Функциональный анализ

Функциональный анализ включает в себя следующие комплексные процедуры:

1. Определение и классификацию функций.

2. Построение функциональной и функционально-структурной моделей.

3. Стоимостную оценку функций.

4. Выбор функций для дальнейшей оптимизации.

Рассмотрим их.

Функция – сущностная, качественная характеристика потребительского свойства.

Некоторые потребительские свойства для своего полного описания требуют ещё и количественной характеристики, которая называется параметр использования.

Определить функцию – значит сформулировать её словесно и установить параметры использования.

Формула формулировки функции:

< глагол + существительное > + < дополнение >

Функции классифицируются:

а) В зависимости от области проявления функции:

- внешние (функции, определяющие связь анализируемого объекта с внешним миром. Определяются, когда объект рассматривается как элемент более крупной системы).

- внутренние (определяются конструкцией, принципом действия объекта. Для их определения исследуемый объект рассматривается как система).

б) В зависимости от назначения изделия:

Внешние на

- г лавные (функции назначения);

- второстепенные (все другие).

Внутренние на

- основные (предназначены для реализации главных внешних функций);

- вспомогательные (непосредственно реализующие второстепенные или внутренние функции, как бы помогающие основным реализовать назначение объекта).

Кроме данной классификации внешние функции классифицируются с позиций своей полезности, то есть в соответствии с поставленными требованиями к объекту (рис. 7.1).

Рисунок 7. 1 – Анализ функций с позиции полезности

На основе классификации функций строится функциональная модель, которая показывает графически субординацию внешних и внутренних функций объекта.

Рисунок 7. 2 - Пример функциональной модели

После построения функциональной модели в реальном объекте определяются материальные носители, которые материально реализуют самый нижний уровень функций функциональной модели.

В качестве материальных носителей могут быть:

- отдельные материальные элементы (детали, блоки, материалы);

- определённые способы их обработки (шлифование, заливка компаундом…);

- интеллектуальные продукты (вычислительная программа).

Материальные носители, изображённые вместе с функциональной моделью, называются функционально-структурной моделью (ФСМ). Она показывает взаимосвязь функций и материальных носителей, их реализующих. ФСМ может быть представлена в виде схемы или таблицы. Если изображение ФСМ будет в виде схемы, то каждая функция на функциональной модели может изображаться следующим образом (рис. 7. 3):

Код Функции	Наименование функции
Материальный носитель

Рисунок 7. 3 – Фрагмент ФСМ

Пример другого способа схемного изображения ФСМ приведен на рис. 7. 4.

Рассмотрим далее стоимостную оценку функций

По каждому материальному носителю определяется его стоимость, которая на основе ФСМ позволит определить стоимость каждой функции.

Так как наиболее часто в ФСА оптимизируются затраты на изготовление объекта, то в качестве стоимости функции (материальных носителей) могут быть:

- прямые затраты по рассматриваемому материальному носителю;

- технологическая себестоимость материального носителя;

- производственная себестоимость материального носителя.

К прямым затратам относят:

- материалы, сырьё, комплектующие изделия с учётом транспортных расходов;

- зарплата основных производственных рабочих;

- отчисления на социальные нужды;

- топливо, электроэнергия технологические.

Если один материальный носитель реализует несколько функций, то затраты могут быть распределены между функциями следующим образом:

1-й способ:

,

где - стоимость Fi-й функции, ден. ед;

- стоимость материального носителя, реализующего несколько функций,

ден. ед.;

- число реализуемых функций.

2-й способ – экспертный метод: путём анализа материального носителя.

3-й способ – пропорционально значимости (или важности) каждой функции. Значимость функции показывает в условных единицах роль или вклад данной функции в реализацию функции более высокого уровня. Важность – роль в реализации объекта в целом.

Пример: функция 01 реализуется тремя функциями низшего ранга 011, 012, 013 (рис. 7. 4), а материальный носитель МН₁ реализует две функции 011 и 012.

r _Fi – значимость функции.

Рисунок 7. 4 – Фрагмент ФСМ (пример)

Определение значимости отдельных функций осуществляется экспертным методом с использованием численных методов обработки экспертных данных. Например,

- метода расстановки приоритетов;

- метода попарного сравнения.

Рассмотрим методику выбора функций, подлежащих оптимизации.

Прежде всего в качестве функций, намеченных к оптимизации, следует принять функции бесполезные, вредные с завышенными или заниженными параметрами использования (см. рис. 7. 1).

После выявления данных функций в качестве функций для оптимизации принимается часто функции, выбранные по стоимостному критерию.

Существующие способы выбора:

1) если изделие очень простое (5-6 внутренних функций), то теория ФСА предлагает все функции оптимизировать;

2) если в изделии резко выделяется по стоимости одна функция или возможности выполнения ФСА ограничены, то оптимизируется одна, самая дорогая функция;

3) метод «АВС» или диаграмма Парето.

4) если функций очень много, наряду с диаграммой Парето используется метод построения функционально-стоимостной диаграммы.

Метод АВС

Метод «АВС»: рассматриваются функции одного уровня и располагаются графически в порядке убывания затрат (см. пример на рис. 7. 5).

Рисунок 7. 5 – Пример диаграммы Парето

По оси ординат откладываются затраты нарастающим итогом. Практика ФСА показала, что прежде всего нужно анализировать функции зоны А (75% всех суммарных затрат). Если среди этих функций будут найдены резервы для снижения затрат, то другие функции оптимизации не подвергаются. Если резервы для снижения затрат не найдены, то нужно анализировать функции зоны В (75 - 95% всех суммарных затрат). Далее - зона С.

В рассмотренном примере (рис. 7.5) нужно в первую очередь оптимизировать функции ОС1, ВС1, ОС2.

Функционально-стоимостная диаграмма

Обычно она используется в сочетании с диаграммой Парето или самостоятельно для ограничения количества оптимизируемых функций.

Построение требует информации о стоимости и о значимости (или важности) функций. При построении функционально-стоимостной диаграммы должны быть выполнены условия:

,

где - суммарная стоимость всего объекта анализа, грн.

Рисунок 7. 6 – Пример функционально-стоимостной диаграммы,

где - удельный вес каждой функции в общей стоимости изделия.

По оси абсцисс – функции в произвольной последовательности.

По оси ординат – значимость функций (или важность, то есть роль относительно изделия в целом).

ФСА предполагает, что значительные затраты по отдельным функциям правомерны, если велика их значимость. Поэтому в первую очередь нужно подвергать анализу те функции, значимость которых меньше, чем удельный вес затрат. В приведенном примере (рис. 7. 6) это функция F2.

7. 4 Этап творчества и выбор оптимального решения

На этапе творчества разрабатываются различные технические способы реализации выбранных для оптимизации функций. При этом применяются научные методы коллективного творческого труда и активизации творчества.

Например: мозговой штурм; метод общего блокнота; морфологический анализ; метод активизации изобретательского поиска и др.

Анализ и выбор оптимального решения по каждой оптимизируемой функции.

Выбор варианта технического решения осуществления в последовательности:

1) отбор технически осуществимых вариантов;

2) проверка вариантов по удовлетворению технических требований:

2.1 на основе параметров использования;

2.2 на основе балльной оценки, если у оптимизируемой функции отсутствуют параметры использования.

3) выбор лучшего решения осуществляется по критерию оптимизации, который был определён на информационно-подготовительном этапе, когда формировались цели ФСА. Но наиболее часто таким критерием являются минимальные затраты на реализуемую функцию.

Рассмотрим на примере балльную оценку вариантов технического решения по отдельной потимизируемой функции.

Степень удовлетворения функции в баллах может быть оценена экспертом по табл.7.1.

Таблица 7. 1 – Шкала балльной оценки технического решения

Баллы	Оценка	Ошибки
11,9	Хорошо	Почти отсутствует
22,9	Удовлетворительно	Терпимы
33,9	Едва удовлетворительно	Сильно сказываются
	Неудовлетворительно	Нетерпимы

По каждой из функций F при предлагаемом техническом решении рассчитывается средний балл:

,

где - средний балл по рассматриваемой функции при конкретном техническом решении;

- значимость функции более низкого ранга, реализующей F;

- степень удовлетворения функции в баллах по конкретному решению;

- количество функций более низкого ранга, реализующих рассматриваемую функцию F.

Оценка варианта технического решения осуществляется по среднему баллу на основе таблицы 7. 2.

Таблица 7. 2 – Критерий оценки

Оценка	Благоприятно	Приемлемо	Неприемлемо
Средний балл	1,7	1,7<<2,6	2,6

Пример: анализируется функция, которая реализуется через три функции более низкого ранга с соответствующими значимостями.

Пусть имеется три варианта реализации рассматриваемых функций. Степень удовлетворения каждой из них по балльной оценке дана в табл. 7. 3..

Таблица 7. 3 – Степень удовлетворения функций, баллы

№ варианта	RFi
	1,5 2,5	2,4	1,7 1,6

Рассчитываем средний балл по каждому техническому решению

Предположим, мы предъявляем приемлемые требования к варианту. Тогда 1 и 3 технические решения нас устраивают.