Возможны три уровня функциональной модели:
1) обобщенная, отражающая только главную, основные и дополнительные функции независимо от принципа действия объекта и его вещественного (конструктивного, технологического и т. п.) воплощения. Такие модели рекомендуется строить при проведении функционального анализа объектов, не имеющих прямых аналогов, например модель устройства, выполняющего функцию «преобразовывать ток»;
2) модель принципа действия, отражающая иерархию функций объекта, соответствующих его принципу действия, но абстрагированных от конкретного вещественного воплощения, например функциональная модель трансформатора на принципе электромагнитной индукции;
3) модель конкретного объекта, отражающая иерархию функций, соответствующих анализируемому вещественному воплощению объекта, например, модель лабораторного автотрансформатора.
Чтобы реализовать совокупность потребительских свойств объекта, отраженных в его функциональной модели, с помощью минимального числа элементов модель преобразуют в функционально идеальную. Уменьшение количества элементов объекта достигается процедурой функционально идеального моделирования (свертывания). Например, в функциональной модели очков исключаемый элемент – дужки, функция которых – удерживать линзы (перед глазами). Формулировки свертывания: дужки можно исключить, если линзы либо отсутствуют (свет фокусируется, например, искусственным хрусталиком), либо сами удерживаются перед глазами (напр., контактные линзы), либо их удерживают перед глазами другие элементы очков (как, например, в конструкции пенсне) или надсистемы (например, в монокле линза удерживается глазницей, а в лорнете – рукой)
Технология построения функциональной модели. В последнее время при построении функциональных моделей объекта в основном применяется методика FAST, предложенная специалистами США и основанная на использовании определенных тестовых вопросов для упрощения формулирования функций и проверки логической взаимосвязи между ними. Разновидности этой методики различаются количеством (от двух до девяти) и содержанием вопросов, а также правилами построения диаграммы.
Наиболее распространен вариант методики FAST, использующий вопросы «как?», «почему?» («зачем?»), «когда?», или в более полной форме:
1) «Как осуществляется данная функция»,
2) «Почему (зачем) осуществляется данная функция»,
3) «Когда осуществляется данная функция»
Отвечая на 1-й вопрос, можно сформулировать или проверить расположение функций, подчиняющихся исследуемой в данный момент. Отвечая на 2-й вопрос, формулируют или проверяют расположение функции, находящихся на более высоком уровне по отношению к исследуемой в настоящий момент функции. Ответ на 3-й вопрос позволяет правильно расположить на диаграмме FAST функции, осуществляемые одновременно с другими, место которых на диаграмме уже определено. Критический путь включает наиболее важные внутри-объектные функции. (Отдельные описания допускают существование нескольких критических путей.)
Помимо графического используются и другие способы представления функциональных моделей объекта, среди которых наибольшее распространение получили матрицы взаимосвязи «функция – функция», отражающие зависимость общеобъектных функций от функций, не имеющих прямого внешнего проявления (внутриобъектных функций), а также матрицы «функция – элемент», отражающие участие отдельных элементов объекта в выполнении ими своих функций. Недостаток матричной формы построения функциональной модели объекта связан с трудностью исследования сложных объектов, содержащих большее число структурных элементов и способных выполнять десятки или сотни функций.
Практика показывает, что уже на этапе построения функциональной модели объекта возникают предложения по совершенствованию исследуемого объекта. Считается, что функции объекта сформулированы правильно, если они не включают в себя указаний на конкретный вариант их выполнения. Это предотвращает возникновение у исследователя психологических барьеров мышления и упрощает нахождение новых альтернатив выполнения функций.
5.4.2. Методы функционального анализа продукта
Чтобы снизить затраты, учесть в возможно большей степени пожелания потребителей и сократить сроки разработки и выхода на рынок продукции, применяют специальные технологии разработки и анализа разработанных изделий и процессов:
функционально-стоимостной анализ (ФСЛ) – технологию анализа затрат на выполнение изделием его функций; ФСА проводится для существующих продуктов и процессов с целью снижения затрат, а также для разрабатываемых продуктов с целью снижения их себестоимости;
анализ причин и последствий дефектов (Failure Mode and Effects Analysis – FMEA) – технологию анализа возможности возникновения и влияния дефектов на потребителя; FMEA проводится для разрабатываемых продуктов и процессов с целью снижения риска потребителя от потенциальных дефектов;
функционально-физический анализ (ФФА) – технология анализа качества предлагаемых проектировщиком технических решений, принципов действия изделия и его элементов; ФФА проводится для разрабатываемых продуктов и процессов.
Функционально-стоимостной анализФСА был разработан в конце 40-х гг. специалистами фирмы General Electric и начал активно применяться в промышленности начиная с 60-х гг., прежде всего в США, поскольку Пентагон потребовал от всех подрядчиков обязательного применения ФСА для военных поставок. Его использование позволило снизить себестоимость многих видов продукции без снижения ее качества и оптимизировать затраты на ее изготовление (по опыту американских и немецких предприятий, примерно на 30 %). Уже в 70-е гг. появились стандарты по проведению ФСА, и он остается и по сей день одним из самых популярных видов анализа изделий и процессов.
В нашей стране ФСА стал использоваться начиная с 70-х годов, прежде всего в электротехнической промышленности. ФСА является одним из методов функционального анализа технических объектов и систем; к этой же группе методов относятся ФФА и FMEA. Все виды функционального анализа основываются на понятии функции технического объекта или системы – проявлении свойств материального объекта, заключающихся в его действии (воздействии или противодействии) по изменению состояния других материальных объектов. При проведении ФСА определяют функции элементов технического объекта или системы и проводят оценку затрат на реализацию этих функций, с тем чтобы эти затраты, по возможности, снизить.
