Раздел 4 создание и освоение новой техники (сонт) как основной вид инновационной деятельности в машиностроении
4.1. Системный подход к решению задач сонт, состав работ по созданию и освоению новой техники
Создание и освоение новой техники (СОНТ) необходимо рассматривать в совокупности всех стадий, которые требуются для реализации конечной цели – передачи в сферу эксплуатации новых изделий.
На этот процесс влияет большое число факторов и воздействий конструктивного, технологического и организационно-экономического характера, что обуславливает необходимость использования системного подхода к его организации. Системный подход означает, прежде всего, представление процесса как комплекса взаимозависимых элементов, образующих сложное единство. Системный подход благодаря взаимодействию входящих в комплекс частей или элементов обеспечивает усиление (синергию) функций, ведущих к достижению цели и получению эффекта.
Процесс СОНТ – комплекс специфических производственных ситуаций, для которых характерно сочетание технических и организационно-экономических сторон. При этом организационно-экономические аспекты определяют целевые установки для принятия решений и критерии оценки результатов. Технические же приемы, методы, алгоритмы представляют собой инструментарий для достижения целей.
Комплекс работ по созданию нового вида техники или ее модификаций включает следующие этапы (рис. 4.1): научно-исследовательские работы (НИР); опытно-конструкторские работы (ОКР); конструкторскую подготовку производства (КПП); технологическую подготовку производства (ТПП); организационную подготовку производства (ОПП); отработку в опытном производстве (ООП); промышленное освоение (ПОС).
Важнейшую роль играет конструкторская подготовка производства (КПП). От уровня её организации во многом зависят качество изделий и сроки их освоения. В состав основных стадий конструкторской подготовки производства входит разработка технического задания, технического предложения, эскизного проекта, технического проекта, рабочей документации.
Рис 4.1. Процесс создания и освоения новой техники.
В состав технического задания, разрабатываемого в соответствии с требованиями заказчика (потенциальных потребителей), входят следующие основные разделы:
– область применения;
– основание для разработки (перечень документов, регламентирующих разработку);
– цель, эксплуатационное и функциональное назначение, перспективность разработки;
– источники разработки (перечень НИР, патентов, публикаций и т. д.);
– технические (или тактико-технические) требования: состав продукции, показатели назначения, надежность, технологичность, унификация и стандартизация, безопасность, эстетика и эргономика, перечень стран, в отношении которых должна быть обеспечена патентная чистота, условия эксплуатации, транспортировки и хранения и др.;
– экономические показатели: ориентировочная экономическая эффективность, стоимостные характеристики, планируемый объём производства и продаж, сопоставление с изделиями конкурентов и др.;
– перечень стадий и этапов разработки с указанием сроков;
– порядок контроля и приемки проекта.
Таким образом, в техническом задании на проектирование обосновываются целесообразность и эффективность создания нового изделия. В нем содержатся все основные исходные данные для проектирования. 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 объёмах финансирования, круг возможных соисполнителей и т. д. Тщательно выполненное техническое задание определяет быстрое и успешное проведение всех стадий конструкторской подготовки и создание эффективнойо конструкции изделия.
В техническое предложение (аванпроект), подготавливаемое разработчиком, входят документы, содержащие технико-экономические обоснования разработки данной конструкторской документации на основе технического задания, 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 разрабатываются кинематические, электрические и другие необходимые схемы, чертежи общих видов, составляются спецификации сборочных единиц (в том числе унифицированных и покупных), изготавливаются при необходимости макеты, проводится промежуточный технико-экономический 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 чертежей деталей), 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 коллегиально (на технико-экономическом совете предприятия и т.п.).
Рабочая документация разрабатывается на:
а) опытный образец (или опытную партию) на основе которой производятся его изготовление и испытания (заводские, а затем приемочные). По результатам испытаний осуществляется корректировка документации. Затем изготовляются недостающие чертежи, причем вся документация обязательно согласовывается с технологами в отношении технологичности конструкции (применяемых материалов, классов точности, чистоты поверхностей и т.д.).
б) установочные серии, на основе которой проводится их изготовление, испытания и последующая корректировка конструкторской документации;
в) изделие установившегося серийного или массового производства, на основе которой проводится изготовление и испытание головной (контрольной) серии, окончательная корректировка документов для технологической подготовки и освоения производства.
Состав 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.
Технологическая подготовка производства (ТПП) – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность к выпуску изделий заданного уровня качества при установленных сроках, объёмах выпуска и затратах. Основными элементами ТПП являются разработка маршрутных и операционных технологий, нормирование операций.
Экономическая отработка создаваемых изделий длительное время концентрировалась на заключительных стадиях, связанных с производством. Однако современные условия, связанные с конкуренцией, делают необходимым выполнение экономической отработки, начиная с самых ранних стадий СОНТ – выполнения НИР и разработки технического задания (ТЗ).
На рис. 4.2 представлены состав и структура организационно-экономических аспектов и методов, с которыми сталкивается инженер при реализации задач создания и освоения новой техники.
Рис 2.2. Аспекты и методы экономической отработки изделий машиностроения
Организационно-экономическая деятельность по повышению конкурентоспособности машиностроения, сводятся к следующим направлениям:
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.
4. Технико-экономическая отработка изделий и оптимизация технических решений. Это позволяет оптимизировать конструкцию 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) [14].