Законы функционального строения и развития систем

Понятие о функционально-стоимостном анализе (ФСА).

Системный анализ.

Функционально-стоимостный и функционально-физический

Под функционально стоимостным анализом понимают метод системного анализа функций объекта (технологического процесса, производства, системы управления), направленный на поиск технико-экономических резервов объекта с целью повышения его эффективности.

По своему содержанию ФСА – это комплексная программа, объединяющая функционально-физический, технико-экономический анализ, организационно-технические мероприятия.

Главный экономический принцип ФСА – стоимостная оценка функций объекта, новых решений и альтернативных вариантов, реализующих эти функции. Оценку функций производят в виде функционально-стоимостных диаграмм имеющих вид рис.2.1.

Рис.2.1. Пример функционально-стоимостной диаграммы.

Системный анализ функций объекта требует знаний техники, технологии, управления, экономики, энергетики и т.д. Поэтому ФСА проводится группой специалистов разных профессий, которые входят во временную рабочую группу (ВРГ).

Коллективное мнение экспертов, объединенное общей целью решения задачи, способствует более объективной оценке принимаемых решений. При этом широкое применение находит метод экспертных оценок.

Этапы ФСА могут быть представлены следующей схемой.

Рис.2.2. Схема этапов ФСА.

Обозначения на рис.2.2.

П — подготовительный этап; ИНФ — информационный этап; А — аналитический этап; Т — творческий этап; ИС — исследовательский этап; Р — рекомендательный этап; В — внедренческий этап.

Предметом системного анализа при проведении ФСА являются функции. Например, при анализе производственно-экономических объектов, фирм, предприятий примерами функций могут быть: организационно-управляющие, материально-технического снабжения, планирования, кредитно-финансовые, производственные и т.д.

При анализе технических объектов каждый элемент имеет свою функцию, например, технологическую, энергетическую, защитную, экологическую и т.д.

Содержание и результаты работы при проведении ФСА представлены в таблице 2.1.

Этапы ФСА. Таблица 2.1.

Этап	Содержание работы	Результаты работ	Исполнители
Подготови- тельный	Выбор объекта с соответствующим технико-экономическим обоснованием. Определение конкретных задач по проведению ФСА. Оформление решения о проведении ФСА.	Предложения по объектам проведения ФСА. Таблица сравнения возможных объектов ФСА. Приказ о проведении ФСА включаю щий: предложения по составу и регламенту работы ВРГ. Предложения по составу экспертной комиссии; список информационных материалов, предоставляемых службами предприятий группы ФСА.	Службы ФСА совместно со службами предприятия.
Информационный	Подготовка, сбор и систематизация информации об объекте ФСА и его аналогах. Изучение объекта и его аналогов: составление структурной схемы, изучение технологии, исследование условий применения (эксплуатации), анализ патентной информации и рационализаторских предложений, связанных с совершенствованием объекта. Определение затрат и их структуры на стадиях разработки, производства и эксплуатации объекта.	Подборка информационных материалов, структурная схема объекта, технологическая схема, калькуляция затрат. Структурная схема затрат.	Службы ФСА совместно со службами предприятия. ВРГ
Аналитический	Формулирование функций объекта и его элементов, группировка функций, построение функциональноймодели объекта. Оценка значимости функций экспертным методом. Построение совмещённой функционально-структурной модели объекта. Оценка затрат, связанных с осуществлением функций. Построение функционально-стоимостной диаграммы объекта. Сопоставительный анализ значимости функций и затрат на их реализацию для выявления зон (частей объекта) с неоправданно высокими затратами. Проведение дифференциального анализа по каждой из функциональных зон. Постановка задач для следующих этапов ФСА.	Протоколы заседаний ВРГ. Матрицы функций объекта, его узлов и деталей. Матрицы поэлементного анализа затрат. Диагностические таблицы, учитывающие значимость и стоимость выполнения функций, недостатки изделия и его технологии, "узкие места" в производстве, пожелания различных служб и потребителей. Список проблем и задач для творческого этапа.	ВРГ
Творческий	Выработка предложений по совершенствованию объекта. Анализ и предварительный отбор предложений для реализации. Систематизация предложений по функциям. Формирование вариантов исполнения объекта.	Протоколы заседаний ВРГ. Эскизы вариантов решений. Сводная таблица найденных решений.	ВРГ
Исследовательский	Предварительная оценка выдвинутых вариантов предложений. Разработка эскизов выбранных вариантов и проведение необходимых расчетов. Рассмотрение вариантов совместно со специалистами заинтересованных служб. Отбор наиболее рациональных вариантов предложений для рассмотрения на следующих этапах. Создание (при необходимости) макетов и опытных образцов.	Тексты описания предложений, эскизы предложений, предварительные экономические расчёты. Таблицы сравнения альтернативных вариантов предложений. Протокол предварительной экспертизы.	ВРГ, служба ФСА и службы предприятия.
Рекомендательный	Проведение экспертизы предложений, рассмотрение руководящими органами материалов по ФСА заключений служб и принятие окончательного решения. Окончательное оформление принятых предложений. Составление проекта плана-графика внедрения рекомендаций.	Протокол заседаний экспертной комиссии. Решение совета ФСА предприятия. План-график внедрения предложений.	Экспертная комиссия, служба ФСА совместно со службами предприятия.
Внедрение.	Утверждение результатов ФСА руководством министерства, ведомства, предприятия, организации в качестве составной части плана повышения эффективности производства. Разработка и согласование научно-технической и проектной документации в связи с изменением объекта в результате проведения ФСА. Подготовка и освоение производства. Оценка фактической экономической эффективности.	Приказ по результатам проведения ФСА. Планы работы предприятия, его подразделений и служб. Техническая документация. Акт о внедрении итоговый отчёт по результатам ФСА.	Служба ФСА, службы предприятия.

2.2. Функционально – физический анализ технических объектов(ФФА).

Является частью более общего функционально-стоимостного анализа. Целью ФФА является углублённое изучение конструкций и структуры ТО который требуется усовершенствовать.

При таком изучении в первую очередь необходимо понять и уточнить следующее:

— какие функции выполняет каждый элемент ТО и как элементы функционально связаны между собой;

— какие физические операции (преобразования) выполняет каждый элемент ТО и как элементы функционально связаны между собой;

— на основе каких физико-технических эффектов работает каждый элемент ТО и как они взаимосвязаны между собой.

При выполнении этих вопросов появляется четкое и цельное представление об устройстве ТО с функциональной и физической точек зрения.

Анализ ТО выполняют в следующей последовательности:

1. Построение конструктивной функциональной структуры (ФС).

Любой ТО можно разделить на несколько элементов каждый из которых имеет вполне определенную функцию по обеспечению работы ТО или его элементов.

Предельное разделение ТО возможно до неделимых элементов с минимальным числом функции. Среди всех элементов особое внимание уделяется главным элементам (обозначается Е₀). Элементы ТО обозначаются Е₀,Е₁,... Е_N.

В качестве примера рассмотрим конструкцию бытовой электроплитки, представленную на рис.2.3.

Рис.2.3. Конструкция бытовой электроплитки.

Анализ функций электроплитки представляется в виде таблицы 2.2.

Таблица 2.2.

Обозначения	Наименование	Обозначение	Описание
Е0	Спираль	Ф0	Нагревает емкость с жидкостью (V2) до кипения.
Е1	Провод	Ф1	Проводит ток от электросети (V1) до спирали (Е0)
Е2	Разъем	Ф2	Соединяет и разъединяет провод (Е1) с электросетью (V1).
Е3	Огнеупорный элемент	Ф3’   Ф3^’’   Ф3^’’’	Уменьшает тепловое воздействие спирали (Е0) на стол (V3). Поддерживает спираль (Е0) в заданном положении. Изолирует спираль (Е0).
Е4	Корпус	Ф4	Передает воздействие массы емкости с жидкостью (V2) на стол (V3).

Конструктивная ФС представляет собой ориентированный граф, вершинами которого являются наименования элементов ТО и объектов ОС, а ребрами — функции элементов. Конструктивная ФС бытовой электроплитки представлена на рис. 2.4.

Аналогично анализу функций ТО может быть проведен анализ технологических процессов. При этом для технологических процессов ФС представляет собой граф вершинами которого являются обрабатываемые объекты Е, а ребрами элементарные операции Ф с указанием режимов обработки.

2. Построения потоковой функциональной структуры.

Взаимосвязанный набор физических операций (ФО), реализующих один определенный поток преобразований вещества, энергии или сигналов, либо несколько взаимосвязанных потоков будем называть потоковой функциональной структурой.

Потоковая ФС представляет собой граф, вершинами которого являются наименования элементов ТО или наименования операций Колера Е, а ребрами - входные А_Т и выходные С_Т потоки (факторы).

Различают две разновидности потоковой ФС: конкретизированная потоковая ФС, у которой в вершинах графа указаны наименования элементов; абстрагированная потоковая ФС, у которой в вершинах графа указаны наименования операций Колера. Конкретизированная потоковая ФС бытовой электроплитки представлена на рис.2.5.

Список операций Колера представлен ниже в табл. 2.2.. Потоковая абстрагированная ФС бытовой электроплитки представлена на рис.2.6. В табл. 2.2., G_A,G_B – два качественно отличающиеся вида энергии, вещества или сигнала, имеющих различные свойства, измеряемые различными величинами.

Список операций Коллера

Таблица 2.2.

№ п/п	Наименование прямой операции	Обобщенная структурная формула	Наименование обратной операции Колера	Обобщенная структурная формула
	Излучение	GA	Поглощение	GA
	Проводимость	GA®GB	Изолирование	GA®
	Сбор	GA^*®GA	Рассеяние	GA®G
	Проведение	GA®GA	Непроведение	GA GA
	Преобразование	GA®GB	Обратное преобразование	GB®GA
	Увеличение	GA1<GA2	Уменьшение	GA1>GA2
	Изменение направления	GA GA	Изменение направления	GA GA
	Выравнивание	GA®GA	Колебания	GA®GA
	Связь	GA GA	Прерывание	GA GA
	Соединение	GA+GB > GAB	Разъединение	GAB <GA+GB
11	Объединение	GA1+GA2 > GA1+A2	Разделение	GA1+A2 <GA1 + GA2
12	Накопление	GA®	Выдача	®GA
	Отображение	GA®GB	Обратное отображение	GB®GA
14	Фиксирование	GA® GA	Разфиксирование	GA ®GA

G_A1,G_A2 – два количественно отличающихся состояния энергии, вещества или сигнала, измеряемые одной и той же физической величиной. G_AB – энергия, вещество или сигнал, представляющие собой композицию из двух разнородных компонентов G_A,G_B имеющих качественное различие,G_A1+A2 – энергия, вещество или сигнал представляющие собой композицию из двух разнородных компонентов G_A1, G_A2 различающихся количественно.

3. Описания физического принципа действия (ФПД).

Элементарная физическая операция может быть реализована с помощью одного физико-технического эффекта (ФТЭ).

Построение ФПД производит по потоковой абстрагированной ФС.

В вершинах графа указывают физические объекты и по возможности ФТЭ. Ребра – виды энергии, информации или вещества. Граф ФПД бытовой электроплитки представлен на рис.2.7.

4.Выводы.

На этом этапе формулируют главный критерий развития и совершенствования ТО и выделяют второстепенные критерии развития ТО, на которые накладывают ограничения. Составляют список недостатков ТО и намечают пути их преодоления. Если целью анализа является разработка компьютерной системы, то составляется ее функционально- алгоритмическая структура.

Рис.2.4. Конструктивная функциональная структура.

Два проводника

Рис.2.5. Конкретизированная потоковая функциональная структура.

Рис.2.6. Потоковая абстрагированная функциональная структура бытовой электроплитки.

Рис.2.7. Граф физического принципа действия.

Знания этих законов необходимо при функционально физическом анализе систем, так как позволяет увидеть резервы системы и наметить пути повышения ее эффективности.

Дата добавления: 2014-11-29