Определение основ ФСА.

Будем рассматривать Функционально-стоимостной анализ (ФСА) не в общечеловеческом смысле[1], а в узкой ТРИЗовской интерпретации. Общий ФСА нацелен на анализ излишних затрат. Метод ТРИЗ ФСА  основан  на утверждениях:

1.   Объект (процесс) рассматривается как система.
2.   Суть системы – её функции.
3.   Клиенту нужны не системы, а функции.
4.   Система может выполнять много разных функций.
5.   Функцию можно выполнить разными способами и системами.
6.   Идеальных систем нет, любую можно усовершенствовать, в любой системе (изделие, процесс, организация, система управления) есть скрытые резервы ее улучшения:

• увеличение функциональных возможностей системы;
• снижение избыточных затрат на всех этапах жизненного цикла. 

И под  функцией[2]  будем понимать  назначение системы и  процесс  достижения  цели системы.  В функции есть 3 составляющих: носитель функции, собственно действия и объект функции.

Признаком наличия функции является изменение хотя бы одного из параметров объекта.

*ГПФ кипятильника – «нагревать жидкость». Изменяемый параметр жидкости – температура.

*ГПФ ручной мясорубки – «измельчать продукт». Изменяемый параметр продукта – «размер частиц измельчения».

Главный вопрос в этом подходе - зачем это? Правило последовательности задачи вопросов: "Зачем это?" состоит в движении вверх по иерархии функций из подпод…системы в подСистему, далее в Систему и потом в надСистему до тех пор, пока в ТС останется хотя бы один элемент, выполняющий ГПФ.

*Рассмотрим нить накаливания в лампочке. Нить пропускает ток. И начинаем последовательное: «Зачем?» -   преобразовывать ток в тепло. Еще дальше: «Зачем?» - Чтобы преобразовывать тепло в свет.  Все равно: «Зачем?» - Излучать свет. И, наконец: «Зачем?» - Чтобы освещать помещение, улицу, здание, площадку….. В нити накаливания нет элемента выполняющий функцию освещения. Освещает поверхность стола излученный свет. То есть излученный свет не является частью нити накаливания. Нить накаливания не выполняет эту функцию. Тогда как выполняется функция - `освещать помещение, улицу…? Чтобы освещать поверхность, надо выполнять функции излучать свет и направить свет на поверхность …... Функцию «излучать свет» выполняет поверхность нити накаливания, а функцию «направлять свет» выполняет отражатель. Лампочке все равно, что освещать. Значит, ГПФ нити накаливания – «излучать свет».              

ФСА ТРИЗ нужен для увеличения полезных функций и/или уменьшения функции затрат и исходит из формулы идеальности, где под факторами расплаты понимаются любые затраты ресурсов для существования данной системы:

Это относится как к ТС, так и к бизнес-системе. Это относится как к стоимости и себестоимости, так и ко времени. В ТРИЗ ФСА мы «выкидываем» из системы контрольные, измерительные, исправительные функции и стараемся «выкинуть» вспомогательные и основные. При изменении конструкции функции становятся либо ненужными, либо передаются другим частям системы, либо мы сознательно идем на затраты для увеличения полезных функций или удаления «пустых» прогонов создания ценности и экономим время.

ТРИЗ-ФСА существует вместе с другими функциональными подходами в ТРИЗ:

• Поэлементный экономический анализ (ПЭА) служит для упрощения конструкции деталей (узлов) с целью увеличения производительности и удешевления процесса их изготовления. Самый простой метод, не требующих специальных знаний, своего рода «выжимка» ФСА.
• Функциональный анализ (ФА) выявляет недостатки ТС по оценке вида и качества выполнения функций элементов ТС.
• Функционально-стоимостный анализ (ФСА) дает направления изменения ТС по соотношению функций и их стоимости, возможности «свертывания» отдельных подсистем. В бизнесе помогает определить места, куда надо затратить ресурсы, чтобы сократить время выполнения операций и сократить себестоимость продукта в целом.
• Функционально-ресурсный анализ (ФРА) дает расширенное понимание ФСА, в котором ресурс – это любая оценка издержек на подсистему. Метод является усовершенствованием методов ПЭА и ФСА. В нашу систему оценок здесь входят не только стоимостные оценки, но и оценки других характеристик: массы, габаритов, энергоемкости, эргономичности, экологичности и др. В ФРА мы измеряем значения уменьшения факторов расплаты. Результатом применения технологии является расширенная функционально-идеальная модель с учетом не только стоимости и увеличения функциональности,  но и с учетом других важных параметров продукта, и задачи и предложения по усовершенствованию продукта.
• Функционально-идеальное моделирование (ФИМ) дает сокращение компонентов ТС (бизнес-функций) при неухудшении  функциональных свойств системы.
• Функционально-ориентированный поиск (ФОП) дает направления действия при совершенствовании системы или создании принципиально новой по поиску и  реализации нужной функции.

Все эти составляющие применяются в процессе совершенствования продукта на этапах анализа, функциональной диагностики, функциональной конфигурации и функционально-ориентированного поиска. В целом их объединяет функциональный подход к решению проблемы[3].

ФСА есть там и тогда, где есть три составляющие:

• Стоимостной подход
• Функциональный подход
• Системный подход

Системный подход позволяет лучше представить систему, благодаря специальным анализам и построению моделей. А, затем, попробовать решить задачу методами ТРИЗ или более простыми (технологией поиска бизнес-идей, методами фокальных объектов, мозгового штурма, расстановки приоритетов, баллов, экспертных оценок, «черного ящика», взаимосвязи функций – граф Кенига, систематизированного анализа функций – FAST, морфологического анализа и др.)

Системный подход

Подход определяет получение ряда данных перед самим функциональным анализом и ФИМ построения в минимально необходимом объеме:

• Компонентный анализ и компонентную модель.
• Структурный анализ и структурно-элементарную модель.
• Первичный перечень НЖЯ (формируется по результатам рассмотрения конструкторской и технологической документации, опросов пользователей и работников, экономики изделия и элементов, патентов, сведениях о браке, рекламациях, данных рацпредложений) и НЭ.
• Первичный перечень ресурсов для решения задач.

Для полного анализа рекомендуется проведение расширенного анализа (параметрического, генетического, потокового и других), и большего количества моделей. В результате мы сможем посмотреть на систему не однобоко, а, практически, со всех сторон. Это существенно изменяет наше представление об изделии или процессе и намечает правильный путь для функционального и стоимостного анализа. Особенностью алгоритма является правило №1 ТРИЗ ФСА - анализируется конкретная система в конкретных условиях методами соответствующего анализа и на основании ее строится соответствующая модель. Это означает, что эта методика не ремесленный, автоматический процесс, а процесс с большой долей изобретательности, хотя и по правилам.

Системность полностью соблюдается не только на предварительных стадиях анализа, но и на основных этапах решения и завершения ФСА:

• Использования методов и приемов ТРИЗ для решения (использования вещественно-полевых ресурсов, ФИМ, ФОП, таблицы разрешения противоречий, стандартов, использования ИКР на функциональном языке, ЗРТС).
• Схемой анализа и разделения решений на сильные и локальные (изменяет ли рабочий орган предложение или нет?).
• Использованием других методов решения задач и знаний специалистов в различных отраслях.
• Использованием проверенных технических решений при внедрении идей.

Функциональный подход

Функциональный подход предполагает проведение функционального анализа и построения на его основе функциональной модели.

При функциональном анализе первым делом мы формулируем и ранжируем функции объекта анализа. Ранжирование проводим относительно главной производственной функции (ГПФ) объекта, ради чего объект создан. Далее, определяем основные функции объекта. Их признак – совпадение объекта с объектом ГПФ. Функции, чьи объекты являются носителями основных функций, отнесем к рангу вспомогательных первого ранга. Соответственно, вспомогательными функциями второго ранга будем считать те, объектом которых являются носители вспомогательных функций первого ранга.

При совпадении объекта функций, ранжирование совпадающих основных функций целесообразно производить в обратной последовательности причинно-следственной цепочки действий.

Ранжирование дополнительных (кроме ГПФ могут специально создаваться в объекте), вспомогательных функций, как и вредных функций, любого ранга проводить нецелесообразно. Достаточно экспертным путем определить их относительную значимость: для вспомогательных – по позитивному влиянию на потребительские свойства объекта, для вредных - по степени негативного влияния на них.

*Из двух вредных функций двигателя внутреннего сгорания: «выделять тепло» и «создавать шум» эксперты выделяют, как самую вредную, функцию  «создавать шум».

При совпадении и объекта и действия функций ранжирование проводится по большей значимости для выполнения ГПФ.

*ГПФ[4] буровой установки – «бурить скважину». Объект в нашем случае – земляная порода. Основные функции компонентов буровой установки: ротора - «измельчать земляную породу» (F1), «перемещать ствол скважины вниз по породе» (F2), системы очитки раствора – «перемещать раствор к месту измельчения породы для облегчения измельчения» (F3), «выносить породу на поверхность вместе с раствором» (F4). Для каждой из них объектом является «земляная порода» - объект ГПФ.Функции F3, F1, F4, F2 образуют последовательную причинно-следственную цепочку действий с одним объектом. Ранг определяется местом в этой цепочке: самый высокий он будет у F2, самый низкий – у F3.

В процессе анализа обязательно нужно определить, кроме полезных, еще и нейтральные и вредные функции. Зачастую один и тот же элемент может нести в себе при функционировании все типы функций.

Уровень выполнения функций  важен для  проведения функционального анализа   для определения и разделения всех их на: адекватных, избыточных или недостаточных в исполнении. Уровень целесообразно определять только для полезных функций по следующему алгоритму:          

• определяем состав параметров, необходимых для характеристики исполняемой функции. Измеряемым свойствам соответствуют количественные параметры, неизмеряемым — качественные: наличие, отсутствие  свойства или его достаточность (эстетические, эргономические свойства, безопасность, надежность  и пр.).

*Функция раствора с полярным значением рН — «удалять глину из поровых коллекторов нефтяных скважин». Параметры, характеризующие свойства «глины»: размер удаляемых частиц, время, требуемое для ее удаления, степень  удаления, глубина удаления глины от ствола скважины.

• определяем фактические параметры;
• устанавливаем требуемые параметры;
• сравниваем фактические и требуемые параметры – по сравнению определяется уровень выполнения.

Результаты определения параметров заносим в таблицу, разделив на количественные и качественные параметры, сравниваем фактические и требуемые значения показателей и присваиваем им индекс исполнения.

*Индекс выполнения функции «Удалять глину из поровых коллекторов нефтяных скважин растворами с полярным значением рН»:

Следующим этапом ФА будет построение матрицы взаимосвязей функций и их носителей. 

• на одной оси матрицы перечисляем элементы одного иерархического уровня,
• на другой оси матрицы перечисляем главные функции этих элементов и дополнительные, вредные и нейтральные функции объекта в целом.
• На пересечении колонок и строк помечаем участие каждого элемента в выполнении каждой функции (для полезных функций в матрице отмечаем уровень их выполнения).

По матрице можно выявить скрытые полезные, нейтральные и вредные функции элементов объекта. По столбцам устанавливаем участие включенных в матрицу элементов объекта в выполнении конкретной функции. По колонкам определяем участие каждого элемента в выполнении функций. Далее экспертно оцениваем функциональную значимость элементов.  По матрице  находим возможные для исключения из системы элементы при функционально-идеальном моделировании объекта.

Функциональная модель – итог проведения функционального анализа. Это классификация и ранжирование функций по: ГПФ, совокупности дополнительных функций, функций обеспечения ГПФ (основных и вспомогательных), их ранжирование, определение уровня их функциональной значимости (важности), уровня выполнения и полезности (вредности) влияния.

Лучше ее изображать в виде схемы или таблицы.

Обязательными элементами модели являются и перечень недостатков, нежелательных явлений (НЖЯ) и ресурсов полезных функций.

В заключении функционального анализа прописываем ответы на контрольные вопросы для прояснения состояния выполнения функций[5]:

• Что представляет собой «идеальный» компонент?
• Что будет, если убрать данный компонент?
• Какая часть компонента является "самой слабой", можно ли отделить её или "усилить"? Что в компоненте в первую очередь выходит из строя:

а) при длительной эксплуатации?

б) при отклонении от обычных условий эксплуатации?

• Какие факторы в работе компонента самые "вредные"? Можно ли их использовать? Что будет, если компонент будет выполнять противоположные функции? Как реализовать функционирование "наоборот"?
• Как иначе, альтернативно можно выполнить основную функцию компонента? Есть ли дополнительные функции компонента?

Функционально-идеальное моделирование (ФИМ) – следующий шаг в совершенствовании изделия. Фактически, это свертывание  по методике ТРИЗ: модель  комплекса функций объекта, реализуемых минимальным комплексом элементов.

При свертывании  мы последовательно рассматриваем все элементы изделия по возможности функционирования изделия без этого элемента, построении функционально-идеальной модели объекта и формулировании задач по практической реализации этой модели. Для процесса - это определение возможностей действия  без той или иной операции. Рассматриваемый элемент носителя функции можно исключить при:

1. Нет объекта его функции.
2. Сам объект функции полностью или частично выполняет эту функцию.
3. Другие элементы системы, другие системы или элементы надсистемы выполняют эту функцию.

*Техническая система – буровая установка. Исключаемый элемент – сама  буровая вышка. Функция буровой вышки – «удерживать и перемещать свинчиваемую буровую колонну». Свертывание буровой вышки возможно при:

1. 1.     Нет свинчиваемой буровой колонны (есть койлтюбинговая сплошная буровая труба на барабане койлтюбинга).
2. 2.     Свинчиваемая буровая труба сама удерживается последней свинчиваемой трубой (например, благодаря выступающим и складывающимся держателям на трубе).
3. 3.     Свинчиваемую буровую трубу удерживают и опускают другие элементы , другие системы, элементы надсистемы (система инжекторного спуска-подьема колонны).

Задаем и отвечаем на контрольные вопросы улучшения[6]:

• Можно ли сократить выполняемые компонентом функции (все или часть)?
• Какие дополнительные функции может выполнять данный компонент?
• Можно ли разделить компонент на части?
• Нельзя ли объединить несколько компонентов?
• Нельзя ли разборные соединения сделать неразборными и наоборот?
•  Можно ли неподвижные компоненты сделать подвижными и наоборот?
• Нельзя ли в компоненте изменить материал, упростить форму, применить покрытия или вставки из материалов со специальными свойствами?
• Есть ли в компоненте излишние запасы чего-либо (мощности, прочности и пр.), нельзя ли их сократить или использовать для выполнения других функций?
• В какой отрасли техники наилучшим образом или в более жестких условиях выполняется данная функция?

Стоимостной подход

Стоимостный анализ (Инструмент № ) в отличие от вычисления стоимости элементов в ПЭА рассматривает затраты на всех стадиях жизненного цикла продукта. Он  предусматривает[7]:

• Установление соответствия между затратами и функциональными показателями объекта.
• Выявление зон сосредоточения затрат как в целом, так и по частным критериям: материалоемкости, трудоемкости и т. д.

*В электрокипятильнике основной зоной сосредоточения затрат является трубка ТЭН, на которую приходится 75% общих затрат.

• Определение совокупных затрат на функционирование объекта на всех стадиях его жизненного цикла.

Стоимость – величина просто вычисляемая. Хотя и здесь «незатрагиваемые» области, которые могут подсказать решения по снижению себестоимости[8].

Много функций расплаты мы упускаем – это функции владения (Ф₅-Ф_10, Ф₁₂-Ф₁₅). Это может быть как техническим плюсом, так и конкурентным преимуществом. То есть мы можем продавать не ЦЕНУ изделия, а «0» стоимость владения при обеспеченной надежности и малых эксплуатационных затратах продукта. Только частично, обычно предусматриваются ущерб от брака производства. И совсем не учитываем упущенную выгоду от неидеальности и лишних узлов и функций ТС. Это как раз «хлеб» для ФСА-ТРИЗ.

Ф₁₀ и Ф₁₃ - самые трудно учитываемые и самые «дорогие» факторы расплаты создания и функционирования ТС. «Свертыванием» устраняются, либо существенно уменьшаются факторы Ф₁ и Ф₂, частично устраняются Ф₇, Ф₈, Ф₉-Ф₁₃ и Ф₁₆. Диверсионный анализ хорошо работает по уменьшению факторов Ф₃, Ф₄, Ф₁₁, Ф₁₃, Ф₁₄ и Ф₁₅.

В упрощенном виде  стоимость ТС слагается из стоимости ее подсистем плюс стоимости их сборки. Это самая распространенная схема и для проведения «усеченного» ФСА. Хотя, при исчерпанности «свертывания» на этапе изготовления и продажи, ключевыми конкурентными преимуществами могут быть функциональность и свертывание стоимости на этапах владения и утилизации.

Общий алгоритм проведения ФСА

Общий алгоритм предусматривает определение объекта анализа и путей его совершенствования. И, далее, строго по этапам проведения: собирается, систематизируется, анализируется вся информация об объекте по конструкторской, технологической документации, инструкциям по эксплуатациям, описанию, ремонтным листам и пр. вплоть до разбора изделия на элементы. Далее, проводим все означенные выше анализы объекта и получаем предварительный список задач. Первыми шагами в исследовании становятся шаги по компонентному и структурному анализу, чтобы затем перейти к функциональному анализу. После построения всех возможных по анализам моделей получаем список НЖЯ,  возможных ресурсов для решения, самые проблемные зоны функционального сосредоточения затрат. На этом же этапе появляются некоторые протоидеи для возможного решения.

Здесь уже возможно построение функционально-идеальной модели отражающей функции продукта, реализуемых минимальным числом элементов, и постановка задач по реализации этой модели.

          «Свертывание»  - при анализе модели ТС ликвидируем  носителей: ненужных,  вредных,  вспомогательных, по возможности, измерительных исправительных и контрольных и, даже, основных функций. Мы сразу убираем задачи по устранению НЯ исключенных элементов.  Функции исключенных элементов должны быть  перенесены на оставшиеся компоненты ТС или переданы в надсистему. В итоге у нас появляется^[9]:

• функционально-идеальная модель (ФИМ) ТС;
• предложения по совершенствованию  ТС в процессе анализа (БЕЗ решения задач);
• задачи с техническими противоречиями для решения по реализации ФИМ.

На этапе синтеза идей решение поставленных задач решается либо инженерными методами, когда задача требует перебора не более 10 вариантов, либо по методикам решения ТРИЗ.

На этапе Функционально-ориентированного поиска (ФОП) ищутся направления действия при совершенствовании системы или создании принципиально новой по поиску и  реализации нужной функции, выявляется максимально возможный эффект от найденных решений и отбираются наиболее эффективные из них.

На этапе внедрения пробуем совместить решения по ФСА с проверенными техническими решениями.

После внедрения мы получаем идейный продукт с меньшими затратами на функции и/или с большей функциональностью.

Для ФСА изделия, организации и процесса есть особенности, которые мы обязательно включаем в рассмотрение, кроме данных вышеперечисленных анализов, выявление и описание функций, их стоимости. Упрощенно схемы ФСА для 3 разных типов выглядят следующим образом:

А. Для изделия:

• Рассматриваем его  по  частям, 
• Определяем функции системы и ее компонентов.
• Оцениваем вклад каждой компоненты и функции в стоимость,
• Вычленяем главную полезную функцию (ГПФ) элемента,
• Прописываем побочные полезные функции (ПФ) элемента, 
• Вычленяем  наличествующие и скрытые нежелательные явления (НЖЯ), ресурсы для улучшений,
•  Снижаем стоимость самых "весомых" частей: компонент с избыточным уровнем затрат, более дешевое выполнение самых дорогих функций. Производим улучшающие изменения по методике «свертывания» (кроме необходимых затрат для обеспечения работоспособности объекта и выполнения им своих функций всегда есть избыточные траты в размере 5-95% от общих из-за нерациональных технических решений и неоправданного завышения технических параметров - их и надо устранять),
• Расширяем функциональность изделия,
• Делаем оценку улучшений и проводим внедрение.

В. Для организации:

• Рассматриваем функции организации из таблицы компонентов,
• Определяем их стоимость,
•  Решаем, что с ними делать (оставлять, сокращать, увеличивать, передавать в надсистему).
• Проводим функционально-стоимостную реконфигурацию организации.

С. Для процесса:

• Строим временную диаграмму процесса,
• Находим в процессе 5 составляющих: «холостые ходы»; участки, не создающие стоимость; возможности запараллеливания процесса; техническую, технологическую и организационную возможность «сжатия» процесса; и что «нельзя» менять по технологии,
• Определяем стоимость каждого процесса и дополнительные инвестиции на его «укорачивание»,
• Решаем вопрос увеличения затрат в «бутылочных» горлышках по величине увеличения Прохода (Руб./час) в сравнении с затратами.