5.4. Фса технологии

С помощью ФСА можно определить «узкие места» в технологическом процессе (ТП), провести анализ его качества, выявить скрытые резервы и функционально-необходимые затраты на произ­водство, выявить наиболее предпочтительный вариант ТП. Достоинством этого метода можно считать возможность управления качеством ТП при контролируемых затратах.

ФСА ТП обеспечивает комплексный подход к решению задач по снижению издержек производства, повышению уровня качества изготовления продукции и способствует выявлению резервов сок­ращения (ликвидации) брака и технологических потерь, повышения производительности труда, снижения трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости процесса; создает предпосылки для объективной аттестации производства.

Конкретными задачами, решаемыми с помощью ФСА, для таких объектов, как технологические системы и процессы, могут быть:

устранение «узких мест» и диспропорций в ходе технологического процесса;

сокращение или ликвидация брака и технологических потерь, повышение уровня воспроизводимости процесса;

повышение производительности труда при сохранении качества изготовления;

снижение материалоемкости, энергоемкости, фондоемкости процесса при сохранении уровня качества изготовления;

минимизация технологической себестоимости продукции при повышении качества исполнения функций технологического про­цесса;

замена дефицитных и дорогостоящих материалов на более доступные и дешевые при сохранении качества и снижении за­трат на изготовление;

улучшение условий выполнения и повышение их безопасности при сохранении (или уменьшении) затрат;

повышение уровня получаемых свойств при сохранении (или уменьшении) затрат.

В ходе ФСА ранее освоенных процессов прежде всего осущест­вляется функционально-экономическая диагностика и выявля­ются ненужные функции и элементы, негативно влияющие на уровень качества процесса и вызывающие повышенные затраты на его осуществление.

Функция ТП — создание определенных (искусственных) свойств, заданных системой внешнего порядка (требованиями к изделию, детали и т.д.). Реализуется она путем выполнения комплекса действий в соответствующих условиях. Следовательно, можно считать, что сущность функций ТП и их составляющих заключается в обеспечении свойств, необходимых для функционирования изделия в целом.

Свойства изделий и их составных частей создаются:

за счет прямого использования естественных свойств материа­лов, без доработки;

путем комбинации естественных свойств материалов;

с помощью искусственного создания свойств материалов (усиле­нием, уменьшением, замещением и т.д.) в определенных количественных соотношениях;

формой поверхностей и их комбинациями;

размерами поверхностей и их комбинациями;

связями между ними и т.д.

Форма проявления функций технологического процесса — это действия, в которых участвуют системные компоненты: предметы труда (с естественными и искусственными свойствами), орудия и средства труда (оснастка, инструмент, оборудование, площади), исполнители (кадры). Степень участия и уровень использования системных компонентов в процессе реализации функций техпроцесса определяют его организационно-технический уровень.

ФСА процесса изготовления изделий (сборочных единиц, деталей) осуществляется с учетом следующей схемы взаимосвязей: потребности общества → цели создания изделия → функции изде­лия → функции конструктивных составляющих → материальные но­сители функций → требуемые свойства носителей → функции процес­са изготовления → функции структурных составляющих процесса → материальные системные компоненты составляющих процесса (предметы, средства и орудия труда, кадры) → функции организации и управления системными компонентами процесса.

Для проведения всестороннего анализа ТП расчленяется на структурные компоненты (СК) (операции, комплексы переходов, переходы), которые рассматриваются в нескольких аспектах: функциональном, временном и пространственном. Технологический процесс является своеобразным объектом ФСА и в этом смысле отличается от изделия по ряду признаков, что диктует и особен­ности методики ФСА ТП.

Основные отличия ФСА ТП от ФСА изделий заключаются в следующем:

целевые ориентиры при ФСА ТП — свойства, которые должны быть обеспечены данным ТП; условными «потребителями» являются находящиеся в сфере производства составное части из­делия и процессы их образования, а для изделий — это внешние потребители, диктующие потребительско-эксплуатационные требо­вания к изделию;

при ФСА ТП исследованию должны подвергаться все системные компоненты трудового процесса: предметы труда, средства труда (оборудование, оснастка) и сам процесс труда, выполняемый в рамках соответствующей части производственной системы;

функции технологии рассматриваются в зависимости от реаль­ной организации производства и управления на предприятии;

комплекс анализируемых функций увеличивается, так как приходится частично исследовать действующую производственную систему;

трудоемкость подготовительного, информационного и анали­тического этапов может оказаться выше, чем при ФСА изделий идентичного уровня структурной сложности.

В процессе проведения ФСА ТП используются следующие мо­дели: структурная модель ТП (СМ ТП) функциональная модель ТП (ФМ ТП), функционально-структурная модель (ФСМ), функционально-стоимостная диаграмма (ФСД), модель «Функции - каче­ство» (МФК), а также карта анализа ТП (КА ТП).

Карты анализа ТП отражают состав элементов ТП, взаимо­связь их системных составляющих, последовательность их участия в ТП во времени, состав материальных носителей, функции эле­ментов ТП (табл. 5.1).

Структурная модель ТП представляет состав и соподчиненность операций и переходов. При выделении структурных компонентов ТП руководствуются следующими требованиями к элементам: относительная самостоятельность: существенность для процесса в целом; устойчивая различимость; наличие характерных признаков для выявления границ.

При построении СМ на верхнем уровне представляется объект ФСА ТП в целом, а на последующих — его структурные составляю­щие в соответствии с выбранным признаком структуризации (например: процесс - операции - переходы - приемы - движе­ние). Связи между структурными составляющими соседних уровней представляются в виде дуг графа, а сами составляющие объекта ФСА ТП — в виде узлов графа.

Функциональная модель ТП отражает состав и подчиненность функций.

Разработка ФМ — наиболее ответственный и сложный процесс функционального моделирования при ФСА ТП. Основной акцент при построении ФМ делается на свойства, обеспечиваемые ТП, и те физико-химические преобразования, которые происходят в материалах в результате изменения их внутренней структуры.

Результаты наложения ФМ и СМ представляются в виде сов­мещенной модели ФСМ, которая отражает источники формирования свойств и одновременно служит основой для расчета затрат на функции ТП.

Для исследования уровня качества ТП используется модель МФК, характеризующая взаимосвязи функций и качественных характеристик процесса и облегчающая выявление нежелательных эффектов, возникающих и ходе ТП. В основе построения такой модели лежит схема типа графической модели: функции — свойства — виды брака и отказов — причины брака — операции — меро­приятия по ликвидации брака — системные составляющие опера­ций — затраты по статьям. МФК позволяет выявить функцио­нально-необходимые связи в процессе обеспечения требуемого качества, что создает условия для обоснованного регулирования технологических режимов и установления возможных уровней показателей качества. Одновременно эта модель является основой для формирования алгоритмов формализованных действий техно­логов (АДТ) по управлению и обеспечению качества процесса и для ликвидации «сбойных» ситуаций. Достоинством модели можно считать возможность постоянного ее пополнения новой информацией о качестве. Учет влияния системных составляющих операций на статьи затрат по функциям позволяет увязать в единое целое функ­ции ТП и формируемые свойства с затратами на их реализацию.

Таблица 5.1

Описание действия	Продолжительность действия	Вид действия			Цель (функция)	Место выполнения	Время выполнения	Исполнитель	Способ выполнения
		основное	вспомогательное	обслуживающее	Что?	Где?	Когда?	Кто?	Как?
1. Обработка пластин в смеси
Получить партию пластин	30		т		Рабочее место
Проверить наличие «спутников» и количество пластин	2		в		Рабочее место оператора			Оператор	Пинцетом
Открыть крышку камеры со смесью Каро	5,0		в		Обеспечить доступ к раствору	Установка химической обработки	После подготовки оборудования
Проверить с помощью термометра температуру смеси Каро	35		в		Гарантировать требуемый температурный режим	То же	После выполнения предыдущего переходе
Поместить кассету с пластинами в камеру, закрыть крышу	30,0		в		Обеспечить контакт с химической средой
И т.д.

Фактические затраты на функции ТП включают в себя функционально-необходимые (S_ф.н.) и избыточные (S_изб.). Их появление обусловлено целым рядом факторов: избыточными свойствами; недостаточным качеством и низким организационно-техническим уровнем ТП, высокой сложностью ТП. По каждой из групп основных факторов имеется несколько разновидностей.

Для определения путей и способов снижения избыточных затрат разработана специальная морфологическая карта, которая может быть использована на творческом этапе ФСА ТП в процессе совершенствования ТП, поиска новых вариантов реализации функций и выявления наиболее экономичных из них.

Для расчетов прогнозных затрат на функции может быть использовано несколько методов. Чаще всего расчет ведется по технологической себестоимости. В ряде случаев приемлем комбинированный метод расчета, объединяющий метод удельных весов и математического моделирования (последний обычно используют для нахождения взаимосвязей показателей качества с технологическими параметрами путем статистического планирования эксперимента). В практике управления качеством математические модели служат для управления ТП и дают возможность осуществить быстрый и целенаправленный поиск оптимальных режимов операций. Однако эти модели при соответствующей методике применения могут быть использованы и как основа моделей формирования затрат на функции. В этом случае первоначально получают математичес­кую модель для данной операции, отражающую связь показателей качества с технологическими параметрами и позволяющую пред­ставить степень исполнения функций, а затем преобразуют ее в эко­номические, с помощью модели формирования себестоимости и МФК.

Например, для операции диффузии продолжительность (t) процесса в зависи­мости от температуры Т равна: t = 14,78 - 0,021 Т. Эта формула получена на основе модели для оценки величины брака q на той же операции: q = 649,57 - 1,848 Т - 88,1 t + 0,125 Tt + 2,99t² + 13,15 * 10^-4T². Используя значения q, t, T, можно определить затраты на заработную плату (S_L), затраты на содержание и эксплуатацию оборудования (S_об) по известным формулам.

Таким образом, используя статистическое моделирование, можно получить систему уравнений по основным показателям качества на узловых операциях формирования свойств (т.е. сте­пени исполнения функции ТП) и укрупненную оценку затрат на них.

Другой метод оценки затрат на технологические функции (предложен Л.И. Гамрат-Куреком, А.С. Магиденко) основан на использовании формализованных правил выбора для конкретных технологических процессов (например, контроля, сверления, до­водки отверстий и т.д.) и способов ускоренного определения затрат: на эксплуатацию технологического оборудования с помощью машино-коэффициентов и на конкретное рабочее место путем исполь­зования коэффициентов часовых приведенных затрат.

Возможные варианты совершенствования ТП формируются с помощью методов активизации творческого поиска и с привлечением модели МФК. Окончательная оценка вариантов дается аналогично оценке ФСА изделия по критерию минимума приведенных затрат, а в качестве дополнительного используют максимум показателя интегрального качества или минимум обратного ему — удельные затраты на условную единицу качества.

Схема проведения ФСА ТП представлена на рис. 5.1. Приведенный алгоритм базируется на сквозном функциональном подходе к исследованию ТП и его элементов, оценке качества и затрат на функции, а также на соблюдении всех принципов теории ФСА, в том числе принципа соответствия значимости, полезности, качест­ва их исполнения и затрат на реализацию (т.е. программно-целевом подходе к распределению затрат на функции ТП).

Рассмотрим основные процедуры ФСА ТП, имеющие опреде­ленные отличия от ФСА освоенных изделий.

По сравнению с ФСА изделия отличия в методике ФСА ТП проявляются в основном при выполнении подготовительного, информационного и аналитического этапов и частично при выполне­нии исследовательского этапа. Ниже рассматриваются эти отличия (в соответствии с порядком проведения ФСА).

1. Анализ и диагностика производства, выбор объекта ФСА ТП.

Для установления конкретного направления анализа проводится предварительная диагностика производства путем определения уровня затрат и качества исполнения по каждому процессу (или операции). Рекомендуется применять диаграммы, дающие возможность сравнения нескольких процессов (или операций) по разным факторам.

Рис. 5.1. Схема проведения ФСА технологического процесса

Аналогичный график строится по показателям пооперационного брака (или выхода годных изделий). Полученные данные играют решающую роль при выборе зон анализа в случае постановки другой цели — «повышение уровня исполнения функций, т.е. получения заданных свойств».

В первую очередь как объекты ФСА рассматриваются техноло­гические процессы, имеющие: наибольшую долю затрат в общих затратах на изготовление; высокий уровень брака и технологических потерь; низкую управляемость (по качеству) процесса; низкий коэффициент использования материале»; низкий уровень механизации и автоматизации, повышенный расход энергии и топлива.

Конкретные задачи ФСА выбранного ТП устанавливаются (ук-рупненно) исходя из учета тенденций развития изделий, технологии и организации производства, перспектив спроса и масштаба выпуска, сведений о существующем уровне качества и затратах на изготовление и использование продукции у потребителя.

2. Сбор и анализ информации об объекте ФСА ТП.

Сбор информации об объекте ФСА ТП осуществляется для получения необходимых технико-экономических сведений о составе структурных компонентов (входящих в ТП операций, переходов и т.д.); системных составляющих операций, т.е. оборудования, оснастки, используемых материалов и реактивов, состава исполнителей; требованиях к показателям качества ТП и их существующего уровня; разновидностях существующих методов технологии (в том числе по данным анализа патентной информации, рациона­лизаторских предложений и т.д.); нормативных (материальных и трудовых) затратах на выполнение операций.

При построении структурных моделей ТП на верхнем уровне представляется объект ФСА в целом, т.е. ТП; на последующих — его структурные составляющие (операции, переходы; связи между ними отражаются либо графически, либо в матричном виде).

Исходным материалом для построения СМ является технологическая документация (маршрутные карты, операционные карты, и т.п.).

Для выявления системных компонентов операций и условий их выполнения заполняется карта анализа производственного процесса, в которой затем отражаются и функции.

3. Определение набора свойств, формируемых в ходе ТП, и требований к ним.

Свойства изделий (детали), формируемые анализируемым ТП, определяются на основе требований к изделию или требований процессов обработки. Устанавливается экспертным путем коэффициент весомости (степень важности данного свойства с точки зрения потребительских свойств изделия) β для каждого i-го свой­ства (ГОСТ 23554.0 - 79, ГОСТ 23554.1 - 79). Нормирующим условием при оценке коэффициентов весомости (β_i) является равенство

Существующий уровень исполнения свойств определяется на основании информации о видах брака и отказов, для чего каждое свойство сопоставляется с соответствующими ему видами брака или отказов.

Строится схема взаимосвязей: свойство — вид брака — причина, брака — переход (операция). На ее основе и контрольных вопросах определяются основные требования к ТП и уточняются цели анализа (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Дерево целей совершенствования операции химической очистки