بسیاری از موارد، شناسایی اصلی یا فرعی بودن یک کارکرد دشوار است. در این موارد می‌توانیم برای ساده‌تر شدن تصمیم‌گیری، کارکرد مشکوک را اصلی فرض کنیم. این موضوع را در مثال پنجم بیشتر بررسی خواهیم کرد.

توصیف کارکردهای مشابه با افعال یکسان

یک فانکشن را می‌توانیم با افعال متفاوتی توصیف کنیم، مثلاً برای توضیح کارکرد یک گیره، می‌توانیم از افعالی مثل گیره‌بندی، مقیّد کردن، محکم کردن، نگاه‌ داشتن، محدود سازی، حذف درجات آزادی یا سفت کردن استفاده کنیم.

تعدّد افعال، مخصوصاً در کارهای گروهی، باعث گمراهی و سوء برداشت می‌شود. به همین علت، افعال مشخصی برای توصیف عملکردهای فنّی پیشنهاد شده‌‌اند و طراحان حتی‌المقدور از همین پیشنهادات استفاده می‌کنند. مثلاً طراح برای توصیف چرخشِ کامل یک قطعه، فعل Spin را از جدول پیشنهادات انتخاب می‌کند. البته، تا به امروز برای زبان فارسی چنین یکسان‌سازی صورت نگرفته است و لذا اگر از توصیف‌های فارسی استفاده می‌کنید، کماکان نظرات و سلایق‌تان در اولویت است، اما اگر توضیحات را به زبان انگلیسی ارائه می‌دهید، برای توصیف کارکردها حتی‌المقدور از جدول زیر استفاده کنید.

اسامی استاندارد عملکردها یا فانکشن ها در طراحی مهندسی

ترجمه‌ی جدول بالا دشوار است، چون در مورد معادل فارسی این افعال، اتفاق نظر وجود ندارد. با این حال به عنوان یک تلاش ابتدایی، جدول را به صورت زیر ترجمه کردیم.

افعال همسان سازی شده در بیان عملگرهای طراحی

در جداول بالا، سه ستون با عناوین “کلاس”، “اسامی اصلی” و “اسامی جایگزین” وجود دارد. پیشنهادات ارائه شده در ستون اول، انتزاعی‌ترین افعالی هستند که می‌توانیم برای توصیف عملکرد استفاده کنیم. با ساده‌سازی و تجزیه‌ی همین افعال، به گزینه‌های ارائه شده در ستون دوم می‌رسیم که دقت بالاتری دارند. افعال مورد نظر طراحان معمولاً در ستون دوم پیدا می‌شوند، اما اگر به توصیف دقیق‌تر و جزئی‌تری نیاز باشد، گزینه‌های ستون سوم هم قابل استفاده خواهند بود.

پیاده‌سازی ساختار عملکرد

ساختار عملکرد، مدلی (مثل نمودار، تصویر، جدول یا توصیف متنی) است که ارتباط میان عملکردهای جزئی (Subfunctions) در یک سیستم فنّی را به تصویر می‌کشد. مطابق تعریف، این ساختار می‌تواند به روش‌های مختلفی ایجاد شود، اما در منابع طراحی مهندسی مرسوم است که کارکردها را با توضیحات متنی توصیف می‌کنند و ارتباط‌شان با کارکردهای دیگر و محیط خارج را با جریان‌های انرژی و ماده و سیگنال نشان می‌دهند.

در ادامه با توجه به پیچیدگی و حجم زیاد مطالب، توضیحات را در قالب پنج مثال ارائه می‌کنیم. اولین و ساده‌ترین مثال، ساختار عملکرد وسیله‌ای برای {ثبت جوهر روی کاغذ} یا همان خودکار است که آن را با کمی تغییر از کتاب طراحی مهندسی جورج دیتر ترجمه کردیم. قبل از مطالعه‌ی توضیحات، ابتدا خودتان برای کشف ارتباط میان تصاویر تلاش کنید.

پیاده سازی ساختار عملکرد یا Function Structure برای یک خودکار (طراحی مفهومی)

همانطور که مشاهده می‌کنید، همه چیز از یک عملکرد کلی (تصویر شماره‌ی یک) آغاز شده است. تصویر شماره‌ی یک، اصلی‌ترین کارکرد خودکار را به روش بلک باکس و با توصیف جریان‌های سیگنال و انرژی و مواد نشان می‌دهد که اگر آن را تجزیه کنیم به عملکردهای جزئی می‌رسیم و با توصیف ارتباط میان آن‌ها، ساختار عملکرد (Functions Structure) شکل می‌گیرد. با ترتیبی که گفتیم، اولین سؤال این است که عملکرد کلّی چگونه شناسایی می‌شود؟

ادامه‌ی مطالب این درس (حدود ۶۰% از کل محتوا) فقط به مشترکین ویژه نمایش داده می‌شود.


. . .

در حال حاضر شما به‌عنوان مهمان در ویکی‌تولید حضور دارید اما اگر از کاربران‌مان هستید، لطفاً وارد سامانه شوید تا امتیاز حضورتان را منظور کنیم.

درس‌های فاز دوم طراحی به ترتیب عبارتند از:
طراحی مفهومی چیست؟
فرایند طراحی مفهومی
انتزاعی‌سازی در طراحی
سیستم‌های فنی و توصیف عملکردشان
پیاده‌سازی ساختار عملکرد
توسعه ساختارهای کاری
توسعه مفاهیم

ورود به راهنمای فاز دوم

ورود به راهنمای فاز اول

ورود به برگه‌ی مقدمات طراحی

ورود به مجموعه‌ی طراحی مهندسی

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.