Лекція 6. Дослідно-конструкторські роботи на підприємстві

1. Сутність дослідно-конструкторських робіт, їх види.

2. Етапи дослідно-конструкторських робіт.

3. Проектування нового продукту.

4. Випробування дослідних зразків і доопрацювання продуктів.

Рекомендована література: [1; 7; 8; 11; 21; 22; 26].

6.1. Сутність дослідно-конструкторських робіт, їх види

۩Дослідно-конструкторські роботи – це застосування результатів прикладних досліджень для створення (модернізації, удосконалення) зразків нової техніки, матеріалів, технологій, продуктів; це перехід від лабораторних досліджень і експериментального виробництва до промислового [7, с.9].

До ДКР належать роботи, що передбачають розроблення: певної конструкції інженерного об’єкта або технічної системи; ідей і варіантів нового об’єкта; технологічних процесів [7, с. 9].

Розробляючи технічні вимоги до виконання ДКР, керуються положеннями Державного стандарту України ДСТУ 3974–2000 «Система розроблення та поставлення продукції на виробництво. Правила виконання науково-конструкторських робіт. Загальні положення» [21].

6.2. Етапи дослідно-конструкторських робіт

Основними етапами ДКР є [1]: 1) розроблення технічного завдання на ДКР; 2) технічна пропозиція (ТЗ); 3) ескізне проектування; 4) технічне проектування; 5) розроблення робочої документації для виготовлення й випробувань дослідного зразка; 6) попереднє випробування дослідного зразка; 7) державні (відомчі) випробування дослідного зразка; 8) відпрацьовування документації за результатами випробувань.

Стадії розроблення конструкторської документації згідно з етапами виконуваних робіт наведено в табл. 6.

Розроблення ТЗ. Загальну характеристику ТЗ наведено в табл. 6. Технічне завдання на продукцію має складатися з таких розділів, як наведено в Державному стандарті України ДСТУ 3974–2000 «Система розроблення та поставлення продукції на виробництво. Правила виконання дослідно-конструкторських робіт. Загальні положення» [21].

Залежно від виду і призначення продукції ТЗ в загальному випадку узгоджують з замовником, якщо замовник є основним споживачем продукції; підприємством-розробником продукції, якщо підприємство-замовник не розробляє ТЗ; органами державного нагляду за встановленим порядком; органами внутрішньої торгівлі на товари масового попиту [11, с. 314]. За умови узгодження учасниками розробки (замовника і розробника) ТЗ можна замінити вихідними вимогами до продукції [11, с. 313].

Таблиця 6

Стадії розроблення конструкторської документації та етапи виконання робіт

(складено на основі: [1; 8; 11, с. 310; 21; 22, с. 347])

Стадія розроблення	Документація	Характеристика	Етапи виконання робіт
1	2	3	4
Розроблення ТЗ на ДКР	Технічне завдання	Це первинний документ для розроблення нового виробу і технічної документації на нього, який встановлює головне призначення виробу, його споживні властивості та ефективність використання, обсяги і стадії розроблення, а також склад конструкторської документації. На цьому етапі формуються технічні, експлуатаційні та виробничі вимоги до продукції. Задаються вихідні дані для проектування. Особливу увагу приділяють розробленню патентів, спеціальної літератури з описом аналогічної продукції чи технології	Складання проекту ТЗ замовником. Опрацювання проекту ТЗ виконавцем. Установлення переліку контрагентів. Узгодження з ними частин ТЗ. Узгодження та затвердження ТЗ
Розроблення ТП (підстава для коригування ТЗ і виконання ЕП)	Технічна пропозиція	ТП – Сукупність конструкторських документів, що мають містити технічні і техніко-економічні обґрунтування доцільності розроблення документації виробу на підставі аналізу ТЗ замовника і різних варіантів можливих рішень виробів з урахуванням їх конструктивних і експлуатаційних особливостей Містить ТЕО доцільності розроблення виробу на підставі аналізу ТЗ, наявних технічних рішень і технологічних можливостей в цій галузі виробництва, а також всебічне оцінювання усіх можливих рішень	Добір та узагальнення науково-технічних та патентних документів, підготовка аналітичного огляду. Розроблення ТП на підставі аналізу науково-технічних, патентних, нормативних документів, маркетингових досліджень і ТЗ завдань на ДКР. Розглядання та затвердження ТП з наданням документам літери «П»
Ескізне проектування (підстава для технічного проектування)	Ескізний проект	Розробляють для складних виробів. Складають ЕП із графічної частини (загальний вигляд виробу, креслення окремих вузлів і агрегатів), що розкриває конструктивні особливості нового виробу, його параметри, габаритні розміри, і пояснювальної записки із розрахунками основних параметрів виробу, описом принципів його роботи, експлуатаційних особливостей	Розглядання комплекту документів ЕП. Виготовлення та випробування макетів або експериментальних зразків, у разі потреби. Розглядання та затвердження ТП з наданням документам літери «Э»
Технічне проектування	Технічний проект	Складається із графічної частини, яка містить креслення загального вигляду виробу і всіх його вузлів та деталей: кінематичної, гідравлічної, електричної та інших схем, розрахунків на міцність і жорсткість; специфікації нормальних, стандартних вузлів і деталей: пояснювальної записки з техніко-економічним обґрунтуванням остаточного технічного рішення нової конструкції, включаючи визначення вартості виробництва і експлуатаційних витрат. Технічний проект для складних, унікальних виробів часто супроводжується виготовленням макета	Розглядання комплекту документів технічного проекту. Розроблення конструкторських рішень виробу та його складових частин. Розглядання та затвердження ТП з наданням документам літери «Т»

Продовження табл. 6

1	2	3	4
Розробка робочої конструкторської документації дослідного зразка (дослідної партії) виробу, призначеного для серійного (масового виробництва	Робочий проект	Містить робочі креслення на кожну деталь виробу з зазначенням марки матеріалу, маси деталі, чистоти обробки й інших конструкторських даних	Розглядання робочої конструкторської документації, призначеної для виготовлення і випробовування дослідного зразка (дослідної партії), без надання літери. Виготовлення і попереднє випробування дослідного зразка (дослідної партії). Коригування конструкторської документації за результатами виготовлення і попередніх випробовувань дослідного зразка (дослідної партії) з наданням літери «О». Приймальні випробовування дослідного зразка (дослідної партії). Коригування конструкторської документації за результатами приймальних випробовувань дослідного зразка (дослідної партії) з наданням літери «О1»
Попередні випробовування			Перевірка відповідності дослідного зразка вимогам ТЗ і можливим на державним (відомчим) випробовуванням: стендовим випробовування; попереднім на об’єкті; на надійність
Державні (відомчі) випробовування			Оцінювання відповідності ТЗ і можливості організації серійного виробництва
Відпрацьовування документації за результатами випробовувань			Унесення необхідних уточнень і змін у документацію Присвоєння документації літери «O1» Передача документації організації-виробнику

Розроблення ТП. На цій стадії ДКР виконують порівняльну оцінку пропонованих рішень з урахуванням конструкторських і експлуатаційних особливостей розроблюваного та наявних виробів [6, с.73]. Структуру ТП на ДКР наведено в Державному стандарті України ДСТУ 3974–2000 «Система розроблення та поставлення продукції на виробництво. Правила виконання дослідно-конструкторських робіт. Загальні положення» [21].

Ескізне проектування. Після ТП розробляється ЕП, який призначений для зображення наочного вигляду нового продукту та особливостей його функціонування.

۩Ескізний проект – документи, що містять принципові конструкторські рішення, які описують побудову і принцип роботи виробу, а також дані, що визначають його основні параметри та габаритні розміри [6, с.73].

Структура ЕП на ДКР наведено в Державному стандарті України ДСТУ 3974–2000 «Система розроблення та поставлення продукції на виробництво. Правила виконання дослідно-конструкторських робіт. Загальні положення» [21].

Технічне проектування. Це стадія конструкторського оформлення усіх компонентів виробу (крім детальних креслень), що передбачає проведення великої кількості розрахунків, пов’язаних із забезпеченням міцності, жорсткості, надійності всіх складальних одиниць виробу, та забезпечення мінімальних витрат виробництва за умови дотримання усіх експлуатаційних вимог до виробу. Тому на цій стадії особливо значущості набуває тісна співпраця конструкторів і технологів [26, с.96].

۩Технічний проект – сукупність документів, що мають містити остаточні технічні рішення, які надають повну інформацію про побудову виробу, і вихідні дані для розроблення робочої документації. У разі потреби виготовляють і випробовують макети експериментальних зразків [6 с.73].

Розроблення робочої конструкторської документації. Цю документацію розробляють для дослідного зразка, встановлювальної серії тощо [8].

Робочу документацію безпосередньо використовують у цехах підприємства для виготовлення деталей, складальних одиниць, складання виробів. Зразок випробовують на відповідність вимогам технічних умов. За результатами випробування робочу документацію доопрацьовують і потім використовують для виробництва установлюваної серії [8].

۩Технічна документація – сукупність конструкторських документів, у які включено остаточні технічні рішення і вихідні дані для розроблення робочої документації [8].

На цій стадії виконують розрахунки на міцність і жорсткість, довговічність, корозійну стійкість і т. ін. Створюються комплектаційні креслення, креслення агрегатів і складальних одиниць. Розробляють інструкцію з експлуатації виробу [8].

До організаційних документів, які використовуються на етапах ДКР, належать:наказ головної організації (Кабінету Міністрів України, головного управління міністерства, профільного комітету); наказ директора підприємства, головного конструктора про початок ДКР, призначення головного конструктора проекту і його заступників, відповідальних за створення складових частин виробу і терміни виконання; план-графік, сітьовий графік, «Замовлення»; розпорядження головного інженера; протоколи оперативних нарад, які проводять генеральний директор, головний інженер, головний конструктор, керівництво відповідальних служб; робочі річні плани організації за темою ДКР, квартальні плани підрозділів, індивідуальні робочі плани виконавців; акти виконання етапів робіт за номенклатурою, квартальних і річних планів роботи за проектом; фінансові акти виконання робіт тощо [2, с. 89].

6.3. Проектування нового продукту

Нині найпоширенішою формою виконання проектних робіт є використання методу «цільових програм», які передбачають ство­рення тимчасових творчих колективів (команд) у складі різноманітних фахівців [4].

Проектування нового виробу передбачає таку послідовність [19, с. 90–92]:

Пошукова частина проектування нового виробу:

1. На першому етапі, виходячи з інноваційної ідеї, реалізовується постановка цілей проектування, визначення, призначення основних експлуатаційних, конструкційних та економічних показників нового виробу, показників технічного рівня і рівня якості. Цьому етапу відповідає ТЗ. В його розробленні беруть участь менеджер з інновацій, маркетолог, конструктор, дизайнер.

2. На другому етапі здійснюють пошук варіантів функціональної і структурної схем нового виробу, економічне обґрунтування доцільності його розроблення, вибір кінцевого варіанта технічного рішення, перевірка його патентної чистоти. Під час другого етапу обов’язковою є участь інженера-технолога в оцінюванні варіантів виробу щодо технологічності. Закінченням етапу є формування ТП.

3. На третьому етапі розв’язують питання вибору принципових рішень щодо конструкції виробу (компонування, складу складальних одиниць), уточнюють параметри виробу, розробляють необхідні схеми, виконують подальші економічні розрахунки. На закінчення третього етапу формують ЕП.

Конструювання нового виробу:

4. Безпосереднє конструювання нового виробу поділяють на конструювання об’єкта в цілому і конструювання його складальних одиниць та деталей. Конструювання об’єкта завершується розробленням технічного проекту. На підставі технічного проекту конструюють складальні одиниці і деталі виробу, розробляючи таким чином робочу документацію виробу. Робочу документацію розробляють послідовно для дослідних зразків, першої серії, серійного (масового) виробництва.

Під час проектування на кожному етапі здійснюється техніко-економічна оцінка проекту, зокрема.

Під час ДКР розроблення нових продуктів здійснюється прототипізація продукту.

Розрізняють прототипи декількох видів: фізичний прототип; аналітичний прототип; комплексний прототип; окремі прототипи [9, с. 311].

6.4. Випробування дослідних зразків і доопрацювання продуктів

Проектування продукції передбачає створення відповідних конструкторських документів для виготовлення й випробування дослідного зразка (партії) виробу. Тільки після випробування дослідного зразка розробляють робочу конструкторську документацію для серійного (масового) виробництва [4].

Зразки продукції протягом їх виготовлення піддаються значній кількості випробувань, види яких наведено в табл. 7.

Таблиця 7