Функционально-стоимостной анализ

Прогрессивность инженерных решений, закладываемых при создании новой техники, связана с показателями экономичности. Для комплексного решения всех проблем, возникающих при разработке новых конструкций, новых технологий, необходимо освоить современные ресурсосберегающие методы и внедрить их в практику проектирования и производства. Эти методы объединены в систему функционально-стоимостного анализа (ФСА).

ФСА используется на этапах НИР для предотвращения неэффективных решений. Он позволяет абстрагироваться от предметной формы изделий и рассматривать их как совокупность функций, необходимых потребителю, определять минимально необходимые затраты на их реализацию с учетом важности для потребителя, находить технические решения, укладывающиеся в заданные допуски по стоимости и качеству. Метод связывает воедино сферы проектирования производства и применение продукции.

Функционально-стоимостной анализ (ФСА) – это метод системного исследования функций объекта (изделия, процесса, системы), направленный на обеспечение наилучших соотношений между качеством и затратами на использование функций.

Необходимость использования метода обусловлена представлением о том, что в себестоимости любого объекта, кроме минимальных издержек, абсолютно необходимых для выполнения заданных функций, имеются, как правило, дополнительные (излишние) издержки, в том числе связанные с изменением, усложнением функциональной и принципиальной схем, вызванные неравномерным выбором функциональных элементов объекта, материалов, из которых он изготовлен, излишним ужесточением допусков, нерациональными запасами прочности, надежности и другими факторами.

Кроме того, ФСА используется не только как метод поиска ликвидации ненужных элементов и затрат в ранее освоенной продукции, но и как средство предупреждения неэффективных решений на стадии проектирования и производства изделий.

Основной целью ФСА являются:

· на стадии научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ – предупреждение возникновения излишних затрат;

· на стадии производства и эксплуатации объекта – сокращение (исключение) неоправданных затрат и потерь.

С помощью ФСА решаются следующие вопросы:

· достижение оптимального соотношения между потребительской стоимостью и затратами (ценой, стоимостью) при создании объекта;

· снижение стоимости выпускаемой продукции и повышение ее качества посредством снижения материалоемкости, трудоемкости, энергоемкости, фондоемкости объекта;

· замена дефицитных, дорогостоящих и импортных материалов.

В ходе ФСА выпускаемых изделий последовательно получают ответ на следующие вопросы.

1. Что в настоящий момент представляет собой изделие, функцию которого необходимо выполнить с минимальными затратами?

2. Какую точно функцию оно выполняет?

3. Каковы фактические средства, затрачиваемые для осуществления этой функции?

4. Каковы максимально допустимые затраты на реализацию этой функции?

5. Какими другими способами можно выполнить эту же функ-цию?

6. Каковы в этих случаях будут затраты на ее осуществление?

Различают три формы ФСА: корректирующую, творческую, инверсную.

Корректирующая форма предназначена для обработки ранее созданных конструкций. Цель корректирующей формы – выявить лишние затраты, найти резервы снижения стоимости и повышения качества изделий. Такая форма ФСА позволяет привлечь внимание конструкторов и технологов к тем функциональным частям изделия, в которых имеются диспропорции между значимостью выполняемых функций и затратами на их осуществление.

Творческая форма ФСА используется на стадиях НИР и ОКР при проектировании изделий для предотвращения неэффективных решений. Основное назначение этой формы: систематизация действий конструктора при поиске оптимальных технических решений, обеспечение параллельного и многократного (с постепенным уточнением) анализа технических и экономических показателей проектируемого изделия; анализ каждого элемента с точки зрения выполняемых им функций и полезности для изделия в целом.

Инверсная предназначена для систематизации процесса поиска сфер применения уже спроектированных изделий и выбора наиболее эффективной производственной системы, в которой будет эксплуатироваться изделие, для проведения унификации изделия и так далее.

Несмотря на различие в формах и объектах ФСА, между ними много общего при проведении анализа: правила функционального моделирования, методы поиска решений, методы оценки качества использования функций и затрат на их осуществление.

Проведение ФСА требует использования определенной системы понятий. Основное из них – понятие функции. Функция в широком понимании – это деятельность, обязанность, работа, назначение, роль.

В ФСА под функцией понимают внешнее проявление свойств какого-либо объекта в данной системе отношений. При проведении ФСА анализу подвергаются и внешние, и внутренние функции.

Внешние (общественные) функции выполняются объектом в целом и отражают функциональные отношения между объектом (или его составляющими) и сферой применения, внешней сферой.

Внутренние (внутриобъектные) функции определяются элементами или их взаимосвязями внутри объекта (в изделии обусловлены особенностями конструкторско-технологических решений).

Внешние функции могут быть главными и второстепенными.

Главная функция объекта определяет назначение, сущность и смысл существования объекта в целом.

Второстепенная функция не влияет на работоспособность объекта и отражает побочные цели создания изделия.

Например, главная функция магнитофона – воспроизводить стерео- и монозапись с магнитной ленты; второстепенные функции – создавать удобство пользования, способствовать эстетическому восприятию.

Сферы внутренних (внутриобъектных) функций объекта необходимо различать в зависимости от роли их в рабочем процессе: основные и вспомогательные.

Основная функция играет ведущую роль в обеспечении работоспособности объекта, создает необходимые условия для осуществления главной функции. Различаются основные функции: приема, передачи, преобразования, выдачи результата. Например, среди основных функций MP3-плеера можно выделить следующие: считать цифровые данные из внутренней памяти, декодировать данные, сформировать электромагнитный сигнал, представляющий звуковой сигнал, и так далее.

Вспомогательная функция – внутренняя, способствующая реализации основных. Это чаще всего соединительные, крепежные и другие.

Когда ФСА подвергается существующий объект, то при выявлении его функций могут оказаться антифункции (бесполезные и вредные).

Бесполезные функции – это изменения функции, не снижающие работоспособность объекта, но создающие избыточность, приводящую к удорожанию изделия.

Вредные функции – отрицательно влияющие на работоспособность объекта, удорожающие его. К таким функциям можно отнести паразитные точки, элементы, создающие помехи, и так далее.

При формировании функций необходимо соблюдать следующие правила: точность, краткость (лаконизм), обобщенность определения, полноту.

Точность. Формулировка функции должна отражать действительное содержание действия, для выполнения которого предназначен исследуемый объект. Например, проводник – «проводит ток», трансформатор преобразует напряжение и так далее.

Краткость (лаконизм). Функция объекта должна быть определена как можно более кратко, лучше всего двумя словами – глаголом и именем существительным. Глагол должен быть в 3-м лице настоящего времени, например, учитывает, регистрирует, считает, отражает, контролирует.

Имя существительное должно выражать объект, на который направлено действие. В связи с формой глагола существительное ставится в винительном или именительном падеже единственного или множественного числа. Например: данные, давление, импульсы показатели и так далее.

Полнота. Определяя функции, фактически выполняемые объектом, следует указывать все реализуемые им, даже те, для осуществления которых он не предназначается. Это имеет принципиальное значение, так как в дальнейшем помогает выявить потенциальные функции свойства, найти возможности их применения.

Следуя системному подходу, необходимо сначала формулировать функции объекта в целом, а затем уже функции его составляющих (сборочных единиц, деталей и их элементов).

Основой ФСА является построение функциональной модели (ФМ) изделия. Логико-графическое изображение состава и взаимосвязей функций изделия, получаемое посредством их формулировки, и установления порядка подчинения, называется функциональной моделью (ФМ).

Процесс построения и использования ФМ изделия называется функциональным моделированием. Построению ФМ должно предшествовать обязательное построение структурной модели (СМ). В процессе построения ФМ каждая функция должна быть тщательно сформулирована. Формулировка функции должна содержать субъективную и объективную характеристики. Субъективная характеристика функции представляется глаголом и отражает свойство объекта (преобразует, передает, усиливает).

Объективная характеристика раскрывает ее содержание и представляется существительным (напряжение, усилие, давление).

При построении ФМ первоначально формируются функции, относящиеся к изучению в целом, исходя из технического задания на разработку и других требований, например, требований потребителей к изделию.

На верхнем, первом уровне ФМ, располагаются общесистемные функции – главные и второстепенные, являющиеся внешними для из-делия.

На втором уровне – внутрисистемные основные функции, необходимые для реализации главной.

Следующий уровень отводится вспомогательным функциям, которые обеспечивают реализацию основных.

Для вновь разрабатываемого изделия построение каждого определенного уровня ФМ возможно лишь после принятия решений о материализации предыдущего уровня (после оформления облика будущего изделия на данном уровне).

При проведении ФСА существующего изделия с целью повышения качества, снижения затрат и так далее задача построения ФМ намного проще, так как решается однозначно для всех составляющих частей изделия.

При переходе к более низким уровням структурной модели изделия тщательному функциональному анализу подвергаются в первую очередь те элементы и блоки, на которые приходится наибольшая доля затрат или отказов в работе.

Для выявления таких зон используется метод «АBС», согласно которому вводится деление элементов по зонам А, B, С, путем построения графика, называемого диаграммой Парето (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Диаграмма Парето

Построение диаграммы начинают с более дорогих узлов и деталей, т. е. все сборочные единицы изделия располагают в порядке убывания затрат, затем эти данные представляются нарастающим итогом на графике.

На графике выделены три зоны: А – соответствует 75 % всех затрат; В – 75…90 %; С – 95…100 %.

Элементы, попавшие в зону А, обычно подвергаются анализу в первую очередь. При невозможности снизить затраты по элементам, попавшим в зону А, переходят к анализу тех, которые попали в зону B, и, наконец, в зону С.

В состав по функциональному моделированию входят: формулирование (логическое описание) функций изделия и его материальных носителей; классификация функций; определение иерархии функций; проверка правильности распределения функций по методу систематизированного анализа функций; описание и графическое изображение функциональных связей в виде ФМ.

После выявления всех функций, установления соподчиненности между ними (иерархической структуры) и установления связей строится ФМ изделия (рис. 15.2).

Иерархия функций устанавливается посредством распределения их по следующему правилу. Функции верхнего уровня иерархии должны отражать цель по отношению к нижестоящим. В свою очередь нижестоящие характеризуют средства достижения нижестоящих (рис. 15.2).

Рис.15.2. Общий вид функциональной модели

После построения ФМ определяется значимость функций. Для оценки значимости функций используются обычно экспертные методы. Наиболее простым является метод попарного сравнения свойств, результаты которого представлены в соответствующих матрицах. Номера свойств последовательно записываются в столбец и строку (табл. 15.1).

На пересечении строки и столбца фиксируются номера тех свойств (функций), которые способствуют удовлетворению наиболее важных требований потребителей.

Предпоследняя графа матрицы содержит величину количества предпочтений, полученных каждой функцией, по отношению ко всем остальным. Затем определяется значимость функции по формуле

, (15.1)

где N_i – количество предпочтений, полученных i-й функцией; åN_i – суммарное количество предпочтений; n – количество функций.

Таблица 15.1

Матрица попарного сравнения свойств функций

Значимость основных функций равна сумме значимостей соответствующих вспомогательных функций.

После определения значимости функций строится функционально-совмещенная модель изделия. исходной информацией при построении модели служит структурная и функциональная модель. Построение такой модели необходимо для того, чтобы показать все связи между материальными носителями и выполняемыми ими функциями.

По данным этой модели и стоимости материальных носителей оценивается вклад материальных носителей в обеспечение основных и вспомогательных функций изделия.

Когда один или группа материальных носителей полностью работает на одну функцию, производственные затраты на нее определяются затратами на соответствующий материальный носитель. Если один и тот же материальный носитель участвует в удовлетворении нескольких функций, затраты распределяются между функциями пропорционально вкладам носителя в реализацию этих функций. Вклад оценивается экспертным путем:

, (15.2)

где S_F – затраты на функцию; S_N – прямые затраты на материальный носитель; a_NF – вклад в функцию.

По результатам оценки значимости функций и затрат на их реализацию строится функционально-стоимостная диаграмма (рис. 15.3), которая состоит из двух квадрантов и представляет собой графическое распределение функций по значимости для изделия в целом и затратам на функции.

Рис. 15.3. Функционально-стоимостная диаграмма

Сопоставление верхней и нижней частей диаграммы по каждой из функций, отраженных на оси абсцисс, позволяет выявить диспропорции в изделии и степень удовлетворения одного из основных принципов ФСА – соответствие значимости функции для потребителя затратам на ее материализацию в сфере производства и затратам на ее реализацию в сфере потребления.

Если при поиске и формировании вариантов реализации функции выявлено несоответствие, то используют методы мозговой атаки, которые заключаются в активизации творческого мышления и получении большого количества оригинальных идей за короткий промежуток времени.

16. Планирование и прогнозирование
деятельности предприятий