Содержание функций и их материальные носители

Содержание функции и ее обозна­чение

Материальный носитель функции деталь-(позиция)

Базовый вариант

Новый вариант

Передать момент на вал червяка F11

1,2,3,4,5,6,С*

1,2,3,4,С

Обеспечить крепление вала чер­вяка F12

1,

2,

8, 10, 11, 12, С 1, 2, 5, 6,8, 9, С

Передать момент на червячное колесо F13

1,

2,

3, 6, С

1, 2, 3, 4, С

Зафиксировать шестерню относи­тельно вала, передать момент F111

1,3,6,С

1,3,4,С

Обеспечить осевую фиксацию шестерни F112

1,3,4,5,С

1,3,4,С

Зафиксировать вал червяка в ра­диальном направлении F121

1,2,12,С

1,2,5,6,8,9,С

Зафиксировать вал червяка в осе­вом направлении F122

1,2,7,8,9,10,11,12,С

1,2,5,6,8,9,С

Предотвратить утечку смазочно­го материала F21

2,8,С

2,5,6,7,С

Обеспечить низкий уровень шу­ма F22

1,2,3,10,12,С

1,2,3,9,С

Обеспечить смазывание трущихся поверхностей F221

2,3 автоматически — разбрызгиванием

2,3 автоматически — разбрызгиванием

Обеспечить точность зубчатого зацепления F221

1,2,3,10,12,С

1,2,3,9,С

* С — слесарно-сборочные работы.

Значимость функции устанавливается путем экспертной оценки. При этом руковод­ствуются условием, что суммарное значение функций, имею­щих общую величину на вышестоящем уровне, равно 1 или 100 %. Для определения затрат по функциям первоначально определяют стоимость материальных носителей, затем, с уче­том вклада каждого материального носителя, определяют за­траты на реализацию функции.

Материальный носитель			Вклад в реализацию функции/затраты на функцию, грн.
Позиция	Наименование	Затраты на изготовле­ние (при­обретение), сборку, грн.	F1					F2
			F11		F12		F13	F21	F22
			F111	F112	F121	F122			F221	F222
1	Вал червяка	12,0	0,05/0,6 0,05/0,6		0,05/0.6 0,1/1,2		0.7/8,4			0,05/0,6
2	Корпус редуктора	14,0			0,2/2,8 0,1/1,4		0,1/1,4	0,3/4.2 0.1/1.4		0,2/2,8
3	Шестерня	3,5	0,7/2,45 0,15/0.525					0,05/0,175		0,1/0,35
4	Шайба стопорная	0,1	1,0/0,1
5	Гайка	0.2	1,0/0,2
6	Шпонка	0,15	1,0/0,15
7	Гайка	0.2			1,0/0,2
8	Крышка	2,0			9,6/1,2			0,4/0,8
9	Винт	0.05			1.0/0,05
10	Подшипник упорный	3,0			0,9/2,7					0,1/0,3
11	Втулка — 2шт.	0.5			1,0/0,5

Таблица 9.6

Распределение затрат по материальным носителям ( цифры условные)

12 Подшипник 5,0 радиальный 2 шт.			0,8/4,0 0,15/0,75		0,05/0.25
13 Слесарные 4,0 ра­боты	0,15/0,6	0,1/0,4	0,1/0,4 0,4/1,6	0,05/0,2 0,1/0,4	0,1/0,4
Итого: 44,7	3,8	1,825	7,8 9,6	10,0 5,4	1,575 4,7
Затраты на функ­ции, %:.
III уровня	8,5	4,0	17,5 21,6	22,4 12	3,5 10,5
II уровня	12,5		39,1	22.4 12	14
Значимость функций ИИЙ
11 уровня, %	17		38	35 9	11
Коэффициент затрат по функциям II уровня	0,74		l.4	0,64 1,3	1,2

Анализируя удельный вес каждой функции по затратам на ее осуществление, приходим к выводу, что по отдельным из них (F₁₂;F₂₁) существует значительный разрыв между важностью функции и расходами на ее воплощение. Подтверждением этому служит исчисление так называемых коэффициентов затрат по отдельным функциям, определяемым как отношение удельного веса функции в затратах к удельному весу этой же функции по значимости.

Если взять одну из основных функций F₁₂, обеспечиваю­щую крепление вала червяка, и сопоставить затраты на ее реализацию с важностью, то полу­чим коэффициент затрат, равный 1,4 . Это свидетельствует о том, что затраты на получение функции несоизмеримы с ее важностью.

Следует иметь в виду, что соотно­шение затрат и значимости функции при коэффициенте затрат, рав­ном примерно 1, оправданы. Ес­ли этот коэффициент меньше еди­ницы, то соотношение более бла­гоприятно, а при коэффициенте, превышающем единицу, необхо­димо принимать меры по снижению затрат на получение функции.

На основе результатов оценки значимости функций и за­трат на их реализацию была построена функционально-стои­мостная диаграмма (рис. 9.5). Диаграмма наглядно отражает рассогласование по F₁₂ и F₂₁. Коэффициенты затрат при этом соответственно 1,4 и 1,3. Рассогласование по F₁₂ вызвано глав­ным образом вспомогательной функцией F₁₂, в реализации которой задействовано большое число материальных носите­лей. Следовательно, эта функция имеет определенные резер­вы снижения затрат, и именно она и ее материальные носители должны стать объектом дальнейшего анализа.

Рис.9.5. Функционально- стоимостная диаграмма узла редуктора червячного %, R — значимость функции;

S — затраты на функцию

Творческий этап включает разработку возможных вари­антов решения задач, сформулированных на предыдущем этапе. Для этого используются различные методы.

Методы творческого этапа. Метод «мозговой атаки» осно­ван на интуитивном поиске решения группой специалистов пу­тем целенаправленной дискуссии.

Метод итеративного поиска заключается в нахождении первоначального варианта решения и в постепенном его улучшении, развитии путем последовательного практического ана­лиза и оценки.

Синектический метод, или метод систем-аналогов, основан на переносе какого-нибудь решения или какой-то идеи из одной области в другую (например, из биологии в технику). В част­ности, изучение живой природы позволяет найти удачные ре­шения форм летательных или подводных аппаратов.

Метод FAST — метод систематизированного анализа функции — способствует упорядочению функции и построе­нию диаграмм функций (типа сетевого графика). Он позволяет проверить правильность формулировки и классификации функ­ций с помощью системы логических тестов.

Рис. 9.6. Новая конструкция опор вала червяка

Метод технического подобия находит применение в процессе рабочего проектирования. Этот метод лежит в основе раз­работки параметрических рядов. С его помощью кон­структор может вносить изменения в уже известные кон­струкции, поэтому они наиболее эффективно используются для модернизации и совершенствования существующих конструкций.

За последнее время в практике разработки новых конструк­ций все большее применение получает морфологический метод. Он заключается в выделении нескольких направлений в ре­шаемой задаче и определении множества возможных вариан­тов решения. С этой целью строится так называемая морфоло­гическая матрица, в которую в подлежащем заносятся показа­тели, а в сказуемом — значения показателей или же способы их осуществления в разрезе основных функций. По каждой функции необходимо избрать наиболее приемлемое решение. Совокупность отобранных решений дает возможность избрать оптимальный вариант решения.

Для рассматриваемого нами примера выдвинута идея заме­нить существующую схему опор вала червяка на новую (рис. 9.6), которая позволяет уменьшить число деталей в узле путем замены упорных подшипников в опорах червяка на канонические.

Функциональная модель (рис. 9.3) и содержание функций для новой конструкции остаются прежними, но меняется коли­чество материальных носителей (см. табл. 9.7).

Исследовательский эman включает определение затрат, связанных с изготовлением новой конструкции. На основании экономических расчетов принимается решение о целесообраз­ности использования предложенного варианта. В табл. 9.7 приведены затраты по материальным носителям и функциям для новой конструкции узла. В новом варианте количество ма­териальных носителей уменьшилось с 12 до 9 позиций, что поз­волило снизить затраты на изготовление узла на 8,4 грн. Мак­симальное снижение затрат достигнуто по вспомогательной функции F₁₂₂ (3,03. грн.) и в целом по основной функции F₁₂ (обеспечивает крепление вала червяка). Однако проверка пра­вильности выбора варианта по коэффициентам затрат показы­вает, что соотношение затрат и значимости улучшилось толь­ко по функции F₁₂, а по второстепенным вспомогательным функциям F₁₂, и F₂₂ это соотношение ухудшилось. Окончатель­ные выводы об экономичности варианта делаются на основе условия оптимальности по минимуму приведенных затрат.

Рекомендательный этап. На этом этапе формируются пред­ложения с технико-экономическим обоснованием о целесооб­разности внедрения предложенной разработки. Так, в силу того что в результате проведения функционально-стоимост­ного анализа затраты на изготовление редуктора снизятся на 8,4 грн. и внедрение новой конструкции не потребует дополнительных капитальных вложений, рекомендуется изменить конструкцию узла крепления червяка на новую.

Как показывает практика, внедрение предложений, осно­ванных на ФСА, позволяет рассчитывать на среднее снижение себестоимости по анализируемому изделию в целом на 10… 20 % (в рассмотренном примере 18 %). Затраты же на про­ведение ФСА составляют примерно 10 % размера полученной экономии.

Таблица 9.7

Распределение затрат по материальным носителям и функциям для новой конструкций узла (цифры условные)

Материальный носитель			Вклад в реализацию функции/затраты на функцию, грн.
Позиция	Наименование	Затраты на изготовле­ние (приоб­ ретение) сборку, грн.	F1				F2
			F11		F12		F12	F21	F22
			F111	F112	F121	F122			F221	F222
1 Вал червяка		10,0 0,05/0,5 0,05/0,5 0,05/0,5 0,1/1,0 0,7/7,0							0.05/0,5
2 Корпус редуктора		12,0 0,2/2,4 0,1/1,2 0,1/1,2						0,3/3,6	0,1/1,2 0,2/2,4
3 Шестерня		3,0 0,7/2,1 0,15/0,45							0,05/0,15 0,1/0.3
4 Штифт		0,1 0,5/0,05 0,5/0,05
5 Винты, 4 шт.		0,4 0,25/0,1 0,5/0,2						0,25/О,1
6 Крышка		1,5 0,1/0,15 0,5/0,75						0,4/0,6
7 Прокладка		0,1						1,0/0,1
8 Кольцо		0,2 0,4/0,08 0,6/0,12
9 Подшипники, 2 шт. 6,0 0,5/3,0 0,45/2,7									0,05/0,3
С Слесарные работы		3,0 0,2/0,6 0,1/0,3 0,2/0,6 0,2/0,6 0,1/0,3						0,1/0,3	0,1/0.3
Итого		36,3 3,25 1,3 6,83 6,57 8,5						4,7	1,35 3,8
Затраты на функции, %: III уровня II уровня		8,9 3,6 18,8 18,1 23,4 12,5 36,9 23,4						12,9 12,9	3,7 10,6 14,3
Значимость функций II уровня, %		17 28 35						9	11
Коэффициент затрат по функциям II уровня		0,74 1,32 0,67						1,46	1,3

9.5. Функционально-стоимостный анализ в сфере применения

Вопросы организации и управления производственным процессом возникают на всех этапах жизненного цикла технических систем. Важное значение в ускорении внедрения новых изделий приобретает организация производства, которая осуществляется в рамках производственной системы (ПС) и служит упорядочению всех элементов производства. Уровень организации производства оказывает влияние и на затраты, связанные с изготовлением изделий. Производственная система, как известно, характеризуется рядом особенностей, которые нужно обязательно принимать во внимание при ее исследовании как объекта ФСА:

-многообразие связей между элементами производственной системы – организационных, технологических, информационных, временных и других, которые подлежат горизонтальной и вертикальной координации, регулированию;

- динамичность, которая выражается, с одной стороны, в цикличности воспроизводственного процесса, его повторяемости, а с другой – периодичности изменения структуры;

• вероятностный характер процессов, который учитывается при выработке управляющих воздействий и в ряде случаев компенсируется созданием необходимых резервов.

К разряду случайных факторов, вызывающих сбои, могут быть отнесены срывы в поставках отдельных видов материалов, полуфабрикатов, техники, выход из строя оборудования, невыходы работников по болезни, из-за прогулов и т.д. Поэтому для функционирования такой сложной системы, как ПС, весьма важно добиваться согласованности целей и действий каждой подсистемы, каждого элемента друг с другом. Для эффективного функционирования производственная система (ПС) должна быть поставлена в соответствующие условия, которые определяют формы и методы организации производства (ОП). Под формой организации производства принято понимать различные функциональные, пространственные и временные связи вещественных и личностных факторов производства.

С функциональных позиций роль организации производства в производственной системе заключается в обеспечении функционально-структурной организации производственной системы.

Исходя из целей и задач организации производства, можно выделить две ее важнейшие функции:

• обеспечить эффективное использование предметов, средств и орудий труда;

• эффективно сочетать вещественные элементы производства и труда в пространстве и во времени.

Каждая из названных функций имеет соответствующее дробление на подчиненные, успех реализации которых будет зависеть от выбранных организационных методов и приемов.

Таким образом, организация производства в данном случае выступает, как своеобразный вид деятельности, который может быть подвергнут ФСА. При этом совершенствование организации следует рассматривать, прежде всего, как улучшение методов выполнения функций, необходимых для решения поставленной проблемы в рассматриваемой производственной системе.

При построении ФСА организации производства необходимо учитывать особенности выполнения функций производственной системы, в рамках которой она осуществляется. Наиболее существенными из них, влияющими на проведение ФСА, можно считать:

- частичное осуществление функций ПС и ее элементов в каждый отдельно взятый момент времени;

- конечное число функциональных состояний элементов ПС, но множество их реальных комбинаций ввиду частот и непоследовательной смены состояний;

- многоступенчатость синхронизации выполнения функций, учета их совместимости в пространстве и времени;

- вероятностный характер перехода производственной системы и ее элементов из одного функционального состояния в другое и, следовательно, вероятностный характер эффекта.

В связи с этим в рамках производственной системы первоочередными объектами ФСА служат:

• собственно ПС (ее производственная структура, распределение функций между элементами и т. д.);

• все виды технологических процессов, реализуемых в данной производственной системе (основные, вспомогательные, обслуживающие);

• производственный процесс в целом и его системные компоненты;

• организация производства как вид деятельности, а также как инструмент обеспечения функционально-структурной организации производственной системы.

Этапы проведения ФСА производственной системы Подготовительный этап. Анализ работы некоторого цеха показывает, что «узким местом» в выполнении производственной программы является участок станков с ЧПУ, состоящий из четырех групп станков.

Целью ФСА является анализ выполнения плана участка и снижение затрат на производство.

Информационный этап. Сбор информации осуществлен по показателям использования оборудования (табл. 9.8) рассматриваемой производственной системы (ПС).

Аналитический этап. Для определения показателей использования оборудования и фактических затрат на производство составлена таблица 9.9, в которой сгруппированы периоды работы и простои станков рассматриваемой производственной системы. На основании данных табл. 9.9 разработана таблица 9.10, характеризующая показатели надежности рассматриваемой производственной системы.

Таблица 9. 8