Методы выявления оптимально необходимых затрат на реализацию функций

где

tч – приведенное время черновых переходов, мин.;

kв.ч – коэффициент, учитывающий основное время на чистовых переходах;

kоб – коэффициент обрабатываемости материалов по скорости резания.

2.2. Вычисляется время на установку и снятие детали в процессе ее обработки Ту по формуле:

                                                                            (9)

где

G – масса детали;

q – число букв в технологическом коде;

Kk – коэффициент, учитывающий класс детали по конфигурации.

2.3. Определяется подготовительно-заключительное время Тпз по всем операциям, приходящимся на одну деталь:

                                                                               (10)

где

n – размер партии деталей;

m – число наименований элементов детали.

2.4. Станкоемкость обработки детали Тс определяется по формуле:

                                           (11)

где

Тдоп – дополнительная станкоемкость из-за нефасонности заготовки;

Тоэ – основное время обработки всех элементов детали.

Вторая часть  алгоритма предполагает определение основных производственных затрат по результатам предшествующих расчетов массы заготовки, станкоемкости и трудоемкости обработки.

Затраты на заработную плату  определяются исходя из трудоемкости обработки и средней тарифной ставки рабочих. С помощью соответствующих коэффициентов учитываются также премии, доплаты и т.п.

Расходы, связанные с работой оборудования и инструмента, рассчитываются исходя из станкоемкости обработки и себестоимости машино-часа работы оборудования.

Конечным результатом  расчета является суммарная технологическая себестоимость детали.

Метод экспертных экономических  оценок исходит из того, что между совокупным балльным показателем, рассчитанным по результатам экспертизы вариантов, и затратами существует прямая или обратная линейная связь. Экспертные методы применяются в случаях, когда одни виды затрат (например, затраты на изготовление) поддаются расчету, а другие (эксплуатационные издержки) вследствие неполной информации рассчитать невозможно. При этом выделяются те свойства решений, которые непосредственно влияют на оцениваемый вид затрат. Так, если на стадиях НИОКР необходимо оценить эксплуатационные издержки по вариантам решений, то берутся такие показатели, как ремонтопригодность, безотказность, долговечность и т.д.

Например, переменные эксплуатационные издержки Зи, снижающиеся с ростом совокупного показателя качества Qк, рассчитываются по формуле:

                                                                                  (12)

где

зиб – удельные эксплуатационные издержки на один балл;

Qkmax – уровень показателя качества у «эталонного» решения.

Показатель Qk рассчитывается как сумма взвешенных частных показателей отдельных свойств, выраженных в баллах соответствующей шкалы экспертных оценок. Стоимостные множители зиб определяются и нормируются на основе статистического анализа данных об экономических показателях известных аналогичных конструкций.

На основании анализа  затрат отыскиваются те функции, фактические затраты по которым могут быть снижены. Для решения указанной задачи в ФСА используются следующие методы анализа затрат:³

- метод подбора и ориентировочной оценки простейших решений по каждой функции в отдельности;

- метод ранжирования функций по величине затрат, связанных с выполнением этих функций;

- метод установления пропорций между затратами на осуществление основных и вспомогательных функций;

- метод сопоставления затрат на функции с балльными оценками значимости функций;

- метод исследования факторов снижения затрат на функции.

Рассмотрим  подробнее перечисленные методы анализа затрат.

Метод 1

Исследование  системы с подбором и ориентировочной оценкой простейших решений по каждой функции заключается в формировании идеальной системы, с точки зрения затрат на реализацию каждой отдельной функции. Первоначально на основе декомпозиции исследуемой системы определяется состав функций. Затем эксперты для каждой функции подбирают самый простой и дешевый способ исполнения, не заботясь о совместимости элементов, и приближенно оценивают себестоимость намеченных решений. В табл. 2 приведены минимально возможные затраты на реализацию функции ВЗС человека-оператора, из которой видно, что для реализации всего комплекса функций требуется 980 руб.

Недостатком существующего  метода подбора и оценки простейших решений является то, что сформированная в единственном варианте из отдельных наиболее дешевых элементов техническая система, как правило, оказывается неработоспособной из-за технической несовместимости отдельных частей конструкции. Поэтому минимально возможные затраты, полученные данным методом, не могут являться ориентиром при поиске новых рациональных решений.

В связи с  этим более целесообразным представляется синтезировать не одну систему, а несколько наиболее дешевых технических систем. Для решения этой задачи достаточно эффективным является метод синтеза систем на морфологических таблицах.⁴

Таблица 2

Минимально  возможные затраты на реализацию функций ВЗС

                                                                           руб.

 

Рассмотрим  пример синтеза подмножества наиболее дешевых ВЗС человека-оператора, имеющих следующий набор функций:

- F1 – создавать упругую восстанавливающую силу;

- F2 – гасить резонансные колебания;

- F3 – обеспечивать устойчивость в горизонтальной плоскости.

Наименования функций образуют строки морфологической матрицы (табл. 3), а столбцы матрицы – варианты (альтернативы) исполнения функций в виде конструкторских решений. По каждой функции экспертами подбираются наиболее дешевые альтернативы и заносятся в соответствующие ячейки матрицы. Определяются затраты на реализацию каждой альтернативы, которые также заносятся в морфологическую матрицу. Синтез вариантов исполнения ВЗС в данном случае осуществляется по следующей целевой функции:

                                                                                                   (13)

где Wi – вектор значений затрат альтернатив i-й синтезированной системы;

N – морфологическое множество целостных вариантов в матрице:

                                                                                                   (14)

где Рl – размерность множества альтернатив 1-й строки матрицы.

Таблица 3

Морфологическая матрица для синтеза наиболее

дешевых вибрационных систем

                                                                         руб.

 

Синтезированное подмножество наиболее дешевых ВЗС систем анализируется с точки зрения их работоспособности. Далее отбирается одно или несколько работоспособных технических решений, на основании которых определяются минимально возможные затраты на реализацию функций ВЗС (табл. 4).

 

 

 

Таблица 4

Минимально  возможные затраты на реализацию функций ВЗС

                                                                     руб.

 

Метод 2

Рассмотрим  анализ затрат ВЗС методом ранжирования функций по величине затрат. Данный метод исходит из того, что если допустить примерно одинаковый технический уровень решений по каждой функции в исходной конструкции изделия, то с большей вероятностью можно ожидать значительного снижения затрат по тем функциям, у которых велики фактические затраты.

Анализ осуществляется в следующей последовательности. Исходная система, в нашем случае ВЗС, декомпозируется на составные части, для которых определяются функции (аналогичный анализ приведен при рассмотрении предыдущего метода). Определяется себестоимость составных частей и их функций. Все функции располагаются в порядке убывания их себестоимости в координатных осях «функция – себестоимость». Строится суммирующая кривая, которая показывает возрастание стоимости объекта по мере включения в него упорядоченных выше частей.

На рис. 3 показана суммирующая кривая для рассматриваемой ВЗС, состоящей из четырех составных элементов. Суммарная себестоимость ВЗС в целом равна 1 000 рублей. Эта величина разбивается на три части: 750 руб. (75%), 200 руб. (20%) и 50 руб. (5%), а на графике проводятся горизонтальные линии, соответствующие этим числам. Точки пересечения горизонтальных линий с суммирующей кривой дают три группы: А, Б и В. В рассматриваемом примере:

- в группу А попадает гидродемпфер;

- в группу Б – упругий элемент и регулятор жесткости;

- в группу В – направляющий механизм.

Предполагается, что наибольшие резервы экономии содержатся в функциональных элементах, попавших в группу А. Элементы этой группы следует в первую очередь подвергать анализу и совершенствованию на последующих этапах ФСА.

Рис. 3. Суммирующая  кривая стоимости

 

Метод 3

Метод установления пропорций между затратами на осуществление основных и вспомогательных функций базируется на том, что основные функции, играющие ведущую роль в полезном применении изделия, должны характеризоваться и большими затратами, чем вспомогательные функции. В связи с этим себестоимость системы в целом подразделяется на две части: затраты на осуществление основных функций и затраты на осуществление вспомогательных функций. При этом чем меньше удельный вес затрат на вспомогательные функции в общей себестоимости системы, тем лучше его стоимостная характеристика. Оптимальное соотношение указанных затрат для различных систем устанавливается в результате специальных исследований.

Для рассматриваемого примера на долю затрат по основным функциям приходится 80% общих затрат на ВЗС.

В теории ФСА  выработано правило, в соответствии с которым усилия на улучшение решений следует направлять на основные функции, если доля затрат на них составляет 50-70% и более общих затрат. Если затраты на основные функции составляют меньше 50% общих затрат, то целесообразно совершенствовать систему за счет улучшения вспомогательных функций.

Исходя из данного  правила, совершенствование рассматриваемой виброзащитной системы следует осуществлять за счет оптимизации основных функций.

Для перечисленных в начале пункта четвертого и пятого методов анализа на основе метода анализа иерархий⁵ разработаны их модификации. Рассмотрим сущность этих модифицированных методов.

Метод сопоставления затрат на функции с балльными оценками значимости исходит из предположения о том, что нормирующим условием для распределения затрат служит значимость функций. Значимость функций некоторого уровня иерархии функциональной модели определяет их вклад в реализацию функции вышестоящего иерархического уровня, которой они под-

чинены. Для  оценки значимости Hi i-й функции в методе ФСА предполагается использовать один из ведущих критериев качества функции, которой он подчинен; такими критериями являются надежность, точность, быстродействие и т.д.

Относительные производственные затраты Zi на осуществление i-й функции также выражаются в баллах следующим образом:

                                                                                   (15)

где

Сi – затраты на осуществление i-й функции, руб.;

Собщ – общая стоимость изготовления всего объекта, руб.

Далее балльные оценки Hi и Zi сопоставляются с помощью диаграммы «значимость – затраты», и рассчитываются значения удельных относительных затрат на один балл значимости:

                                                                                              (16)

Неблагополучным по соотношению «затраты – значимость» считаются те функции, у которых значение zi больше единицы.

Рассмотрим  пример сопоставления затрат и значимостей функций для виброзащитной системы с использованием традиционного и предлагаемого подходов.

Анализируемая виброзащитная система имеет  главную функцию, характеризующую систему в целом, и четыре подфункции, характеризующие назначение четырех конструктивных элементов, из которых состоит система.

Все подфункции подчинены главной функции, которая заключается в обеспечении защиты человека-оператора от вибраций. Ведущим критерием качества главной внешней функции является качество виброзащитных свойств рассматриваемой технической системы. В результате экспертной оценки относительной значимости функций по критерию «качество виброзащитных свойств» получены следующие данные: H1 = 40; H2 = 20; H3 = 25; H4 = 15 баллов (сумма баллов по всем функциям должна равняться 100).