Функционально-стоимостный анализ (ФСА) — метод комплексного исследования функций объектов — предназначен для обеспечения общественно необходимых потребительских свойств объектов и минимальных затрат на их проявление на всех этапах их жизненного цикла [4 — 7].

Объектами ФСА могут быть изделие, технологический процесс, производственные, организационные, управленческие системы и их отдельные элементы. В методе ФСА анализу подвергаются функции и стоимости функций. Из-за несовершенства объектов, технологических процессов, применяемых материалов затраты могут оказаться излишними. Поэтому цель ФСА — обнаружение, предупреждение, сокращение или ликвидация излишних затрат. Эта цель может быть достигнута путем:

• сокращения затрат при одновременном повышении потребительских свойств объекта;

• повышения качества при сохранении уровня затрат;

• сокращения затрат при обоснованном снижении технических параметров до их функционально необходимого уровня;

• повышения качества при некотором, экономически оправданном увеличении затрат.

Для анализа затрат функций разработаны следующие методы [2, 3]:

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

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

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

4) метод сопоставления затрат на функции с балльными оценками значимости функций;

5) метод исследования факторов снижения затрат на функции.

Для перечисленных выше четвертого и пятого методов на основе МАИ разработаны их модификации. Рассмотрим сущность этих модифицированных методов.

Метод сопоставления затрат на функции с балльными оценками значимости функций. Он 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 подчинены. Для оценки значимости (Н _i) 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 Z_i на осуществление i-й функции также выражаются в баллах следующим образом:

Z_i = C_i × 100/С_общ,                               (2.10)

где С _i — затраты на осуществление 1-й функции в рублях;

С_oбщ — общая стоимость изготовления всего объекта в рублях.

Далее балльные оценки Н _i и Z _i сопоставляются с помощью диаграммы "значимость — затраты" и рассчитываются значения удельных относительных затрат на один балл значимости:

z_i=Z_i/H_i,                                 (2.11)

Неблагополучным соотношением "значимость — затраты" считаются те, у которых Z _i больше единицы.

Основной недостаток этого метода — большая неопределенность, вкладываемая в определение критерия значимости функции. Поэтому предлагается использовать иерархическое представление значимости функций.

Значимость функций может быть рассчитана по одному ведущему критерию или по комплексу наиболее важных критериев качества, характеризующих главную внешнюю функцию системы в целом. Для первого случае иерархическая система имеет вид, приведенный на рис. 2.16а.

Во втором случае подбирается такой набор наиболее важных критериев качества, с помощью которых может быть оценена как главная внешняя функция, так и функции отдельных элементов, обеспечивающие выполнение первой. Общая схема ранжирования альтернатив-функций (F_i) по значимости с учетом множества критериев качества (K_i) приведена на рис. 2.16б.

Рассмотрим пример сопоставления значимости функций и затрат на их осуществление для виброзащитной системы с использованием традиционного и предлагаемого подходов. Виброзащитная система имеет главную функцию, характеризующую систему в целом, и четыре подфункции, определяющие назначение четырех конструктивных элементов, из которых состоит система.

Все подфункции подчинены главной функции — защите от вибраций человека-оператора. Ведущим критерием качества главной функции является качество виброзащитных свойств рассматриваемой технической системы. В результате экспертной оценки относительной значимости функции по критерию "качество виброзащитных свойств" получены следующие данные: H ₁ = 40; Н₂ = 30; Н₃ = 25, Н₄ = 5 баллов (сумма баллов по всем функциям должна равняться 100). Относительные производственные затраты на осуществление i-й функции, выраженные в баллах, имеют следующие значения Z ₁ = 30; Z ₂ = 50; Z ₃ = 5; Z ₄ = 15. Диаграмма "значимость — затраты" для рассматриваемой системы виброзащиты приведена на рис. 2.17а. Удельные относительные затраты на один балл следующие: z ₁ = 0,75; z₂ = 1,66; z ₃ = 0,20; z ₄ = 3,0. Анализ диаграммы "значимость — затраты" и удельных затрат указывает на целесообразность совершенствования системы по функции F ₄, поскольку для нее удельные затраты значительно превосходят единицу.

Теперь рассмотрим решение этой задачи с использованием метода анализа иерархий (рис. 2. 17б). Значимость функций будем определять по следующим критериям качества K ₁ — эффективность; К₂ — надежность; К₃ — долговечность. Функции оценивались методом попарного сравнения по каждому критерию качества K_i. В результате иерархического синтеза был получен интегральный вектор приоритетов функций, который установил для них следующую значимость: Н₁ = 56, H ₂ = 10, H ₃ = 30, H ₄ = 4. Относительные производственные затраты на осуществление функций оставлены прежними и определены для i-й функции с учетом (2.10) и (2.11).

Сопоставительный анализ диаграмм показывает, что значимости функций, полученные разными методами, различаются. Удельные относительные затраты распределились по функциям следующим образом: z ₁ = 0,53; z ₂ = 5,05; z ₃ = 0,17; z ₄ = 3,57.

Сопоставительный анализ удельных относительных затрат показывает, что согласно первому методу первоочередной функцией для совершенствования является функция F ₄ , а согласно второму методу — F ₂ .

Рассмотрим традиционный и модифицированный методы исследования факторов снижения затрат по функциям, которые основан на том, что ожидаемая экономия за счет мероприятий ФСА определяется как уровнем исходных затрат, так и возможными факторами их снижения.

Относительно производственных систем машиностроительного профиля наиболее значимыми факторами экономии затрат являются:

• повышение технического уровня промышленной продукции;

• устранение функционально излишних конструктивных элементов в исходной конструкции;

• повышение обоснованности значений технических параметров на основе технических, технико-экономических и организационно-экономических расчетов;

• применение прогрессивных технологических процессов, заготовок и материалов;

• повышение коэффициента унификации;

• улучшение качества компоновки и технологичности сборки;

• повышение показателей надежности.

Каждый фактор вносит в общую экономию свой вклад, который приближенно оценивается соответствующим процентом снижения фактических затрат на функцию. Схематично в общем виде функциональные затраты и факторы их снижения для i-й функции приведены на рис. 2.18, где приняты следующие обозначения:

Указанные затраты рассчитываются по известным формулам [1]. Для выявления факторов экономии в традиционном методе ФСА предполагается использовать экспертов, которые имеют знания об альтернативных исполнениях исследуемых функций.

Недостатком данного метода исследования факторов снижения затрат по функциям является то, что в нем отсутствует подход выбора наиболее эффективной альтернативы из множества возможных реализаций i-го фактора, учитывающий одновременно функциональную эффективность и стоимостные затраты. В связи с этим предлагается лучшие факторы и их альтернативы определять по критерию максимального соотношения уровня технической эффективности к уровню затрат на реализацию функции. Рассмотрим последовательность решения указанной задачи.

Прежде всего следует отметить, что критерий эффективности производственной системы в целом или отдельного ее элемента , является комплексным и включает показатели назначения, надежности, экономичности, патентоспособности и т.п. Поскольку все показатели имеют свои единицы измерения, то при комплексной оценке необходимо использовать безразмерные единицы. Критерий технической эффективности может быть представлен в виде иерархической структуры показателей качества, конкретизирующих обобщенный критерий. В связи с этим для оценки альтернатив факторов по снижению затрат функций целесообразно использовать метод анализа иерархий. После построения иерархической структуры и попарного сравнения альтернатив i-го фактора относительно критериев самого нижнего иерархического уровня осуществляется вычисление интегрального вектора приоритета W _Т.Э. альтернатив по целевому критерию технической эффективности исследуемой системы в целом или отдельного ее элемента.

Далее определяются затраты альтернатив факторов по каждой функции. При этом возможны два способа расчета затрат. В соответствии с первым способом вычисляются относительные затраты исходя из стоимостей функций, выраженных в денежных единицах (случай, когда на функциональные элементы системы имеется калькуляция). В соответствии со вторым способом определяются приросты затрат путем попарного сравнения функций системы. Этот способ применяется в ситуациях, когда на элементы системы отсутствует калькуляция, например когда исследуется принципиально новая система.

При использовании второго способа прирост затрат определяется на основе самостоятельной иерархической структуры, для которой рассчитывается вектор приоритета , ранжирующий альтернативы, принадлежащие i-му фактору, относительно вершины иерархической структуры. Вершина иерархии в данном случае определяет затраты на реализацию факторов. Далее берется соотношение соответствующих значений векторов ,  и строится искомый вектор:

Наиболее значимой альтернативой фактора для улучшения функции по технико-экономическому критерию является та, которая имеет максимальное значение в векторе  /3_i.

Рассмотрим пример определения наиболее значимой альтернативы фактора для улучшения по технико-экономическому критерию функции "перемещать наземным способом от одного до двух человек в диапазоне скоростей от 5 до 200 км/ч", которая относится к легковым автомобилям.

Пусть для улучшения технико-экономических показателей указанной функции используется один фактор: повышение технического уровня базового автомобиля "Москвич" путем использования новых технических идей ведущих мировых автомобильных компаний. Альтернативами данного фактора являются следующие варианты компоновки автомобиля "Москвич": A ₁ — "Москвич" — Мерседес, А₂ — "Москвич" — BMW, А₃, — "Москвич" — Вольво, A ₄ — "Москвич" — Фиат, А₅ — "Москвич" — Форд, A ₆ — "Москвич" — Рено.

Иерархическая структура для оценки технической эффективности альтернатив приведена на рис. 2.19. Установление относительной предпочтительности критериев и альтернатив осуществлялось попарным сравнением. Значения векторов приоритетов альтернатив, рассчитанные по всем критериям иерархии, приведены в табл. 2.8, а абсолютные затраты на реализацию альтернатив — в табл. 2.9.

Таблица 2.8