Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Функционально-стоимостной анализ и теория решения изобретательских задач. Учебное пособие
.pdf
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ
«ДОНБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»
А. В. Токарев, Н. Г. Митичкина
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ И ТЕОРИЯ
РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
Учебное пособие
Рекомендовано Ученым советом ГОУ ВО ЛНР «ДонГТИ»
Алчевск
2022
1
УДК 658.5(075.8)
ББК У053.35я7
Т51
Токарев Алексей Валерьевич — старший преподаватель кафедры обработки металлов давлением и металловедения ГОУ ВО ЛНР
«ДонГТИ» (г. Алчевск);
Митичкина Наталия Геннадиевна — кандидат технических
наук, доцент кафедры обработки металлов давлением и металловедения
ГОУ ВО ЛНР «ДонГТИ» (г. Алчевск).
Рецензенты:
А. А. Чичкан — канд. техн. наук, доц., помощник начальника СПЦ
по технологии Филиала №1 «АМК» ООО «ЮГМК» (г. Алчевск);
П. Н. Денищенко — кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой обработки металлов давлением и металловедения ГОУ
ВО ЛНР «ДонГТИ» (г. Алчевск);
С. В. Куберский — канд. техн. наук, проф. кафедры металлургии
черных металлов ГОУ ВО ЛНР «ДонГТИ» (г. Алчевск).
Рекомендовано Ученым советом ГОУ ВО ЛНР «ДонГТИ»
(Протокол № 2 от 28.01.2022)
Токарев А. В.
Т51 Функционально-стоимостной анализ и теория решения
изобретательских задач : учебное пособие / А. В. Токарев,
Н. Г. Митичкина. — Алчевск : ГОУ ВО ЛНР «ДонГТИ», 2022. —
131 с.
В пособии изложены вопросы анализа объектов различной
природы и поиск путей их совершенствования.
Предназначено для студентов, преподавателей при разработке
новых технологических процессов, операций, изделий, а также для
применения в различных сферах человеческой деятельности.
УДК 658.5(075.8)
ББК У053.35я7
© ГОУ ВО ЛНР «ДонГТИ», 2022
© А. В. Токарев,
Н. Г. Митичкина, 2022
© Н. В. Чернышова, художественное
оформление обложки, 2022
2
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ..................................................................................................... 5
1 Основные определения, термины и понятия ФСА .......................... 7
1.1 Характеристика, основные определения и понятия ФСА .......... 7
1.2 Составляющие ФСА и их характеристика................................. 10
1.3 Формы ФСА ................................................................................ 12
1.4 Объекты ФСА .............................................................................. 13
1.5 Контрольные вопросы и задания ............................................... 13
2 Сущность функционального подхода в ФСА.
Классификация функций объектов при проведении ФСА .............. 14
2.1 Сопоставление функционального и предметного подходов
при исследовании и совершенствовании объектов ................................ 14
2.2 Классификация функций объектов ФСА ................................... 16
2.3 Контрольные вопросы и задания ............................................... 19
3 Формулирование функций объектов при проведении ФСА.
Построение функциональной модели объекта ФСА ......................... 21
3.1 Правила формулирования функций объекта ............................. 21
3.2 Примеры формулирования функции для различных
объектов ФСА .......................................................................................... 23
3.3 Построение функциональной модели объекта ФСА ................ 29
3.4 Контрольные вопросы и задания ............................................... 35
4 Этапы проведения корректирующей формы изделия ФСА ......... 36
4.1 Характеристика этапов корректирующей формы ФСА ............ 36
4.2 Контрольные вопросы и задания ............................................... 38
5 Пример проведения функционально-стоимостного
анализа конкретного изделия .............................................................. 40
5.1 Вводные положения .................................................................... 40
5.2 Информационный этап анализа ................................................. 41
5.3 Аналитический этап .................................................................... 43
5.4 Перечень недостатков, задач и проблем, выявленных
в ходе ФСА мясорубки бытовой (фрагмент)........................................... 51
5.5 Рекомендации по направлениям и очередности
анализа деталей мясорубки бытовой, ручной ........................................ 53
5.6 Творческий этап .......................................................................... 55
5.7 Предложения по совершенствованию объекта ФСА ................ 57
5.8 Мероприятия по внедрению ....................................................... 57
5.9 Технико-экономические преимущества .................................... 57
5.10 Недостатки предложения .......................................................... 58
5.11 Контрольные вопросы и задания ............................................. 58
3
6 Отбор специалистов для проведения ФСА и организация
творческого коллектива — временной рабочей группы (ВРГ) ....... 60
6.1 Порядок отбора специалистов для работы в ВРГ
и службах ФСА ......................................................................................... 60
6.2 Качества, необходимые работникам по ФСА ........................... 62
6.3 Особенности формирования творческих коллективов для
проведения ФСА ....................................................................................... 70
6.4 Контрольные вопросы и задания ............................................... 75
7 Методы активизации творчества и творческого
решения проблем .................................................................................... 76
7.1 Мозговой штурм и его основные виды ...................................... 76
7.2 Синектика .................................................................................... 81
7.3 Морфологический анализ ........................................................... 84
8. Теория решения изобретательских задач ....................................... 94
8.1 Основные положения современной ТРИЗ ................................. 94
8.2 Алгоритм решения изобретательских задач — АРИЗ основной
инструмент ТРИЗ ...................................................................................... 96
8.3 Задача со сформулированной проблемой .................................. 99
8.4 АРИЗ-85-В ................................................................................. 100
8.5 Решение задачи о радиотелескопе на примере АРИЗ-85-В .... 100
Заключение ............................................................................................ 129
Библиографический список ................................................................ 130
4
ВВЕДЕНИЕ
В процессе своей жизни человек постоянно сталкивается с использованием полезных свойств различных «объектов», связанных с
удовлетворением личных потребностей.
Под термином «объект» понимаются любые виды деятельности,
связанные с удовлетворением потребностей человека.
Высокая способность «объектов» в удовлетворении потребностей
человека — одна из основных предпосылок успешности любой компании на мировом рынке. Высокое качество в удовлетворении потребностей может закладывается на ранних стадиях проектирования, создания
систем и т. д. В процессе создания любого объекта потребления встречаются ситуации, когда применение известных решений по тем или
иным причинам не дает желаемого результата и инженер, социолог, менеджер и т. д. вынужден искать новые способы решения задачи —
решать изобретательскую задачу.
Создание и совершенствование объектов потребления, максимально удовлетворяющих потребности человека, в большинстве случаев связано с нахождением проблемы в существующем или проектируемом объекте потребления между качеством удовлетворения потребности и величиной затрат на выполнения этой потребности. Т. е. осуществляется выявление задачи и ее решение.
Методы постановки и решения изобретательских задач, обучение
этим методам, должны быть органично включены в реальный процесс
проектирования.
Одним из эффективных методов совершенствования техники являются метод ФСА+ТРИЗ, основанный на объединении функционально-стоимостного анализа (ФСА) с инструментами решения изобретательских задач, разработанными в рамках теории решения изобретательских задач (ТРИЗ) Г. С. Альтшуллером и его учениками. Этот метод
отражает основной закон развития техники — стремление к идеальности, когда самого объекта нет, а ее функция выполняется. Суть метода
заключается в выявлении и удалении из объекта потребления тех ее частей или структур, которые выполняют избыточные, вспомогательные,
ненужные или даже вредные функции. Конструкция объекта изменяется
5
так, что части объекта, выполняющие эти избыточные, вспомогательные, ненужные или даже вредные функции удаляются из системы,
вспомогательные функции передаются другим частям объекта, а от ненужных, избыточных и вредных функций стараются полностью избавится. В результате объект потребления выполняет заданные ему функции меньшей величиной затрат в стоимостном выражении.
Данное учебное пособие предназначено для обучения студентов с
основами ФСА и получения навыков решения задач с применением
ТРИЗ.
6
1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ ФСА
1.1 Характеристика, основные определения и понятия ФСА
Функционально-стоимостной анализ (ФСА) по его теоретическим
и методологическим основам является одним из эффективных методов
системных исследований объектов различной природы (изделий, процессов, структур), базирующийся на универсальной методологии системного анализа.
В литературе по ФСА известно много вариантов определения этого метода, отображающие те или иные его особенности.
Приведем некоторые из определений ФСА.
«ФСА — это применение системной методологии к анализу резервов производства, главным образом, для рационализации не очень
сложных технических и организационных систем с целью исключения
их избыточности на основе критерия оптимальности соотношения затрат и результатов» [1].
«ФСА — это метод комплексного технико-экономического исследования функций объекта, направленный на оптимизацию соотношения
между качеством исполнения заданных функций и затратами на их
осуществление» [2].
«ФСА — это метод комплексного исследования функций объектов (продукции, процессов, структур) в целях минимизации затрат в
сферах проектирования, производства и эксплуатации при сохранении
(повышении) качества исполнения функций и полезности объекта для
потребителей» [3].
«ФСА — это система воззрений, методов и процедур, обеспечивающих безусловное снижение затрат на выполнение объектом требуемых функций» [4].
«ФСА — это действенный и универсальный инструмент направленного совершенствования различных аспектов производственной деятельности, объединяющий в единую систему экономические, организационные и творческие приемы и методы решения разнообразных задач
и проблемы» [5].
7
«ФСА — это метод системного исследования объекта (изделия,
процесса, структуры), направленный на повышение эффективности использования материальных и трудовых ресурсов» [6].
«ФСА представляет собой эвристический метод исследований
функций изделий, процессов и других объектов, направленный на оптимизацию их технико-экономических параметров на всех стадиях жизненного цикла — от возникновения идеи до снятия с эксплуатации и
утилизации» [7].
«ФСА — это метод, предназначенный для системного исследования функций объекта и его элементов, позволяющий увязать в единый
комплекс вопросы обеспечения функциональной полезности, качества
объекта и минимизации затрат на изготовление и эксплуатацию объекта» [8].
Из приведенных определений ФСА вырисовывается в обобщенном виде сущность этого высокоэффективного метода. Он соединяет
воедино, во-первых, технику и экономику, оптимизируя соотношения
между потребительскими свойствами продукта и затратами на их проявление; во-вторых, все звенья жизненного цикла объекта анализа: исследования, разработку конструкции или структуры объекта, подготовку и организацию производства, эксплуатацию и утилизацию; втретьих, действия разработчиков, изготовителей и потребителей объектов анализа; в-четвертых, координирует работу и творческие замыслы,
как отдельных людей внутри небольшого подразделения, так и труд
групп людей в цехах и отделах внутри большого производственного
коллектива.
В самом общем виде ФСА заключается в следующем. Объект анализа, т. е., техническая система, производственный процесс или организационная структура, и затраты на его создание и функционирование
расчленяется на составные подсистемы (и элементы) всех порядков;
выделяется функциональное содержание (функциональная значимость,
потребительная стоимость или полезность) каждой их них; анализируются затраты — стоимостные, материальные и трудовые — связанные с
отдельными функциями объекта; оценивается целесообразность всех
функций и способов их осуществления; наконец синтезируется оптимальный вариант функций и структуры обновленного объекта, опти-
8
мальные варианты их осуществления и, соответственно, определяются
оптимальные затраты на все стадии жизненного цикла данного объекта.
ФСА базируется на положении о том, что в каждом объекте, системе, изделии, процессе или структуре сосредоточены как необходимые в соответствии с существующим уровнем развития производства,
так и излишние затраты.
Необходимые затраты — затраты, связанные с выполнением объектом его полезных функций.
Излишние затраты — затраты, не имеющие прямого отношения к
назначению объекта анализа и выполнению им полезных функций. Излишние затраты связаны с несовершенством конструкции или структуры объекта, недостатками технологии, использованием неэффективных
материалов либо с недостаточно экономичной конструктивнотехнологической или организационной реализацией производства.
С помощью ФСА установлено, что только от 20 до 30 % затрат на
многие технологические процессы, изделия, технические системы и др.
объекты относятся к выполнению ими своих полезных функций, связанных с удовлетворением потребностей в соответствии с назначением
объектов [4]. Остальные затраты на объекты — излишние, они связаны
либо с выполнением избыточных функций, либо бесполезных или даже
вредных функций.
Излишние затраты и являются объектом анализа, изучение, выявления путей их устранения.
Под функцией в ФСА понимают способность объекта обеспечивать определенное потребительское свойство [9].
Е. И. Голибардов и др. [4] отмечают, что «функция — есть действие, направленное на удовлетворение потребности».
С позиций ФСА потребителю нужны не конкретные предметы,
изделия, системы или структуры, а определенные функции, удовлетворяющие ту или иную потребность. Потребителю нужно, чтобы что-то
передвигало, разделяло, закрывало, поддерживало, вращало, наклоняло,
притягивало, увлажняло, формировало, изменяло или совершало еще
какие-то необходимые действия при определенных условиях и в определенных пределах. Используя так называемый функциональный подход, в ФСА полностью абстрагируются от объекта в его материальном
9
воплощении и рассматривают только его функции и наилучшие способы их осуществления. Поэтому задачей ФСА является не столько усовершенствование конкретного объекта, сколько выявление и использование альтернативных способов осуществления или выполнения его
функций. Это позволяет находить принципиально новые решения, не
связанные со старой конструкцией или структурой объекта анализа, или
же предельно упрощать ее (конструкцию или структуру) так, чтобы при
этом не была уменьшена степень выполнения главной функции объекта
в соответствии с его назначением.
1.2 Составляющие ФСА и их характеристика
По своему внутреннему содержанию ФСА представляет собой
комплексно-целевую программу, объединяющую три основные составляющие — технико-экономический анализ, организационнотехнические мероприятия и научную методологию поиска новых решений, — направленную на выявление и использование резервов совершенствования объектов различной природы.
ФСА позволяет сформулировать цель работы, наметить пути достижения цели и последовательно пройти весь путь до ее осуществления, сочетая при этом самые различные, но взаимно дополняющие друг
друга методы и приемы.
Технико-экономический анализ направлен прежде всего на обоснованный выбор для проведения ФСА таких объектов, совершенствование которых может дать наибольший для данных условий экономический эффект, высокие технические результаты. Для этого используются
соответствующие экономические критерии в сочетании с экспертными
оценками ответственных и компетентных специалистов.
Не менее важна роль экономического подхода при выборе тех
элементов, узлов и деталей объекта анализа, которые в первую очередь
подлежат совершенствованию. Значение экономических критериев возрастает при выборе между несколькими вариантами решения, когда
необходимо найти наиболее эффективный и легко осуществимый вариант, самые экономичные пути его реализации.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]