Правило пятое — полнота выявления функций.

Определяя функции, фактически выполняемые объектом, надо указывать все реализуемые им функции, даже те, для выполнения которых объект не предназначался. Это имеет принципиальное значение. В дальнейшем это помогает выявить ненужные функции и свойства, найти пути их устранения, причем, следуя системному подходу, необходимо сначала сформулировать функции объекта в целом, а затем уже его составляющих.

Наряду с этим следует определить, какие одинаковые функции выполняются однотипными объектами. Выявить функции, в которых есть или будет потребность. Четкое представление о функциях уже само по себе открывает новые, неизвестные ранее возможности в конструировании, технологии, организации производства и управления, в системах проектирования.

Группировка функций заключается в четком отнесении каждой функции к определенному виду и выделении среди них главной (Г) и второстепенной (Вт), основных (О) и вспомогательных (В).

Первоначально формируются внешние функции, относящиеся к изделию в целом, исходя из технологических заданий и совокупности требований потребителей, предъявляемых к изделию. Среди внешних по содержанию выделяются функции: потребительско-эксплуатационные (главные), эстетические, эргонометрические и др. (второстепенные).

Среди внутренних по содержанию функций выделяются конструктивные и технологические, основные и вспомогательные функции. К основным относятся функции: приема материала, энергии, информации; передачи, преобразования, хранения, регулирования, выдачи результатов. В состав вспомогательных включаются функции: соединительные, изолирующие, направляющие, гарантирующие и др.

Для определения полного состава функций, выполняемых изделием и его структурными элементами (материальными носителями — МЫ), рекомендуется также выявлять и формулировать все функции по каждому МН. Результаты группировки функций заносятся в таблицу "Матрица функций", как показано в форме (табл. 7.4).

Проверка правильности группировки и распределения функций по видам может быть выполнена по методу FAST, базирующемуся на применении принципов детерминированной логики /22/.

 

Таблица 7.4

Матрица функций (форма)

 

Обозначения: 1 — указывается ранг функции для данного материального носителя;

2 — указывается степень участия материального носителя в реализации функции, %;

3 — указывается степень участия материального носителя в реализации функции, р.

 

Целесообразно формулирование основных функций сопровождать постановкой вопроса: как (каким образом) осуществляется главная функция? Тогда последовательность переходов из исходного состояния в конечные образует логическую цепочку основных функций одного уровня (слева направо). При этом правильность расстановки основных функций проверяется переходом справа налево постановкой вопроса: "Почему и зачем осуществляется данная функция?"

Для четкого отделения основных функций от вспомогательных рекомендуются следующие правила:

> если главная функция не может осуществляться с помощью сформулированного набора основных функций, т.е. имеется разрыв в логической цепочке, то, значит, в данном наборе отсутствует одна или несколько основных функций;

> если главная функция может быть осуществлена без какой-либо функции, входящей в набор сформулированных основных, то эта функция должна быть вспомогательной, а не основной.

 

Рис. 7.4. Функциональная модель изделия

 

При проведении ФСА особо сложных систем допустимо ограничение процесса определения функций только теми сборочными единицами и деталями, на которые приходятся наибольшие удельные веса производственных затрат. Но при этом нельзя терять из виду целостность анализируемого изделия.

В целях упорядочения сформулированных функций строят функциональную модель (схему) ФМ, которая на стадии совершенствования выпускаемых изделий должна быть увязана с реальной конструкцией.

Функциональная модель строится по нескольким уровням (рис. 7.4). На первом располагаются внешнеобъектные функции: главная и второстепенные, выполняемые изделием в целом; на всех последующих уровнях — внутриобъектные функции: на втором — основные, на третьем и последующих — вспомогательные.

Нормирующим условием при оценке значимости функций, имеющих общую вершину на вышестоящем уровне ФМ, является равенство:

 

 

где а_i — значимость i-й функции; i = i... n — количество функций данного уровня, имеющих общую вершину вышестоящего уровня ФМ.

 

Значения а_i проставляются на ФМ рядом с названием функций.

Учитывая многоступенчатую структуру функциональной модели, значимость функций любого уровня (r_Fij) для изделия в целом рекомендуется определять по формуле:

 

 

где а_Fij — значимость i-й функции j-го уровня,

G — число уровней функциональной модели.

 

Пример определения значимости функций показан в функциональной модели (см. рис. 7.4). Цифрами в правом верхнем углу обозначена значимость функций (в долях единицы) по отношению к значимости функции вышестоящего уровня; цифрами в правом нижнем углу — значимость функций (в долях) по отношению к значимости функций изделия в целом.

Сначала определяются значимости главной и второстепенной функций, исходя из их роли в обеспечении потребительских свойств изделия. Сумма значимостей главной (F₁) и второстепенной (F₂) функций равна 1.

Затем определяют значимости основных функций, исходя из их роли в реализации главной и второстепенной функций. Сумма значимостей основных функций (F₁₁ и F₁₂), реализующих главную функцию, равна 1.

Сумма значимостей основных функций (F₂₁ и F₂₂), способствующих реализации второстепенной функции, также равна 1.

Значимость вспомогательных функций определяется по степени реализации основных функций. Сумма значимостей вспомогательных функций, работающих на каждую основную функцию, равна 1, например:

 

 

Значимость каждой функции по отношению к значимости функции изделия в целом определяется перемножением значимостей функций всех вышестоящих уровней. Например,

 

 

Определение фактических затрат на функции осуществляется в целях:

• стоимостной диагностики объекта, т.е. сопоставления затрат на функцию с ее значимостью при построении функционально-стоимостной диаграммы;

• сравнения фактических затрат на функцию с допустимыми затратами.

Процедура определения фактических затрат включает:

• оценку степени участия МН в реализации функции;

• определение доли затрат на создание каждого материального носителя, приходящейся на данную функцию;

• суммирование затрат на функцию по всем материальным носителям.

Для определения участия каждого материального носителя в реализации выявленных функций строится функционально-структурная модель (ФСМ) путем совмещения функциональной и структурной моделей.             

ФСМ может быть представлена в матричной и (или) графической формах. При достаточно сложной конструкции изделия рекомендуется ФСМ составлять сначала в матричной форме, а затем в графической. При сравнительно несложном конструктивном исполнении изделия допускается ФСМ представлять сразу в графической форме. Примеры построения функционально-структурной модели показаны в форме (табл. 7.4) и на рис. 7.5.

 

Рис. 7.5. Функционально-структурная модель (графическая форма)

 

Степень участия материальных носителей в реализации функций рекомендуется определять экспертным методом.

Нормирующим условием оценки участия МН в выполнении разных функций является равенство:

 

 

где αf_i — степень участия МН в выполнении функций;

f_i — функция, в осуществлении которой участвует данный МН;

i = 1... n — количество функций, в осуществлении которых участвует МН.

 

Значения αf_i проставляются в левом нижнем углу каждой клетки функционально-структурной модели.

Исходным материалом для определения доли затрат материального носителя на функции являются данные формы (табл. 7.3), перенесенные в правый нижний угол каждой расчетной клетки формы (табл. 7.4).

Затраты на функции (S_fi) определяются на основе функционально-структурной модели (см. табл. 7.4) изделия, начиная с нижнего уровня (S_f111, S_f112 и т.д.) по формуле

 

 

где j = 1... n — количество МН, участвующих в реализации функции;

α_fij — степень участия j-го МН в реализации fi.

 

Результаты расчетов проставляются в нижнем правом углу каждой клетки функционально-структурной модели.

Определение затрат на функции вышестоящего уровня ФМ осуществляется суммированием затрат на функции нижнего уровня, входящих в одну вершину, т.е.

 

 

Результаты расчета заносятся в соответствующие графы функционально-структурной модели.

Следующим шагом является анализ функций изделия и затрат на их осуществление.

Анализ функций проводится для выявления их целесообразности (необходимости, степени полезности) и обеспечения необходимого ресурса.

Процесс последовательной проверки необходимости каждой функции — составная часть функционального подхода.

По степени полезности функции делятся на полезные, бесполезные, вредные. 

Если выявлены ненужные функции, ставится задача по устранению этих функций и их материальных носителей. Если функция отнесена к разряду требуемых, то на творческом этапе ставится задача ее реализации.      

При сравнении количественных значений ресурса (возможности фактически выполняемых функций с параметрами требуемых функций) возможны три варианта сопоставления:

• соответствие реальных и требуемых функций по ресурсу;

• недостаточный ресурс по отдельным параметрам;

• избыточный ресурс.

Каждый из вариантов требует специфического подхода к формированию задач на последующих этапах ФСА: в первом случае внимание уделяется поиску экономических альтернативных решений, во втором — устранению "узких мест" в конструкции, в третьем — путям реализации резервов.

Результаты анализа заносятся в функционально-структурную модель с пометками ИР (излишний ресурс), HP (недостающий ресурс). Выявленные необходимые, но отсутствующие функции вносятся в ФМ с пометкой недостаточного ресурса. Фактические затраты на функции сравниваются с существующим уровнем затрат аналогичных отечественных и зарубежных изделий и с допустимыми лимитными, если установлены лимиты по затратам в требованиях к изделию. При поиске идей и технических решений реализации функций необходимо стремиться к уменьшению затрат, превышающих допустимые.

С целью выявления зон несоответствия затрат на функции их значимости строится функционально-стоимостная диаграмма (ФСД), состоящая из двух квадрантов и представляющая графическое распределение функций по значимости (квадрант над осью абсцисс) и по затратам на функции (квадрант ниже оси абсцисс). Значимость функций и затраты на их реализацию даются в долях (процентах) от значимости функции изделия в целом и затрат на его изготовление.

Пример построения ФСД приведен на рис. 7.6.

На основе анализа ФСД определяют те функции, которые при малой значимости имеют большие затраты. Такие функции подвергаются дальнейшему анализу с целью совершенствования способа их реализации. Если отсутствуют зоны несоответствия затрат и значимости функций, то дальнейшему анализу подвергаются наиболее дорогие функции, определяющие те качества объекта, изменение которых сформулировано в целях проведения ФСА, независимо от их значимости.

 

Рис. 7.6. Функционально-стоимостная диаграмма изделия

Творческий этап

 

На творческом этапе осуществляется:

• выработка предложений по совершенствованию объекта;

• анализ и предварительный отбор предложений для реализации;

• систематизация предложений по функциям;

• формирование вариантов выполнения функций.

Целью творческого этапа является нахождение как можно большего количества вариантов технических решений, обеспечивающих ликвидацию бесполезных и вредных функций, совмещение и изменение функций, совершенствование реализации полезных функций объекта.

Новые варианты технических решений разрабатываются с использованием индивидуальных и коллективных методов инженерного поиска, например, метода поэлементной отработки конструкторских решений, мозгового штурма, метода творческих совещаний, контрольных вопросов, морфологического анализа, синектики, метода конструирования Коллера, алгоритма решения изобретательских задач /22/.

Выбор метода инженерного поиска обусловливается характером поставленных задач по совершенствованию объекта, а также наличием специалистов, владеющих указанными методами технического творчества.

В процессе обследования предприятий Краснодарского края нами было установлено, что они практически не имеют специалистов, владеющих методами активизации технического творческого мышления. Предлагаемый вниманию метод не требует особых навыков, в то же время обладает достаточно большой эффективностью по сравнению с индивидуальными методами работы, которые обычно применяются на отечественных предприятиях.