1 Основы методики функционально-стоимостного анализа

Основные цели ФСА:

• на стадии НИР и ОКР - предупреждение возникновения излишних затрат при обязательном соблюдении параметров, обеспечивающих реализацию функционального назначения объекта;

• на стадиях производства и применения - сокращение неоправданных затрат и потерь при сохранении или улучшении потребительских свойств объекта.

С помощью ФСА решаются следующие задачи:

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

• снижение себестоимости продукции и повышение качества;

• уменьшение эксплутационных и транспортных расходов;

• снижение материалоемкости, трудоемкости, энергоемкости, и т.д.;

• повышение производительности труда;

• замена дефицитных дорогостоящих материалов;

• устранение узких мест или диспропорций; и т.д.

Проведение ФСА требует определенной системы понятий. Основное из них – понятие функций и их разновидностей. В ФСА под функцией понимают внешнее проявление свойств какого-либо объекта в данной системе отношений. Часто ее отождествляют с назначением, состоянием анализируемого объекта, его способностью к действию, воздействию, удовлетворению потребностей.

По характеру проявления различают функции номинальные (целевые), требуемые; действительные, реально существующие в изделии; потенциальные (до определенного времени не проявляющиеся), способствующие расширению сферы применения объекта.

По характеру получаемого результата функции могут быть позитивные (внешние и внутренние), отражающие потребительские свойства и определяющие работоспособность объекта (среди них: нейтральные – те, которые не снижают работоспособности объекта, но создают избыточность и удорожают объект, вредные – отрицательно влияющие и на работоспособность объекта, его потребительскую стоимость, и удорожающие объект).

В отечественной и зарубежной практике существует три формы ФСА, которые могут быть использованы для различных целей и объектов: корректирующая, творческая, инверсная.

Цель корректирующей формы ФСА - привлечь внимание к таким конструктивным частям объекта, в которых имеются диспропорции между значимостью выполняемых функций и затратами на их осуществление, а затем выявить лишние затраты, причины их появления, определить резервы снижения себестоимости и повышения качества исполнения функций изделия. После выполнения диагностических работ по функциям осуществляется поиск лучших решений по функциям и выбор оптимального из них.

Творческая форма ФСА выполняется на стадии создания объектов на этапах НИР и ОКР. Цель ее - систематизация действий при поиске оптимальных технических (технологических) решений; обеспечение параллельного и многократного анализа экономических показателей и качеств проектируемого объекта; критический анализ каждого элемента с точки зрения выполняемых им функций и полезности для объекта в целом; задание и обеспечение лимитов затрат по функциям.

Инверсная форма ФСА (в сфере применения) используется для систематизации процессов поиска сфер применения уже проектированных объектов либо их унификации и обеспечивает выбор наиболее эффективной (с технических и экономических позиций), в которой предполагается использование объекта.

Настоящие методические указания предполагают корректирующую форму ФСА. В корректирующей форме проведения ФСА выделяется шесть основных этапов:

• подготовительный - выбор объекта ФСА с соответствующим технико-экономическим обоснованием; определение конкретных целей и задач ФСА выбранного объекта; подготовка перечня информационных материалов об анализируемом объекте; составление плана проведения анализа конкретного объекта;

• информационный - подготовка, сбор оптимального количества информации для определения существа и структуры исследуемого объекта и его аналогов; систематизация информации и ее изучение для описания объекта, уяснения его фактического состояния; изучение технологии создания объекта; исследование условий его применения; построение схемы взаимосвязей составных частей объекта , составление его структурной модели; определение затрат на создание и функционирование объекта и его составных частей; выявление зон наибольшего сосредоточения затрат в исследуемом объекте;

• аналитический - выявление и формулирование функций; анализ и уточнение функций: определение главных, второстепенных, основных, вспомогательных, выявление ненужных, избыточного ресурса функций в исследуемом объекте и его составных частях; построение функциональной модели объекта; оценка значимости функций; построение совмещенной (функционально-структурной) модели объекта; анализ на соответствие законам развития технических систем; проведение системного, генетического, ресурсного, параметрического анализов объекта; разграничение и анализ затрат, связанных с реализацией функций соответствующими материальными носителями; сравнение функций составных частей объекта (системы в целом) и затрат на их осуществление с аналогами; построение функционально-стоимостной диаграммы объекта; выявление дефектных функциональных зон; уточнение зон поиска резервов экономии в анализируемом объекте по функциональным зонам с учетом фактического уровня качества исполнения функций; формулирование задач для поиска новых идей и вариантов решений;

• творческий - уточнение направлений и задач поиска новых решений и выбор методов активизации творчества для реализации этих задач; проведение творческого поиска; отработка и систематизация результатов поиска; укрупненная оценка идей по отдельным функциям; формирование вариантов исполнения объекта;

• исследовательский этап - систематизация и оценка предложенных вариантов новых решений; определение затрат и оценка качества выполнения функций для разных вариантов решений; ранжирование вариантов по критерию минимума приведенных затрат с учетом степени выполнения функций для разных вариантов и выбор наиболее рациональных вариантов;

• рекомендательный - оформление рекомендаций по реализации предложений окончательно выбранных вариантов; оформление рекомендаций по результатам проведения ФСА, содержащий сущность предложений, эскизы, решения по объекту анализа и (или) краткое описание процесса, технико-экономические расчеты;

• внедрения - составление плана-графика внедрения, разработка научно-технической документации и т.д.

Основные цели ФСА:

• на стадии НИР и ОКР - предупреждение возникновения излишних затрат при обязательном соблюдении параметров, обеспечивающих реализацию функционального назначения объекта;

• на стадиях производства и применения - сокращение неоправданных затрат и потерь при сохранении или улучшении потребительских свойств объекта.

• С помощью ФСА решаются следующие задачи:

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

• снижение себестоимости продукции и повышение качества;

• уменьшение эксплутационных и транспортных расходов;

• снижение материалоемкости, трудоемкости, энергоемкости, и т.д.;

• повышение производительности труда;

• замена дефицитных дорогостоящих материалов;

• устранение узких мест или диспропорций; и т.д.

ФСА серийно выпускаемых изделий проводится в следующей последовательности:

• сбор и анализ информации по изделию;

• построение структурной модели;

• уточнение целей ФСА (конкретное их изложение);

• определение состава функций и их группировка;

• построение функциональной модели;

• построение функционально-структурной модели;

• определение фактических производственных затрат на функции;

• построение функционально-стоимостных диаграмм по уровням функциональной модели;

• формирование набора идей и вариантов реализации функций;

• оценка вариантов исполнения изделия;

• выбор вариантов для внедрения.

2 Лаборатоно-практическая работа №1. Построение структурной и функциональных моделей технических систем

Для проведения ФСА приходится пользоваться упрощенными представлениями объекта анализа - его моделями, получаемыми с помощью различных методов описания.

Модель- это мысленное (логическое), графическое или математическое описание объекта. Она служит для исследования поведения объекта в различных условиях, перебора возможных вариантов построения для нахождения наилучшего.

Графическая структурная модель СМ - упорядоченное представление элементов изделия (сборочных единиц, деталей) или техпроцесса (операций) и отношений между ними, дающее представление о составе материальных составляющих объекта, их основных взаимосвязях и уровнях иерархии (подчинения). В соответствии с ЕСКД и ГОСТ 4.711-82 различают несколько видов изделий (детали, сборочные единицы, комплекты, комплексы). В зависимости от сложности изделия СМ строится до уровня сборочных единиц или деталей. Исходным материалом для построения СМ изделия служит конструкторская документация.

Сопоставление конкретных структур изделий различной сложности показывает, что основой структурных моделей является строгая и однозначная соподчиненность материальных элементов, расположение их по уровням иерархии. СМ, отражая некоторые существенные связи между элементами с определенной степенью упрощения, представляет собой “скелет” изделия, его обобщенный вид (рисунок 1). Такие модели, полученные на основе разузлования изделий, имеют вид связного графа с несколькими иерархическими уровнями, не содержат контуров, перекрестных связей между элементами различных уровней, т.е. относятся к графам типа дерева. Для каждой пары его вершин существует единственная соединяющая их цепь.

Скоба

Рисунок 1 - Структурная схема таймера аквариумиста.

Функциональная модель ФМ - логико-графическое изображение состава и взаимосвязей функций изделия, получаемое путем их формулировки и установления порядка подчинения. Каждая функция имеет свой индекс, отражающий принадлежность к определенному уровню ФМ и порядковый номер. При формулировании содержания выполняемой функции необходимо, чтобы формулировка была краткой, в виде: “передает сигнал”, “проводит ток”, абстрактной, не отражающей существующего конструктивно-технологического решения. Линии, соединяющие функции, означают наличие связей между этими функциями, а не входимость их друг в друга. Для примера графические функциональные модели различных устройств представлены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2 - Функциональная модель таймера аквариумиста.

Fг – управляет сервисным устройством аквариумиста;

Fвт1 – обеспечивает соответствие эстетическим представлениям;

Fвт2 – обеспечивает безопасность работы для пользователя;

Fвт3 – обеспечивает удобство эксплуатации.

Основные:

Fрабочая - включает и выключает нагрузку (ФУ);

Fэнергетическая – подводит питание к функциональному узлу (провод с вилкой);

Fпреобразованиия – из выпрямленного напряжения формирует импульсы с частотой 100гц и длительностью 1..3 мкс (ФУ);

Fуправления – устанавливает интервал времени; включает нагрузку в текущем интервале (SA1, SA2);

Вспомогательные:

fр1 – объединяет ЭРЭ в жесткую конструкцию (ПП);

fр2 – соединяет ЭРЭ согласно принципиальной схеме (ПП);

fр3 – защищает от внешних воздействий (корпус);

fр4 – крепит составные части в целостную конструкцию (винты, гайки, стойки);

fр5 – крепит составные части в жесткую конструкцию (корпус, дно, скоба);

fр6 – предохраняет от самотвинчиваения части конструкции (пружинная шайба);

fэ1 - выделяет тепло (ЭРЭ);

fэ2 – отводит тепло (ПП);

fэ3 – сохраняет рабочее состояние при кратковременном отключении напряжения (ФУ);

fп1 – выводит сигнал от функционального узла к нагрузке (провод со штекером, печатный монтаж);

fп2 – предотвращает повреждение проводов со штекером и вилкой (буксы резиновые);

fп3 – обеспечивает надежность (ЭРЭ, переключатели);

fу1 – соединяет переключатели с функциональным узлом (жгут);

fу2 – обеспечивает необходимую информацию пользователю (маркировка на корпусе).

Группировка функций заключается в четком отнесении каждой функции к определенному виду. Главные функции отражают функциональное назначение прибора. К второстепенным относятся такие, как “обеспечивает удобство пользования”, “обеспечивает товарный вид” и т.д., т.е. функции, увеличивающие спрос на изделие. Основные функции подчиняются главной и обязательны для ее реализации (реже – для реализации второстепенных). К основным функциям относятся функции приема, преобразования (энергии, вещества) и выдачи результата. Иначе основные функции могут быть определены как функции рабочие, преобразующие, управления, и энергетические. Вспомогательные функции не связаны с энергетическими преобразованиями, а лишь обеспечивают выполнение основных. К вспомогательным относятся функции: соединительные, направляющие, изолирующие, крепежные и др., например, создает контакт, коммутирует цепь питания.

На первом уровне ФМ располагаются главные (одна-две) и второстепенные функции.

На втором уровне могут располагаться основные, которые на следующих уровнях могут раздробиться на более мелкие (для сложных конструкций), последний уровень составляют вспомогательные функции.

На рисунке 3:

• внешние функции: F1 - обеспечить надежное обнаружение и наблюдение сигналов;

F2 - обеспечить эстетичность, эргономичноестьь прибора, удобство в

эксплуатации;

F3 - обеспечить приспособленность к факторам окружающей среды.

• внутренние функции:

основные осуществляют: F11 - ввод информации ;

F12 - подачу электроэнергии;

F13 - преобразование электросигналов в наглядное изображение;

F21 - управление прибором;

F22 - обеспечение зрительного восприятия информации от

прибора;

Рисунок 3 - Функциональная модель пробника осциллографического.

F23 - безопасность изготовления, эксплуатации;

F24 - эстетичность прибора;

F25 - обеспечение малых габаритов и малого веса прибора;

F26 - переноску прибора, установку его на объекте;

F31 - приспособленность к внешним воздействиям;

F32 - обеспечение прочности конструкции;

вспомогательные осуществляют: f111 - соединение с внешними проводами;

f112 - внутренние соединения в приборе;

f121 - ввод электроэнергии;

f122 - преобразование электроэнергии;

f123 - распределение электроэнергии;

f131 - фильтрация сигналов;

f132 - усиление электросигналов;

f133 - развертка эл. сигналов в изображение;

f311 - приспособление к мехвоздействиям;

f312 - приспособленность к климатическим факторам;

f321 - закрепление элементов прибора;

f322 - жесткость конструкции.

Определив функции устройства, необходимо далее выявить функции элементов его, результат этой работы может быть представлен в виде функциональной модели в табличной форме для устройства в целом и составных частей его(табл. 1и табл.2).

Таблица 1 – Функциональная модель устройства

Наименование материального носителя	Затра-ты на изгот., руб.	Наименование Функции	Индекс функции по ФМ	Вид функ-ции	Вклад материального носителя в выполнение функции
Корпус	0.78	Крепит в жесткую конструкцию Защищает от внешних Воздействий Обеспечивает удобство Эксплуатации Обеспечивает эстетичность Обеспечивает инфор- Мацию пользователю Обеспечивает безопас- Ность работы	Fр5 Fр3 Fвт3 Fвт1 Fу3 Fвт2	Вс Вс Вт Вт Вс Вт	0.2 0.4 0.1 0.05 0.05 0.2
Функциональ-ный узел	68.4	Включает и выключает нагрузку Формирует импульсы Сохраняет рабочее состояние при временном отключении напряжении сети	Fр Fп Fэ3	О О Вс	0.4 0.4 0.2
Винты	…	…	…	…	…
Скоба	…	…	…	…	…
…	…	…	…	…	…