Функционально-стоимостной анализ. Учебное пособие

12. МЕТОДЫ И ИНСТРУМЕНТЫ ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОГО АНАЛИЗА

Теорией и практикой функционально-стоимостного анализа выработано большое количество подходов, способов, методических и инструментальных приемов, позволяющих проводить как функциональный анализ, так и синтез наиболее рационально. Существуют методы, характеризующиеся определенной универсальностью с точки зрения областей и сфер их применения в исследованиях систем. К ним относятся, например, такие общенаучные методы исследований, как методы классификации, методы конструирования определений, методы дедукции и индукции, методы экспертной оценки и др. Применение этой группы методов достаточно полно раскрыто в специальной литературе. Хотя для их использования в функциональностоимостном анализе все-таки должна учитываться определенная специфика, как требований к качеству информации об объекте анализа, так и особенностей отдельных этапов ФСА.

Выбор тех, или иных конкретных методов, инструментов и приемов определяет научный руководитель исследования, ориентируясь на имеющиеся методические рекомендации (указания) и свой научный и практический опыт, исходя из целей исследования. Принимая решение, исследователь использует соответствующие подходы, обеспечивающие наибольшую результативность применяемых методов и инструментов. Выпущенные в начале 80-х годов прошлого столетия методические документы во многом уже не в состоянии учесть современные условия, как в возможности использования информационных технологий, так и с позиции оценки экономической и социальной эффективности результатов анализа.

В данном разделе пособия представляется целесообразным остановиться на ряде методов и инструментов, подтвердивших свою результативность многолетним опытом применения. Рассмотрим, например, подходы к построению функциональных моделей.

12.1. ДВА ПОДХОДА К ПОСТРОЕНИЮ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ

При построении ФМ можно использовать два подхода.

Первый подход приемлем при функциональном анализе ранее созданных изделий, когда в наличии имеется поэлементная структурная модель объекта. Второй подход используется при проектировании новых изделий.

91

Рассмотрим особенности первого подхода. Исходной информацией в этом случае служат: состав сборочных единиц и деталей (т. е. структурно-элементная модель изделия), принципиальная схема работы изделия, данные по затратам на изготовление элементов изделия и качеству их функционирования.

Структурная модель изделия изображена на рис. 12.1. (для примера рассматривается установка (реактор) плазмохимического осаждения).

Рис. 12.1 Структурная модель реактора ПХО

Каждой функции функциональной модели присваивается оценка относительной значимости функции в определенном уровне ФМ (рис. 12.2).

Первоначально формулируются внешние функции изделий в целом (главные и второстепенные). Затем выделяют самостоятельные функциональные части (чаще всего реализуемые сборочными единицами) и формулируются их функции, исходя из назначения изделия и принципа его построения. Перечень функций, характеризующих последовательность преобразований (процессов), происходящих в изделии и соответствующих принципу действия, определяет, как правило, состав основных функций (ввод, преобразования, вывод). В совокупности с внешними функциями эти функции составляют первый и второй уровни ФМ.

92

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 условно называемый методом «АВС», согласно которому вводится деление элементов по зонам А, В и С путем построения графика, или диаграммы Парето.

Рис. 12.2. Функциональная модель реактора

Основанием (исходной информацией) для построения графика служит функционально-структурная модель изделия (табл. 12.1).

Для построения диаграммы Парето расположим все сборочные единицы (детали) изделия в порядке убывания затрат и представим эти данные на графике (рис. 12.3). Те элементы, которые попадают

взону от 0 до 75 % общих затрат (зона А), должны подвергаться наиболее тщательному анализу в первую очередь.

При невозможности снижения затрат по этим элементам переходят к анализу тех, которые попали в зону В (75–95 %), и, наконец,

взону С (95–100 %).

93

Удельный вес затрат, %

С

100

75

А

Рис. 12.3. Диаграмма распределения затрат Парето

При анализе каждого элемента ранее созданного изделия (в том числе и детали) с точки зрения его функциональной нагрузки следует последовательно рассмотреть назначение каждой составляющей и ее действительную роль реализации целей создания изделия. Результаты такого анализа в нашем примере сведены в табл. 12.2.

94

95

Дублирование формулировок функций элементов нижнего уровня СМ (например, деталей) между собой или с функциями элементов высшего уровня (сборочных единиц) свидетельствует о том, что эти элементы работают на одну и ту же функцию (табл. 12.2.) и должны быть связаны с общей для них функцией ФМ (учет этой ситуации необходим при построении ФСМ).

Среди функций каждой детали следует выделить те, которые являются для нее главными (определяющими ее основное назначение, если ее рассматривать как подсистему в системе «сборочная единица»), второстепенными и связующими системами более высокого уровня.

Название детали, как правило, должно соответствовать формулировке ее главной функции (например, если функция «ограничивает движение», то деталь – «ограничитель»).

Группировка функций, выявленных в ходе анализа, и распределения их по уровням подчиненности для построения ФМ могут быть выявлены по методу систематизированного анализа функций (FAST). Метод базируется на применении принципов детерминированной логики и предусматривает построение диаграммы функций, напоминающей сетевой график (рис. 12.4).

По отношению к каждой функции задаются вопросы «как?» «и почему?» она выполняется. В ряде случаев для определения сочетания функций во времени добавляется вопрос «когда?». Линию критического пути диаграммы составляют те функции, которые должны быть выполнены обязательно для реализации главной функции изделия, чаще всего на этой линии располагаются основные функции объекта, определяющие его принципы действия. Под каждой функцией записываются ее материальные носители (элементы изделия).

Для построения диаграммы FAST предварительно все функции, выполняемые элементами изделия, записываются на отдельные карточки, либо в таблицу, а затем сортируются. Прежде всего выбирается главная (главные). Она отвечает на вопрос: «Почему?» – осуществляются все остальные? Ее относят к подсистеме и располагают за левой границей диаграммы. Те функции, которые по отношению к ней отвечают на вопрос: «Как она осуществляется?» – располагают на диаграмме справа от анализируемой (границы объекта очерчиваются левой и правой пунктирными линиями). Функции, осуществляемые одновременно с функциями, лежащими на линии критического пути или обусловливающие их, располагают над этой линией, а функции, осуществляемые постоянно, – в верхнем правом углу.

96

С помощью логического теста-вопроса: «Как осуществляется данная функция?» – формулируют и определяют расположение всех функций на диаграмме. Работу проводят в направлении от левой границы диаграммы к правой. Если формулировка функции, расположенной справа от рассматриваемой функции, не содержит ответа на этот вопрос, значит, допущена ошибка, ее следует устранить.

Рис. 12.4. Принципиальная схема построения диаграммы FAST

Второй проверочный вопрос: «Почему (зачем) выполняется данная функция?» – используют для дополнительной проверки формулировки и расположения функции, которая осуществляется в противоположном направлении, т. е. от правой границы к левой.

97

Третий проверочный вопрос: «Когда?» – позволяет выявить функции, выполняемые одновременно с той или иной функцией критического пути или обусловлены ею. Полученные при этом подчиненные (в том числе вспомогательные) функции соединяются с критической цепочкой функций вертикальными линиями.

Пользуясь приемами FAST, главные функции изделия, сборок, деталей можно увязать и распределить в порядке их подчиненности с учетом кинематической (электрической) схемы. Для этого можно использовать ключевые вопросы: «Что происходит? (какое действие), «Кто?» (какой элемент действует), «Как?» (способ, совокупность приемов), «Когда?» (совмещено или раздельное, с опережением или запаздыванием), «Где?» (пространственное расположение элементов и их связи)». Такие диаграммы функций следует строить по уровням СМ, а затем сшивать, аналогично первичным и частным сетевым графикам, принимая во внимание входные и выходные функции подсистем и системы в целом.

Проверка и оценка полезности функций элементов и их связей для изделия производится с учетом следующих условий.

Если какой-либо элемент структурной модели не имеет выхода на функцию ФМ, т. е. не несет функциональной нагрузки в соответствии с целями создания изделия (оказывается без связей в ФСМ) или вызывает вредные последствия при объединении с другими элементами, его следует отнести к бесполезным (или вредным) и постараться по возможности ликвидировать. Поиск бесполезных для изделия и вредных элементов и их функций выполняется с помощью таблиц, аналогичных табл. 12.2, либо на основе ФСД. Такие элементы присутствуют в первую очередь в зонах рассогласования между затратами и важностью функций (см. табл. 12.1, F11 и F12).

Для выявления и оценки связей между функциями изделия и его элементами, следует:

–построить сначала матрицу связей деталей (внутри сборочных единиц), затем связей сборочных единиц (табл. 12.3);

–используя матричное представление связей, определить среди них внутренние (для данной подсистемы), т. е. с элементами, находящимися на одном и том же уровне СМ, и внешние, т. е. с подсистемами высшего уровня.

Наличие или отсутствие внешних связей удобно отразить в последней графе матрицы с указанием кода (или названия) подсистемы,

авнутренние связи представить на пересечении строк и столбцов со-

98

ответствующих элементов объекта. Сумма связей по вертикали даст их общее количество для каждого элемента.

Среди выявленных связей следует отметить явные контактные

(К) – (физический контакт) и неявные корреляционные (Кр) – косвенное воздействие (например, воздействие разных видов энергии, возникающих при работе системы). Внутри каждой разновидности связей следует выделить вредные (–), бесполезные ( + –), полезные (+) (см. табл. 12.2.)

После проверки правильности распределения функций и их важнейших связей переходят к построению графической функциональной модели (в виде иерархической структуры) с указанием всех видов связей между функциями разных уровней (см. рис. 12.2).

Второй подход к построению ФМ используют в основном при проектировании нового изделия, когда степень неопределенности технических решений высока. Исходной информацией для построения СМ в этом случае служит иерархический граф – «дерево целей»

изадач проектирования нового изделия (1 уровень – генеральная цель, 2 – подцели, 3 – задачи, 4 – мероприятия). Начинается построение модели аналогично предыдущему способу, с верхнего уровня, на который выводятся главные и второстепенные, т. е. внешние функции изделия, сформулированные с достаточной степенью абстрагирования от конкретных вариантов решений (принятых в изделиях-аналогах)

ис учетом 1 и 2 уровней «дерева целей» проектирования. На третьем уровне ФМ фиксируются возможные основные функции, отражаю-

99

щие принцип построения изделия. Они не должны противоречить задачам, вытекающим из целей проектирования. Каждый элемент этого уровня ФМ может иметь несколько возможностей реализации, которые соответствующим образом влияют на взаимоотношения между функциями нижних уровней ФМ и их вклады в удовлетворение главной функции изделия.

12.2. МЕТОДИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Независимо от целей ФСА при построении ФМ следует учитывать, что функции верхнего уровня должны являться отражением целей для функций нижестоящего уровня. В свою очередь, нижний уровень функций есть средство обеспечения функций вышестоящего уровня. Выполнение нижестоящих функций является необходимой предпосылкой реализации функций вышестоящих, но при этом они не должны дублировать друг друга.

Функциональные модели позволяют не только вскрыть все существенные связи в изделии, но и дают возможность перейти к количественным оценкам значимости каждой функции и ее относительной важности для изделия в целом.

Оценка значимости и важности функций ведется экспертными методами последовательно по уровням ФМ, начиная с первого (т. е. сверху вниз). Для главной и второстепенных, т. е. внешних, функций изделия при оценке их значимости исходным является распределение требований потребителей (показателей качества, параметров, свойств) по значимости (важности). Те функции, которые способствуют удовлетворению наиболее важных требований потребителей или участвуют одновременно в реализации нескольких требовании, имеют соответственно более высокую значимости. Нормирую-

где – значимость j-й функции, принадлежащей данному i-му уровню ФМ; к – функции, расположенные на одном уровне ФМ и входящие в общий узел вышестоящего уровня.

100