Функционально-идеальное моделирование

Тема 4. Функционально-идеальное моделирование Анализ функционально-стоимостной модели объекта ФСА и построение ФИМ. Изменение степени идеальности элементов объекта ФСА за счет уменьшения их стоимости. Изменение значения идеальности элементов объекта ФСА за счет увеличения их функциональной значимости. Одновременное изменение значений стоимости и ФЗ для элементов объекта ФСА. «Свертки» элементов объекта ФСА Анализ функционально-стоимостной модели объекта ФСА и построение ФИМ Модель объекта ФСА представленная в виде функционально-стоимостной диаграммы несет информацию, на основании которой могут быть выбраны элементы для модернизации. Основанием для такого выбора служит следующее рассуждение: 1. Для каждого элемент объекта ФСА можно рассчитать значение отношения функциональной значимости к стоимости. Для одних эта величина (ФЗэ/Стэ) будет больше, для других меньше. Это характерно для большинства устройств, выпускаемых промышленностью. Как рассматривалось в лекции 4, чем больше элемент выполняет функций и при этом меньше стоит, тем он ближе к идеальному состоянию. 2. Элементы, представленные на функционально-стоимостной модели объекта ФСА (диаграмма), дают представление о степени идеальности каждого из них. Если есть элементы, у которых значение степени идеальности самое большое, то необходимо так изменить другие элементы, что бы для них отношение ФЗэ/Стэ было равно значению самого идеального элемента. Таким образом, из числа всех выделяются только те элементы, улучшение которых с наибольшей вероятностью даст экономию при изготовлении всего объекта ФСА. Одной из задач при проведении ФСА является построение функционально-идеальной модели (ФИМ). Функционально-идеальная модель — функциональная модель, отражающая комплекс функций объекта, реализуемых минимальным числом материальных элементов 1. Для этого используют несколько способов изменения объекта ФСА. Рассмотрим три варианта изменения элементов: - изменение стоимости элемента (например, применив более дешевые материалы или более современную конструкцию) - изменение функциональной значимости элемента (например, добавить еще несколько функций или поднять уровень выполнения функций элемента) так, чтобы отношение ФЗ/Ст стало равными отношению ФЗ/Ст идеального элемента, - одновременное изменение и стоимости и функциональной значимости элементов. Рассмотрим эти варианты. 1. Изменение степени идеальности элементов объекта ФСА за счет уменьшения их стоимости. Чтобы выровнять величины идеальности элементов можно изменить стоимость элементов. 1 Николаева, Н. Г. Функционально-стоимостный анализ в управлении качеством продукции и процессов жизненного цикла : учебное пособие / Н. Г. Николаева, Е. В. Приймак. — Казань : Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2013. — 204 c. В первую очередь следует оценить уровень идеальности каждого элемента по формуле: Где ИдЭ – значение идеальности элемента объекта ФСА ФЗЭ – функциональная значимость элемента (по диаграмме) СтЭ – стоимость элемента (по диаграмме) Например, рассмотрим диаграмму условного объекта ФСА (рисунок 1). Рис. 1. Диаграмма условного объекта ФСА На диаграмме показаны 5 элементов, которые имеют разные значения идеальности: рассчитаем их. Как было показано ранее, у идеального элемента объекта ФСА отношение функций к затратам самое большое. Абсолютно идеальный элемент имеет стоимость, стремящуюся к 0, а функции его или остаются прежние или их становится больше. При этом и значение идеальности вырастает до бесконечности. Встретить реальную идеальную техническую систему невозможно, но это знание позволяет ставить задачи по приближению объекта ФСА к состоянию идеальности. Например, идеальный самолет – самолета нет (а значит и затрат на его изготовление, содержание и т.д.) а груз доставляется по воздуху (сам) в нужное место так, как будто это сделано при помощи самолета. Только постановка такой задачи уже наталкивает на поиск оригинальной идеи транспортировки груза по воздуху. Элемент 4 имеет наибольшее значение идеальности. Оно принимается за эталон. Отношения у остальных элементов объекта ФСА также различаются и меньше чем у наиболее идеального. Ранее уже упоминалось ситуация, когда по результатам анализа степень идеальности у элементов различная. Если бы у объекта ФСА значения степени идеальности будут равны между собой для всех ее элементов, то такая система сконструирована относительно идеально (отношения равны для всех элементов), т.е. каждая функция требует столько затрат, сколько она значит для системы. Первое условие синтеза идеального объекта ФСА – все значения идеальности элементов должны быть равны. Второе условие заключается в том, чтобы элементов они были равны наиболее идеальному элементу – эталону. Операция вычисления требуемого значения стоимости элемента выполняется следующим образом: Следовательно, 1,6 руб. – это максимальная допустимая стоимость элемента 1 для объекта ФСА. На рисунке 2 показана диаграмма с расчетными значениями стоимости для каждого элемента объекта ФСА. Рис. 2. Диаграмма объекта ФСА после изменения стоимости элементов сторону идеальности (а) и ее изображение для перемещенных позиций элементов (б) Аналогичным образом определяется предельное значение стоимости других элементов. Очевидной операцией изменения степени идеальности является изменение стоимости элементов, в сторону ее уменьшения. Это может быть достигнуто, если появились новые, более дешевые материалы, конструкции, обеспечивающие выполнение точно таких же функций и на том же уровне, но более дешевая, за счет другого принципа действия. Эти технические решения можно найти среди патентов. Иногда достаточно только слегка уменьшить расход материалов на изготовление элемента, применить экономичные технологии его изготовления или отказаться от чрезмерного запаса прочности. 2. Изменение значения идеальности элементов объекта ФСА за счет увеличения их функциональной значимости. Если невозможно изменить стоимость элемента, то увеличивают функциональную значимость элемента. Для этого выполняют расчеты на определение нового значения показателя ФЗэ, аналогичные тем, которые применялись для вычисления значения Стэ. Следовательно новое значение ФЗэ1 = 5 Новые величины ФЗ остальных элементов рассчитываются также. Рис. 3. Диаграмма объекта ФСА после изменения ФЗ элементов сторону идеальности (а) и ее изображение для перемещенных позиций элементов (б) После выполнения расчетов необходимо определить способ изменения каждого элемента, чтобы увеличилась ФЗ до требуемого уровня. Сделать это можно несколькими путями. Например, увеличить уровень выполнения функции, если хоть одна из них была на уровне недостаточной или добавить несколько дополнительных функций, улучшающих функционирование объекта ФСА. 3. Одновременное изменение значений стоимости и ФЗ для элементов объекта ФСА Случай одновременного изменения для одних элементов стоимости, а для других функциональной значимости, наиболее часто встречается в практике ФСА. Учитывая выполненные ранее вычисления для каждого элемента (кроме идеального) рассматривается возможность изменения стоимости или увеличения функциональной значимости. 4. «Свертки» элементов объекта ФСА Под свертками подразумевается перенос функций, выполняемых в объекте двумя и более элементами на один элемент. Например, ключ от замка –яркий пример технической свертки. Один элемент выполняет все функции ключа: декодирует личину замка, выполняет функцию передачи вращения личины, обеспечивает удержание ключа в нерабочем положении и др. Вопросы для самопроверки 1. Что понимается под функционально-идеальной моделью? 2. Раскройте суть идеальности, используемой при проведении ФСА 3. Перечислите способы модернизации объекта по результатам изменения функциональностоимостной диаграммы объекта ФСА 4. Что понимается под приемом «Свертка»