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

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
	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
	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
	Шестерня	3,5	0,7/2,45 0,15/0.525			0,05/0,175	0,1/0,35
	Шайба стопорная	0,1	1,0/0,1
	Гайка	0.2	1,0/0,2
	Шпонка	0,15	1,0/0,15
	Гайка	0.2		1,0/0,2
	Крышка	2,0		9,6/1,2		0,4/0,8
	Винт	0.05		1.0/0,05
	Подшипник упорный	3,0		0,9/2,7			0,1/0,3
	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
Значимость функций ИИЙ
11 уровня, %				35 9
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
Коэффициент затрат по функциям II уровня	0,74 1,32 0,67	1,46	1,3

Дата добавления: 2014-12-10