Методическое пособие 467

Состав работ технической подготовки производства как опытных образцов, так и серии изделий практически одинаковый. Однако есть различия по объемам и видам затрат. Так, при техническом освоении наибольшие трудовые и финансовые затраты приходятся на конструкторскую подготовку (до 70% от общего объема), а при промышленном — на технологическую (до 50%) и материально-техническую

(до 20%).

Содержание и объем работ по комплексной подготовке производства на уровне предприятия (объединения) зависят от многих факторов: типа производства, уровня новизны и сложности изделий РЭА, организационно-технического уровня предприятия, объемов и источников финансирования, количества кооперационных связей и т. д. Все эти факторы по возможности необходимо учитывать при планировании управления процессами создания новой техники.

Перечисленные комплексы работ (рис. 1.2) в значительной степени организационно автономны. Вместе с тем между ними существуют тесные взаимосвязи, оптимизация которых позволяет существенно сократить сроки освоения новой продукции отрасли и в целом повысить эффективность производства.

2 Организация научно-исследовательских работ

2.1 Научно-исследовательские работы (НИР), их классификация и этапы выполнения

Повышение эффективности развития общественного производства во всех отраслях промышленности неразрывно связано с совершенствованием управления и ускорением темпов научно-технического прогресса (НТП). НТП представляет собой непрерывный процесс совершенствования всех элементов производства на основе достижений науки, процесс, обеспечивающий получение качественно новых знаний о предметах, процессах и явлениях природы. Базой НТП является организованная система научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.

В зависимости от целей и характера конечного результата научноисследовательские работы классифицируются на три основных вида: фундаментальные, поисковые, прикладные.

С фундаментальным исследованиям (ФИ) относится такой вид научной деятельности, который дает обществу новые знания об основополагающих закономерностях развития, свойствах и явлениях материального мира, включая и социальные процессы, происходящие в обществе. Результатом ФИ являются научные концепции и открытия, однако далеко не каждый полученный результат может быть немедленно использован в сфере общественного производства. По данным мировой статистики только 5—10% затрат на ФИ дают практическую результативность. Кроме того, ФИ могут давать и «тупиковые», отрицательные результаты, что должно восприниматься не как напрасно затраченные усилия и средства, а как доказательство невозможности развития в данный момент науки и техники в вы-

11

бранном направлении. История науки и научных открытий доказывает, что «тупиковые» результаты исследований сегодня на достигнутом уровне знаний могут быть положительными в будущем, так что отрицательность результатов ФИ весьма относительна.

Поисковые исследования (ПоИ) опираются на уже известные теоретические исследования и разработки. Они позволяют установить возможность использования открытого явления, свойства или принципа в определенной практической сфере, в технике определенного назначения. Поисковые НИР отличаются от фундаментальных более узкой направленностью исследований, ограниченным целевым назначением. Содержание же процесса работы по существу аналогично фундаментальным; в общем виде структуры процессов их выполнения совпадают.

Прикладные исследования (ПИ) направлены на материализацию и практическое использование результатов фундаментальных и поисковых исследований. Основная направленность ПИ — создание новых изделий, материалов, технологических процессов в соответствии с потребностями народного хозяйства. До 80— 90% затрат на прикладные исследования дают или должны давать положительные результаты, пригодные к практической реализации.

Процесс выполнения всех видов исследований можно условно разделить на три стадии: подготовительную, основную и заключительную. В свою очередь ста-

дии делятся на этапы, представляющие собой перечни однородных работ, выполняемых в процессе исследований. Границы этапов, как и стадий, строго не определены и в значительной степени условны.

Первый этап подготовительной стадии для любых исследований включает в себя: постановку проблемы исследований, формулировку и выбор методов решения задач, определение направлений поиска. Для ФИ этот этап связан с большой неопределенностью и по сути имеет сугубо эвристический характер.

На втором этапе осуществляется поиск, изучение и анализ информации по проблемам исследования как в данной конкретной области, так и в смежных отраслях знаний; уточняются цели, методы и направления исследований.

Третий этап можно назвать организационно-экономическим. На этом этапе формируется творческий коллектив исследователей, определяется примерная смета затрат, составляются заявки на необходимое оборудование, устанавливаются связи с другими предприятиями и подразделениями как с возможными соисполнителями в проведении исследований, разрабатывается программа проведения работ.

Подготовительная стадия должна занимать не менее 20% трудоемкости и объемов финансирования всего исследования, так как от качества и эффективности работ этой стадии во многом зависит и результативность последующих стадий исследования.

Вторая стадия ФИ и ПоИ включает в себя два основных этапа: теоретическую проработку поставленных проблем, подготовку и проведение экспериментов. По трудоемкости эта стадия составляет, как правило, около 50% от общей трудо-

12

емкости исследований. Для прикладных исследований вторая стадия кроме теоретической проработки содержит ряд этапов, связанных с макетированием разрабатываемого объекта, проектированием, изготовлением и отладкой экспериментальных и испытательных стендов, проведением испытаний макетов нового изделия.

Заключительная стадия ФИ включает: обобщение и оценку результатов теоретических и экспериментальных исследований основной стадии, составление научно-технических отчетов и обсуждение их на заседании ученого совета, разработку рекомендаций, если результаты положительны, для их прикладного использования. Положительные результаты ФИ являются или должны являться источником информации и началом множества поисковых и прикладных научноисследовательских работ в различных областях науки и техники.

Поисковые исследования заканчиваются обоснованием возможности практического использования результатов ФИ в конкретных отраслях промышленности и выдачей рекомендаций для проведения прикладных исследований или опытноконструкторских разработок.

Прикладные исследования, как правило, заканчиваются выдачей технического задания на конструирование новых изделий, проектного задания на разработку технологических процессов или технических требований на новые материалы.

2.2 Организационные основы НИР

Научные исследования, обеспечивающие научно технический прогресс в народном хозяйстве, осуществляются в организационной структуре различного вида. Под организационной структурой науки понимается целевое назначение, состав и взаимосвязи научно-технических организаций (НТО) и их подразделений в процессе выполнения научно-исследовательских работ. Фундаментальные и поисковые исследования осуществляются, в основном, в академических НИИ, а прикладные исследования и научно-технические разработки — в отраслевых НИИ и КБ. Причем последние могут быть как самостоятельными организациями (как правило, головные по одному или нескольким научно-техническим направлениям в отрасли), так и входящими в состав НПО.

Основными научно-техническими организациями в радиотехнической промышленности являются НИИ с опытным производством, специализированные КБ с собственной экспериментальной базой, научно-исследовательские технологические институты (НИТИ).

В основе организационной структуры НТО лежит принцип специализации исполнителей, выполняющих те или иные работы в научно-исследовательской теме. Различают три основных вида организационных структур НТО: функциональную, тематическую и смешанную.

Функциональная структура НТО представляет собой совокупность специализированных подразделений, в состав которых включаются сотрудники однород-

13

ных специальностей, выполняющих отдельные этапы исследований или части разработок в соответствии со своей специализацией. Этот вид структуры распространен там, где выполняются исследования или научно-технические разработки, повторяющиеся по целевому назначению (чаще всего для серийного производства). При этом должны быть обеспечены возможность расчленения темы и высокие требования к координации отдельных вопросов. Функциональное построение подразделений (отделы, лаборатории, сектора, группы) предусматривает одновременное участие исполнителей в нескольких темах, при этом специализация сотрудников позволяет обеспечить высокую интенсификацию использования трудовых ресурсов, значительно упростить информационное обслуживание и выполнять с высоким качеством однотипные работы в составе разных тем.

К недостаткам функциональной структуры следует отнести сложность планирования выполнения работ и высокую чувствительность к их Изменениям, сложность координации работ и отсутствие должной ответственности подразделений за конечный результат. В условиях проведения сложных, комплексных НИОКР применение функциональной структуры нецелесообразно.

Тематическая структура характеризуется высокой автономностью подразделений, в которых самостоятельно проводятся от начала до конца все работы по темам одного научного направления. В состав таких подразделений входят специалисты различного профиля и в них концентрируются все основные ресурсы, необходимые для решения конкретной темы.

Основным преимуществом такой структуры является оперативность решения задач, упрощение организации и координации работ и возможность их совмещения во времени, обеспечение постоянного и действенного контроля за ходом работ и личной ответственности специалистов за достижение конечного результата. К недостаткам тематической структуры следует отнести: неравномерность загрузки сотрудников, так как этапы исследований, как правило, выполняются последовательно; высокую стоимость НИОКР из-за необходимости дублирования функций, оборудования, производственных площадей; меньшую возможность стандартизации и унификации из-за слабых информационных связей между подразделениями.

Разновидностью подразделений НТО с тематической структурой являются тематические (проектные) творческие бригады, которые создаются на время выполнения темы (проекта) под руководством бригадира — руководителя темы. В таких бригадах состав работников не постоянный, а пополняется или сокращается по мере выполнения отдельных этапов или работ. Такая форма организации наиболее прогрессивна и экономична, однако требует высокого уровня координации и специальной системы планирования и материального стимулирования.

Тематическая и функциональная структуры подразделений характеризуют как бы два противоположных направления специализации работников НИОКР (по аналогии с предметной и технологической специализацией производственных

14

подразделений). Первое обеспечивает специализацию их по всем работам конкретной темы и в направлении получения законченной научной продукции, второе — специализацию их на выполнение какой-либо функции, этапа, части исследования, характерных для любой темы, при этом целевая направленность работ — получение либо промежуточных результатов, либо части научного продукта.

Недостатки того и другого вида специализации заставляют искать сложные, компромиссные формы организационного построения подразделений НТО.

Смешанная структура предусматривает организацию части подразделений по тематическому принципу, а части — по функциональному, например организацию тематических и научно-исследовательских лабораторий и таких функциональных подразделений, как специализированные конструкторские отделы, экспериментальные лаборатории, технологические отделы, испытательные лаборатории и полигоны, патентные отделы, отделы научно-технической информации и т. д. При использовании структуры смешанного типа все работы проводятся парал- лельно-последовательным способом. В этом случае научно-исследовательские отделы имеют в своем составе тематические и специализированные подразделения.

Одним из вариантов данного типа структур является матричная (рис. 2.1). Участие подразделений в разработке (теме) обозначено на рисунке штриховкой на пересечении строк и столбцов. Смешанный тип организационной структуры позволяет добиваться хорошей организации и учета выполнения работ при минимальных затратах времени на планирование и согласование отдельных вопросов. Наряду с этим обеспечивается специализация научно-исследовательских подразделений по направлениям тематического плана. Матричная структура в свою очередь позволяет повысить централизацию управления всей деятельности НИИ, эффективно применять сетевые методы управления.

К числу недостатков данного типа структуры необходимо отнести: возможность конфликтных ситуаций между руководством функциональных подразделений и руководством темы, высокую чувствительность к возможным отклонениям

15

сроков выполнения отдельных работ и этапов.

Критериями выбора той или иной структуры должны быть: наличие возможности специализации работников и оборудования .в соответствии с проводимыми работами и возможности углубления знаний в определенных направлениях; обеспечение возможности создания в организации единой методики проведения работ, что облегчает планирование и распределение обязанностей; обеспечение равномерной загрузки исполнителей, исключая дублирование работ и проведение разработки с наименьшим производственным циклом.

Организационная структура какой-либо научно-технической организации не может длительное время быть постоянной. Она изменяется с развитием и ростом организаций, с изменением общих и частных задач, стоящих перед ней. Таким образом, в каждой НТО необходима постоянная творческая работа по анализу действующей и изысканию более совершенной организационной структуры.

3 Организация конструкторской подготовки производства

3.1 Содержание и стадии опытно-конструкторских работ

Основной задачей конструкторской подготовки производства (КПП) является создание комплекта чертежной документации для изготовления и испытания макетов, опытных образцов (опытной партии), установочных серий, серийного или массового производства РЭА с использованием результатов прикладных НИР и в соответствии с требованиями технического задания, государственных и отраслевых стандартов.

Содержание и порядок выполнения работ на этой стадии регламентируется ГОСТами в единой системе конструкторской документации (ЕСКД): ГОСТ 15.001—73*. Разработка и постановка продукции на производство. Общие положения; ГОСТ 2.103—68— определяет основные стадии конструкторской подготовки производства: техническое задание, техническое предложение, .эскизный проект, технический проект, разработку рабочей документации. Подробное содержание и состав работ в каждой стадии рассмотрим применительно к специфике конструирования РЭА.

На стадии разработки технического задания (ТЗ) (ГОСТ 15.001—73*) выполняются следующие работы: составляется библиография по теме; проводится патентный поиск; изучается литература, инструкции и другие руководящие технические материалы (РТМ); устанавливаются и изучаются аналогии разрабатываемой аппаратуры, их тактико-технические и эксплуатационные характеристики; определяются целевое назначение новой аппаратуры и ее основные эксплуатационные показатели, потребность на перспективу и ориентировочный годовой объем выпуска; проводится технико-экономическое обоснование целесообразности разработки; составляется план-график работ и смета затрат на тему; осуществляется согласование ТЗ с заказчиками.

16

Особое место при разработке ТЗ занимает анализ технических возможностей изготовления РЭА, обоснование значений задаваемых параметров и техникоэкономической эффективности изделий. Для определения эффективности на стадии ТЗ необходимы всесторонняя оценка или объективный прогноз надежности, массы, габаритов, быстродействия, стоимости, уровня преемственности, унификации и других характеристик аппаратуры, влияющих на ее эффективность. В связи с этим в ряде случаев целесообразно на данной стадии создавать макеты и отдельные функциональные узлы и проводить предварительные лабораторные исследования, после чего согласовывать и утверждать ТЗ.

Техническое задание на конструкторскую разработку должно содержать следующие основные разделы: назначение РЭА и область применения; входные и выходные технические параметры (характеристики); конструктивные требования и состав аппаратуры; эксплуатационные требования (климатические, механические нагрузки, радиационные условия и т. д.); требования к технической документации; особые требования (по надежности, стандартизации, унификации, микроминиатюризации, эффективности и т. д.); этапы выполнения работ и их расчетная трудоемкость, план-график и смета затрат на тему; число предъявляемых опытных образцов.

Одновременно с разработкой и согласованием ТЗ устанавливаются в обязательном порядке: наличие производственной базы для изготовления макетов и опытных образцов и возможностей приобретения нового необходимого оборудования; наличие специалистов нужной квалификации; возможности материальнотехнического обеспечения процессов конструирования; необходимость и возможность контрагентских работ, их ориентировочная стоимость и сроки выполнения; завод-изготовитель серии (если РЭА предназначена для серийного выпуска). Следует подчеркнуть, что от качества разработки ТЗ, во многом, если не в основном, зависит эффективность выполнения всех последующих стадий КПП. В связи с этим объем затрат на эту стадию целесообразно планировать в размере не менее 15% от общего объема трудозатрат на конструкторскую разработку.

На стадии технического предложения (ГОСТ 2.118—73) окончательно устанавливаются и согласовываются с заказчиком и заводами-изготовителями возможность и целесообразность удовлетворения всех требований ТЗ, уточняются объемы работ, сроки и затраты на их выполнение, определяется ориентировочная стоимость разрабатываемого изделия, оформляются договоры. Основным назначением этой стадии является установление полного взаимопонимания и прочных организационных и производственных связей в цепи: заказчик — разработчик — изготовитель. Если КПП выполняется в условиях НПО или совместно с предприятиями, имеющими с разработчиками стабильные производственные связи, а также при разработке РЭА с невысоким уровнем новизны и сложности, то данная стадия КПП совмещается со стадией эскизного проекта.

Эскизный проект (ЭП) (ГОСТ 2.119—73) разрабатывается в том случае, ес-

17

ли это предусмотрено ТЗ или ТП, там же определяется объем и состав работ. Последний во многом зависит от структуры разрабатывающей организации и принятой структуры-процесса «исследование — производство». В том случае, если ОКР предшествовала НИР, результатом которой явилась разработка функциональной и принципиальной схем РЭА, этапом ЭП является их конструктивная проработка, в противном случае — эти схемы вместе с кинематическими разрабатываются на данной стадии.

На стадии ЭП рассматриваются возможные варианты схемных решений; устанавливаются ранги функциональной сложности всех элементов схемы (функциональный узел, субблок, блок, устройство) и форма конструктивного исполнения (функциональный элемент, интегральная схема, гибридная интегральная схема, функциональный модуль, функциональная ячейка (ФЯ) на многослойной печатной плате, моноблок из ФЯ, многоблочная конструкция); разрабатывается конструкторская документация на изготовление макетов и наиболее сложных функциональных и конструктивных элементов РЭА; осуществляется изготовление и испытание макетов и элементов, после чего конструкторским документам присваивается литера «Э». В состав задач эскизного проекта входит и разработка различных руководящих указаний по обеспечению на последующих стадиях технологичности, надежности, стандартизации и унификации, а также составление ведомостей спецификаций материалов и комплектующих изделий на опытные образцы для последующей передачи их в службу материально-технического снабжения. Эскизный проект заканчивается защитой его на НТС с уточнением данных ТЗ и рекомендациями на техническое проектирование.

Технический проект (ТП) (ГОСТ 2.120—73) разрабатывается при необходимости уточнения результатов ЭП и в том случае, если это предусмотрено ТЗ, протоколом рассмотрения технического предложения или эскизного проекта. На этой стадии при разработке вариантов изделий наряду с макетами изготавливается и испытывается опытный образец. В этом случае чертежной документации на изготовление макетов и образцов присваивается литера «Т». Большое внимание уделяется экспертизе проекта на соответствие уровню отечественных и зарубежных стандартов. Технический проект после завершения защищается и утверждается на НТС с участием заинтересованных организаций.

Содержание стадии разработки рабочей документации (ГОСТ 2.103—68) представлено в табл. 3.1.

В зависимости от типа производства состав работ и конструкторской документации по стадиям КПП может существенно меняться. Так, для условий единичного производства эскизное проектирование часто объединяется с техническим, вместо опытного образца сразу изготовляется промышленное изделие, в которое вносятся корректировки непосредственно в процессе производства. Начиная от эскизного проектирования (в редких случаях от разработки ТЗ) и до передачи опытного образца (опытной партии) вместе с комплектом чертежной документа

18

Таблица 3.1.

Этапы работ стадии разработки рабочей документации

ции на серийный завод-изготовитель, весь процесс КПП РЭА сопровождается различного рода испытаниями. На стадиях ЭП и ТП испытаниям на соответствие ТЗ и техническим условиям эксплуатации подвергаются разрабатываемые функциональные элементы, а в ряде случаев и покупные комплектующие части РЭА (предварительное испытание). На государственные испытания предъявляются образцы РЭА, которые прошли предварительные испытания, комплекты соответствующей

19

документации и акт об устранении замечаний по предварительным испытаниям. Только после получения положительных результатов госиспытаний и соответствующей проверки комплекта рабочей документации изделие поступает в эксплуатацию (единичное производство) или в серийное производство для тиражирования.

При невозможности использовать при испытании стандартное испытательное оборудование и измерительную аппаратуру, последние проектируются и изготавливаются в условиях собственного производства или заказываются на других предприятиях.

В процессе изготовления макетов, опытных образцов, а также в условиях серийного изготовления РЭА конструктор осуществляет авторский надзор за производством. Последний включает периодический контроль за изготовлением деталей, сборкой и настройкой узлов, блоков и изделия в целом; оказание практической помощи в настройке РЭА; внесение изменений в документацию, возникших в процессе производства или рационализации, и изменений, связанных с совершенствованием технологических процессов.

3.2 Особенности и основные направления конструирования РЭА

Основной особенностью конструирования современной РЭА является необходимость обеспечения высокой интеграции схемных решений. Последняя влияет как на организацию процессов конструирования, так и на специализацию инженеров. Степень интеграции принято оценивать номером поколения РЭА от 0 до 5, начиная от схем с использованием только дискретных элементов и кончая схемами с устройствами молекулярной электроники.

РЭА нулевого поколения представляет собой набор дискретных элементов, схема соединений которых выполняется радиоинженером-разработчиком, определяющим и функциональную, и принципиальную схемы РЭА. Инженерконструктор РЭА осуществляет пространственную компоновку этой схемы на общих или отдельных модульных платах, преимущественно с печатным монтажом.

РЭА первого и второго поколений представляют собой набор микросхем иногда с дополнительными дискретными элементами, (101, ..., 102 элементов в корпусе). Схемотехническое решение для РЭА этих поколений на уровне функциональных узлов осуществляет в основном разработчик интегральных схем (ИС). Радиоинженер в этом случае определяет схемотехническое решение только от уровня блока и выше.

РЭА третьего и четвертого поколений — набор микросхем практически без дополнительных дискретных элементов (103—104 элементов в одном корпусе). Радиоинженер в этом случае определяет системотехнику только на уровне готовых изделий или систем в целом, а разработчик ИС несет основную нагрузку по разработке узлов, блоков элементной базы.

РЭА пятого поколения — функциональная или системная микроэлектроника, когда в одном корпусе ИС может быть 105 и свыше элементов. Схемотехниче-

20