Функционально-стоимостной анализ

В целях минимизации затрат на производство изделия метод предусматривает анализ стоимости реализации физико-технических функций изделия и его составных частей в процессе использования изделия.

Зарождение метода относится к 1940-м годам и связано с име­нами двух инженеров: Ю.М. Соболева (СССР) и Л. Майлза (США), которые почти одновременно сформулировали принципы этого ме­тода. С 1960-х годов метод ФСА (функционально-экономический аншшз, инженерно-стоимостной, анализ затрат на основе потреби­тельной стоимости) получил широкое распространение в Европе, а с 1970-х годов в СССР и позже в РФ.

Функция — ключевое звено ФСА. Под функцией понимается проявление и сохранение свойств изделия в определенной систе­ме его взаимодействия с внешней средой. Понятие «функция» в машиностроении означает действие. Например, функция вала за­писывается «вал передает крутящий момент». Совокупность таких свойств составляет качество изделия. Минимизация затрат при со­хранении качества изделия есть его оптимизация. Ввиду экспертной оценки важности функций оптимизация является приближенной. Но поскольку ФСА позволяет на всех стадиях разработки находить мате­риальные носители функций из множества их вариантов (сборочных единиц: узлов, деталей, геометрических элементов деталей, а так­же конструкционных материалов, методов и режимов их обработки) с минимальными затратами, эффективность такого анализа весь­ма высока, несмотря на значительную его трудоемкость. Практика показала высокую эффективность ФСА (отношение экономии к за­тратам на анализ), составлявшую 5-10 раз, а в некоторых проектах ФРГ — 30 раз. При этом существенную роль в экономии затрат играло исключение бесполезных функций со значительным сокра­щением деталей (на десятки процентов).

Сущность ФСА состоит в сопоставлении значений относитель­ных показателей стоимости и важности выполнения функции со­ставных частей изделия. Положительным результатом сопоставле­ния является равенство или превышение показателя важности функ­ции над показателем стоимости.

С целью минимизации затрат на изделие в его функционально­структурной модели:

— определяются относительные важность и стоимость каждой из множества функций для разных вариантов носителей (составных частей изделия) функций;

— выбираются варианты конструкций носителей с наименьшей стоимостью и

— после обеспечения совместимости разных вариантов синтези­руется конструкция изделия.

Для построения функционально-структурной модели необходи­ма строгая классификация функций, зависящая от структуры кон­струкции изделия. Формулирование функций проводят по мере де­тализации конструкции и разработки составных частей изделия. Общая схема классификации по типовым признакам приведена на рис. 11.1.

Внешние функции отражают связь объекта (изделия) с внешней средой (предметами труда).

Главная функция характеризует назначение изделия. Техниче­ское решение по этой функции определяет принцип взаимодействия с предметом труда и облик изделия.

Второстепенные функции (назначения) обеспечивают реали­зацию главной функции, например надежность, эргономичность изделия.

Внутренние функции отражают связи внутри объекта, т. е. меж­ду составными частями изделия, обусловленные принципами дей­ствия и построения его конструкции.

Основные из этих функций способствуют реализации внешних функций. К основным относятся функции ввода, приема, передачи, преобразования, хранения, выдачи (вещества, энергии, информа­ции).

Вспомогательные функции способствуют реализации основных. Вспомогательными являются функции соединительные, фиксирую­щие, направляющие, изолирующие и пр.

По признаку полезности внешние и внутренние функции подраз­деляются на:

• полезные, определяющие работоспособность изделия;

• бесполезные, вызывающие только лишние затраты;

• вредные, вызывающие и помехи в работе, и лишние затраты.

Типовой состав ФСА включает следующие пять этапов.

1. Подготовительный этап. Выбор объекта и организация работ.

2. Информационный этап. Сбор информации об объекте (пла­нируемый объем выпуска, себестоимость, рентабельность, чертежи,

спецификации, ГОСТ, ОСТ, ТУ, стандарты предприятия, патентные источники, рекламации и т. д.).

3. Аналитический этап. Выявление и классификация функций, построение функционально-структурной модели изделия, определе­ние важности и значимости функций, распределение материальных затрат по функциям, расчет затрат на каждую функцию, построение функционально-стоимостной диаграммы.

Машиностроительное изделие представляет собой, как правило, иерархически сложную систему, состоящую из подсистем, агрега­тов, узлов, деталей. Ей соответствует такая же структура функций. Функционально-структурная схема совмещает иерархию функций с материальными носителями функций (рис. 11.2), где т — число функций к-го уровня, обеспечивающих выполнение /-Й функции (к — 1)-го уровня [Савченко Н.Н.].

Степень детализации функционально-структурной модели (чи­сло уровней и число функций т) должна соответствовать характеру решаемой задачи; обычно рекомендуется к — 3 — 4, т С 20. На ка­ждом иерархическом уровне экспертами определяется значимость Хкц каждой /-й функции А'-го уровня, обеспечивающей выполнение г-й функции вышестоящего уровня при условии

Г:// 0, Хщі — 1.

Относительная важность функции отражает ее вклад в выпол­нение главной функции и определяется по вертикальной цепочке

/ \ * \

Затраты 3! 32

Рис. 11.2. Функционально-структурная модель объекта ФСА

уровней как произведение значимостей:

П

г/= Пт*«у>

к

где гг — число уровней.

Определить затраты на функцию не всегда просто, так как не каждый материальный носитель / участвует в выполнении только одной функции. Поскольку обычно он участвует в выполнении не­скольких функций, то его вклад у,7 (в долях единицы) определяется экспертным путем в выполнении у'-й функции.

Затраты на функцию определяются как

Зу = £з ,уи, г

где 3/ — себестоимость /-го материального элемента, определяемая прогнозированием или по прейскурантам и заводским калькуляци­ям; р — число элементов, реализующих у-ю функцию.

При этом относительная стоимость функции определяется со­отношением

Зу — Су/С,

где С — себестоимость изделия; зу — удельный вес затрат на у-ю функцию в себестоимости изделия.

Для дальнейшего анализа строим функционально-стоимостную диаграмму, в которой значения относительной стоимости и относи­тельной важности функций количественно сопоставимы (рис. 11.3).

На оси ординат диаграммы вниз откладывают относительную важность каждой функции, вверх — относительную стоимость. Та­кая диаграмма позволяет выявить функции с так называемыми точ­ками рассогласования, в которых зу > /у (заштрихованный блок). Эти функции и способы их реализации подлежат исследованию.

Исследование заключается в подборе такой конструкции состав­ной части замены для другой неэкономичной (с дорогой функцией) части, которая при сохранении важности функции имеет меньшую стоимость. Например, замена гидравлического амортизатора пру­жинным или газовым. Удельная стоимость функции определяется

Рис. 11.3. Функционально-стоимостная диаграмма для определения точек

рассогласования

себестоимостью составной части, отнесенной к себестоимости из­делия.

Отсутствие рассогласования может объясняться или хорошей отработкой конструкции, или несовершенством функционально­структурной схемы из-за недостаточной квалификации экспертов.

4. Творческий этап. Для поиска мер устранения точек рассогла­сования или уменьшения стоимости реализации функций использу­ются мозговая атака, творческие совещания, метод контрольных во­просов и т. п. При поиске альтернативных вариантов реализации от­дельной функции применяют морфологический анализ и картотеку типичных решений.

Варианты решений для оценки систематизируют с помощью «морфологической матрицы». Совмещение разных вариантов по всем разным функциям определяет возможную конструкцию изде­лия. При этом необходимо оценить реальность выполнения и «со­вместимость» отдельных вариантов; иначе набор функций может оказаться бесполезным.

В результате получим альтернативные варианты реализации функций (рис. 11.4).

Морфологическая матрица позволяет наглядно синтезировать оптимальный вариант конструкции изделия по принятым функциям ®, представленный на рисунке цепочкой этих функций.

5. Исследовательский этап состоит в оценке преимуществ и не­достатков полученных вариантов реализации функций и затрат.

Варианты рассматривают с позиций:

Рис. 11.4. Морфологическая матрица вариантов реализации функций:

* — предложенные варианты; ® - принятые к рассмотрению

• работоспособности (работоспособные или неработоспособ­ные);

• времени осуществления (неосуществимые по техническим причинам; предлагаемые для перспективно: о внедрения; предлагае­мые для безотлагательного внедрения);

• -экономической эффективности.

Варианты, предлагаемые для внедрения, подвергаются эксперт­ной оценке по уровню выполнения технических требований и ран­жируются по обеспечиваемым свойствам и по степени приближения к «цели по затратам».

Выбор «цели по затратам» — особенность ФСА. Она заключа­ется в выборе варианта с минимальными затратами для каждой функ­ции. Сумма затрат по этим вариантам состави т минимально возмож­ную себестоимость изделия. Но такого теоретического минимума достигнуть практически не удается, так как для объединения мно­жества частных решений в единую конструктивную схему изделия могут потребоваться слишком большие средства. Приближение к э тому минимуму может служить основанием для ранжирования по­лученных вариантов.

11ри определении производственных затрат на создание функций решающим звеном является анализ затрат. Он тесно переплетается с анализом функций и является его продолжением и развитием. Осо­бенностью анализа затрат, как отмечают Г.Б. Кац и А.П. Ковалев, является переход от их оценки по предметам (деталям-носителям функций) к оценке по их функциям, так как ценность имеют функ­ции, и надо знать во что обходится их создание.

При анализе затрат проводятся следующие операции:

• выявляются «центры тяжести по затратам», т. е. те части реаль­ной конструкции машины, которые имеют повышенные магериало- и трудоемкость и не удовлетворяют условию динамического норма­тива;

• намечается нижний уровень затрат, который мог бы являться экономическим ориентиром («целью по затратам») при разработке изделия;

• оцениваются и анализируются затраты по функциям или их группам для нескольких альтернативных вариантов и определяется их относительная экономичность (весомость) в долях единицы.

Наиболее вероятна возможность найти лишние затраты в состав­ных частях с большей стоимостью. Для этого используют метод рас­пределения изделий по зонам стоимости АВС. Согласно методу пер­вая зона А соответствует наибольшему сосредоточению затрат (до 75 %), вторая зона В составляет 20 % общих затрат и дополняет пер­вую до 95 %, на долю третьей зоны приходится 5 % затрат; этим она дополняет затраты зон А и В до 100%, т. е. завершает картину рас­пределения затрат по изделию в целом.

Затраты на многофункциональный объект состоят из автономных (раздельных) затрат на ведущую функцию и суммы прироста затрат на остальные (п — 1) функции, предварительно упорядоченные по их экономической весомости. Себестоимость объекта рассчитывается по формуле

И — I

Соб = За + ^ Зп/,

/

где За — автономные затраты на ведущую функцию; Зш — прирост затрат на і-ю функцию.

Значение приростных затрат зависит не только от стоимости из­готовления носителя, но и от удачного сочетания носителя данной функции с носителями других функций.

Для выбора конструктивного оптимального варианта также не­обходимо правильно оценить качество исполнения функции (КИФ)- При оценке КИФ учитываются: экономическая целесообразность технического уровня анализируемой части, эксплуатационные из­держки для нескольких вариантов носителя, бесполезные и вредные функции и соответствующие детали, которые ограничивают каче­ство целого объекта. Для выявления слабых мест собирают сведения о надежности, износе, сроке службы носителя. С другой стороны, не следует допускать «излишка качества» по сравнению со смеж­ными носителями, так как неиспользуемые возможности вызывают удорожание конструкции.

5. Рекомендательный этап заключается в подготовке документа­ции в форме эскизов, расчетов, чертежей, пояснительных записок по рекомендуемым вариантам в процессах проектирования и конструи­рования.

Метод ФСА дополняет динамический анализ в целях ускорения поиска «рассогласованных звеньев» объекта и оптимизации внутрен­них функций конструкторско-технологических решений.

Путем парного сопоставления разных вариантов изделия по формулам технико-экономического уровня объекта (см. табл. 8.1) вы­бирается наиболее экономичный вариант для последующего функ­ционально-стоимостного анализа. Расчетная часть анализа ресурсо­емкое™ формализована в таблицах СТЭР уровней ресурсоемкое™ объекта 8.2 и элементов машин 8.4.

Для оценки важности и стоимости внутренних функций внача­ле по табл. 8.4 выбирается наиболее экономичный вариант элемен­та изделия. Затем этот элемент также подвергается функционально­стоимостному анализу, в результате которого выдается рекоменда­ция по совершенствованию конструкции изделия с предварительной оценкой его себестоимости.

Совокупность взаимосвязанных методов параметрического ин­дексного, динамического и функционально-стоимостного анализа образует комплексный метод технико-экономического анализа ма­шин и процессов производства.

11.2.