Функционально-стоимостной анализ горелочных устройств

К.В. Алтунин

Функционально-

стоимостной анализ

горелочных устройств

© Алтунин К.В., 2018

Список принятых сокращений

ВУ – вязкость условная;

ИРГ – исследовательская рабочая группа;

КПД – коэффициент полезного действия;

МН – материальный носитель;

МЭА – международное энергетическое агентство;

НИР – научно-исследовательская работа;

НО – начальник отдела;

НПЗ – нефтеперерабатывающий завод;

ОКР – опытно-конструкторская работа;

СМ – структурная модель;

ТЭС – тепловая электростанция;

ФМ – функциональная модель;

ФСА – функционально-стоимостной анализ;

ФСД – функционально-стоимостная диаграмма;

ФСМ – функционально-структурная модель;

ЭУ – энергетическая установка;

ЭУМИ – энергетическая установка многоразового использования;

FAST – (Functional Analysis System Technique) – техника системы функционального анализа.

Введение

Монография посвящена функционально-стоимостному анализу технических устройств, которые нашли широкое применение в сферах энергетики, промышленности и транспорта.

Метод функционально-стоимостного анализа известен давно и применялся во многих странах, включая США, ФРГ, Японию, СССР и др.

В общих чертах, функционально-стоимостной анализ (ФСА) – метод системного исследования функций объекта с целью поиска баланса между себестоимостью и полезностью. Считается, что начало методу положили наработки советского инженера Ю. М. Соболева (поэлементный экономический анализ, ПЭА) и американца Л. Д. Майлса (value analysis/value engineering, VA/VE). Термин же «функционально-стоимостной анализ» введён в 1970 году Е. А. Грампом.

ФСА используется и как своего рода методология непрерывного совершенствования продукции, услуг, производственных технологий, организационных структур.

Цель метода: эффективное определение непроизводительных затрат или издержек, не обеспечивающих ни качества, ни полезности, ни долговечности, ни внешнего вида, ни других требований заказчика.

Данный метод хорошо дополняет обычные методы технико-экономического обоснования новых изделий. Он используется на стадиях НИР, ОКР, технической подготовки производства для определения наилучших соотношений между техническими и экономическими характеристиками изделий. Его принципиальным отличием от традиционных методов технико-экономического анализа является то, что процесс улучшения технико-экономических характеристик осуществляется в динамике.

Основная идея метода базируется на том, что в себестоимости любого объекта, кроме минимальных издержек, абсолютно необходимых для выполнения заданных функций, имеются, как правило, дополнительные издержки, связанные с излишними материальными затратами и др.

Основным назначением ФСА является достижение оптимального соотношения между потребительной стоимостью и затратами (ценой, себестоимостью) при создании объекта.

Объектами ФСА могут быть как изделия и их составные части, так и все виды технологической оснастки, а также специального оборудования. Наряду с продукцией основного и вспомогательного производства объектами ФСА являются технологические процессы (заготовительные, обрабатывающие, складские, транспортные и т.д.). Специфическим объектом ФСА можно считать организационные и управленческие процессы и структуры.

Проведение ФСА включает несколько этапов, например, подготовительный, информационный, аналитический, творческий, исследовательский, рекомендательный, этап внедрения.

Схематично применение ФСА можно выразить следующей схемой:

Монография состоит из Введения, пяти глав, заключения и Приложения.

Глава 1 – обзорная, в ней затронута история ФСА в разных странах мира, приведены подлинные имена ученых, инженеров, специалистов, которые непосредственно принимали активное участие в разработках новой продукции на основе ФСА. В главе 1 показано существо ФСА, его отличительные особенности, этапы осуществления, приведена классификация функций.

Во второй главе рассмотрены свойства мазутов и природного газа, которые активно применяются на современных ТЭС; проведен краткий анализ существующих горелочных устройств на мазуте и газе; рассмотрена проблема увеличения ресурса и эффективности горелок.

Глава 3 содержит результаты экспериментальных исследований с газовыми горелками.

В главе 4 рассматривается газомазутная горелка для подачи топлива в топку ТЭС. ФСА выполнен в сжатой форме, однако проведена дополнительная работа по расчету наиболее оптимальной конструктивной схемы горелки с точки зрения безопасности использования. В итоге выбрано наиболее эффективное горелочное устройство, удовлетворяющее требованиям по надежности и безопасности, с большим запасом по ресурсу.

Глава 5 посвящена разработке метода нахождения нового эффективного устройства.

Список источников информации приведен в конце каждой главы.

Заключение содержит краткую информацию о достигнутых целях, а Приложение включает в себя материал, не вошедший в основную часть.

Глава 1. Что такое функционально-стоимостной

анализ?

Рассмотрена история становления и развития ФСА в разных странах мира. Выделены особенности метода, который может эффективно применяться в разных сферах. Показаны особенности и этапы ФСА.

1.1.История развития и применения ФСА

Появление функционально-стоимостного анализа уходит корнями в начало XXстолетия, и сейчас весьма сложно дать однозначный ответ, кто же был самым первым человеком, начавшим использовать этот вид анализа и заложивший его теоретические основы.

Принято считать, что основоположниками идеи ФСА являются Лоуренс Д. Майлс (США), а в нашей стране – Соболев Ю.М.

Во время Второй мировой войны перед компанией General Electric стояла задача находить замену некоторым дефицитным видам сырья. Проведённый впоследствии под руководством вице-президента компании по снабжению и транспорту Гарри Л. Эрлихера анализ данных о работе изделий показал, что замены, как правило, благоприятно влияли на стоимость изделий. В ряде случаев они приводили даже к получению «сверхэффекта» – улучшалось качество изделий, повышалась их надёжность. Это послужило толчком к проведению исследований по замене материалов на более дешёвые и получению от такой замены соответствующей прибыли.

В 1947 г. в компании была создана группа специалистов под руководством инженера Л. Д. Майлса, которая приступила к созданию метода снижения издержек, основанного на изыскании более экономичных способов осуществления тех или иных функций изделий, и внедрению его в производство.

Группа Л.Д. Майлса за 4 года проанализировала и изменила конструкции 230 изделий, в результате чего издержки на их изготовление сократились в среднем на 25% без снижения качества.

Первую работу, посвящённую новому методу, названному стоимостным анализом (value analysis), Майлс опубликовал в 1949 г. Это была статья «Как снижать издержки с помощью стоимостного анализа». Первый публичный семинар по ФСА состоялся с 5 по 31 октября1952 г. в Скенектади (штат Нью-Йорк).

Л. Д. Майлс определил предложенный им метод снижения издержек производства как «прикладную философию». Согласну Л.Д. Майлсу «анализ стоимости … – это организованный творческий подход, цель которого заключается в эффективной идентификации непроизводительных затрат или издержек, которые не обеспечивают ни качества, ни полезности, ни долговечности, ни других требований заказчика».

Первоначально ФСА не встретил в США широкой поддержки. И лишь практика, подтвердившая его высокую реальную эффективность, привлекла к нему внимание многих специалистов, в первую очередь, поставщиков и заказчиков компании Дженерал Электрик.

В 1954 г. метод Л.Д. Майлса заимствовало правительственное Управление по кораблестроению, давшее ему название стоимостной инженерии (value engineering, VE) – в штате Управления не было аналитических единиц, и Майлс посоветовал возложить функции по применению ФСА на инженерный департамент. С тех пор термины VA/VE упоминаются в паре.

В1959 г. было создано Общество американских инженеров-специалистов по ФСА (Society of American Value Engineers, с 1996 г. SAVE International), ставшее впоследствии международным.В 1975 г. оно учредило премию имени Л. Д. Майлса за создание и содействие в деле продвижения методов ФСА. К 1970 г. ФСА использовали 25% американских компаний.

С 1963 г. усилиями министра обороныРоберта Макнамары требование о проведении ФСА для претендующих на получение госзаказа проектов появилось в тендерной документации Морского инженерного командования, а с 1965 г. – в документации Инженерных войск. Постепенно упоминания о ФСА вошли в документы НАСА (1968 г.), Администрации общих служб (1973 г.), Счётной палаты (1974 г.), Агентства защиты окружающей среды (1976 г.), Офиса управления и бюджета(1993 г.). В конце концов National Defense Authorization Act с 1996 г. сделал ФСА обязательным для всех правительственных агентств.

Термин «функционально-стоимостной анализ» введён в 1970 г. Е.А. Грампом.

После 1960 г. метод получает признание в Европе, а позднее – в Японии. В 1965 г. было основано Общество японских инженеров-специалистов по ФСА (Society of Japanese Value Engineering – SJVE), которое активно занялось пропагандой этого метода, проводя ежегодные конференции с участием крупнейших промышленных фирм и государственных организаций. Уже в 1970-е гг. метод ФСА применялся в Японии в 10 раз чаще, чем, в ФРГ. Л. Д. Майлс становится популярным в Японии, в 1982 г. с его согласия SJVE учреждает премию Майлса, присуждаемую компаниям, которые добиваются больших успехов в удовлетворении запросов потребителей благодаря эффективному использованию знаний и распространению идеологии ФСА.

В ФРГ метод ФСА стал применяться с 1959 г. компаниями Opel, BMW, Siemens, Telefunken. В 1968 г. Объединение немецких инженеров издало руководящие инструкции по использованию ФСА применительно к различным изделиям – VDI 2801 и VDI 2802. К этому моменту уже 51% западногерманских фирм применяли метод в своей деятельности. В 1973 г. был выпущен промышленный стандарт DIN 69910 «Функционально-стоимостный анализ. Понятия и методология». Стандарт рассматривал в качестве объекта ФСА не только промышленные изделия, но и процессы, системы, виды деятельности и т.д. С 1975 г. такой же стандарт начал действовать и в Австрии.

В ГДР исследования в области ФСА начались в 1950-е годы под влиянием советских публикаций о методе Ю. М. Соболева. В 1971 г. там была выпущена инструкция по ФСА, а в 1973 г. – специальный стандарт. Электротехническая и электронная отрасли Восточной Германии применяли ФСА на 80% предприятий (общее машиностроение на 60%, лёгкая промышленность на 40%, химическая на 25%).

Что касается применения ФСА в СССР, а после в России, то здесь история развития данного метода неоднозначна и несколько запутана, поскольку зарождение метода связывают только с именем Ю.М. Соболева, при этом забывая о других ученых и специалистах. Схематично развитие ФСА в нашей стране представлено на следующей диаграмме (рис. 1.1).

Одним из первых, кто положил начало развитию ФСА, был Р.Л. Бартини, советский авиаконструктор итальянского происхождения (уехал из фашистской Италии в СССР и считал себя по национальности русским), который в начале 1930-х гг. XX в. разработал алгоритмический метод с базовыми понятиями – функциональной модели разрабатываемой технической системы и диалектического разрешения противоречий.

Бартини рекомендовал начинать процесс проектирования с мысленного представления себе, что же требуется при отсутствии ограничений по конструкторским материалам и энергии. При этом задача разработчика – понять, что же является истинной целью технической системы и каковы ее функции. Бартини указывал, что лучший агрегат самолета – это такой агрегат, который во время полета остается в ангаре, а функции его выполняются. После уточнения целей и требуемых функций необходимо понять, что же мешает их реализовать в первоначальном виде. Бартини пишет об этом так: «При решении поставленной задачи необходимо установить сколь возможно компактную фактор-группу сильной связи, определить факторы, которые играют решающую роль в рассматриваемом вопросе, отделив все второстепенные элементы. После этого надо сформулировать наиболее контрастное противоречие «или-или», противоположность, исключающую решение задачи. Решение задачи надо искать в логической композиции тождества противоположностей «и-и» [1].

В настоящее время подход, предложенный Бартини, реализован в таких отечественных методах, как алгоритм решения инженерных задач (АРИЗ).

Одним из первых организаторов коллективной творческой работы по выявлению скрытых резервов в нашей стране стал молодой инженер, впоследствии министр, а затем и заместитель председателя Совета Министров СССР И.Ф. Тевосян. Он создал в начале 1930-х гг. группу из лучших в металлургии специалистов, которые вместе с ним выезжали на неблагополучные заводы, изучали весь производственный процесс, читали лекции и вели практические занятия с заводскими работниками, знакомили их с новейшим опытом, помогали наладить производство, выявить причины проблем.

В результате, в конце 1930-х гг. положили начало развитию ФСА такие методы, как функциональный метод и метод коллективного творчества.

В 1946 г. были опубликованы результаты исследований, выполненных под руководством Н.А. Бородачева, советского ученого в области машиностроения, которые были направлены на оценку соответствия конструкции ее функциональному назначению. Проведенный Бородачевым анализ одного из приборов позволил снизить число деталей на 22% за счет исключения «излишних» элементов [2].

Однако работы перечисленных ученых не нашли широкого применения в области ФСА, поэтому традиционно зарождение ФСА в СССР (России) связывают с именем Ю.М. Соболева, советского конструктора Пермского телефонного завода, хотя он изначально предлагал метод поэлементного экономического анализа объекта, а не функционального. Работы Соболева нашли признание государства и были опубликованы в средствах массовой информации.

Рис. 1.1.Временная ось развития ФСА в СССР и России

В 1948 г. Ю.М. Соболев проанализировал ряд узлов однотипных изделий, выпускаемых разными предприятиями, и обнаружил в них массу недоработок: неоправданное усложнение формы, ненужное завышение точности и чистоты обработки, дорогие покрытия и т.д. Свой анализ он начинал с разбивки изделия на элементы, причем элементом считались не только самостоятельные детали, но и их материал, допуск, точность и т.д.[3].

Каждый элемент рассматривался как часть конструкции и в зависимости от своего функционального назначения относился к основной или вспомогательной группе. По оценке Ю.М. Соболева, элементы основной группы предназначены для удовлетворения предъявляемых к изделию эксплуатационных требований, а вспомогательной – для конструктивного оформления изделия. Как правило, по вспомогательным элементам затраты оказывались завышенными. Применив свой метод при совершенствовании узла крепления микротелефона, он добился сокращения перечня применяемых деталей на 70%, расхода материала – на 42%, трудоемкости – на 69%. При этом сама себестоимость узла снизилась в 1,7 раза.

В результате в конце 1940-х гг. началось развитие системного метода ФСА, получившее название «поэлементный анализ конструкции».

В 1960-е гг. к использованию метода на практике приступили Свердловский машиностроительный завод им. В.В. Воровского, ВНИИ электроаппарат и другие предприятия. Началось активное применение ФСА с целью снижения издержек на предприятиях.

С середины 1970-х гг. ФСА становится элементом отраслевого управления эффективностью и научно-техническим прогрессом. В 1974 г. метод получил распространение в электротехнической отрасли.

В 1974-1975 гг. в Министерстве химического и нефтяного машиностроения СССР впервые ФСА был применен при проектировании конструкций и технологии изготовления новых буровых установок.

С 1978 г. в Минэлектротехпроме СССР действовало Положение об организации и проведении функционально-стоимостного анализа, в котором регламентирован порядок выполнения ФСА, определены структура управления этой работой в отрасли и функции ее участников. С 1979 г. в отрасли начали действовать базовые центры по ФСА.

Однако в отличие от западного опыта в СССР методы ФСА использовались при совершенствовании уже освоенных изделий.

С 1979 г. началось внедрение ФСА в отрасли машиностроения для легкой и пищевой промышленности и бытовых приборов, метод стали применять 15 предприятий.

В 1982 г. были разработаны и утверждены Государственным комитетом по науке и технологии (ГКНТ) «Основные положения методики ФСА изделий». В это же время был утвержден план мероприятий по расширению использования ФСА в народном хозяйстве, включающий несколько разделов: организационные мероприятия по применению ФСА в народном хозяйстве; научно-методическое обеспечение развития ФСА; подготовка инженерных и экономических кадров, владеющих методом ФСА; пропаганда метода ФСА; научно-техническое сотрудничество с зарубежными странами.

Можно сказать, что с 1960-х по 1970 гг. метод ФСА широко применялся в советской промышленности и не только для освоенных изделий, но и для проектируемых. А в 1980-е гг. метод стал обязательным для многих отраслей промышленности. Но в начале 1990-х гг. начался переход к рыночной экономике, отраслевые министерства реформировали, предприятия оказались в трудном финансовом положении. Одним словом, 1990-е гг. можно считать «застоем» не только в экономике, но и «застоем» в области развития метода ФСА.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.