Размещено на http://www.allbest.ru/

135

1

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Функционально-стоимостной анализ технических объектов и порядок его проведения

Функция - начальное понятие ФСА

Список литературы

Приложение А

Методический пример использования ФСА



ВВЕДЕНИЕ

функциональный стоимостный анализ технический качество

Тема контрольной работы «Функционально-стоимостной анализ технических объектов и порядок его проведения» по дисциплине «Основы технического творчества».

В середине ХХ столетия во всем мире научная и техническая мысль была озабочена дальнейшим совершенствованием техники и технологии, что должно повысить качественный уровень технических объектов при снижении затрат на их производство. В результате появился новый метод, позволивший обеспечить выпуск качественной продукции. Этот метод получил название функционально-стоимостной анализ (ФСА) технических объектов [10,11].



ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И ПОРЯДОК ЕГО ПРОВЕДЕНИЯ

ФСА представляет собой методический инструмент проектирования, основанный на следующих принципах: системности; функционального анализа и синтеза; стоимостной оценки функций; коллективного творчества; анализ и принятие решений.

В Советском Союзе работы по созданию данного метода повышения технического уровня технических объектов начались следующим образом.

Конструктор Пермского телефонного завода Ю.М. Соболев, начав исследования с продукции своего завода, проанализировал десятки самых разнообразных конструкций изделий, выпускаемых другими заводами страны.

Было обнаружено, что почти все исследованные изделия имели много незаметных, на первый взгляд, недоработок, из-за чего происходит повышенный расход материалов, проводились повышенные трудовые затраты.

Ю.М. Соболев пришел к выводу о необходимости системного экономического анализа и поэлементной отработки конструкций, деталей и машин.

По его мнению, анализ каждой детали должен начинаться с выделения всех конструктивных элементов, характеризующих деталь, а именно: материал, размеров, допусков плоскостей, резьб, отверстий, параметров шероховатости поверхностей и т.д.

Этим расчленением как бы определяется отношение к затратам, которые необходимы для осуществления основными и вспомогательными элементами их функций.

Поэлементный экономический анализ конструкций показывает, что эти затраты, особенно по вспомогательной группе элементов, как правило, являются завышенными, что их можно сократить без ущерба для качества функционирования детали, сборочной единицы или изделия.

Лишние затраты становятся заметными именно в результате расчленения детали на элементы.

Индивидуальный подход к каждому элементу, нахождение в результате такого анализа новых, экономически более выгодных конструкторско-технологических решений и составляют основу метода Ю.М. Соболева.

В США термин «стоимостной анализ» впервые был введен в 1947г. в компании «Дженерал электрик». Толчком к разработке метода послужило то обстоятельство, что в годы второй мировой войны из-за нехватки ряда дорогостоящих цветных металлов конструкторский отдел разрешил временно изготавливать некоторые детали из дешевых доступных материалов.

После войны было установлено, что изделия с деталями, изготовленными из дешевых материалов, нормально функционировали и их качество сохранилось на нормальном уровне. Отсюда были сделаны выводы, что, во-первых, ранее созданные конструкции имели неопределенные «запасы» качества, которые не используются в эксплуатации и которые удорожают изделия, и, во-вторых, для предотвращения упомянутых «излишеств» в конструкциях и обеспечение, следовательно, небольших затрат необходимо при конструировании осуществлять экономический анализ. Группа специалистов под руководством инженера Л. Майлса разработала в связи с этим «стоимостной анализ», т.е. фактически ФСА технических объектов.

Что же такое функционально-стоимостной анализ?

Под ФСА понимается метод инженерной деятельности, системно объединяющий набор приемов и процедур, с помощью которых находятся оптимальные технические решения, реализующие полезные функции с минимальными затратами при сохранении или улучшении качества.

ФСА использует достижения ряда научных дисциплин, таких, как: моделирование, оптимальное программирование, теория решений, теория графов, квалиметрия, теория систем и др.

В то же время ФСА имеет ряд отличительных признаков, позволяющих рассматривать его как новый самостоятельный метод. Эти признаки заключаются в следующем:

а) исследование имеет функционально ориентированный характер, то есть в ФСА используется так называемый функциональный подход, который состоит в том, что для потребителя ценным является не изделие само по себе, а те полезные функции, которые оно может выполнять;

б) строгая, заранее установленная последовательность информационных, аналитических, творческих и организационных работ в соответствии с поэтапным рабочим планом;

в) коллективная организация творческой и аналитической деятельности специалистов;

г) непрерывная экономическая оценка всех технических предложений;

д) назначение «цели по затратам», т.е. того нижнего уровня затрат, к которому должны стремится разработчики;

е) комплексное рассмотрение проблемы со многих точек зрения:

1) производства;

2) эксплуатации;

3) снабжения, сбыта;

4) социального и научно-технического процесса.

Основные области применения ФСА следующие:

ѕ конструкторско-технологическая обработка выпускаемых изделий (т.е. модернизация и совершенствование конструкции и повышение ее технологичности);

ѕ техническая подготовка новых изделий.

ФСА проводится по следующим этапам:

ѕ подготовительный;

ѕ информационный;

ѕ аналитический;

ѕ творческий;

ѕ рекомендательный.

Подробное описание этапов приведено таблице 1.

Таблица 1. - Этапы ФСА и их содержание

Этап	Краткое содержание работ
Подготовительный	В Выбор изделия для анализа. Утверждение задания на проведение ФСА; образование рабочей группы; составление рабочей группы.
Информационный	Сбор, систематизация, изучение информации о конструкции, технологии, эксплуатации и о экономических показателях объекта анализа. Сбор информации об аналогичных объектах.
Аналитический	Формирование функций, их анализ и классификация. Установление взаимосвязи функций, их ранжирование. Определение функциональных элементов. Постановка задач для поиска идей и вариантов.
Этап	Краткое содержание работ
Творческий	Уяснение задач конструирования. Выдвижение, обсуждение и отбор, идей для решения задач. Эскизная проработка идей; подготовка вариантов конструкций, их обсуждение и отбор, экономическая оценка.
Рекомендательный	Выбор оптимального варианта конструкции. Обсуждение рекомендаций. Принятие решения о внедрении рекомендаций. Изменение конструкторской и технологической документации, изменение технологического процесса, оснастки, оборудования и т.п.

Функция - начальное понятие ФСА

Применительно к анализу изделий машиностроения наиболее подходит понимание функций как действия или воздействия, которое может или должен выполнять анализируемый объект или его элементы, т.е. функция предполагает какой-то процесс, работу, действие.

На ряде предприятий, учитывая большую важность в определении функций разработаны классификаторы функций с типовыми формулировками для типовых конструктивных элементов.

Вместе с тем формирование функций не является самоцелью.

На последующих творческих этапах проектирования какого-либо технического объекта для каждой функции выдвигаются способы их реализации, т.е. варианты технических решений. Задача сравнительного анализа - дать комплексную оценку каждого варианта и определить оптимальный, т.е. такое техническое решение, которое обеспечивает минимальные производственные затраты при сохранении качества исполнения функций не ниже определенного уровня.

Однако, как показывает опыт проектирования, «удержать» качество исполнения функций на некотором уровне от варианта к варианту невозможно. Поэтому возникает необходимость выработки более обобщенного критерия оптимальности, в который качество исполнения функций входило бы на равных основаниях с затратами.

Согласно теории экономической эффективности новой техники условием оптимальности считается минимум суммарных приведенных затрат

,

где S_nj - произведенные затраты на функцию или группу функций при j-ом варианте;

И_j - годовые эксплуатационные издержки на выполнение функции по j варианту;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, равной 0,15;

Р - норма амортизационных отчислений на восстановление машины.

Собственно аналитическая работа в ФСА включает три взаимосвязанные части:

ѕ анализ функций;

ѕ анализ производственных затрат;

ѕ анализ качества исполнения функций и эксплуатационных издержек.

Анализ функций включает выяснение состава функций и установление их взаимных связей. Анализ функций должен производится на базе системного подхода.

Машины относятся к специфицированным изделиям, они состоят из многих составных частей, соединенных между собой сборочными операциями.

Перед анализом функций необходимо изучить конструктивное строение изделия. На основании спецификации и чертежа общего вида составляется структурная схема в виде графа-дерева.

Системный подход в анализе технологического оборудования означает рассмотрение рабочей машины (автомобиля, пресса, станка, молота и т.п.), с одной стороны, как элемента более крупной производственной системы в виде линии или участка, а с другой, как системы, состоящей из ряда подсистем - различных сборочных единиц.

Функции, которыми обладает анализируемый объект, как отдельная система будем называть общесистемными (общеобъектными). При определении этих функций внутреннее строение объекта не затрагивается, т.е. объект рассматривается как «черный ящик» со своими «входами» и «выходами».

Функции, которыми обладают элементы анализируемого объекта, будем называть внутрисистемными. Эти функции предопределяются внутренним строением объекта.

Требования вышестоящей системы формируют так называемые требуемые или полезные функции объекта.

В отличии от требуемых функций существуют реальные функции, т.е. те действия, которые может выполнять объект в силу того, что он обладает определенными свойствами.

Таким образом, именно свойство объекта и заложенные в нем физические закономерности являются источником реальных функций.

Следует подчеркнуть, что именно требуемые или полезные функции исследуются в ходе ФСА. Потому очень важно их правильно расклассифицировать и экономически оценить.

При ФСА определяются и анализируются как общесистемные, так и внутрисистемные функции.

В зависимости от содержания требуемые внутрисистемные функции можно подразделить на рабочие, обеспечивающие и технологические.

Рабочими функциями называются такие действия, которые непосредственно входят в рабочий процесс изделия (машины).

Обеспечивающие функции - это такие действия, выполнение которых необходимо для реализации рабочих функций.

К числу обеспечивающих относятся функции: соединяющие, разделяющие, крепежно-фиксирующие, а так же гарантирующие долговечность, надежность и точность.

Технологические функции - это такие функции, которые создают возможности для выполнения технологии обработки и сборочно-разборочных операций.

Процесс формирования функций как составных частей ФСА и проектирование проведен на рисунке 1.

Анализ затрат на функции - довольно трудоемкий этап ФСА. Чтобы выполнить эту работу быстро и качественно, следует избегать чрезмерную детализацию и подробности расчетов.

Разного рода экономические «мелочи» и «нюансы» отвлекают внимание разработчиков от решения основных задач. Во многих случаях нет большой необходимости определять затраты по каждой внутрисменной функции, а можно ограничиться расчетами затрат на группу функций, носители которых подвергаются усовершенствованию сразу в комплексе.

Размещено на http://www.allbest.ru/

135

1

Рисунок 1.- Схема процесса формирования функции

Выбор оптимистического конструктивного варианта не может опираться только на определение производственных затрат. Требуется так же получить представление о том, насколько хорошо, насколько качественно выполняются объектом его функции в процессе эксплуатации.

Поэтому вводится в этом случае понятие качества исполнения функций (КИФ). Под этим понимается качество того объекта, который выполняет или должен выполнять функцию (группу функций).

При анализе КИФ решаются следующие задачи:

- установление экономически целесообразного технического уровня анализируемого объекта;

- выявляются «слабые места» в конструкции, которые имитируют качество всего объекта;

- оцениваются и анализируются эксплуатационные издержки для нескольких вариантов технических решений, что необходимо для подготовки предложений по выбору оптимального варианта.

История ФСА неразрывно связана с борьбой против «излишек качества» в конструкциях, т.к. неиспользуемые при эксплуатации технические возможности машин вызывают значительные потери, напрасное расходование времени и средств.

Комплексный показатель качества исполнения функций Б_кач у каждого варианта рассчитывается как сумма балловых оценок, скорректированных с учетом коэффициентов весомости свойств:

,

где К_кор - корректирующий коэффициент, обращающий Б_кач в ноль, если хотя бы одна оценка оказывается равной 0, определяется по формуле 0,9 (Б₁, Б₂, …. Б_п) 0,1/п;

Б_i - балловая оценка i -го свойства;

К_вi- коэффициент весомости i -го свойства. Наивысший комплексный показатель качества, который может получить идеальный конструктивный вариант при выбранной балловой шкале, равен 4, т.к. .

Разность между комплексной балловой оценкой идеального варианта и оценкой данного варианта будем называть комплексным показателем несовершенства этого варианта: Б_нс = 4 - Б_кач.

Если допустить, что между степенью несовершенства конструкции и эксплуатационными издержками имеется прямо пропорциональная зависимость, то эксплуатационные издержки для проектируемого варианта можно рассчитать по формуле:

И = И_б Б_нс + И_min,

где И_б - удельные эксплуатационные издержки, приходящиеся на один балл;

И_min, - минимальные издержки при идеальном варианте.

Величина удельных издержек Иб, а так же Иmin, может быть рассчитана на основе статистического анализа данных об экономических показателях в эксплуатации реальной конструкции и существующих аналогичных конструкций.

Подводя итоги сказанному о ФСА следует еще раз остановиться на основных приемах ФСА:

а) при поиске вариантов объект рассматривается как комплекс абстрактных функций;

б) каждая функция объекта проектирования и его элементов рассматривается системно;

в) техническая и экономическая обработка решений определяется параллельно;

г) ориентиром в процессе проектирования выступают допустимые лимиты затрат по функциям;

д) устранение бесполезных и вредных элементов;

е) многовариантность технических решений;

ж) алгоритмизация выполнения процедур и операций;

з) коллективный поиск решений.

Особенность современных методологических исследований - это ориентация на широкое использование ЭВМ и создание систем автоматизированного проектирования.

Один из возможных путей ускорения практической реализации результатов ФСА - создание специальных групп (групп реализации, комплексных бригад и т.п.), состоящих из конструкторов, технологов, исследователей, работников цехов, которые осуществляют более оперативное доведение найденных решений до практического осуществления. В этой связи целесообразно участников внедрения заинтересовать материально.

В приложении А приведен методический пример использования ФСА.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чус А.В., Данченко В.Н. Основы технического творчества.- Киев - Донецк: Вища школа, 1983-183с.

2. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. - М.: Машиностроение, 1988.-366с.

3. Альшулер Г.С. Алгоритм изобретения. - М.: Московский рабочий, 1973.

4. Альшулер Г.С. Творчество как точная наука. - М.: Советское радио, 1979.

5. Альшулер Г.С. Найти идею. Введение в теорию решения изобретательских задач. - Новосибирск: Наука, 1986.

6. Буш Г.Я. Рождение изобретательских идей. - Рига: Лиссма, 1976.

7. Буш Г.Я. Методологические проблемы технического творчества. Тезисы докладов. - Рига: Латвийское РС ВОИР, 1979.

8. Буш Г.Я. Методы технического творчества. Рига: Лиссма, 1972.

9. Антонов А.В. Психология изобретательского творчества. - Киев: Вища школа, 1978.

10. Грамп Е.А. Функционально-стоимостной анализ: сущность, теоретические основы, опыт применения за рубежом. - М.: Информэлектро, 1980.

11. Карпунин М.Г., Майданчик Б.И. Функционально-стоимостной анализ в электротехнической промышленности. - М.: Энергоатомиздат, 1984.



ПРИЛОЖЕНИЕ А

Методический пример использования ФСА.

Рассмотрим методический пример использования ФСА при решении задачи совершенствования конструкции школьного портфеля.

В настоящее время существует большое число различных моделей школьных портфелей. Портфель предназначен для переноса книг, тетрадей и прочих мелких предметов общей массой не более 5 кг. Условия эксплуатации портфеля довольные тяжелые. В дождь переносимые предметы должны защищаться от повреждений.

1 Анализ функций портфеля. Функция портфеля: обеспечение хранения и переноса предметов общей массой не более 5 кг. Он часто используется не по назначению: в качестве орудия самозащиты и нападения, для сидения на нем и т.д. портфель может лежать на сырой земле или траве, на снегу, в пыли. Срок эксплуатации 2-3 года - это нормативный ресурс. Существующие модели портфелей обладают рядом недостатков: недостаточно хорошо сохраняют внешнюю форму, не всегда обеспечивают предохранение предметов от воздействия окружающей среды и т.д.

2 В таблице А.1 приведено описание конструктивной функциональной структуры наиболее распространенной конструкции портфеля, а ни рисунке А.1 изображена функциональная структура портфеля.



Таблица А.1 Анализ функций портфеля

Элементы	Функции
Обозначение	Наименование	Обозначение	Описание
Е0 Е1 Е2 Е3 Е4 Е5	Корпус Крышка Ручка Замок Перегородка Карман на корпусе	Ф0 Ф1/ Ф1// Ф2 Ф3 Ф4/ Ф4// Ф5	Обеспечение хранения и переноса предметов (V2) не более 5 кг Предохранение предметов (V2) от внешних воздействий (V3) Передача усилия от руки (Е2) на корпус (Е0) Передача усилия от руки (V1) на крышку (Е1) Закрепление подвижной части крышки (Е1) на корпусе (Е0) Разделение переносимых предметов (V2) Увеличение устойчивости формы корпуса (Е0) Обеспечение хранения мелких предметов (V2)

Размещено на http://www.allbest.ru/

135

1

Рисунок А.1 - Функциональная структура портфеля.

3 Список основных требовании к школьному портфелю можно сформулировать таким образом:

- надежное предохранение предметов внутри портфеля от действия окружающей среды;

- обеспечение удобства переноса портфеля;

- сроки эксплуатации 3 г.;

- снижение себестоимости;

- собственная масса не более 1,2 кг;

- сохранение объемной формы;

- повышение надежности работы замка;

- улучшение внешнего вида портфеля.

Можно выделить следующие критерии развития:

- трудоемкость изготовления портфеля:

- расход материалов;

- эргономичность;

- красота внешнего вида.

Таблица А.2 - Сводная ведомость стоимостей функций

Функция	Наименование элементов	Стоимость функции, грн.
		минимально возможная	максимально допустимая
Ф0	Корпус	1,64	2.84
Ф1/, Ф1//	Крышка	0,60	0,96
Ф2	Ручка	0,28	0,32
Ф3	Замок	0,24	0,76
Ф4/, Ф4//	Перегородка	0,23	0,23
Ф5	Карман	0,53	0,38

4 Функции элементов портфеля, выявленные и описанные при выполнении п.2 можно разделить следующим образом. Функция элемента Е₀ совпадает с функцией ТО в целом и является главной. К основным функциям относятся Ф₁^//, Ф₂ и Фз. Функции Ф₁^/, Ф₄^/, Ф₄^//, Ф₀ относятся к вспомогательным. Ненужные функции отсутствуют, что, по-видимому, вызвано длительной эволюцией конструкции портфеля.

5 Определение и сравнение стоимости функций элементов портфеля нетрудно сделать в сопоставимых денежных единицах. В таблице А.2 приведена сводная ведомость стоимости функций, где максимально допустимая стоимость соответствует выпускаемым портфелям, а минимально возможная определена по лучшим аналогам и эекспертним оценкам специалистов.

6 Выявление зон наибольшего сосредоточения затрат начнем с оценки ресурса функций. Степень использования функции Ф₀ определяет ресурс всего портфеля. Как правило, в первую очередь нарушение (примерно на 25 %) этой функции происходит из-за повреждения углов корпуса.

Функция Ф'₁ реализуется только в условиях непогоды, поэтому избыточность составляет 50 %.

Функция Ф^//₁ реализуется при переносе портфеля и связана с функцией Ф'₁. Крышка изготовляется из того же материала, что и корпус, и имеет повышенную жесткость. Таким образом, ресурс функции Ф^//₁ завышен по сравнению с ресурсом портфеля примерно на 20 %.

Таблица А.3 - Доли излишних и недостающих затрат

Обозначение функции	Ресурс функции повышенный (+), пониженный ( - ) рt,. %	Относительные затраты на выполнение функции Qt. %	Доли излишних (+) или недостающих (-) затрат Rt, %
Ф0	-25	40	-10
Ф1/	+50	15	7,5
Ф1//	+20	8	1,6
Ф2	0	6	0
Ф3	-30	18	-5,4
Ф4/	+60	5	3
Ф4//	+10	6	0,6
Ф5	+40	2	0,8

Таблица А.4 - Пример выявления относительной разницы стоимостей

Функции	Наименование элементов	Относительная разность стоимостей, %
Ф3 Ф0 Ф1/, Ф1// Ф2	Замок Корпус Крышка Ручка	68 42 37 12

Функция Ф₂ имеет ресурс, соизмеримый с продолжительностью эксплуатации портфеля.

В рассматриваемой конструкции у функции Ф₃ заниженный ресурс, обусловленный сложной конструкцией замка и более низким сроком безотказной работы по сравнению с портфелем. Ресурс этой функции занижен на 30 %.

Функция Ф^/₄ имеет повышенный ресурс, примерно на 60 %.

Функция Ф"₄ совмещается с функцией Ф^/₄ и имеет завышенный на 10 % ресурс по сроку службы.

Функция Ф₅ имеет ресурс, превышающий срок службы портфеля на 40 %.

Для выявления зон наибольшего сосредоточения затрат результаты проведенного анализа удобно представить в виде таблице А.3, из которой видно, что наибольшие излишние затраты выпадают на долю функции Ф^/₁ (крышки), а наибольшие недостающие затраты несут функции Ф₀ (корпуса) и Ф_3.

На основе таблицы А.2 составим таблицу А.4 наибольших разностей (более 10 %) стоимостей функций в порядке убывания.

На основании таблицы А.3 можно сделать вывод, что наибольшие затраты сосредоточены при реализации функций Ф₀, Ф₁ Ф₃. Кроме того, следует обратить внимание на низкую надежность выполнения функций Ф₀, Ф₃.

7 По результатам расчетов, приведенных в таблице А.4, можно сформулировать задание по усовершенствованию конструкции портфеля в целях снижения его стоимости и повышения эксплуатационной надежности. Доля излишних затрат по функции Ф₀ значительна и требует перехода на другие; более дешевые и технологичные материалы. В то же время доля недостающих затрат по функции Ф₀ также велика по фактическим расходам. Усовершенствование корпуса за счет укрепления его углов металлическими планками или плотным материалом требует незначительных дополнительных затрат, позволяющих существенно повысить ресурс этой функции. Для исключения избыточности функций Ф'₁ и Ф^//₁ целесообразно на .конструктивной функциональной структуре (см. рисунок А.1) разделить элемент Е₁ в соответствии с функциями Ф'₁ и Ф^//_1.

Для реализации функции Ф'₁ следует ввести элемент Е'₁, который может быть выполнен в виде тонкой полимерной пленки, а для реализации Ф"₁ -- элемент Е"₁, который может быть изготовлен в виде ремней, несущих силовую нагрузку. При этом элементы Е'₁ и Е"₁ могут быть конструктивно скреплены. Имеет смысл упростить конструкцию замка. В качестве варианта конструкции замка можно использовать подпружинную защелку, конструктивно совмещенную с выделенным элементом Е"₁. Совершенствовать ручки конструкции нет необходимости, так как на реализацию ее функции излишние затраты незначительны.

Таким образом, ФСА (как это было видно в отмеченном выше) кроме своего основного назначения дает действенные организационные рекомендации для внедрения методов инженерного (технического) творчества на предприятиях.

Размещено на http://www.allbest.ru/