1048

Методика систематизированного анализа функций (FAST)

Выдержка из книги «Функционально-стоимостный анализ в электротехнической промышленности» / Под редакцией М.Г Карпунина. -М .: Энергоатомиздат, 1984.

Для практики анализа представляет интерес разработанная специалистом по ФСА из американской корпорации «Сперри Рэнд» Чарльзом Байтуэйем «Методика систематизированного анализа функций» (FAST). Она дает возможность выявлять и формулировать основные и вспомогательные функции, а также функции более высокого и более низкого уровней, проверять правильность принятых формулировок, устанавливать взаимо­ связи между функциями.

Эта методика предусматривает построение диаграммы функ­ ций, по внешнему виду напоминающей сетевые графики, с по­ мощью различных вопросов. Их может быть несколько. В про­ стейшем случае по отношению к каждой функции задаются два вопроса: Как? и Почему?, т.е. «Как осуществляется данная функция?» и «Почему осуществляется данная функция?». После­ довательность построения отдельных фрагментов диаграммы вы­ глядит следующим образом.

Сначала на карточки заносят все функции анализируемого объекта. Затем выбирают карточку с функцией, которая, по мне­ нию специалиста, Производящего анализ, является основной и с функцией более высокого (по отношению к основной) уровня. Последняя располагается на диаграмме слева от основной функ­ ции и должна отвечать на вопрос: «Почему осуществляется дан­ ная основная функция? с функцией более низкого уровня по отно­ шению к основной». На диаграмме она располагается справа от анализируемой функции и должна отвечать на вопрос: «Как осуществляется данная (основная) функция?» (см. рис. 11)

Последовательно задавая указанные вопросы по отношению ко всем функциям, можно построить полную диаграмму для ана­ лизируемого объекта. При этом работу выполняют в такой после­ довательности.

Рамки проблемы, подлежащей исследованию, ограничивают двумя вертикальными пунктирными линиями (рис. И). Внутриобъектные функции располагают между ними. Левой линией «отделяют» анализируемую основную функцию от функции бо­

лее высокого уровня, в данный момент не являющейся объектом анализа. На диаграмме выделяют линию функций критического пути, на которой располагают основные функции или необходимые вспомогательные и более высокого и более низкого уровней. Ос­ новная функция находится справа от левой граничной линии.

Нужные вспомогательные функции

Рис. 11. Принципиальная схема построения диаграммы FAST

Остальные функции критического пути располагают справа от основной. Функции более низкого уровня размещают за правой граничной линией. Вспомогательные функции, не являющиеся функциями критического пути, показывают либо над, либо под функциями критического пути; функции, осуществляемые одно­ временно с какой-либо функцией критического пути или обуслов­ ливающие ее выполнение, располагают под этой функцией. Функ­ циям, выполняемым объектом анализа постоянно, отводят место над линией критического пути в верхнем правом углу. В левом верхнем углу диаграммы в качестве целевых ориентиров указыва­ ют технические данные, которых необходимо достичь. Функции одноразового действия размещают над линией критического пути в центре диаграммы. Для проверки правильности расположения

функции на диаграмме используют логические тесты, основанные на вопросах: Как? Почему? Когда? С помощью первого вопроса - Как осуществляется данная функция? - получают ответ в виде сформулированной функции, расположенной непосредственно справа от рассматриваемой функции. Если ответа нет, значит, функция или неправильно сформулирована, или неправильно раз­ мещена на диаграмме. Второй вопрос - Почему осуществляется данная функция? - должен дать формулировку функции, располо­ женной непосредственно слева от рассматриваемой функции. От­ веты на третий вопрос - Когда осуществляется данная функция? - это формулировка функций, обусловленных или осуществляемых одновременно с функцией критического пути. Все ответы должны быть логичными, не противоречащими здравому смыслу. На линии критического пути располагают функции, осуществление которых обязательно для реализации основной анализируемой функции. Все остальные функции, располагаемые на диаграмме, являются как бы подчиненными по отношению к функциям критического пути. Их выполнение возможно, но необязательно для реализации анализи­ руемой функции. На диаграмме целесообразно рядом с формули­ ровкой функций указывать наименования их носителей.

Рассмотрим охарактеризованную последовательность на примере проектора для показа диапозитивов.

Его основная функция - показывать схемы. Для определения функций критического пути используют логические тесты, осно­ ванные на вопросах Почему? и Как?: Почему показываются схе­ мы? - Для обучения студентов (функция более высокого уровня, лежащая за рамками исследуемой проблемы). Как показываются схемы? - Отражением изображений. Как отражаются изображе­ ния?- Проецированием изображений.

Рис. 12. Фрагмент диаграммы FAST для основной анализируемой функции проектора

Соответствующий этим вопросам фрагмент диаграммы пока­ зан на рис. 12. Для проверки правильности расположения функ­

ций на этом фрагменте нужно ответить на вопросы: Почему про­ ецируются изображения? - Для отражения изображений. Почему отражаются изображения? - Чтобы показывать схему, и т.д. Так проверяют правильность построения отдельных фрагментов диа­ граммы.

На следующем этапе задают вопросы: Как выполняется функция проецирования изображения? - Освещением диапозити­ вов. Как достигается освещение диапозитивов? - Наличием ис­ точника света и установкой диапозитивов в надлежащем положе­ нии, т. е. ответом на вопрос Как? будут обе указанные формули­ ровки, а на вопросы Почему? диапозитивы устанавливают в над­ лежащем положении и Почему необходим источник света? будет один ответ - Для освещения диапозитивов.

После установления функций критического пути (рис. 13) и нанесения их на диаграмму требуется выявить вспомогательные функции. Для этого задается вопрос: Когда выполняется функция охлаждать линзу?

Рис. 13. Функции критического пути диаграммы FAST для проектора

Получаем ответ — Эта функция выполняется в то же время, что и функция Освещать диапозитивы. Вспомогательная функ­ ция Охлаждать линзу должна находиться на диаграмме FAST под функцией критического пути Освещать диапозитивы. Появле­ ние функции Охлаждать линзу в данном случае обусловлено свойством источника света излучать тепло (нежелательная функция показана на диаграмме пунктирной линией), а также тем, что в проекторе была применена ступенчатая линза, тре­ бующая охлаждения.

Полная диаграмма FAST для проектора показана на рис. 14.

Следует подчеркнуть, что такие диаграммы являются не це­ лью, а средством, с помощью которого специалисты по ФСА ре­ шают стоящие перед ними задачи. Ч. Байтуэй, разработавший ос­ новы методики FAST, отмечает, что «важна не столько диаграмма FAST как таковая, сколько процесс обмена мыслями между ана­ литиками, участвующими в построении этой диаграммы».

Графическое представление рассматриваемой проблемы обеспечивает большую степень абстрагирования от существующе­ го ее состояния, что повышает возможности нахождения новых и оригинальных решений.

По данным зарубежных авторов методика FAST достаточно универсальна, применимость ее была продемонстрирована для решений ряда проблем.

Нужно иметь в виду, что классификация функций в методике FAST отличается от принятой у нас классификации. Функции так называемого критического пути - это в нашем понимании основ­ ные внутриобъектные функции. А функции, не лежащие на крити­ ческом пути, - это вспомогательные внутриобъектные функции.

Не менее интересным шагом по пути совершенствования ме­ тодики анализа функций является также подход к выявлению и анализу функций, предложенный А.П. Ковалевым [15]. Работа ве-

дется в определенном порядке и начинается с формулирования необходимых общесистемных, внешних функций, в результате чего вырисовываются те эскизные схемы конструкций, которые способны их реализовать. Выбранная оптимальная схема стано­ вится основой для выявления и формирования внутрисистемных функций. В первую очередь определяются рабочие функции. При этом рекомендуется использовать разработанный автором метод изучения потоков энергии, массы и информации (ИПЭМИ). Он основан на том, что рабочие функции можно легко выявить, прослеживая в конструкции цепочки, по которым передаются упомянутые выше потоки. При этом обнаруживаются три ком­ плекса функций (триада функций): функции подвода или приня­ тия энергии (массы), функции преобразования и передачи энер­ гии (массы) и функции отдачи конечного результата системы. Для наглядности эту триаду можно представить в виде на­ правленных графов. На основании принятой схемы изделия и определенного указанным методом состава необходимых рабо­ чих функций разрабатываются более детальные варианты конст­ рукторских решений. Выбор оптимального варианта, в котором рабочие функции реализуются качественно и с наименьшими затратами, служит основой для работы с функциями следую­ щего класса - обеспечивающими функциями. Они определяют­ ся в такой последовательности: соединительные, разъединяю­ щие (изолирующие), фиксирующие и специальные (гаранти­ рующие надежность, точность и т.п.).

Окончание анализа этой группы функций служит началом для дальнейшей детализации разрабатываемого устройства до уровня рабочих чертежей.

Цепочка работ "функция - принципиальная схема - функ­ ция - конструкция" завершается выявлением технологических функций. На примере анализа бытовых весов автор иллюстри­ рует метод работы с функциями и его эффективность. Следует подчеркнуть важную особенность предлагаемого подхода: про­ цесс выявления функций и процесс конструирования непрерыв­ но сопутствуют друг другу. В результате этого происходит по­ стоянное уточнение конструкции и содержания функций.

При ФСА изделий, освоенных в производстве, когда конст­ рукция уже жестко определена, используя данный подход, не­

обходимо сначала воссоздать принципиальную (эскизную) схе­ му, положенную в ее основу. Схема критически оценивается, находятся более удачные решения и только после этого при­ ступают к функциональному анализу.

Выявление и формулирование функций реального объек­ та - процедура сложная и в большой степени пока носит субъ­ ективный характер. Для получения более объективного функ­ ционального описания объекта может быть использован прием «связи» [16]. Его суть заключается в следующем.

Четко определяется, что является объектом анализа, где начинаются и кончаются его границы.

Объект, например сборочная единица изделия, представляет­ ся «черным ящиком», посредством каких-то связей взаимодей­ ствующим с окружающими предметами и средой. Для сбороч­ ной единицы - это другие части изделия, а также те физиче­ ские факторы, которые на него действуют. Внутренние про­ цессы и строение на данном этапе не рассматриваются.

Составляется перечень элементов, с которыми как-то свя­ зан (взаимодействует) объект. Выключатель, например, «взаимодействует» с рукой оператора, инструментом монтажни­ ка, проводами, стеной; контактный мостик - с пружиной, на­ правляющей, неподвижными контактами ит.п.

Составляется перечень внешних факторов и физических явле­ ний, действующих на объект. Исходным материалом для этого мо­ гут служить, в частности, технические требования к изделию. Для выключателя - это электрический ток, напряжение, механические нагрузки, атмосферные явления, температура и т.п.

Последовательно рассматривается каждая выявленная связь и определяется, какую роль выполняет в ней анализируемый объект, что он делает, какую функцию выполняет. Таким обра­ зом, составляется перечень выявленных функций, который яв­ ляется основой для дальнейшего анализа.

Сочетания и идеи решений, полученных путем генерации ассоциаций

Метод морфологического ящика

Используя компоненты и связи устройства, опишем его со­ став в идее предложения: Цилиндр - круглая деталь, определен­ ной длины и диаметра, с уплотняющим элементом.

Все существенно значимые свойства компонентов и связи выберем в качестве осей, для которых подберем альтернативные варианты исполнения (табл. 6).

Оси:

Круглая Определенной длины

Диаметр среднего размера Уплотняющий элемент Направляющие стенки поршня