Использование функционально-стоимостного анализа в конструкторской подготовке производства

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра менеджмента

РЕФЕРАТ

На тему:

"Использование функционально-стоимостного анализа в конструкторской подготовке производства"

Минск, 2009

Функционально-стоимостной анализ – метод, позволяющий отображать наилучшие технические решения при создании и освоении новой техники или новой технологии, увязать в единый комплекс вопросы обеспечения функциональной полезности и качества новой техники (технологии) и минимизации затрат на её производство и эксплуатацию, обеспечивая наилучшие соотношения между ними.

ФСА является такой методологией организации проектирования, которая позволяет развивать показатели качества и составляет содержательную основу проектирования любого изделия (технологии), отражая основные его принципы, способствующие разрешению технико-экономических противоречий и улучшению принимаемых технических решений.

Цель ФСА – снижение затрат на проектирование, изготовление и эксплуатацию изделия путём выбора такой конструкции, которая позволяла бы сократить совокупные затраты при одновременном сохранении или повышении качества продукции в пределах её функционального назначения.

В соответствии с основными руководящими документами под ФСА понимается метод системного исследования функций изделия (процесса, структуры), направленный на минимизацию затрат в сферах проектирования, производства и эксплуатации при сохранении (повышении) качества и полезности объекта для потребителей (т.е. направленный на оптимизацию соотношения затрат и потребительской стоимости).

Этот метод ориентирует на приближённую оптимизацию с использованием относительно простых алгоритмов, предусматривающих комплексную поэтапную технико-экономическую оценку решений с учётом не только внутренних, но и внешних характеристик объекта.

Как правило, ФСА используется на стадиях научно-исследовательских работ (НИР), опытно-конструкторских работ (ОКР), конструкторской подготовки производства (КПП) и технологической подготовки производства (ТПП) для предотвращения появления неэффективных решений. Он позволяет абстрагироваться от предметной формы изделия и рассматривать его как совокупность функций, необходимых потребителю, определять минимально необходимые затраты на их рекомендацию с учётом значимости и важности, находить технические решения, укладывающиеся в заданные допуски по стоимости и качеству.

ФСА применяется для снижения неоправданных издержек производства путём ликвидации ненужных функций и элементов (носителей функций), удорожающих продукцию.

В настоящее время в системе СОНТ широко используются три формы ФСА: творческая (на стадиях НИР и ОКР), корректирующая (на стадиях КПП, ТПП, отработки в опытном производстве (ООП), организационной подготовки производства (ОПП)) и инверсная (на стадии освоения изделия в промышленном производстве (ОСП)).

Как правило, ФСА проводится в несколько этапов:

1. Подготовительный этап. На этом этапе выбирается объект исследования, формируются цели и желаемый результат анализа, составляется план выполнения ФСА.

2. Информационный этап. На этом этапе осуществляется подготовка и сбор необходимой информации об объекте исследования и его аналогах; составляется структурная модель (СМ) объекта; определяются затраты на каждый элемент объекта и удельный вес затрат по каждому элементу, исходя из общих затрат на изделие; строится диаграмма Парето.

Структурная модель объекта представляет собой с определённой степенью упрощения “скелет” изделия, его обобщённый вид. Однако следует отметить, что СМ не даёт полного представления о связях и отношениях, возникающих в изделии при его функционировании. Она отражает только наиболее устоявшиеся, статические связи в системе, в то время как действительные свойства системы всего изделия проявляются через динамические связи, действия и взаимодействия, которые происходят в процессе функционирования системы.

Каждый конструктивный элемент изделия называется материальным носителем функций (МНФ) и участвует в реализации основной и как следствие главной функции изделия.

Расчёт затрат на каждый элемент (МНФ) производится по одному из известных методов, в частности: по удельным показателям, по структурной аналогии, по методу баллов, по методу оценки на основе математических моделей и наконец прямым методом расчёта по статьям калькуляции. Рекомендуется расчёт затрат вести в табличной форме, в которой определяется удельный вес затрат по каждому элементу (МНФ) и устанавливается порядок расположения затрат по убыванию, начиная с самых высоких их значений и заканчивая минимальными затратами, приходящимися на отдельный элемент изделия.

Исходя из структурной модели и расчёта затрат по каждому МНФ строится диаграмма Парето. При построении диаграммы Парето по оси абсцисс располагаются все МНФ в порядке убывания их затрат, а по оси ординат откладывается удельный вес затрат в процентах от полной себестоимости изделия. При этом затраты учитываются нарастающим итогом.

В осях координат выделяются три зоны А, В и С, поэтому и метод получил название АВС.

Первая зона А соответствует наибольшему сосредоточению МНФ, составляющих 75% общих затрат на изделие. Вторая зона В составляет 20% общих затрат на изделие. Третья зона С соответствует остальным МНФ, составляющим в сумме 5% общих затрат, т.е. завершает картину распределения МНФ по зонам и затратам в целом.

Согласно теории метода АВС, элементы МНФ изделия, попавшие в зону А, подвергаются наиболее тщательному анализу и в первую очередь, затем могут подвергаться анализу МНФ, попавшие в зону В, а элементы, попавшие в зону С, как правило, тщательному анализу не подвергаются.

3. Аналитический этап. На этом этапе разрабатываются функциональная модель (ФМ), функционально-структурная модель (ФСМ) и строится функционально-стоимостная диаграмма (ФСД).

Функциональная модель – это логико-графическое изображение состава и взаимосвязей функций изделия, получаемое путём их формулировки и установления порядка подчинения. Каждая функция имеет свой материальный носитель и свой индекс, отражающий принадлежность к определённому уровню ФМ и порядковый номер.

Под функцией понимается проявление свойств изделия (объекта) в определённой системе отношений. Для удобства проведения ФСА разнообразные функции, выполняемые проектируемыми изделиями, могут быть классифицированы по различным признакам, в частности: по области проявления – внешние и внутренние; по роли удовлетворения потребностей – главные и второстепенные; по роли в обеспечении работоспособности – основные и вспомогательные; по характеру проявления – номинальные, потенциальные и действительные; по степени полезности – полезные, нейтральные и вредные.

Внешние функции отражают функциональные отношения между объектом и сферой применения.

Внутренние функции отражают действия и взаимосвязи внутри объекта, они обусловлены принципом его построения, особенностям исполнения.

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

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

Основные функции – функции, обеспечивающие работоспособность объекта, создающие необходимые условия для осуществления главной функции.

Вспомогательные функции способствуют реализации основных: соединительных, изолирующих, фиксирующих, направляющих, крепежных и др.

Основным назначением классификации функций является выделение среди них полезных, нейтральных и вредных. Полезные функции – внешние и внутренние функции, отражающие функционально-необходимые потребительские свойства и определяющие работоспособность объекта. Нейтральные функции – это излишние функции, которые отрицательно не сказываются на работоспособности объекта, но удорожающие его. Вредные функции – функции, отрицательно влияющие на работоспособность объекта, не создающие потребительскую стоимость, – удорожающие объект.

На основании определения и классификации функций изделия строится функциональная модель изделия.

Построение ФМ осуществляется следующим образом: на верхнем уровне ФМ располагаются главные и второстепенные функции, т.е. внешние функции изделия; на втором уровне располагаются основные функции (внутренние), необходимые для реализации главной функции; на третьем (может быть четвёртом и т.д.) уровнях располагаются вспомогательные функции, которые обеспечивают основные.

Не зависимо от целей ФСА при построении ФМ следует учитывать, что функции верхнего уровня должны являться отражением целей функций нижнего уровня, а нижний уровень функций есть средство обеспечения функций вышестоящего уровня.

Каждой функции присваивается соответствующий индекс в зависимости от уровня ФМ, который отражается в функциональной модели: главная функция – F1; второстепенные – F2, F3 и т.д.; основные – F11, F12 и т.д.; вспомогательные – F111, F112 и т.д.

Если изделие имеет в своём составе функционально завершённые части, по каждой из них строится своя ФМ по тем же правилам, что и для изделия в целом.

После разработки функциональной модели с помощью экспертных методов осуществляется оценка значимости функций (rj) и их относительной важности для изделия в целом (Rj).

Оценка значимости и важности функции ведётся экспертными методами последовательно по уровням функциональной модели, начиная с первого (т.е. сверху вниз).

Нормирующим условием является следующее:

( 1 )

,

где  – значимость j-й функции, принадлежащей k-му уровню функциональной модели;

k – число функций, расположенных на одном уровне функциональной модели и входящих в общий узел вышестоящего уровня.

Учитывая многоступенчатую структуру функциональной модели, наряду с оценкой значимости функций по отношению к ближайшей вышестоящей, определяется показатель относительной важности функции любого уровня (Rj) по отношению к изделию в целом:

( 2 )

,

где G – уровни функциональной модели.

Оценка значимости и относительной важности функций, как правило, осуществляется в табличной форме.

Функционально-структурная модель (ФСМ) изделия создаётся методом совмещения структурной и функциональной моделей. Построение ФСМ осуществляется путём наложения функциональной модели на структурную, в результате чего получается матрица. Строки матрицы ФСМ отражают состав элементов (МНФ) изделия и затраты на каждую функцию данного МНФ, а столбцы-функции по уровням ФМ. На пересечении строк и столбцов указывается величина затрат на i-го МНФ на j-ю функцию.

Из построения ФСМ видно, что отдельные МНФ или группа МНФ работают на одну функцию, тогда затраты на нее (SF) определяются затратами на создание соответствующего МНФ. Расчёт затрат осуществляется по формуле

( 3 )

,

где  – затраты (себестоимость) j-го МНФ, руб.;

m – количество j-х МНФ, работающих на i-ю функцию.

Если один и несколько МНФ участвуют в удовлетворении нескольких функций, то затраты на него распределяются между функциями пропорционально степени значимости () МНФ в реализации данных функций. Затраты на i-ю МНФ определяются по формуле

( 4 )

.

После определения относительной важности каждой функции и относительной величины затрат строится ФСД. Это совмещённый график, наглядно показывающий соответствие относительной важности функции (RF. i) – квадрант над осью абсцисс и относительной величины затрат на эту функцию (SF. i) – квадрант под осью абсцисс.

Сопоставление верхней и нижней частей диаграммы по каждой из функций, отражённых на оси абсцисс (Х), позволяет выявить диспропорции в изделии и степень удовлетворения одного из важнейших принципов ФСА – соответствия важности функций для потребителя затрат на её реализацию в сфере производства и эксплуатации.

Выполнения функционально-стоимостного анализа

Ниже приводится упрощённая схема выполнения корректирующей формы функционально-стоимостного анализа технического объекта на примере трансформатора.

1. Краткая характеристика объекта. Среди многочисленных и разнообразных электротехнических приборов и устройств трансформаторы по широте распространения и универсальности применения занимают одно из первых мест. Их применяют в схемах источников питания радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) различного назначения, в усилителях и генераторах низкой частоты в качестве междукаскадных и выходных, в цепях высокочастотных контуров, приёмно-усилительных устройств, в импульсных и других схемах.

Мощность, габариты, размеры и масса различных трансформаторов варьируются в очень широких пределах. Технические характеристики трансформатора представлены в табл.1.

Таблица 1. Технические характеристики трансформатора (рассматриваемый пример)

Наименование параметров и показателей	Единицы измерения	Значение
1	2	3
Параметры назначения
1. Номинальная мощность	Вт	60
2. Номинальное напряжение обмотки 1	В	220
3. Номинальное напряжение обмотки 2	В	36
4. Номинальный ток обмотки I	А	0,15
5. Номинальный ток обмотки II	А	5,0
Показатели качества исполнения функций
Потери холостого хода	Вт	0,6
Срок службы	лет	Не менее 15
Вероятность безотказной работы за 3000 ч	-	Не менее 0,99
Показатели внешней среды
Температура внешней среды	°С	От -40° С до +40° С
Степень защищённости от внешних воздействий	-	IP22

2. Структурное моделирование рассматриваемого объекта. Структурная модель составляется на основе изучения конструкторско-технологической документации, в том числе спецификаций и имеет следующий вид (рис.1).

Рис.1. Структурная модель трансформатора