Классификатор функций

Шифр функции	Определение функции	Пример конструкции
1.001	Гасит вибрацию	Успокоитель, демпфер
2.008	Декодирует изделие	Трафарет, обрамление
3.001	Изолирует (электрически)	Изолятор, прокладка
7.101	Направляет движение	Направляющие (трения, скольжения, качения)
7.111	Направляет магнитный поток	Детали магнитопровода
8.012	Ограничивает вращение	Упоры

В свою очередь, внешние функции по степени удовлетворения заданной потребности делятся на главные, определяющие целевое назначение изделия, и второстепенные, не характеризующие работоспособность изделия, но обеспечивающие удобство пользования и конъюнктурность (эстетические, эргономические, экологические функции).

Внутренние функции в зависимости от их роли в достижении заданных параметров изделия могут быть основными и вспомогательными. К основным относятся такие функции, которые обеспечивают работоспособность изделия в соответствии с его назначением. Изъятие любой из них качественно преобразует изделие. Примерами основных функций могут быть: прием, ввод, передача, преобразование, хранение и выдача информации; регулирование, обеспечение энергией и т. п. Вспомогательные функции лишь способствуют реализации основных, например: соединительные, фиксирующие, направляющие, крепежные и т. п.

Для классификации функций на основные и вспомогательные требуются определенные навыки, так как одна и та же функция в одном устройстве может быть основной, в другом — вспомогательной. Определение (формулировка) и последующая классификация функций осуществляются в строгом порядке — сначала формулируются функции изделия в целом, а затем функции его составляющих, для чего необходимо иметь либо схему изделия, либо спецификацию. Совокупность всех сформулированных функций и их взаимосвязи составляют функциональную структуру изделия. Для ее отражения могут быть использованы ориентированные графы или матрицы.

Граф функций или «дерево функций» строится по следующей схеме: на первом (верхнем) уровне располагаются внешние функции, на втором — основные функции изделия в целом, на третьем — вспомогательные. На последующих уровнях в том же порядке располагаются функции структурных элементов изделия — сборочных единиц и деталей. Каждая функция может обеспечиваться одним или несколькими структурными элементами, в связи с чем необходимо установить все связи элементов «дерева функций» с элементами сборочного состава изделия, т. е. ответить на вопрос: какие элементы изделия реализуют каждую из выявленных функций?

Построение полного «дерева функций» целесообразно осуществлять при ФСА относительно простых изделий, содержащих 10—15 деталей. Для сложных изделий графы строятся по отдельным узлам и блокам, которые затем «сшиваются» в «общее дерево».

Таблица 3.2.

Взаимосвязь элементов и функций

Функции изделия, fj Конструктивные элементы, аi	f1	f2	f3	f4	…	fn	Затраты на конструктивные элементы Sin, р.
a1
a2
a3
…
am
ΣSfi

Матричный способ построения функциональной структуры изделия заключается в следующем: в первом столбце матрицы указываются все структурные элементы (a_i) изделия (табл. 3.2), а в первой строке — все функции (f_j). Взаимосвязь элементов и функций фиксируется на пересечении соответствующих столбцов и строк. Такой способ дает возможность наглядно отобразить взаимосвязь элементов и функций, а также оценить, как это показано в табл. 3.2, затраты на их реализацию.

Методы творческого поиска новых технических решений. Конечным результатом ФСА является не только наиболее экономичная конструкция, но и технически более совершенная. Последнее обеспечивается новыми, нестандартными техническими идеями.

Успешному решению конструкторских задач способствуют современные методы генерирования новых идей и творческого поиска, наиболее распространенными из которых являются методы: аналогии, ассоциаций, эмпатии, фантазии, инверсии, морфологического анализа, «мозговой атаки».

Метод аналогии позволяет находить решения в смежных, а порой далеких от рассматриваемой проблемы областях знаний, явлениях природы, в растительном и животном мире, в литературе. Открытия и изобретения происходят, как правило, на стыке различных наук (биомеханики, биоэлектроники), что обеспечивает методу высокую эффективность.

Метод ассоциаций предусматривает связь представлений, в силу которых одни из них, появившись в сознании, вызывают другие.

Метод эмпатии связан с умением конструктора «войти в образ», представить себя процессом или устройством и, анализируя собственные «ощущения», находить правильные технические решения.

Метод фантазии основан на том, что придумываются, казалось бы, нереальные вещи, сверхъестественные решения. Между тем именно в них и может быть заложено рациональное зерно, оригинальное решение.

Метод инверсии предусматривает прямо противоположный традиционному взгляд на проблему и ее решение, она как бы «выворачивается наизнанку»

Морфологический анализ используется как метод, расширяющий область поиска вариантов технических решений и выполняется в следующем порядке: 1) определяются функции f_i, которые изделие (блок, узел, деталь) должно выполнять; 2) устанавливаются ограничения, при которых изделие должно функционировать (габариты, масса, внешние условия и т. д.); 3) в соответствии с ограничениями определяются все возможно приемлемые варианты R_ij реализации каждой функции; 4) строится морфологическая карта; 5) устанавливается традиционное сочетание вариантов реализации функций; 6) рассматриваются все возможные случаи сочетания вариантов реализации функции и отбрасываются заведомо несовместимые; 7) оставшиеся функции анализируются по уровням новизны и сложности, возможностям изготовления, стоимости производства и эксплуатации и параметрам патентоспособности; 8) наиболее выгодный вариант принимается для конструктивной проработки. Недостаток метода состоит в том, что для выявления функций и вариантов их реализации требуются глубокие знания проблемы, которую сам метод не раскрывает; преимущество — в огромном расширении области поиска конструктивных решений.

Метод «мозговой атаки» представляет собой способ коллективного генерирования идей на совещании экспертов. Метод включает в себя реализацию этапов: формирование группы экспертов (10— 15 человек) и группы анализа (2—4 человека): формулировка цели исследования, перечня ограничений, указания об организационном, финансовом и материально-техническом обеспечении; генерация идей без какой-либо критики; систематизация идей группой анализа; оценка идей на реализуемость; выделение практически приемлемых идей.

Порядок проведения ФСА. ФСА осуществляется в пять последовательно выполняемых этапов. На первом этапе осуществляется выбор объекта анализа и сбор информации о нем (программа выпуска, отзывы потребителей, сведения о функционировании аналогичных или схожих изделий, сведения о трудоемкости, стоимости и эксплуатационных затратах по аналогам и пр.). Второй этап связан с анализом, классификацией и оценкой функций изделия по принципам, изложенным выше. Третий этап — поиск возможных конструктивных решений с помощью современных методов генерирования идей. Здесь выявляются альтернативные варианты выполнения функций, при этом анализируется возможность: устранения ненужных функций, а вместе с ними и устранения ненужных деталей или их элементов; совмещения вспомогательных и основных функций; целесообразность использования того или иного материала и т. п. В процессе анализа конструктор или творческая группа должны ответить на ряд заранее подготовленных вопросов, таких, как: можно ли сократить число функций, выполняемых изделием? можно ли исключить какие-либо детали или объединить их? можно ли заменить материал на более дешевый? можно ли сократить габариты и массу деталей, уменьшить отходы? можно ли снизить требования к допускам и чистоте поверхностей? можно ли использовать стандартные или унифицированные детали? можно ли снизить затраты на изготовление, улучшив технологический процесс? Число поставленных вопросов и их целевая направленность зависят от сложности и новизны решаемой проблемы, а также от квалификации конструктора или участников творческой группы. Четвертый этап — выбор решений и рекомендаций. В результате предыдущего этапа конструктор или рабочая творческая группа анализа должны располагать некоторым количеством альтернативных вариантов, из которых необходимо выбрать предпочтительный. Для этой цели устанавливается критерий предпочтительности (стоимость, трудоемкость, удобства эксплуатации и т. д.), по которому экспертным путем осуществляется выбор наилучшего варианта. Пятый этап ‑ оформление предложений и расчеты эффективности предлагаемой конструкции, передача предложений на окончательную конструкторскую проработку.

Организация ФСА на предприятии. Руководящим органом по ФСА на предприятиях и в объединениях является утвержденный приказом директора совет по ФСА, возглавляемый главным инженером. В состав совета должны входить руководители научных и конструкторских подразделений, планово-производственного и планово-экономического отделов, служб материально-технического снабжения, сбыта, контроля качества. Текущую практическую работу по ФСА организует специальная группа (бюро), которая является самостоятельным структурным подразделением и подчиняется главному инженеру. Численность такой группы от 5 до 15 человек в зависимости от номенклатуры и сложности выпускаемых изделий. Профессиональный состав — конструкторы, технологи, экономисты. Рекомендуемые соотношения этих категорий работников — 3:2:1. Основными задачами такого подразделения являются: обучение сотрудников предприятия методам и приемам ФСА; выбор объектов для анализа; подготовка информации по объекту для целей ФСА; формирование рабочих экспертных групп, установление регламента их работы; организация «мозговых атак»; обобщение результатов анализа и контроль за внедрением.

Результаты ФСА рассматриваются советом ФСА и по его заключению принимаются к внедрению, после чего направляются в соответствующие службы для тщательной и глубокой проработки в установленные сроки.