Создание и освоение новой техники как система

ТЕМА 1. создание и освоение новой техники как система

1.1 Системный подход к решению задач СОНТ

Процесс создания и освоения новой техники (СОНТ) следует рассматривать в совокупности всех стадий, которые требуются для реализации конечной цели -- передачи в сферу эксплуатации новых видов продукции машиностроения.

На этот процесс влияет огромное число факторов и воздействий конструктивного, технологического и организационно-экономи-ческого характера, что и предопределяет необходимость использования системного подхода к его рассмотрению. Системный подход означает, прежде всего, представление проблемы как комплекса взаимозависимых элементов, образующих сложное единство. Системный подход благодаря взаимодействию входящих в комплекс частей или элементов обеспечивает усиление (синергию) функции, ведущей к достижению цели и получению эффекта. Поэтому соединение науки, техники и производства должно быть наиболее тесным.

Чем динамичнее развивается отрасль, тем важнее для нее интеграция науки, техники и производства. Именно в быстро развивающихся отраслях появилось понятие цикла “исследование -- производство”, которое подразумевает тесную взаимосвязь научных исследований с их промышленным освоением. В свою очередь, промышленное освоение требует создания и поставки нового оборудования, технологической оснастки, материалов, комплектующих элементов, то есть большого объема организационно-технических работ [2]

системный техника информационный прогресс

1.2 Содержание этапов СОНТ

Полный комплекс работ по созданию нового вида техники или ее модификаций включает следующие этапы (рис. 1.1): научно-исследовательские работы (НИР); опытно-конструкторские работы (ОКР); конструкторскую подготовку производства (КПП); тех-нологическую подготовку производства (ТПП); организационную подготовку производства (ОПП); отработку в опытном производстве (ООП); промышленное освоение (ПОС).

Рис 1.1

Важнейшую роль имеет конструкторская подготовка производства. От уровня ее организации во многом зависят качество изделий и сроки ее освоения. В соответствии с ГОСТ 2.103--68 Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) установлен перечень основных стадий КПП: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей документации.

В соответствии с ГОСТ 15.001--73 в техническое задание, подготавливаемое в соответствии с требованиями заказчика, входят:

наименование и область применения;

основание для разработки, то есть перечень документов, регламентирующих разработку;

цель, эксплуатационное и функциональное назначение, перспективность разработки;

источники разработки, то есть перечень НИР, патентов, публикаций и т. д.;

технические (или тактико-технические) требования: состав продукции, показатели назначения, надежность, технологичность, унификация и стандартизация, безо-пасность, эстетика и эргономика, перечень стран, в отно-шении которых должна быть обеспечена патентная чи-стота, условия эксплуатации, транспортировка и хране-ние и др.;

экономические показатели: ориентировочная экономическая эффективность, лимитная цена, без указания которой задание не рассматривается, годовая потребность, сопоставление с лучшими отечественными и зарубежными образцами;

перечень стадий и этапов разработки с указанием сроков;

порядок контроля и приемки;

приложения (например, перечень выполненных НИР, имеющиеся чертежи и схемы и т. д.).

Таким образом, в техническом задании на проектирование обосновываются целесообразность и эффективность создания нового изделия. В нем содержатся все основные исходные данные для проектирования. Техническое задание определяет назначение новой конструкции, основные эксплуатационные (производительность, мощность, надежность и т. д.) и конструкционные (предельная масса, габариты и т. д.) показатели, потребность в данном изделии на перспективу и ориентировочный годовой объем выпуска. При этом предварительно тщательно анализируются современный передовой технический уровень изделий аналогичного назначения как отечественных, так и зарубежных, с тем, чтобы показатели нового изделия превосходили этот достигнутый уровень. Уже на данной стадии проводится предварительный экономический анализ, результатом которого является включение в задание лимитной (предельной) цены изделия. Это заставляет конструкторов тщательно анализировать в дальнейшем конструкторские решения, оперативно выявляя наиболее экономичные варианты.

Целесообразно участие в разработке технического задания представителей организации-исполнителя проекта. Это позволяет сразу выявить техническую осуществимость требований заказчика (потребителя), оценить реальность выполнения требований при определенных лимитах финансирования, круг возможных соисполнителей и т. д. Следует заметить, что тщательно выполненное техническое задание часто определяет быстрое и успешное проведение всех стадий КПП и создание эффективной конструкции изделия.

В техническое предложение (аванпроект), подготавливаемое разработчиком, входят документы в соответст-вии с требованиями ГОСТ 2.118--73, содержащие технико-экономические обоснования разработки данной конструкторской документации на основе анализа ТЗ, вариантов возможных решений, патентных материалов и т. д. После согласования с заказчиком и утверждения оно является основой выполнения последующих проектных работ.

В процессе выполнения эскизного проекта в соответствии с требованиями ГОСТ 2.119--73 разрабатываются кинематические, электрические и другие необходимые схемы (по ГОСТ 2.701--76), чертежи общих видов, составляются спецификации сборочных единиц, в том числе унифицированные и покупные, изготовляются при необходимости макеты, проводится промежуточный технико-эконо-мический анализ.

В техническом проекте наиболее трудоемкими являются работы, связанные с конструкторской разработкой отдельных узлов и агрегатов изделия. Здесь требуется не только дать конструкторское оформление всех компонентов изделия (кроме детальных чертежей), провести большое количество расчетов, связанных с обеспечением прочности, жесткости, надежности всех сборочных единиц изделия, но также обеспечить минимальные издержки производства при соблюдении всех эксплуатационных требований к изделию, т. е. добиться высокой технологичности конструкции для заданных объемов и условий производства. Поэтому на этой стадии проектирования особую важность приобретает тесная взаимосвязь конструкторов и технологов, с тем, чтобы технологические требования в отношении способов изготовления и сборки были выдержаны полностью. Технический проект обязательно обсуждается на технико-экономическом совете предприятия или организации и считается законченным, если его подписала организация, утвердившая техническое задание на разработку изделия.

Разработка рабочей документации включает подготовку документации: а) опытного образца (или опытной партии) на основе которой производятся его изготовление и предварительные (завод-ские, а затем приемочные), ведомственные, межведомственные и государственные испытания (виды испытаний определяются по ГОСТ 16.504--74, а методика -- по ГОСТ 2106--70). По ре-зультатам испытаний осуществляется корректировка документации. Затем изготовляются недостающие чертежи, причем вся документация обязательно согласовывается с технологами в отношении классов шероховатости, точности, допусков, посадок, что обеспечит в дальнейшем ускорение технологической подготовки производства и предотвратит необходимость последующей доработки или переработки конструкторской документации; б) установочных серий, на основе которой проводится их изготовление, испытания и последующая корректировка конструкторской документации; в) установившегося серийного или массового производства, на основе которой проводится изготовление и испытание головной (контрольной) серии, окончательная корректировка документов для технологической подготовки и освоения производства.

Правила выбора видов и комплектности конструкторских документов в зависимости от вида изделий, стадий разработки установлены ГОСТ 2.102--68, 2.601--68, 2.602--68 и 2.701--76 ЕСКД.

Следует, однако, иметь в виду, что круг работ, выполняемых на стадиях, может отличаться от указанного |в зависимости от типа производства, для которого проектируется данное изделие (например, для условий единичного производства отпадают работы, связанные с изготовлением и испытанием опытных образцов, эскизный проект часто объединяется с техническим и т. д.), от сложности конструкции, степени ее унификации, уровня кооперирования и ряда других факторов.

Можно наблюдать также существенные различия в круге основных исполнителей. На ведущих крупных заводах разработку конструкции ведет отдел главного конструктора. Однако во многих случаях проектирование новой машины ведется специализированными организациями, а на заводе применительно к конкретным условиям производства разрабатываются или только уточняются рабочие чертежи, спецификации, технические условия и конструкторская документация.

Как видно из содержания стадий, КПП представляет собой комплекс длительных, сложных и дорогих процессов, в которых могут возникнуть две главные опасности:

необоснованное и неподготовленное сокращение сроков и затрат может привести к созданию конструкций низкого качества, которые или будут быстро сняты с производства, или потребуют многочисленных доработок в процессе технологической подготовки производства, или вообще не будут допущены до нее;

большой цикл КПП -- многочисленные испытания, конструкторские улучшения -- может привести к тому, что к моменту запуска в производство конструкция будет морально устаревшей в принципе и ее также надо будет снимать с производства или вообще отказаться от организации ее производства.

Поэтому следует рассмотреть основные организационно-экономические пути, которые позволяют при обеспечении необходимых качественных характеристик изделия подготовить его к производству быстро и с возможно меньшими затратами [3].

Большую роль в качественном и быстром проведении стадий КПП играет хорошая организация чертежного хозяйства, регламентируемого ГОСТами ЕСКД, а также информационной базы.

Технологическая подготовка производства. (ТПП) -- это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность завода к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объеме выпуска и затратах.

Работа на всех стадиях ТПП подчиняется стандартам Единой системы, технологической подготовки производства (ЕСТПП), под которой понимается установленная государственными стандартами система организации и управления ТПП, предусматривающая широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартную технологическую оснастку и оборудование, средства механизации и автоматизации производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ. ЕСТПП создает надежную нормативно-техническую базу для организации и планирования всех проводимых в ТПП работ. В настоящее время имеется несколько тысяч наименований стандартов ЕСТПП.

В соответствии с ГОСТ 14.102--73 организация ТПП осуществляется в три основные стадии (техническое задание, технический проект, рабочий проект).

Разработка технического задания заключается в проведении организационно-технологического анализа существующих методов и средств ТПП, на основе которого разрабатываются технические предложения по ее организации и совершенствованию.

В техническом проекте разрабатываются общая блок-схема ТПП, организационная структура служб, основные положения по организации и управлению процессом ТПП, технические задания и алгоритмы для программирования задач для ЭВМ, осуществляются унификация и стандартизация форм документации и др.

В рабочем проекте разрабатываются информационная модель ТПП, рабочая документация для решения задач на ЭВМ, организационные положения и должностные инструкции, осуществляется типизация и стандартизация технологических процессов, унификация и стандартизация технологической оснастки и т. д.

Информационная подготовка включает обеспечение и своевременное доведение до сведения ответственных исполнителей актуальных для каждой стадии СОНТ информационных источников.

Объем и содержание информационных данных различны для разных стадий. Для начальных стадий СОНТ информационная база данных имеет наибольшие объем и значение. Она формируется на основе анализа и отбора научно-технической (НТИ) и патентной информации.

Информация в этом случае используется для ускорения выполнения разработок, исключения дублирования и повторения ранее выполненных исследований, а также, как будет показано далее, для прогнозирования развития технических направлений. Для заключи-тельных стадий (технологической и организационной подготовки)

объем потребной информации несколько меньше и включает наряду с научно-технической нормативную и плановую информацию, то есть стандарты различных уровней, в том числе стандарты пред-приятий (СП), задания, нормативы и управляющие указания (сроки, исполнители).

Во всех случаях основной задачей в организации информационной подготовки является создание автоматизированных инфор-мационных (экспертных) систем.

Экономическая отработка (см. рис.1.1) создаваемых изделий длительное время концентрировалась на заключительных стадиях, связанных с производством. Однако современные тенденции, базирующиеся на передовом опыте и специфике электронной техники, диктуют целесообразность и эффективность выполнения эконо-мической отработки, начиная с самых ранних стадий СОНТ -- выполнения НИР и разработки технического задания (ТЗ).

Организационные методы и направления, влияющие на ускорение научно-технического прогресса (НТП) в машиностроении, как и на ускорение НТП в других отраслях, предполагают несколько основных путей. К ним относятся:

1. Прогнозирование, планирование и координация комплекса работ по СОНТ. Особенно эффективным является планирование параллельного выполнения работ. Этот путь приводит к резкому сокращению продолжительности цикла СОНТ. Наилучшим из методов является сетевое планирование и управление, обеспечивающее не только наглядное представление комплекса работ, но также оптимизацию сроков и управление действиями исполнителей.

2. Стандартизация и унификация на всех этапах СОНТ. Это касается как конструирования и создания технологических процессов, т. е. объектов технического порядка, так и организационных действий. Общеизвестны такие организационные стандарты, как ЕСКД, ЕСТПП, стандарты по разработке и поставке продукции на производство и др.

Разработка и утверждение государственных стандартов отнимают много времени. Сроки их утверждения и действия не всегда соответствуют требованиям НТП.

Они дополняются отраслевыми стандартами (ОСТами) и стандартами, предприятия (СТП). Последние лучше отражают специфику объединения и являются более оперативными документами. Разумеется, они должны опираться на имеющиеся ГОСТы и ОСТы. Наиболее простыми гибкими документами, которые обеспечивают сокращение затрат времени на типовые и повторяющиеся организационные мероприятия (например, освоение нового изделия), являются организационные модули. Это -- краткие алгоритмы действий, которые в совокупности формулируют организационное сопровождение мероприятия.

3. Автоматизация расчетов, графопостроений и дру-гих инженерных работ. Это перспективный и эффективный путь сокращения цикла СОНТ и, следовательно, ускорения НТП. К нему относятся информационно-поисковые системы (ИПС), системы автоматизированного проектирования (САПР) и автоматизированные систе-мы технической подготовки производства (АСТП). Все шире применяются автоматизированные рабочие места (АРМ), облегчающие выполнение сложных расчетов, а значит, и труд инженера. Проектирование интегральных микросхем (ИМС) сейчас почти полностью автоматизировано. Только схемы частного применения и схемы малой степени интеграции проектируют иногда «вручную». Широко используются ЭВМ и при создании микропроцессорной техники. Следует, однако, иметь в виду, что в отличие от первых двух путей ускорения НТП, автоматизация инженерного труда является довольно капиталоемкой и требует хорошей организации и загрузки используемых технических средств.

4. Технико-экономическая отработка изделий и оптимизация технических решений. Этот путь позволяет упростить изделия машиностроения за счет исключения излишних и ненужных функций, сократить число возможных конструкторско-технологических изменений и резко снизить затраты на стадии производства. Наиболее эффективным здесь является функционально-стоимостной анализ (ФСА), основные положения которого излагаются в разделе 3.1.

5. Освоение изделий машиностроения в условиях гибких производственных систем. Это новейший и весьма эффективный путь сокращения затрат времени на наиболее трудоемкую и часто наиболее сложную стадию СОНТ. Гибкие производственные системы (ГПС) допускают безостановочный переход при обновлении выпускаемой продукции и обеспечивают минимум затрат времени на перестройку производства. Широкими возможностями и перспективой обладают как обрабатывающие центры (ОЦ) с числовым программным управлением, так и гибкие автоматические линии (ГАЛ). При реализации этого направления следует также иметь в виду очень высокую капиталоемкость автоматизированного оборудования и необходимость обеспечения его полной загрузки для получения экономически эффективной эксплуатации. Кроме критерия сроков, направленного на сокращение продолжительности цикла СОНТ, эта система оценивается и по другим критериям, которые должны учитывать, что на начальных стадиях СОНТ решаются такие задачи:

1) достижение достаточно высокого технического уровня объекта новой техники;

2) выполнение в полном объеме технико-экономической отработки и доводки нового изделия; в результате должны быть достигнуты прогрессивные технико-экономические показатели;

3) использование в полной мере методов преемственности нового изделия; иными словами, должны быть совмещены такие требования к новой продукции, как принципиальная новизна (новый уровень техники) и обязательная технологичность изготовления в целях экономичности производства.

К самой системе СОНТ (а не к ее результатам) предъявляются требования выполнения по всем стадиям заданного количества тем и разработок, равномерности загрузки подразделений (подсистем), минимизации затрат на выполнение комплекса проведенных работ.

На рис. 1.2 представлена структура аспектов и методов, с которыми сталкивается инженер при реализации задач создания и освоения новой техники.

Рис 1.2.

Многообразие применяемых методов и достигаемых промежуточных результатов характеризует сложность проблемы появления новой техники в народном хозяйстве, а успешное ее решение приводит к ускорению НТП -- главной задачи экономического развития страны.

Размещено на Allbest.ru