5.2 - 個人生產：功能分析
個人生產示例的下一步是將專案劃分為更易於管理的部分，以便單獨設計。專案的裝置將從入門套件開始，不斷發展，因此存在很強的時間因素。我們的第一次劃分是將專案劃分為一系列專案階段，以滿足不斷增長的總目標和要求。專案的一部分增長將取決於專案所服務的社群中的人數，因此階段也按產出數量進行擴充套件。裝置集的大小是為了滿足特定階段的需求，無論是尺寸還是數量。早期階段的小規模運營也應該為以後的設計改進提供一些反饋。該裝置旨在直接支援社群的一些業餘愛好和家庭需求。因此，定義食物、住所和公用事業服務等產出的去向以及如何使用它們是專案不可或缺的一部分。因此，我們將這些專案作為我們完整系統分析的一部分。
我們的第二個劃分方法是將專案劃分為一組功能性任務，這些任務描述了專案將做什麼。我們將使用一些設計元素來完成這些任務，例如裝置部件或一組操作說明。功能與元素之間沒有一一對應關係。給定任務可能需要多個元素，而給定裝置可能用於多個功能。一個完整的 desain 包括執行所有功能所需的所有設計元素。
在概念設計階段，我們的人員有限，我們無法檢查所有可能的 desain 替代方案。我們的目標是證明專案的可行性，並將大部分 desain 變體和最佳化留到專案的後期階段。因此，我們從一組功能流程圖和有限數量的設計選項開始。我們還計劃遵循 3.4 節中概述的參考架構。如果時間和人員充裕，後續的設計工作可以重新審視最初概念的改進和變體。
圖 5.2-1 說明了將專案劃分為擴充套件階段，從傳統車間開始，以及六個階段編號 1A 到 1F（您可以點選繪圖以檢視更大版本）。六個只是任意劃分的階段，實際上這是一個持續的擴充套件過程。我們選擇這個數字作為分析階段數量和每個步驟中新增內容的複雜性之間的合理折衷方案。該圖是部分功能流程型別。它說明了時間順序，但只顯示了一些輸入和輸出。功能圖顯示了需要執行哪些活動，但不會預先確定如何執行。選擇如何執行任務是後續的 desain 步驟。傳統商店裝置以及新的零件和材料是來自專案外部的輸入。為簡單起見，我們只顯示了在建造完成後執行最終的 1F 階段，但每個早期階段也將有生產運營。畢竟，生產有用的產出是專案的主要目標。
擴充套件過程從在最低方框中建造一個傳統車間開始。目前，我們假設它位於一個地點。我們使用傳統的施工工具和木材、金屬板等輸入來組裝建築物，安裝購買的車間裝置，並建造定製物品，例如工作臺和儲物單元。完成的傳統車間是第一個功能框的輸出。我們使用傳統的車間工具，以及額外的外部零件和材料，來建造第一個 1A 階段擴充套件元素。這將是一組額外的裝置，可以處理更多材料，製造新型零件等。這些可能包括第一批“種子工廠”機器，這些機器是專門設計用來製造更多機器的。擴充套件可能還包括購買或建造更多傳統設計的裝置。標記為“1A 階段擴充套件元素”的迴圈表示，一旦新的裝置完成，它就開始被用於幫助建造更多裝置。當 1A 階段的全部元素完成時，我們轉移到下一個功能框，並開始建造 1B 階段。隨著裝置的積累，我們還必須擴大建築物、道路、太陽能集熱器的室外空間等，以支援它們。由於最終的生產規模，這很可能在多個地點進行。
我們繼續按順序構建擴充套件階段，直至最終的 1F 階段。在擴充套件過程中，我們製造自身零件和材料的能力不斷提高，但我們的目標是在擴充套件結束時只有約 25% 的自產率。因此，所有階段都需要來自外部的大量新零件和材料供應。最後一個方框“執行 1F 階段位置”表示增長已根據專案目標完成，併為社群輸出所需的產品範圍。由於執行壽命是無限的（沒有固定終點），我們也生產了維修所需的任何更換零件。此圖沒有顯示最終產品的輸出，但所有擴充套件階段都會製造產品，並且隨著時間的推移，產出數量不斷增加。
因為我們還沒有進行更詳細的分析，所以我們假設每個階段的社群規模呈幾何增長。最小規模假設為一個由 25 人組成的社群，其中有 8 名業主經營者。這允許每項主要生產功能有一名熟練人員，並且為早期建設和組裝提供足夠的勞動力。第一批人建造了傳統車間，然後開始建造 1A 階段的新裝置。從 1A 到 1F 的每個建造階段的結束都假設社群規模增長了約 2.175 倍，分別達到 55 人、120 人、250 人、550 人、1200 人和 2640 人。滿足的需求和願望的百分比假設從傳統車間的 1% 開始，以每個階段 4% 的速度線性增加，分別達到 5%、9%、13%、17%、21% 和 25%。業主經營者數量預計將比社群規模增長略慢。這是因為他們積累了能力更強的裝置，可以生產更多產出，因此社群與業主之間的比例可以提高。這些假設要求每個階段的裝置和技能規模和多樣性不斷增加。
業主經營者預計不會設計太多定製裝置。相反，他們會獲得之前研究和開發階段提供的 desain 和說明，在某些情況下還會獲得實際的硬體。研發可以與專案階段並行進行。它將根據需要交付產品 desain，而不是一次性交付所有 desain。個人生產專案的需要有助於確定需要哪些研發。
對外部世界來說，整個專案可以被視為一個具有輸入和輸出的單一功能框（參見圖 4.1-1）。在 desain 過程中，該功能框的邊緣被視為系統邊界，即我們正在設計的系統與我們沒有設計的外部世界之間的邏輯劃分（參見圖 4.1-2）。然後，可以透過型別將跨越該邊界的輸入和輸出分解為單獨的流：能量、食物、水、零件和材料等。然後問題就變成了如何最好地將邊界內部的子任務分解為更小的部分。我們選擇將之前 3.4 節中描述的參考架構作為我們的方法。這遵循生產-交付-使用概念。首先，我們製造人們想要的產品或服務。由於生產區域通常不是人們居住的地方，因此它會被運送到人們那裡。最後，人們使用他們想要的產品。因此，我們第一級的功能是製造東西（生產）、使用東西（居住）和移動東西（運輸）。
這不是劃分任務的唯一方法，但我們認為這是應用功能相關性規則的邏輯方法。這條規則將相互之間比其他功能更相關的功能組織到一個組中，位於專案的下一級更高層。這樣做的一個原因是，它將相關任務的順序以及它們之間的流放置在更緊湊和更易於理解的佈局中。另一個原因是最佳化相關功能組比一次嘗試最佳化所有功能更容易。相關功能的更改對專案的其餘部分影響較小，因此可以獨立更新。
前三個功能框中沒有足夠的細節來確定哪些外部流與它們相連，以及它們之間的流是什麼。為了找出答案，我們開始將每個功能分解為更小的部分，識別它們的輸入和輸出，並重復此過程，直到我們達到足以開發詳細 desain 的任務和流。我們沒有為我們的四個示例 desain 從頭開始建立這種分解，而是採用了 3.4 節中參考架構中的分解作為我們的起點。框和箭頭型別的功能流程圖有助於理解系統各個部分的連線方式，但它們沒有空間容納完整的描述或技術資料。我們透過在其他資料上使用圖中的相同名稱和數字作為參考標籤，將附加資訊連結到圖中。
由於工廠將透過新增之前階段的元素來分階段增長，因此我們不需要每次都建立一組全新的圖。相反，我們的更高階圖將基於已完成的專案（1F 階段）。我們最終將為每個階段建立下層圖的版本，顯示上一個階段中存在哪些專案，以及當前階段中新增或更改了哪些專案。因此，它們代表專案時間維度的切片，每個切片都顯示了當時的物理關係。
生產在我們三個頂級功能中排名第一，因為從邏輯上講，它先於將產品用於居住空間或運輸。然而，在實踐中，所有三個頂級功能將主要並行執行。圖 4.1-3 顯示了對二級功能的簡單細分。生產流程的核心是按順序從提取礦石等原材料，加工成金屬合金等成品材料，用這些成品材料製造零件，然後組裝成成品。在這些核心步驟中，我們增加了控制功能，以向生產裝置發出指令，供應執行所需的電力，並在步驟之間根據需要儲存庫存。最後，我們把種植有機物作為一個獨立的專案，因為生物以一種與人類設計的裝置根本不同的方式進行自我生產。
同樣，還有其他方法可以將生產功能細分，但我們認為這是一種將相關任務分組的邏輯方式。編號順序也是任意的，但或多或少按時間順序排列，以便流程箭頭從左到右進行。在這種形式下，圖表是不完整的。接下來，我們需要更詳細地描述每個功能以及連線它們的流程。這定義了給定功能包含的任務範圍。請不要重複引用架構中所有通用的描述第 3.4 節，請參考這些內容，我們將在這裡說明差異和補充細節。
生產能力旨在隨著擴張階段而發展。如果我們從早期生產步驟開始，例如僅提取原材料，我們無法交付有用的成品，因為後面的步驟尚未到位。因此，演變從最終交付之前的最後一步開始。由於早期的生產步驟此時尚未到位，我們必須購買更接近成品的零件和材料。例如，如果產品是傢俱，我們將從購買現成的木材和五金開始，然後製造零件並組裝它們。在後期的擴充套件階段，我們可能會倒退並新增伐木和鋸木廠，以降低材料成本。如果產品是房屋的房間加建，最初我們可能只有木工和泥瓦匠工具來組裝房間。挖掘和基礎工程將來自擁有更大更昂貴裝置的外部來源。以後，我們可以建造自己的挖掘和混合機器來完成這些步驟。
1.1 控制位置 - 此功能提供對個人生產站點和系統的整體控制，包括生產、居住和運輸。它以先前研發階段提供的站點和最終產品的設計作為輸入。控制系統自動化程度從傳統車間開始，並將按階段提高。
1.2 供應電力 - 此功能是為專案提供所有形式的電力，並根據需要將其轉換為其他形式。最終目標是實現大量盈餘。我們預計最初使用傳統公用電力，然後新增太陽爐進行直接加熱和熱儲存，並在後期新增光伏、風力渦輪機和生物能源系統，以增加可再生能源並減少對外部的依賴。
1.3 提取材料 - 這包括使用個人生產裝置進行本地原材料供應。專案目標是從新的本地供應、內部回收或外部廢物來源獲得大量材料。隨著所需空間超出家庭車庫/地下室規模，專案成員可能需要建造新的站點。因此，傳統重型裝置或自建此類裝置是早期優先事項。
1.4 加工材料 - 這包括將原材料轉化為成品材料庫存。庫存已準備好進行儲存、零件製造或消費。轉化可以使用多種化學、機械、熱、電或其他工藝，並作為連續流或單獨批次進行操作。早期產出可能包括混凝土、基本金屬形狀、玻璃和木材，用於基本建築，並將在後期新增其他產品。
1.5 製造零件 - 這一步驟以加工或儲存的成品材料以及外部材料供應作為輸入。這些材料被轉化為準備組裝的成品零件。此功能的早期工藝可能包括鑄造金屬、玻璃和混凝土形狀，以及加工木材和金屬零件。在擴充套件階段將新增其他機器和工藝。
1.6 儲存庫存 - 這項任務包括儲存目前未使用的材料、零件和已完成的物品。它包括其他生產功能的儲存，以及居住和運輸的長期儲存。由於相似性，我們還在此標題下將環境保護和控制（即建築物）與其他生產功能以及工業任務的土地歸為一類。
1.7 組裝元件 - 這包括將零件和材料組合成更高層次的元件（零件集合），從而形成完整的元件。它還包括將元件拆卸以便維護或修改。組裝包括製造生產機器和車輛等可移動元件，以及建造建築物等固定元件。最初，大多陣列裝零件將來自外部來源，其比例將在各階段逐漸降低。
1.8 種植有機物 - 這包括種植微生物、植物和動物，直至收穫。寵物和觀賞植物不包含在此類別中。它們被歸類為居住中的個人物品。種植有機物包括種植生物產品的土地空間，包括居住區域內。此土地包括所有權、租賃權和收穫權。土地可能最初處於未開發狀態，並用於開採，然後升級為其他用途。
整個個人生產專案旨在滿足所有者/運營者和當地社群的一些需求和願望。這包括食物、住所和公用設施等必需品，以及一些用於愛好和娛樂的可選物品。生產功能提供實物物品和主要服務。居住功能提供使用這些物品的位置。居住包括所有型別的非生產和運輸任務的人類居住空間。生產和運輸可能包括居住元素。例如，工廠建築物可能包括供在那裡工作的人使用的洗手間，客車可能包括供暖和製冷裝置。它們是出於必要包含的，但不是這些元素的主要目的。相反，廚房是材料加工區域，可能與生產區域材料加工共用諸如爐子（烤箱）和攪拌器之類的裝置型別。但廚房的最終目的是為人們提供食物和飲料，而不是製造其他型別的產品，因此它被歸類為居住標題。
居住包括住宅、商業和公共使用空間。無論用途如何，建築物都共享共同部分，如基礎和屋頂，並且某些建築物可以混合使用。因此，我們的功能細分是根據滿足的人類需求型別，而不是根據建築物的用途。自然環境通常對人類來說不舒服，有時甚至對人類來說是敵對的，因此我們創造了住所來修改環境以符合我們的喜好。從功能上講，我們將此細分為被動元素，它們保護我們，以及主動元素，它們控制和修改當地環境。一旦我們擁有安全舒適的環境，我們接下來將以食物和飲料的形式以及保持健康的方式，為人體內部需求提供保障。像住所和食物這樣的基本物品是每個人生活所必需的，但除此之外，大多數人大部分時間和佔用的空間都用於其他更可選和更多樣化的活動。我們將支援這些活動的活動分為物理方面，即傢俱和服裝等個人物品，以及資訊方面，即不與特定物理物品掛鉤。一旦我們更詳細地定義了這些各種功能，它們的必需輸入和輸出就會成為生產功能需要滿足的需求。
個人生產的目標是在 1F 階段結束時滿足人們需求和願望的 25%。因此，下面列出的下一層功能中的大多數都得到傳統方式的支援，例如有償工作、儲蓄和退休收入。早期的居住建築要麼已經被社群成員佔用，要麼是從市場上購買的。在後期的專案階段，我們可以開始升級和建造我們自己的建築。在設計過程的後期，我們將確定哪些產品和服務最容易提供，併為投入的努力帶來最大回報。然後，這些產品和服務將優先實施。
2.1 防護外部環境 - 這包括被動地保護人和其他居住元素免受天氣、水、昆蟲和其他外部因素的影響。它還包括所有居住元素的結構支撐，其下方土地，以及室外防護服。
2.2 控制內部環境 - 此功能涵蓋積極管理防護殼內部環境，包括溫度、溼度、照明和其他因素。它包括控制和感測器、產生環境變化的主動硬體、照明、窗戶、窗簾和緊急系統。
2.3 提供食物和飲料 - 這包括在使用點供應食物和飲料材料、當地儲存、食物準備、服務、用餐以及處理食物和飲料廢物。
2.4 保持健康 - 人員被視為專案的基本要素。此功能是考慮人員及其輸入和輸出的最相關地方。它還包括睡眠、衛生、鍛鍊、個人清潔、內部環境清潔、過濾、健康監測、急救、緊急服務以及檢查和治療的任務。
2.5 提供個人物品 - 這包括私人生活和儲存空間的內部空間、公共/社群空間以及商業空間。它還包括所有這些空間的物理內容以及裝飾/非防護性服裝。
2.6 提供資訊 - 這包括所有形式的通訊、儲存和處理，用於個人、商業、教學、娛樂或一般資訊。 它不包括生產運營資訊，儘管它們可能共享硬體和軟體元素。
運輸是第三個頂級功能。 這是必需的，因為供應來源、生產地點和最終使用地點可能都不相同。 社群需求和願望中只有一部分由內部生產供應，因此我們需要從外部來源進口剩餘部分。 我們還需要交付一些物品進行貿易或出售，在現場內部移動物品，以及社群成員需要從一個地方到另一個地方，無論是工作還是出於個人選擇。 所有這些移動都可能使用類似的運輸要素，因此我們根據運輸物品的型別而不是其目的地來組織其下層功能。 運輸要素可以是移動的，也可以是固定的（如道路），並且可以由專案所有或由其他實體所有。 專案擁有的要素可以是定製設計，而未擁有的要素通常不是。 一種共享設計，例如一輛公用卡車，可以服務於不同的貨物型別。 任務的功能劃分允許分析每個任務的需求，然後考慮專門的或共享的裝置來滿足這些需求。
與生產和居住一樣，社群的總運輸需求中只有一部分由專案要素在內部滿足，其餘部分由傳統方法提供。 以下功能代表總需求。 後續的設計工作將確定專案將滿足哪些部分。
3.1 運輸散裝貨物 - 這包括散裝固體，包括進出貨或在專案地點之間交付。 它包括待售物品或用於內部擴張和維護的物品。 散裝物品在運輸過程中不需要特殊包裝或保護。
3.2 運輸離散貨物 - 這包括在運輸過程中需要保護免受環境、衝擊和振動影響的單個物品。 它們可能需要特殊包裝以保護物品相互之間。 離散貨物通常較小，因此多個物品可能在一次運輸中交付。
3.3 運輸人員 - 這包括在專案地點之間以及到外部目的地和從外部目的地運輸人員。 它還包括在場地內部運輸，但本例中場地的規模大多數不需要它。 人類與離散貨物具有許多相同需求，此外還希望獲得更高的安全級別和舒適度、時間表優先順序以及可選的手動控制。
3.4 運輸能量 - 這包括有線和無線電力分配，以及行動式電源，如電池和儲存的熱能。
3.5 運輸液體和氣體 - 這些物品需要封閉的容器或固定管道進行交付。 它包括水、天然氣和液體燃料等物品。
3.6 運輸資料 - 這包括所有形式的所有型別資料，包括電子和非電子資料。 法律權利和金錢透過資料交付，因此它們包含在此處。