2.2 Информационный этап.

Количество и качество собранной информации определяет результат и сроки проведения ФСА. Важно, чтобы материалы были достоверными. Лучше всего, если в качестве информационного материала используется первичная документация с подробным описанием принципа работы и объяснением устройства выбранного объекта ФСА. Чертежи должны быть максимально подобраны, иметь точные размеры, данные о поверхностях, требованиями к материалу. Экономическая и технологическая информация должна содержать подробные сведения об основных показателях и операциях.

Итак, из собранных документов понадобится следующая информация (Рис.3):

• конструкторская документация – чертежи, схемы, алгоритмы работы, параметры объекта;

• технологическая документация – техпроцесс изготовления, оборудование;

• эксплутационные документы – параметры, условия эксплуатации, гарантийный срок, возможность ремонта и т.д.;

• экономическая информация – затраты на стадиях разработки, изготовления, эксплуатации, хранения, утилизации объекта ФСА;

• патентная информация – патенты, рационализаторские предложения (внедренные и не внедренные)

• по возможности, история развития объекта.

Необходимая информация предоставляется в установленные рабочим планом сроки руководителю группы. Группа изучает и анализирует информацию, выявляет конструкторские, технологические, эксплутационные недостатки, анализирует изобретения и рацпредложения, в том числе ранее отклоненные.

В результате выполнения информационного этапа должны быть получены материалы, которые позволят построить достаточно полные модели объекта исследования, получить представление о состоянии объекта в различных жизненных циклах.

При отсутствии каких-либо данных по затратам их необходимо рассчитать (оценить) следующим образом:

• стоимость материалов – на основе специфицированных норм расхода материалов и расценок на эти материалы по действующим прейскурантам;

• стоимость изготовления – на основе операционных технологических карт и норм времени и расценок на заготовительные, механические и сборочно-сварочные работы;

• расходы, связанные с использованием оборудования и инструментов – с помощью метода нормативной себестоимости машино-часа и машино-коэффициентов.

В конечной модели должны быть отражены элементы вспомогательного назначения (например, крепежные, уплотнительные и др. детали), стандартные изделия, применяемые при сборке объекта ФСА, а также перечень сборочно-монтажных, отделочных и других видов работ, обеспечивающих работоспособность объекта.

2.3. Аналитический этап

Цель этапа – построение функционально идеальной модели. В результате проведения ФСА необходимо получить сведения о функциональной значимости (ФЗ) элементов объекта и соотношении ФЗ/стоимость для каждого элемента в отдельности. Эти сведения и позволят потом построить функционально идеальную модель (ФИМ) объекта ФСА.

На Рис. 4 приведен алгоритм проведения аналитического этапа, который будет рассмотрен далее. На аналитическом этапе строятся взаимосвязанные модели объекта [компонентная (элементный анализ), структурная (структурный анализ), функциональная (функциональный анализ), стоимостная и идеальная].

2.3.1 Компонентный (элементный) анализ начинается с построения поэлементной таблицы всех элементов, входящих в объект с описанием их функций и взаимосвязей. Основную сложность представляет тот факт, что в процессе модернизации или усовершенствования объекта очень часто некоторые элементы из-за функциональной свертки (переносу функций с одного элемента на другой с одновременным исключением первого из устройства) выполняют сразу несколько функций, которые трудно разъединить.

Элементный анализ позволяет упорядочить представление об устройстве системы и ее минимальной конфигурации. Результатом компонентного анализа должна быть иерархическая схема объекта с анализом внешних взаимодействий объекта (определить роль окружающей среды), входных и выходных потоков вещества, энергии или информации (определить входные и выходные каналы).

Результатом построения иерархической схемы будет выявление самых простых элементов, которые уже ни на какие более мелкие элементы не могут быть разделены. Кроме того, должны быть выявлены одно- или многопотоковые каналы. Каждый рассматриваемый поток должен быть конструктивно связан с внутренним узлом объекта с целью минимальной потери при проведении или преобразовании вещества, энергии, информации.

2.3.2 Структурный анализ является продолжением элементного анализа. Его целью является получение модели связей в рассматриваемом объекте и их последующий анализ. Следует описывать только те связи между элементами, которые служат каналами для изменения параметров элементов рассматриваемого объекта. Если не происходит никаких изменений параметров элементов через некоторые связи, то эти связи считаются несущественными и далее в структурном анализе не учитываются. Изменения параметров элементов в нежелательную сторону (то есть мешающую выполнению главной полезной функции объекта), возникающие посредством некоторой связи, выделяют данную связь как вредную.

Анализ связей делается с целью определения их роли для рассматриваемого объекта, а также с целью определения степени необходимости данных связей для всей технической системы. Поскольку количество связей может быть большим, то следует придерживаться определенной последовательности и соблюдать следующие правила:

Правило 1. Все элементы или узлы должны быть проверены на наличие связей со всеми другими элементами и узлами рассматриваемого объекта (или всей технической системы)

Правило 2. Каждый из рассматриваемых элементов или узлов объекта должны иметь не менее двух связей. Связи следует описывать в пространстве и времени с указанием параметров, необходимых для согласования функционирования элементов данного объекта. Кроме этого, необходимо согласовать все возникающие при этом нежелательные эффекты.

Правило 3. Связь должна быть описана в следующем порядке: Элемент 1 связан с Элементом 2 (в пространстве – через Элемент 3 или через поле; во времени – постоянно, прерывисто, разово), при этом согласуются параметры (указать – размер, форма, агрегатное состояние и прочее), а также может возникнуть нежелательный эффект ( указать – какой).

Наглядный и быстрый способ описания связей – табличный.

Название Элемента 1	Название Элемента 2	Связь в простран-стве	Связь во времени	Согласуе-мые пара-метры	Нежелатель-ный эффект
Элемент 1	Элемент 2	Непосред-ственно	Постоянно	Форма, размеры	Большие размеры
Элемент 1	Элемент 3	….	….	….	….
….	….	….	….	….	….

Через связи осуществляются взаимодействия между элементами, иначе говоря, связи определяют функции элементов. Несущественные связи определяют нейтральные функции, а вредные связи – определяют вредные функции.

Нежелательные эффекты, мешая выполнению главной полезной функции всей технической системы, носят причинно-следственный характер, поэтому достаточно знать причину нежелательного явления и алгоритм работы технической системы, чтобы выявить последствия проявления какого-либо нежелательного эффекта. Нежелательные эффекты могут быть следствием следующих причин:

• потеря энергии на трение и т.п.;

• сложная форма деталей;

• неисправности, возникающие в технической системе;

• рассеивание тепловой энергии;

• малый диапазон изменения параметра, то есть недостаточность действия;

• высокая сложность изготовления;

• непреднамеренная избыточность изменения параметра;

• нарушение законов развития технических систем;

• наличие ненужных и вредных функций;

• большое число элементов, предназначенных лишь для выполнения вспомогательных функций;

• избыточный или недостаточный ресурс по функциям;

• функции выполняются большим количеством элементов;

• малое число функций, выполняемых элементом;

• повышенные затраты на функцию;

• высокая стоимость сырья;

• высокая трудоемкость изготовления отдельных элементов;

• применение тяжелого ручного труда;

• высокая "степень беспокойства" за качественное изготовление того или иного элемента.

Разумеется, этот перечень может быть дополнен.

В заключение структурного анализа должна быть построена структурная модель рассматриваемого объекта.

2.3.3. Функциональный анализ, основанный на результатах элементного и структурного анализов, позволяет выделить полезные, нейтральные и вредные функции. Полезные функции используются для определения функциональной значимости элемента. Нейтральные и вредные функции рассматриваются как источники новых задач по совершенствованию технической системы.

Выявление нежелательных эффектов в процессе выполнения структурного и функционального анализов может дать толчок для построения творческой задачи, решением которой будет усовершенствование технической системы.

На основании элементной и структурной моделей можно построить функциональную модель, которая будет содержать необходимую информацию об уровне и ранге функций каждого элемента. Главной целью функционального анализа помимо построения функционально-идеальной модели является получение функциональной значимости элементов.

Итак, функции, обеспечивающие выполнение главной полезной функции технической системы, называются основными и вспомогательными. Во время выполнения функций происходит изменение параметров элементов – объектов функции. Изменяемы параметры можно разделить на статические, динамические и смешанные. К статическим параметрам относятся: форма, размеры, состав, агрегатное состояние, вес, плотность, цвет, различные проявления силы. Статические параметры не содержат переменных величин. Динамические параметры, как правило, изменяются во времени: ускорение, угол поворота, перемещение в пространстве и т.п. Смешанные параметры – это изменение во времени статических параметров, например, изменение длины подвижного объекта. Группа параметров, описывающих совокупность нескольких параметров, называется сложными параметрами: надежность, сложность изготовления, удобство эксплуатации и т.д.

Если под воздействием некоей функции происходит требуемое изменение параметра, то такая функция называется адекватной, если изменения недостаточны – недостаточной, а если параметр изменяется с избытком – избыточной. Действие между носителем функции и элементом, на который направлено ее действие, должны быть согласованы или рассогласованы для достижения требуемого эффекта.

Если используются сложные функции, то есть с определенной последовательностью и определенной комбинацией, то для такой системы необходима внутренняя организация. Как правило, такая организация предполагает определенную последовательность действий в пространстве и во времени, и поэтому можно сказать, что система имеет структуру. Простые элементы могут соединяться в узлы. Узлом называется объединение простых элементов, то есть подсистема, обеспечивающая выполнение внутренних функций системы.

Все связи рассматриваемого объекта осуществляются через каналы. Канал – ограниченное пространство, обеспечивающее проведение вещества, энергии и информации от одного объекта к другому с определенной степенью сохранности. Через один канал могут проходить и вещество, и энергия, и информация. Таким образом, канал определяет состав потока, проходящего через него.

Можно построить соотношение между главной функцией и основными и и вспомогательными функциями. В названии функции всегда должен быть использован глагол, обозначающий действие носителя функции и существительное, обозначающее элемент, на который направлено действие.

Для выявления уровня функции необходимо провести параметрический анализ, который заключается в сравнении значений параметров – реальных и требуемых. Когда требуемое соответствует реальному – уровень адекватный (А), когда требуемое меньше реального – уровень избыточный (И), когда требуемое больше реального – уровень недостаточный (Н). В Таблице приведен пример записи результатов параметрического анализа.

Фун-кция	Изменяемый параметр	Требуемое значение параметра	Реальное значение параметра	Уровень исполнения функции
Ф1	Параметр 1	25	25	А
Ф 1	Параметр 2	114	82	Н
Ф 2	Параметр 1	0,55	1,5	И
….	….	….	….	….
Ф n	Параметр n	M	k	X

Функциональная значимость (ФЗ) элементов определяется как в баллах, так и в процентах. Баллы подсчитываются после определения ранга функции и ее уровня. Условимся, что основная функция получает 4 балла, вспомогательная функция 1-го ранга – 2 балла, вспомогательная функция 2-го ранга – 1 балл и т.п. За адекватный и избыточный уровень исполнения функции присваивается по 4 балла, а за недостаточный уровень – 2 балла. Функциональная значимость элемента складывается из произведений баллов от ранга функции на баллы от уровня функции. Например, пусть элемент участвует в выполнении основной функции на недостаточном уровне, вспомогательной функции 1-го ранга на избыточном уровне, еще одной вспомогательной функции 1-го ранга на адекватном уровне и вспомогательной функции 2-го ранга на адекватном уровне. Для него получаем:

ФЗ = 4*2 + 2*4 + 2*4 + 1*4 = 28

Допустим, что для данного рассматриваемого объекта сумма ФЗ всех элементов равна 112 баллам. В этом случае элементарно можно подсчитать в процентах ФЗ элемента, имеющего 28 баллов. Эта величина составит 25%. Естественно, что в процентах сложение всех ФЗ в процентах должно дать 100%.

2.3.4. Стоимостный анализ проводится на основе данных, полученных на информационном этапе и должен отражать все виды расходов по отдельным элементам и устройству в целом. Основная сложность проведения стоимостного анализа состоит в том, что производитель скрывает подобную информацию всеми возможными способами (экономическая информация)

Все технические системы проходят похожий жизненный цикл – от рождения идеи до утилизации. Среди них выделим наиболее общие: проектирование, производство, распространение, эксплуатация и утилизация. Каждый цикл может быть охарактеризован необходимыми затратами. Для проведения стоимостного анализа необходимо знать, какие затраты следует учитывать и по каким статьям. Затраты можно разделить по группам.

З А Т Р А Т Ы
Факторы, влияющие на затраты	Состав функционально необходимых затрат	Виды затрат

С целью конкретизации затрат каждую статью надо разбить на более мелкие статьи.

В и д ы з а т р а т
Единовременные капитальные		Эксплутационные		Текущие
Проектиро-вание	Производ-ство			Изготовле-ние	Хранение

Ф а к т о р ы з а т р а т
Эксплутационные		Конструкторско- технологические		Организационно-экономические
Функцио-нальные	Технико-эксплута-ционные

Ф у н к ц и о н а л ь н о н е о б х о д и м ы е з а т р а т ы
Особенности функциональных элементов и условий их создания	Изменение необходимых затрат и функциональных возможностей на отдельных стадиях жизненного цикла во взаимосвязи с различным уровнем их развития

Проектирование включает научно-исследовательские работы (НИР) и опытно-конструкторские (ОКР), производство – непосредственно подготовку и оснащение, изготовление – изготовление деталей и сборку узлов, хранение – защиту от воздействия окружающей среды, защиту от расхищения и транспортные расходы.

Функционально необходимые затраты связаны, прежде всего с потребностью в ресурсах элементов технической системы для их совершенствования. Функциональные затраты – это затраты, связанные с достижением параметров и уровня сложности объекта.

Во многих случаях проще всего провести расчет по себестоимости, то есть учесть совокупные затраты, выраженные в денежных единицах: прошлый труд – то есть израсходованные предметы труда, часть стоимости средств производства, живой труд – зарплата, услуги и др.

Эксплутационные расходы – сумма затрат на реализацию главной полезной функции у потребителя.

Можно принять все совокупные затраты за 100 каких условных единиц, тогда с учетов процентного соотношения ФЗ каждого элемента можно приблизительно прикинуть затраты на каждый элемент. В общем случае затраты на данную техническую систему будут считаться оптимизированными. Если затраты, вносимые отдельными элементами, будут пропорциональны их ФЗ. Иначе необходимо либо усовершенствовать элементы, увеличивая их ФЗ, либо снижать себестоимость каждого конкретного этапа создания технической системы.

2.3.5. Построение функционально-идеальной модели проводится с целью минимизации затрат на выполнение главной полезной функции рассматриваемой технической системы. В такой модели функциональная значимость каждого элемента пропорциональна затратам на достижение функции, предусмотренной конструкцией. Для построения функционально-идеальной модели используется график, на котором совмещены значения функций (по рангам) и стоимость элементов, реализующих эти функции. Отношение ФЗ к стоимости должно быть одинаковым. По оси абсцисс располагают элементы, а в положительном направлении оси ординат строят ФЗ каждого элемента, а в отрицательном направлении оси ординат – строят затраты. Реальные объекты далеки от совершенства, отношение ФЗ к затратам имеет заметный разброс. Часто, элемент с низкой ФЗ имеет очень высокую стоимость и, наоборот. В этом случае следует ставить задачи на выравнивание этих соотношений, то есть стремиться к снижению затрат.

2.4 Творческий этап заключается в поиске решения по совершенствованию технической системы. В поиске решения следует использовать все известные методы инженерного творчества: метод мозгового штурма. Метод фантограмм, метод фокальных объектов, метод аналогий и пр. Уровень творческого поиска должен соответствовать уровню сложности задачи.

2.5. Этап научно-технической экспертизы означает подключение экспертного совета из специалистов, который проводит всесторонний анализ решений, полученных в процессе проведения ФСА.

2.6 Рекомендательный этап содержит оформление рекомендаций по результатам проведения ФСА и научно-технической экспертизы, согласование рекомендаций с заинтересованными предприятиями, составление и утверждение плана-графика внедрения рекомендаций ФСА.

Рекомендации ФСА оформляются в виде пояснительной записки, содержащей краткое описание проделанной работы, функционально-0структурную схему изделия, функционально-стоимостную диаграмму, эскизы технических решений до и после ФСА, расчет ожидаемого экономического эффекта и др. Уровень исполнения функции

2.7. Этап внедрения состоит из:

утверждения руководством предприятия плана-графика внедрения рекомендаций в качестве составной части НИР и ОКР, плана новой техники или прогрессивной технологии;

разработки научно-технической, проектной и конструкторской документации в связи с изменением объекта в результате проведения ФСА;

согласования этих изменений с заказчиком;

подготовку и освоение производства;

оценки фактической экономической эффективности внедрения результатов ФСА.