Error: Reference source not found

Часть 9

Анализ хода решения

Рекомендация для разработки

ТРТС

Новый общий принцип

Рис. 9.1. Структура АРИЗ

9.4. Функционально - стоимостный анализ при проектировании изделий

При создании новой техники цель ФСА конкретизируется в зависимости от стадий жизненного цикла изделия.

Рис. 9.2. Основные стадии жизненного цикла изделия, на которых ФСА: С+Е_нК – приведенные затраты на единицу продукции (изделия); ПС – потребительские свойства изделия

Как видно из схемы, ФСА должен выполняться на самой ранней стадии — при выборе способа производства заданного изделия, который определяет выбор средств труда, а не наоборот. В таком подходе заложен важный фундамент для вскрытия наиболее глубинных резервов. 0н позволяет отказаться от усовершенствования тради­ционной малоэффективной техники и создает предпосылки для разработки принципиально новых высокоэффективных средств труда.

На первой стадии изучаются требования заказчика к изделию-товару, для которого создаются средства труда. При этом выделяют важнейшие функции, определяющие сущность изделия, и способы их выполнения. В качестве критериев — потребительские свойства изделия (ПС) и приведенные затраты на их достижение.

На второй стадии объектом функционально-стоимостного анализа являются непосредственно способы изготовления изде­лия-товара. Например, заказчик поставил перед проектной ор­ганизацией задачу разработать конструкцию зубчатого колеса повышенной надежности и спроектировать или подобрать оборудование для его производства. Поставленную задачу можно решить различными способами — применить традици­онную стружечную технологию, малоотходную обработку давлением, способ порошковой металлургии и т. д. Но возни­кает вопрос: какой способ принять для дальнейшей проработ­ки? В качестве главных факторов, определяющих выбор спо­соба, выступают потребительские свойства изделия, объем выпуска и тип производства. Эти особенности устанавливают принципиальную схему средств труда, схему технологии и ор­ганизации производства, производственную и эксплуатацион­ную технологичность конструкций. Особая ответственность при выборе способа изготовления заключается в том, что он может на долгие годы определить технический уровень произ­водства. Функциональный подход на этой стадии — важнейшее средство снижения всех затрат в народном хозяйстве.

На стадии анализа конструктивных схем проектируемого оборудования выявляются степень его сложности, уровень ав­томатизации основных и вспомогательных функций. В процес­се этого анализа результаты сопоставляются с данными ана­логичных конструкций (отечественных и зарубежных). Приня­тию решений о степени автоматизации, например, универсаль­ного металлообрабатывающего, оборудования должно пред­шествовать тщательное изучение условий его функционирова­ния, типа производства и сложности обрабатываемых деталей. После выбора рациональной конструктивной схемы проектируемого оборудования функционально-стоимостной анализ выполняется на стадиях конструкторской и технологической подготовки производства. Критерии оценки эффективности этих стадий ФСА — максимальное достижение потребитель­ной стоимости при минимальных затратах в производстве.

На стадии разработки технического задания анализируют­ся базовые показатели технологичности и определяются глав­ные направления, которые могут способствовать наилучшему решению конструкторских и технологических задач, возни­кающих при создании нового изделия.

На стадии разработки технического предложения задачей ФСА является выбор рациональной компоновки составных частей конструкции, что имеет важное значение в ее функционировании и техническом обслуживании. В процессе ФСА проверяются варианты конструктивных решений с позиций технологичности, при этом проводится сравнительная оценка по следующим направлениям:

Какая схема имеет лучшие предпосылки для рациональной компоновки?

Какие составные части конструктивной схемы имеют пред­посылки для использования стандартных или унифицирован­ных вариантов?

Какие составные части конструктивной схемы имеют пред­посылки для применения в производстве типовых технологи­ческих процессов и какие требуют применения новых и мало изученных процессов?

Каких средств технического оснащения могут потребовать сравниваемые варианты?

Возможность ограничения номенклатуры конструкционных материалов и т. д.

На стадии разработки эскизного проекта анализируются принципиальные конструктивные решения, окончательно вы­бираются рациональная схема и компоновка, определяются оп­тимальные габаритные размеры конструкции. Оценка произ­водится по тем основным и вспомогательным показателям тех­нологичности, которые могут быть рассчитаны на стадии эс­кизного проекта.

На стадии разработки технологического проекта произ­водится функционально-стоимостный анализ окончательных конструктивных решений важнейших узлов и базовых деталей. Анализируются материалоемкость, энергоемкость и трудоем­кость отдельных узлов и конструкции в целом.

На стадии разработки рабочей конструкторской докумен­тации масштабы ФСА распространяются на отдельные сбороч­ные единицы и детали. Анализируются материалоемкость, тру­доемкость и технологическая себестоимость деталей. Произ­водится оценка уровня технологичности конструкции по базо­вым показателям, имеющимся в техническом задании.

На стадии технической подготовки производства наиболь­шее значение результаты ФСА имеют на первых этапах проек­тирования, когда определяются основные конструктивно-технологические признаки конструкции, предопределяющие в основном ее технологичность.

На стадии производства объектами ФСА становятся не­посредственно процессы изготовления изделия. Ставится зада­ча обеспечения заданных потребительских свойств изделия при минимальных затратах на его производство. Один из глав­ных критериев оценки вариантов организации производствен­ного процесса — технологическая себестоимость.

На стадии функционирования средств труда функциональ­но-стоимостный анализ осуществляется в двух аспектах. С од­ной стороны, рассматриваются вопросы организации произ­водства, в частности, уровень использования средств труда, с другой – организация труда и факторы, максимально обес­печивающие реализацию потребительских свойств оборудова­ния при минимальных затратах в эксплуатации. При этом важным показателем, характеризующим ценность оборудования, является степень соответствия его функций требованиям про­изводства. Функции, выполняемые оборудованием, с одной стороны, должны в наибольшей степени соответствовать этим потребностям, с другой — максимально реализоваться в сфе­ре эксплуатации. Именно недостаточное использование тех­ники по мощности является одной из важных причин снижения фондоотдачи. Предприятия приобретают обычно оборудование завышенной мощности без должного экономического анализа. В результате в машиностроении металлорежущие станки ис­пользуются по мощности в среднем на 30...40 %. Мощности же главных приводов станков постоянно возрастают. Рост функциональных возможностей оборудования, а следователь­но, и его стоимости, экономически оправдан только в том слу­чае, если ему будет соответствовать рост организационного уровня производства, в противном случае это может привести к снижению фондоотдачи.

Рассмотренные стадии жизненного цикла изделия позволя­ют сделать вывод, что в общем широком понятии основная цель ФСА при создании новой техники — предупреждение разра­ботки и реализации малоэффективных технических проектов, т. е. выбор таких решений, которые бы на принципиально новой основе обеспечили минимальные приведенные затраты в сфере производства изделий при сохранении заданных потре­бительских свойств, определяющих максимальную их потре­бительскую стоимость.

На каждой стадии ФСА цель его проведения конкретизи­руется. Так, на стадиях выбора способа производства и разра­ботки объекта основная цель ФСА состоит в предупреждении возникновения функционально излишних затрат, что предоп­ределяет выбор способа изготовления продукции, обеспечи­вающего коренное снижение затрат в народном хозяйстве и оп­ределяющего на перспективу технический уровень производст­ва; на стадии технической подготовки и при организации про­изводства — в предупреждении возникновения излишних за­трат в производстве при сохранении заданных потребительских свойств изделия; на стадии функционирования —в сокраще­нии или полном исключении экономически неоправданных эксплуатационных затрат и в достижении максимальной про­изводительности труда.

Результатом проведения ФСА должно быть снижение рас­хода всех видов ресурсов на единицу полезного эффекта, которое достигается путем сокращения затрат при одновремен­ном повышении потребительских свойств объекта, повышения качества при сохранении уровня затрат, уменьшения затрат при сохранении уровня качества, сокращения затрат при обо­снованном снижении технических параметров до их функцио­нально Необходимого уровня.

Общие принципы ФСА изделия. На каждой стадии жизненного цикла изделия анализ имеет свои особенности, но в то же время он базируется на общих принципах. Основные из них можно сформулировать следующим образом: системность, последо­вательность, приоритетность, оптимальность детализации, функциональный подход, соизмерение значимости функций и затрат на их реализацию, установление ограничений, кол­лективное творчество.

Принцип системности при проведении анализа предпола­гает изучение изделия как единого целого — системы, входом которой являются ресурсы (материалы, орудия труда, труд ра­бочих), а выходом — изделие с определенной потребительной стоимостью.

Принцип последовательности предполагает поэтапное вы­полнение экономической проработки на всех стадиях жизнен­ного цикла изделия.

Принцип приоритетности при анализе отдает предпочте­ние тем узлам и механизмам, которые имеют наибольшее влияние на формирование затрат в сфере производства и потреби­тельной стоимости изделия.

Принцип оптимальной детализации заключается в том, что в зависимости от поставленной задачи меняются глубина и сте­пень детализации анализируемого объекта.

Функциональный подход рассматривает каждый объект как комплекс функций, обеспечивающих заданную потребитель­ную стоимость изделия.

Принцип непрерывного соизмерения значимости функций и затрат на их реализацию позволяет выделить наиболее до­рогостоящие функции и сконцентрировать поиск глубинных резервов.

Принцип ограничения предусматривает предварительное установление ограничений по серийности, материалоемкости, трудовым затратам. Самый лучший вариант принимаемого ре­шения, не учитывающий эти лимиты, может оказаться несостоятельным.

Принцип коллективного творчества допускает самое широ­кое участие в работе специалистов различных профессий, использование методов активизации творческого мышления, включая приемы коллективной экспертизы.

Принципы и общая процедура проведения ФСД едины для всех стадий проектирования, производства и функционирова­ния изделий. Отличие связано только с тем, что объектами анализа могут быть конструкторские, технологические или ор­ганизационные решения.

Этапы проведения ФСА изделия. Основные положения методики проведения функционально-стоимостного анализа включа­ют следующие этапы: подготовительный, информационный, аналитический, творческий, исследовательский, рекоменда­тельный и этап внедрения.

На подготовительном этапе производятся выбор конкрет­ного объекта, подготовка плана-графика и перечня информа­ционных материалов, необходимых для проведения анализа.

Информационный этап включает в себя подготовку, систе­матизацию и изучение информации, относящейся к созданию и использованию объекта анализа; обработку данных о затра­тах на функционирование объекта; определение структурно-элементной модели объекта анализа и его составных частей.

В содержание работ аналитического этапа входит, в част­ности, формулировка функций объекта анализа как единого целого; классификация этих функций на основные и вспомога­тельные, выделение бесполезных (ненужных), вредных функ­ций, разделение затрат на функционально необходимые и из­лишние; выделение зон с наибольшим сосредоточением затрат.

На творческом этапе уточняют сведения об объекте анали­за, исходя из задач, определенных на предыдущем этапе; вы­бирают приемы и методы активизации творческого процесса поиска идей.

На исследовательском этапе осуществляются разработка эскизов по отобранным вариантам; сравнительная технико-экономическая оценка вариантов; отбор наиболее рациональных для реализации вариантов решений; создание (при необ­ходимости) макета или опытного образца.

Рекомендательный этап предназначен для рассмотрения на научно-техническом совете или заседании комитета ФСА предприятия (организации) материалов, представленных ис­следовательской рабочей группой, и принятия заключения по рассмотренным вариантам. Работа на данном этапе заканчива­ется утверждением плана мероприятий по внедрению рекомен­даций ФСА.

Рассмотрим более подробно порядок проведения работ на аналитическом этапе. На этом этапе в зависимости от стадии ФСА составляются структурная схема способа производства изделия-товара, структурная схема создаваемой конструкции машины для производства этого изделия, ее узлов базовых деталей и т. д. Формируются и классифицируются функции каждого объекта, устанавливаются взаимосвязи функций и производится их ранжирование по значимости и затратам на воплощение.

Функции изделия. Необходимо производить подробное описание функций изделия. Внешние функции характеризуют служебное назначение изделия. Среди них можно выделить технико-эксплуатационные, эстетические, эргономические и экологические функции. В зависимости от роли в удовлетворе­нии потребностей различают главные и второстепенные внеш­ние функции. Главная функция отражает основную цель соз­дания объекта, второстепенная — побочную. Внутренние функции являются элементами объекта или их связями, к ним относятся технические (конструктивные) и технологические функции изделия. В зависимости от роли в рабочем процессе выделяют основные и вспомогательные внутренние функции. Основная функция подчинена главной и обусловливает прин­цип работы объекта. Вспомогательные функции предназначе­ны для обеспечения главных, второстепенных и основных функций. К ним можно отнести соединительные, фиксирующие, направляющие, крепежные и др.

Элементы объекта (сборочные единицы, детали) и их дейст­вия могут быть полезными (функциональными) или бесполез­ными (нефункциональными), в том числе нейтральными или вредными для изделия в целом. Функции таких элементов — лишние, не нужные для изделия. Полезные действия элементов делают объект пригодным для удовлетворения заданной по­требности, их функции — необходимыми для объекта, нуж­ными. Бесполезные действия элементов порождают излишние функции, вызывающие неоправданную избыточность парамет­ров и затрат. Вредные действия элементов проявляются в оп­ределенных условиях и приводят к ухудшению потребитель­ских свойств объекта, удорожают его.

Для выявления главных, второстепенных и ненужных функций пользуются следующим приемом. Если взять изделие в целом, то его главная функция определяется его назначением. Например, главная функция легкового автомобиля заключа­ется в том, чтобы перевозить пассажиров и определенное ко­личество груза. Именно ради этой главной функции потребитель ищет, а производитель изготовляет данное изделие.

Вместе с тем изделие обладает рядом других функций, придающих ему дополнительную ценность и привлекательность в глазах потребителя, но не оказывающих существенного влия­ния на его основное назначение. Это могут быть эстетические, эргономические, экологические достоинства, особая прочность и иногда мода и престиж. Эти функции второстепенны, хотя в некоторых случаях, в особенности если речь идет о качестве, они могут выдвинуться на первое место.

Возвращаясь, к примеру, с автомобилем, отметим, что эсте­тические функции (форма, цвет, отделка и т. д.) являются вто­ростепенными. Однако форма может быть технологичной или нетехнологичной, что влияет на увеличение или снижение затрат. Особенно возрастают расходы в связи с дополнительной отделкой салона и кузова. В данном случае получение каждой дополнительной эстетической функции требует новых затрат. Но для обычного автомобиля не всегда требуется осо­бая отделка и особые комфортные условия. Сокращая коли­чество излишних функций, мы тем самым избавляемся от чрез­мерных затрат.

Важная задача функционального анализа заключается в вы­явлении и устранении или ослаблении действия ненужных и даже вредных функций. Так, двигатель автомобиля, выполняя основную функцию главного привода, не всю тепловую энергию превращает в двигательную, часть ее передается узлам и деталям, что снижает их работоспособность. Возникает проблема борьбы с ненужной функцией двигателя. Автомобили оснащаются специальными устройствами для отвода избыточ­ного тепла, создаются специальные жаропрочные материалы для двигателей и т. д. Все это требует дополнительных затрат и приводит к удорожанию автомобиля.

Рассмотренные функции имеются в различных изделиях ма­шиностроения независимо от их сложности. Содержание и степень использования функций оказывают соответствующее влияние на качество изделия, а также на производственные и эксплуатационные затраты.

Для проведения работ по ФСА распоряжением руководителя предприятия на базе одного из технических отделов

Рис.9.3. Конструкция опор вала червяка

создается рабочая группа, разрабатывается и утверждается рабочий план проведения ФСА, включающий формулировку конкретных задач по проведению анализа, состав исполнителей, сроки работ, а также источники покрытия затрат.

Порядок проведения функционально-стоимостного анализа изделия

Подготовительный этап. Объектом анализа выбран ре­дуктор, в частности, опоры вала червяка (рис. 9.3).

Конструкторское решение этого узла (сборочной единицы) заключается в креплении вала червяка в корпусе редуктора с помощью упорного и радиальных подшипников. Цель ФСА — разработать рекомендации по снижению затрат на произ­водство изделия путем совершенствования его конструкции, технологии изготовления, снижения материалоемкости при сохранении или повышении надёжности и эксплуатационных характеристик.

Информационный этап. На данном этапе осуществляется всесторонний анализ исследуемого объекта с точки зрения его потребительской значимости, конструкторского и техноло­гического решения, а также сбор, систематизация и изучение технико-экономической информации о его аналогах. В зависимости от иерархического уровня конструкции (схема, сборочная единица, деталь) применение ФСА имеет свои особенности. Для уровня «схема конструкции» ФСА применяется в двух направлениях: а) выбор принципиальной схе­мы конструкции —при проектировании новых изделий; б) ана­лиз вариантов исполнения конструкции в пределах существую­щей принципиальной схемы — при совершенствовании нахо­дящихся в производстве изделий. При использовании ФСА на уровне «сборочная единица» внимание сосредоточивается на анализе вариантов использования сборочной единицы в пре­делах конкретной принципиальной схемы; рассматривается возможность изменения числа элементов, их размещения, взаимодействия и т. д. Для уровня «деталь» метод ФСА мо­жет быть использован для отработки детали на технологич­ность.

Для каждого из иерархических уровней изделия основным инструментом анализа является построение функциональной структуры как комплекса взаимосвязанных функций. При этом для каждого уровня устанавливают основную функ­цию (функцию цели), которую необходимо на этом уровне обеспечить.

В нашем примере мы рассматриваем сборочную единицу червячного редуктора. Применительно к конструкции узла для верхнего иерархического уровня может быть выбрана функция цели «передавать крутящий момент»— генеральная цель (I уровень). Формирование целей более низкого уровня осуществляется путем декомпозиции главной цели с помощью ответа на основной вопрос: «Что надо сделать, чтобы достиг­нуть цели?» Например, для того чтобы передать крутящий момент, необходимо закрепить вал червяка 1 в корпусе редук­тора 2—II уровень цели. Для этого необходимо зафиксиро­вать его в радиальном и осевом направлениях — III уровень подцели и т. д. Таким образом формируется функционально-структурная схема (дерево целей), на основе которой строится функциональная модель (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Общий вид функциональной модели редуктора червячного

Аналитический этап. В соответствии с назначением объек­та анализа и согласно его функциональной модели проведено разделение функций на основные и вспомогательные, сформу­лировано их содержание и определены материальные носители (табл. 9.5). Из таблицы видно, что в реализации вспомогатель­ной (фиксирующей) функции III уровня F₁₂₂ задействовано больше всего материальных носителей (деталей). Следователь­но, при совершенствовании конструкции необходимо обратить внимание именно на этот элемент конструкции.

На последующем этапе анализа путем наложения функ­циональной и структурной моделей строится совмещенная модель, с помощью которой осуществляется распределение затрат по функциям (табл. 9.6). Для этого предварительно производится (экспертным методом) оценка вклада материаль­ных носителей в обеспечение основных и вспомогательных функций. Определяется значимость (весомость) функций каждого уровня функциональной модели.

Таблица 9.5