Функционально-стоимостной анализ инженерных решений (стр. 2 )

Внешние (общеобъектные) функции отражают функциональные отношения между объектом (или его составляющими) и сферой применения. Среди них различают главные и второстепенные функции.

Главная функция объекта определяет назначение, сущность и смысл существования объекта в целом.

Второстепенная функция не влияет на работоспособность объекта, отражает побочные цели его создания, обеспечивает спрос.

Внутренние (внутриобъектные) функции отражают действия и взаимосвязи внутри объекта и обусловлены принципом построения, особенностями исполнения. По роли в обеспечении работоспособности объекта среди внутренних функций выделяют основные и вспомогательные.

Основная функция обеспечивает работоспособность объекта, создает необходимые условия для осуществления главной функции. Различают: основные функции приема, ввода (вещества, энергии, информации), передачи, преобразования, хранения, выдачи (отдачи) результатов.

Вспомогательные функции способствуют реализации основных функций. Различают вспомогательные функции: соединительные, изолирующие, фиксирующие, направляющие, гарантирующие и др. По степени полезности все функции разделяют на полезные, нейтральные и вредные.

Полезные функции – это внешние и внутренние функции, отражающие функционально-необходимые, потребительские свойства и определяющие работоспособность объекта.

Нейтральные функции – излишние функции, не снижающие работоспособность объекта, но создающие избыточность и удорожание объекта (т. е. Бесполезные).

Вредные функции – отрицательно влияющие на работоспособность объекта и его потребительскую стоимость, удорожающие объект.

Рассмотрение разновидностей функций не исчерпывает существующего разнообразия. При проведении ФСА, особенно на стадиях НИР и ОКР, следует иметь в виду дополнительное разделение функций по принципам «характер возникновения» и «характера проявления».

По характеру возникновения можно выделить:

-  первичные функции, преднамеренно заложенные конструктором и технологом, т. е. соответствующие целям проектирования,

-  производная функция, возникающая как результат осуществления первичных функции или взаимодействий элементов, реализующих их.

По характеру проявления различают:

-  реализуемые функции, реально проявляющиеся и обеспечивающие необходимую полезность объекта в соответствии с заданными требованиями,

-  потенциально возможные функции, способствующие расширению сфер применения объекта, создающие предпосылки увеличения полезности изделия в соответствии с изменяющимися условиями эксплуатации.

Использование рассмотренной классификации дает возможность проследить за формированием излишних функций: вредных и бесполезных, которые чаще всего встречаются среди второстепенных, вспомогательных, производных. В ходе анализа необходимо устранить или предотвратить появление вредных функций и материальных носителей, реализующих их, а также максимально снизить количество бесполезных функций с их материальным воплощением. Для выявления таких функций необходимо представление объекта в виде условных моделей: структурной, функциональной и совмещенной.

Структурная, или структурно-элементная модель объекта – условное изображение (как правило, в виде графа), отражающее состав и соподчиненность его материальных элементов (носителей функции).

Функциональная модель объекта – это описание его на языке выполняемых функций и их отношение, представляемое графом или матрицей связей. При этом на первом (верхнем) уровне располагаются главные и второстепенные функции, на втором - основные функции объекта, на третьем и последующих – вспомогательные функции объекта в целом и его составляющих.

Функционально-структурная или совмещенная модель – графическое или матричное изображение объекта, получаемое путем наложения структурно-элементной модели на функциональную (например, матрица вида «Структурные единицы объекта-функции»).

Представление функций объекта и функциональных связей внутри его составляет сущность функционального моделирования. Этапы этой процедуры:

-  формулировка (логическое описание) функций,

-  классификация функций,

-  определение иерархии функций,

-  проверка правильности распределения по методу FAST,

-  описание и графическое изображение функциональных связей в виде функциональной модели.

При описании функций необходимо соблюдать ряд правил:

1.  Для отражения качественной стороны функций формулировка должна обязательно содержать: глагол + существительное (например, «передавать сигнал»).

2.  Описание функций может дополняться количественной составляющей (технико-физическими, химическими величинами, входными параметрами, диаграммами, формулами).

3.  Формулировка должна быть абстрактной, то есть не содержащей понятий, отражающих существующее конструктивно-технологическое решение.

Например:

Функция вала двигателя
Качественная сторона	Количественная сторона
Передавать крутящий момент
Быть термостойким	t(°C)

4.  Формулируя функции существенного объекта и его элементов, следует описать не только те функции, которые он реально выполняет, но и все потенциально возможные.

Классификация функций проводится в соответствии с характеристиками и определениями, рассмотренными выше.

Иерархия функций устанавливается путем распределения их по следующему правилу. Функции верхнего уровня иерархии должна отражать «цель» по отношению к нижестоящим; в свою очередь, нижестоящие характеризуют «средства достижения» вышестоящих.

Проверка правильности распределения может быть выполнена по методу систематизированного анализа функций FAST, разработанного Ч. Батвеем. Метод базируется на применении принципов детерминированной логики и предусматривает построение диаграммы функций, напоминающей сетевой график (подробнее см. ФСА. Теория и практика. Ч.1. Зарубежный опыт. –М.: ЦНИИЭ, 1982).

После проверки правильности распределения функций и их важнейших связей переходят к построению графической функциональной модели, отражающей иерархию уровней и связи между функциями разных уровней. На верхнем уровне располагаются главная и второстепенная функции, на следующем - основные функции, на нижних уровнях – вспомогательные функции. Пример функциональной модели приведен в пункте 4.10.

3. Оценка затрат на исполнение функции и выбор оптимального варианта.

На аналитическом, творческом и исследовательском этапах ФСА возникают оценочные задачи нескольких видов:

-  функционально-стоимостная оценка вариантов частных решений по каждой основной функции (задача дифференциации);

-  функционально-стоимостная оценка синтезированных решений по объекту в целом (задача интегрирования);

-  выбор оптимального варианта (задача оптимизации).

Специфика каждой из этих задач, а также многократность их повторения в процессе ФСА по отношению к элементам разной сложности требует использования разных медов решения. Однако в основе получения оценок должны лежать единые принципы, согласующиеся с целями ФСА и особенностями функционального подхода.

Первая группа задач возникает на аналитическом этапе корректирующей формы ФСА при дифференциации затрат по функциям, а также на исследовательском этапе корректирующей и творческой форм ФСА при сравнении частных технических решений по функциям. В первом случае требуется распределить затраты по функциям для того чтобы в дальнейшем определить степень соответствия между затратами и значимости функции для потребителя и отразить ее на функционально-стоимостной диаграмме.

Когда один материальный носитель или целая группа таких носителей полностью работает на одну определенную функцию, производственные затраты на нее определяются себестоимостью соответствующих носителей. Если один и тот же материальный носитель участвует в удовлетворении нескольких функций, затраты распределяются между функциями пропорционально вкладам носителя в реализацию этих функций. Такие затраты получили название «долевых» и представляют собой часть затрат на изделие, отнесенную к данной функции.

Сумма всех долевых затрат по функциям и затрат на образование связей между материальными носителями, реализуемых при операциях сборки и монтажа, составляет себестоимость изделия.

Другой подход при определении затрат на функции сводится к расчету автономных и приростных затрат. Под автономными понимаются затраты на устройство при условии, что оно выполняет только одну функцию, не участвуя в выполнении других функций. При суммировании автономных затрат по всем функциям нужно принимать во внимание не только результаты анализа, но и последствия синтеза технических решений, его влияние на себестоимость изделия в целом. Можно выбрать самые дешевые решения (например, с помощью морфологических матриц) по каждой функции и получить наименьшую сумму автономных затрат, но для того, чтобы объединить функции, могут потребоваться очень большие дополнительные затраты комплексования.

Для многофункциональных объектов дискретного исполнения следует определить автономные затраты на ведущие (по затратам) функцию, а затем последовательно прибавлять так называемые приростные затраты по другим функциям. Под приростными затратами понимается такие затраты, которое вызывается прибавлением (или удалением) этой функции (добавление функций ведется в порядке убывания их автономных затрат). Размер приростных затрат показывает, насколько удачно решена конструктором задача синтеза решений при объединении их в изделии.

Вторая группа задач связана со стоимостной оценкой синтезированных решений по изделию в целом (задача интегрирования). Для этой цели используют ряд методов. Наиболее распространенным среди укрупненных медов расчета являются следующие.

Метод расчета себестоимости по удельным показателям – укрупненный метод оценки затрат, основанный на предположении, что себестоимость меняется пропорционально изменению определяющего технико-эксплуатационного параметра изделия. Себестоимость проектируемого изделия определяется произведением удельных затрат, приходящихся на единицу параметра изделия аналога, и значения этого параметра для нового изделия. Например, таким показателем может быть удельная стоимость единицы полезной площади для изделий типа больших интегральных схем БИС (подробнее см.: , Ковалев -экономический анализ и оптимизация конструкций машин –М.: Машиностроение, 1981).