1048
.pdfэлементу. Например, функции ФЗ, Ф4, Ф15, Ф14, Ф23, Ф24, Ф25, Ф29, Ф32, ФЗЗ и Ф34 (см. таблицу 15) выполняются элементом "Корпус цилиндра” Соответственно, все значения ФЗК, выпол
няющих эти функции, будут записаны в столбец с названием "Корпус цилиндра".
После заполнения таблицы осуществляют расчет функцио нальной значимости элементов ТС, суммируя показатели функ циональной значимости компонентов каждого элемента в от дельности. Например, для столбца "Корпус цилиндра" суммиру ются
|
> |
‘о |
**■"4 |
|
•о |
Os |
fN |
"п |
|
1 |
|
|
|
|
*2 |
"О |
|
> |
ГО |
||
£п |
|
|
|
|
Ог> |
* |
on |
|||
в |
|
© |
в |
© |
on |
в |
и |
|||
в |
|
© |
о |
•е- |
CU |
4 + 2 + 4 + 2 + 2 + 4 + 2 + 2 + 4 + 4 + 4 = 34
Результаты вычисления функциональной значимости элемента в балла подсчитываются и записываются в этой же таблице.
Далее показатели функциональной значимости элементов ТС необходимо нормировать: выразить их значение в процентах. Допустим, что сумма всех значений ФЗ элементов в ТС равна 100%. Перерасчет ФЗ элементов из значений баллов в проценты выполняется следующим образом:
ФЗб=(Э1+Э2+..... ЭЮ) = 85 (баллов).
Это соответствует 100% функциональной значимости ТС. Следовательно, 1% ФЗ соответствует следующему количеству баллов:
85 баллов => 100%
1 балл =>Х%, откуда 1 балл =>1,18%
Рассчитаем функциональную значимость всех элементов в процентах.
Ф3э1 =4-1,18= 4,3% Ф3э2 =34-1,18= 40% ФЗэЗ =91,18= 10,6% Ф3э4 = 2-1,18=2,4% Ф3э5 = 6-1,18= 7,1%
Ф3э6 = 12-1,18= 14,1% Ф3э7 = 4-1,18= 4,7% Ф3э8 = 8-1,18= 9,4% Ф3э9 = 4-1,18=4,7% Ф3э10 = 2-1,18= 2,4%
Все значения ФЗ в процентах заносятся в таблицу 15.
Построение функционально-стоимостной модели ТС
Поскольку на одной модели представляются данные, имею щие различающуюся размерность (рубли и функциональная зна чимость в баллах), необходимо нормировать показатели стоимо сти и значимости. Для этого достаточно их преобразовать, на пример, в проценты. Показатель ФЗЭбыл нормирован еще на эта пе его вычисления (см. таблицу 15). Показатель стоимости эле ментов нормируется аналогичным образом. Суммарная стои мость элементов принимается за 100%, а затем рассчитывается процентное значение стоимости каждого элемента. Нормирован ные данные о стоимости и значимости элементов сводятся в таб лицу (табл. 16).
Таблица 16
Нормированные показатели функциональной значимости и стоимости элементов
\ |
Элемент |
|
Корпусцилиндра |
|
|
|
Показатель \ |
Штуцер |
Винт |
Чехолклапана |
|
|
|
|
|
|
|
|
ФЗ в процентах |
4,7 |
40 |
10,6 |
2,4 |
|
Стоимость |
|
|
|
|
|
в рублях |
1 |
5 |
1 |
0,3 |
Стоимость |
|
|
|
|
|
в процентах |
| 5,2 |
25,9 |
5,2 |
1,6 |
|
|
|
|
|
j |
Поршень |
Шток |
Манжета |
Пружина |
Ограничительное кольцо |
Чехол |
7,1 |
14,1 |
4,7 |
9,4 |
4,7 |
j |
2,4 |
|||||
5 |
2 |
2 |
1 |
1,5 |
0,5 |
25,9 |
10,4 |
10,4 |
5,2 |
7,8 |
2,6 |
По данным таблицы строится функционально-стоимостная модель ТС в виде гистограммы (рис. 2.31).
Рис. 2.31. Функционально-стоимостная модель ТС «Рабочий цилиндр сцепления»
Для этого на оси X располагают по порядку элементы ТС, по вертикали вверх откладывают величину их ФЗ, а вниз стоимость.
На гистограмме видно, что отношения ФЗ элементов к их стоимости не одинаковые. Дополнительные расчеты, которые бу дут выполняться на творческом этапе ФСА, дадут более точное значение разброса значений пропорций между элементами.
Выводы
Для построения функционально-стоимостной модели необ ходимо определить для функции каждого, более неделимого компонента ТС, ранг и уровень выполнения. Первый показатель (ранг) определяется в соответствии с положением функции на иерархическом уровне функциональной модели ТС. Второй (уро вень выполнения функции) - параметрического анализа (разница между требуемым и реальным параметром функции).
Если элемент выполняет более одной функции, то сначала рассчитывается функциональная значимость составляющих его
компонентов, которые затем суммируются. Полученное в резуль тате сложения число дает функциональную значимость элемента. С учетом того, что значимость совокупности всех элементов ТС должна быть равна 100%, определяют нормированную функцио нальную значимость элементов в процентах.
Таким же образом нормируют значение стоимости каждого элемента - их общую стоимость соотносят со 100% и затем рас считывают стоимость в процентах для каждого элемента.
Полученные величины ФЗ и стоимости для элементов изо бражают на графике в виде столбиковой диаграммы.
Вопросы для самопроверки
1.На основании каких сведений определяется ФЗ элемента?
2.Дайте определение термину «ранг функции».
3.Объясните различия между обозначениями рангов функ ции. Что означает каждый символ?
4.Как определяется значение ранга функции в баллах?
5.Что обозначает параметр функции и в чем суть парамет рического анализа функции?
6.В чем различие между ТП и РП функции?
7.Объясните обозначение УФ и его смысловое значение.
8.Объясните значения: адекватный, недостаточный и избы точный УФ.
9.Как определяется значение УФ в баллах?
10.Приведите формулу для расчета ФЗ компонента и элемента.
11.Что означает нормирование показателей ФЗ и Ст?
12.Опишите основные компоненты, обозначения и свойства функционально-стоимостной модели (гистограммы).
2.4. Творческий этап функционально-стоимостного анализа
На творческом этапе выполняются работы, результатом ко торых будет несколько вариантов усовершенствованных конст рукций анализируемого устройства.
Последовательность проведения работ показана на рис. 2.32.
|
|
|
|
может быть |
|
другие |
|
|
|
|
|
|
найден в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
источники |
|
|
|
|
|
|
|
литературе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
информации) |
|
|
|
|
|
|
Ц ел и,способ |
|
Реш ения. |
|
|
|
|
|
|
достижения |
|
созданные |
|
|
|
|
|
|
которых |
|
методами |
|
|
|
|
|
|
неизвестен |
|
поиска |
|
|
|
|
|
|
|
|
реш ений |
|
|
Список |
|
Цели, которые |
|
|
1=1 > |
{ |
Синтез ТС, |
|
выявленных |
|
|
|
|||||
недостатков и |
|
необходимо |
|
|
|
|
|
разработка |
предложений |
|
достичь, чтобы |
|
|
|
|
|
конструкции |
по изменению |
|
получить |
|
|
|
|
|
|
конструкции |
|
требуемый |
\ |
Цели, способ |
1 |
Реш ения, |
|
1 |
элементов ТС |
Л |
результат |
|
► найденные L |
|
|||
|
|
№ |
|
которых |
“ Т |
среди |
|
|
|
|
|
аналогов |
|
|
|||
|
|
|
|
известен или |
|
(патенты и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.32. Виды работ и их последовательность на творческом этапе
Формирование списка выявленных недостатков и предложений по изменению конструкции элементов ТС
Источников информации, которая может послужить основа нием для формулировки задач, решение которых сделает ТС бо лее совершенной, несколько:
•сведения о недостатках, собранные на аналитическом этапе;
•анализ параметров функций компонентов ТС - использо вание ресурсов, имеющихся в компонентах для улучшения функ ционирования ТС и усиление функций, уровень которых недос таточный;
•функциональный анализ - устранение вредных функций и использование нейтральных функций;
•преобразование реальной функционально-стоимостной модели ТС в идеальную модель и формирование пакета предло жений по изменению конструкций элементов в соответствии с этой моделью (идеальная ТС).
Наибольший интерес представляют цели, которые формули руются после создания функционально-идеальной модели ТС. Создается три блока целей, которые легко преобразовываются в задачи, содержащие технические противоречия. Необходимо
помнить, что только комплекс решений по каждому блоку (сни жение стоимости, увеличения ФЗ и свертки) в отдельности обес печивает выполнение условия договора - снижение себестоимо сти. Решения затем анализируются. Для реализации выбираются из них самые оптимальные для предприятия.
Постановка целей
Цели совершенствования устройства (сделать более эконо мичным, более функциональным), стоящие перед разработчиком новой техники обычно неясные, размытые, при этом компоненты или связи в ТС выбираются им интуитивно, на основании опыта или ассоциативных подсказок.
Методика ФСА позволяет получить четкие указания о том, что и как требуется изменить (стоимость йли функциональную значимость элемента), чтобы ТС стала лучше. В договоре указы вается требуемый результат (снижение себестоимости), а преоб разование функционально-стоимостной модели анализируемой ТС в идеальную модель устройства, которое еще предстоит раз работать, конкретизирует процесс достижения этой цели.
Проблема возникает тогда, когда способ желаемого измене ния конструкции неизвестен или приводит к нарушению функ ционирования всей ТС. В этих случаях применяют методы поис ка решения, устраняющего проблему.
Примеры формулировки целей
Постановка целей связана с широким аспектом особенностей этого процесса. Сложность процесса целеполагания изучается учеными, рассматриваются различные факторы, оказывающие влияние на него. В нашем случае, когда есть функционально стоимостная модель, ограничимся следующими целями:
1. Стоимость элемента (назвать элемент) должна быть сни жена на (указать сумму).
2.Функциональная значимость элемента (назвать элемент) должна быть увеличена на (указать значение в процентах)
3.Элемент (назвать) должен выполнять функции (перечис лить функции, выполняемые объединяемыми элементами).
Анализ функционально-стоимостной модели ипостроение функционально-идеальной модели ТС (ФИМ)
Модель ТС, представленная в виде гистограммы, несет ин формацию, на основании которой могут быть выбраны элементы для модернизации. Основанием для такого выбора служит сле дующее рассуждение:
1. Для каждого элемент ТС можно рассчитать значение от ношения функциональной значимости к стоимости. Для одних эта величина (Ф3э/Стэ) будет больше, для других - меньше. Это характерно для большинства устройств, выпускаемых промыш ленностью. Будем считать, что чем больше элемент выполняет функций и при этом меньше стоит, тем он ближе к идеальному состоянию.
2. Элементы, представленные на функционально-стоимост ной модели ТС (гистограммы), дают представление о степени идеальности каждого из них. Если есть элементы, у которых зна чение степени идеальности самое большое, то необходимо так изменить другие элементы, чтобы для них отношение ФЗэ/Стэ было равно значению самого идеального элемента. Таким обра зом, выделяются из всех только те элементы, модификация кото рых даст экономию при изготовлении всей ТС.
Могут быть три варианта изменения элементов: изменить ве личину его стоимости (например, применив более дешевые мате риалы или более современную конструкцию), изменить его функ циональную значимость (например, добавить еще несколько функций или поднять уровень выполнения функций элемента) так, чтобы отношение ФЗ/Ст стало равными отношению ФЗ/Ст идеального элемента, одновременно изменить и стоимость, и функциональную значимость элементов. Рассмотрим эти варианты.
Изменение степени идеальности элементов ТС за счет уменьшения их стоимости
Чтобы выровнять величины идеальности элементов, можно изменить стоимость элементов.
В первую очередь следует оценить уровень идеальности каж дого элемента по формуле:
Идэ = |
ФЗЭ |
( 2) |
|
Cm- |
|
где Идэ - значение идеальности элемента ТС; ФЗЭ- функциональная значимость элемента (по гистограмме); Стэ - стоимость элемента (по гистограмме).
Например, рассмотрим гистограмму условной ТС (рис. 2.33).
ФЗ
6
5
4
3
2
1
1 |
Э1 |
Э 2 |
ЭЗ |
Э 4 |
Э 5 Э л ем енты |
|
|
|
|
|
2
3
4
5
6
\
С т
Рис. 2.33. Гистограмма условной ТС
На гистограмме показаны 5 элементов, которые имеют раз ные значения идеальности. Рассчитаем их.
Идх- |
ФЗ' |
2 Ид, = - ^ - = - |
= 0,5 |
|
|
Стх 2 |
|
С/л, |
3 Ст, 2 |
|
Ида - |
ФЗ4 |
Ид5 |
= - ^ . = - = 1,3 |
|
|
СтЛ- Г 2-5 |
5 |
С/и. 3 |
Как было показано ранее, у элемента ТС, имеющего самое большое значение отношения функциональной значимости к затратам, степень идеальности наибольшая, но не абсолютная. Абсолютно идеальный элемент ничего не стоит, или стоимость близка к "О", а функции, выполняемые им, или остаются прежними, или их становится больше. Встретить техническую систему, \ которой значение идеальности стремится к бесконечности, прак
тически невозможно. В то же время понятие идеальности дает направление действия совершенствовании ТС, позволяет ставить задачи по приближению ее к этому состоянию. Например, иде альный самолет - самолета нет (а значит и затрат на его изготов ление, содержание и т.д.), а груз доставляется по воздуху (сам) в нужное место так, как будто это сделано самолетом. Только по становка такой задачи уже наталкивает на поиск оригинальной идеи, например, транспортировки груза по воздуху.
Обычно выравнивание показателей идеальности заключается в выявлении новых значений стоимости или значимости элемен тов ТС при условии, что новые показатели степени идеальности у них равны. При этом, чтобы не все элементы ТС подвергать из менению в процессе совершенствования, один из них (имеющий наибольшее значение идеальности) принимают за эталон, а зна чения остальных стремятся изменить так, чтобы у них вырос по казатель степени идеальности и стал равен значению идеальности элемента-эталона.
Из приведенных выше расчетов видно, что элемент 4 имеет наибольшее значение идеальности. Примем это значение за эта лон, так как наибольшая функциональность компонента достига ется при наименьших затратах на его изготовление.
Ф3~
Отношения — — у остальных элементов ТС меньше, чем у
Стэ
наиболее идеального. Ранее мы говорили именно об этом явле нии, когда упоминали, что степень идеальности у элементов раз личная.
Условимся, что если в ТС значения степени идеальности для всех ее элементов будут равны между собой, то такая система
сконструирована относительно идеально (отношения - ■■ равны
Стэ
для всех элементов), т.е. каждая функция требует столько затрат, сколько она значит для системы.
Итак, первое условие синтеза идеальной ТС - все значения идеальности элементов должны быть равны.
Ф3г>
Второе условие заключается в том, чтобы —— элементов
С т э
были равны наиболее идеальному элементу-эталону.
Существует три способа изменения показателя идеальности элементов ТС: изменение (обычно уменьшение) стоимости эле мента за счет расходов на материал, технологии изготовления и т.п., изменение величины функциональной значимости за счет увеличения количества выполняемых элементом функций и объ единения нескольких элементов в один.
Изменение степени идеальности элемента за счет изменения его стоимости
На примере условной ТС, состоящей из 5 элементов (см. рис. 2.33), рассмотрим процесс создания новой модели ТС, у
которой показатели отношений Ф3э/Стэ равны.
Для этого определим новую стоимость каждого элемента ТС при условии, что показатель идеальности изменится таким обра зом, что будет равен показателю самого "идеального” элемента в
ней (элемент 4). |
|
|
Например, для элемента 1 |
новая стоимость может быть оп |
|
ределена следующими вычислениями: |
|
|
Ф ЗЛ |
4 |
|
Идх- — 1 = — = Идл = 2,5 |
||
1 X |
X |
4 |
Цена элемента 1 должна быть равна 1,6 руб.
Аналогичным способом определяют новую стоимость ос тальных "не идеальных" элементов (2, 3 и 5-й).
На рис. 2.34,а показана гистограмма с новыми значениями стоимости элементов ТС. Для большей наглядности элементы на графике ранжируют, т.е. расставляют их в порядке убывания зна чения, как это показано на рис. 2.34,6.