Глава 16. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы
результатов и взаимодействие с организациями промышленности в процессе работы регламентируется стандартами и специальными методиками.
5.Автоматизация проектирования на основе решения различных задач инновационной деятельности для обеспечения процессов создания и постановки на производство техники новых поколений позволяет существенно повысить не только технический уровень проектных разработок, но также их экономическую эффективность.
Вопросы для самоконтроля
1.Что является объектом и предметом научной деятельности?
2.Какие Вы знаете проблемно-ориентированные на инновационную деятельность исследования по физике?
3.Какие Вы знаете проблемно-ориентированные на инновационную деятельность фундаментальные исследования по техническим наукам ?
4.Какие Вы знаете проблемно-ориентированные на инновационную деятельность фундаментальные исследования по химии ?
5.Какие Вы знаете примеры, когда фундаментальные и прикладные НИР не предшествовали появлению новаций и инноваций?
6.Какие нормативные документы регламентируют формы организации НИОКР?
7.С какой целью проводят НИР и НИОКР?
8.Какие требования предъявляет Единая система конструкторской документации к новой конструкции, разрабатываемой в ходе НИОКР?
9.Что подразумевает понятие техническое предложение?
10.Что подразумевает понятие эскизный проект?
11.Что подразумевает понятие технический проект?
12.Какие работы выполняют на различных этапах и стадиях разработки рабочей конструкторской документации?
13.Какие испытания проводят после изготовления опытного образца?
14.Какие Вы знаете методы автоматизации НИОКР при разработке техники новых поколений?
Раздел V. ИННОВАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Глава 17. Технологическая подготовка производства
17.1. Организация технологической подготовки производства
Технологическая подготовка производства в инноватике1 – это основной инструмент нововведений, т.е. постановки на производство новой, конкурентоспособной продукции средствами разработки новых технологий, создания ориентированных на инновационную деятельность систем ускоренной технологической подготовки производства (ТПП) новой продукции. Такие системы ТПП дали мощный импульс для сокращения сроков разработки научнотехнической продукции (продуктовых инноваций) для машино- и приборостроительного производства «от идеи – до внедрения» (рис. 17.1)2 .
Технология как системотехническая наука отвечает на главный вопрос организации производства новой продукции “ Как сделать?” не только тем, что разрабатывает отдельные методы изготовления изделий и средства технологического оснащения для их
1Известно, что инновационная деятельность включает:
1)выполнение научно-исследовательских, опытно-конструкторских или опытнотехнологических работ по созданию инновационной продукции, в том числе новых или усовершенствованных технологических процессов, предназначенных для практического применения;
2)деятельность по продвижению инновационной продукции на внутренний и мировой рынки;
3)технологическое переоснащение и подготовку производства для выпуска инновационной продукции, внедрения нового или усовершенствованного технологического процесса;
4)осуществление испытаний инновационной продукции, нового или усовершенствованного технологического процесса;
5)выпуск инновационной продукции, применение нового или усовершенствованного технологического процесса;
6)подготовку, переподготовку и повышение квалификации кадров для осуществления инновационной деятельности;
7)деятельность по проведению экспертиз, оказанию консультационных, информационных, юридических и иных услуг по созданию и (или) практическому применению инновационной продукции, нового или усовершенствованного технологического процесса и иные виды деятельности, направленные на создание инноваций и введение их
вгражданский оборот.
2 Воропаев В.И. Управление проектами в России. М.:Аланс,1995. 225с.
производства, но и предлагает также системотехнические способы обеспечения технологической готовности производства к выпуску новой техники.
1 год
интегрированные
Продолжительность микросхемы 2 года инноваций
логарифмическая
шкала времени– lg Т
транзистор 5 лет
10 лет 
радар 15 лет
|
|
|
телеграф 35 лет |
|
|
телефон 56 лет |
100 лет |
|
паровая машина 85 лет |
|
|
фотография 112 лет |
1700 |
1800 |
1900 |
2000 Т , годы |
Рис. 17.1. Ускорение научно-технического прогресса на примере выполнения инновационных проектов от идеи
до серийного или массового производства
Системы ТПП ранее создавались эмпирически, исходя из опыта их разработчиков. В них было много полезных рецептурных предложений по разработке унифицированных типовых и групповых технологических процессов, быстропереналаживаемых средств технологического оснащения, автоматизации тех или иных задач технологической подготовки производства. Все сказанное позволяло сокращать сроки постановки на производство новой техники, но вместе с тем системы технологической подготовки производства, созданные в конце XX в., недостаточно использовали возможности системотехники для математического моделирования и оптимизации проектно-технологических решений на этой основе. Системы ТПП конца ХХ в. были в основном проблемно ориентированными. Они имели своей целью решение отдельных научно-технических проблем: создания специальных отраслевых систем ТПП, перевода производства изделий на станки с ЧПУ, организации ТПП пластмассового производства, разработки ТПП гибких производственных
511
Раздел V. ИННОВАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
систем, роботизированного производства, унификации технологического документооборота и т.д.
В конце ХХ в. названные локальные системы ТПП были унифицированы в виде Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). Эта система была призвана выполнить не только теоретическое обобщение систем ТПП и их унификацию, но также в рамках единого государства создать специализированные заводы подготовки производства. Кроме таких предприятий ТПП были созданы:
−инструментальные цехи, ориентированные на производство прогрессивного инструмента и технологической оснастки;
−автоматизированные системы технологической подготовки
производства (АСТПП) и другие средства ускоренной подготовки производства.
Вместе с тем ЕСТПП не смогла справиться с проблемой ускоренной подготовки производства не только в силу политических обстоятельств, но также в связи с недостатками в научнотехнологической разработке проблемы, не ориентированной на условия рыночной, инновационной экономики.
Значимость технологической подготовки производства как крупного направления в технологии в последние годы не только не уменьшилась, но еще более возросла.
Во-первых, технологическая подготовка производства остается центральным, наиболее трудоемким и дорогостоящим этапом работ, определяющим темпы разработки и постановки новых изделий на производство.
Во-вторых, методы ТПП обеспечивают решение главных задач ускоренной постановки новой продукции на производство, быстрого завоевания предприятием-производителем определенного сегмента рынка и обеспечение прибыли.
В этой связи системотехника организации рассматриваемых работ становится не только крупной научной проблемой, но и центральной задачей обеспечения эффективности всей структурной перестройки машиностроительного производства. Она предопределяет содержание инновационного и инвестиционного проектирования:
−постановки на производство новой, конкурентоспособной продукции;
−инновационной конверсии,
−технического перевооружения и реконструкции,
−нового промышленного строительства и расширения производства новой продукции,
−загрузки производственных мощностей до уровня безубыточного производства,
−реструктуризации производства.
От того, как будут решаться практические вопросы ТПП, зависит, в конечном счете, конкурентоспособность всей отечественной индустрии не только машино- и приборостроительного профиля, но и других отраслей народного хозяйства – потребителей машиностроительной продукции.
Технологическая подготовка производства обеспечивает технологическую готовность производства к выпуску новой продукции. Она может быть:
−перспективной (включает мероприятия по технологическому обеспечению создания новых, конкурентоспособных изделий, подготовке производственных мощностей предприятия средствами реконструкции и технического перевооружения для выпуска этих новых изделий, созданию сложных систем технологического оборудования, в том числе автоматических линий, гибкого, интегрированного производства, роботизированного производства, интеллектуального производства);
−оперативной (обеспечивает технологическую готовность производства к выпуску новой продукции средствами: организации и управления технологической подготовкой производства; технологического анализа изделий и производства; проектирования технологических процессов и средств технологического оснащения; подготовки управляющих программ; разработки норм технологического проектирования; изготовления средств технологического оснащения; монтажа и отладки технологического комплекса).
Технологическая подготовка производства не является изолированной функцией управления. Она тесно связана с другими системами подготовки производства: конструкторской, инструментальной, организационной подготовкой производства и управления производством (системой оперативного управления основным производством), организацией сбыта продукции, организацией и
513
Раздел V. ИННОВАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
управлением ремонтом технологического оборудования, реконструкцией зданий, управлением развития энергетических систем предприятия и с другими системами организации и управления производством.
Перспективная технологическая подготовка производства в свою очередь может быть заводской и внезаводской. Во втором случае внезаводскую ТПП выполняют проектно-технологические институты, специальные конструкторско-технологические бюро, специализированные предприятия подготовки производства и другие рыночные организационные структуры научно-технического профиля (технопарки, инкубаторы бизнеса, технологические центры и т.д.). По этой причине ее принято называть научнотехнологической подготовкой производства.
Заводские системы ТПП на машиностроительных предприятиях включают обычно следующие организационные компоненты:
− специальные отделы и службы (главного технолога, главного металлурга, сварочный отдел, отдел механизации и автоматизации, службы новой техники и т.д.);
−специализированные бюро (технологические бюро цехов, бюро станков с программным управлением, проектно-технологические бюро реконструкции, бюро проектирования технологического оснащения и т.д.);
−временные творческие коллективы, которые в рамках целевых программ разрабатывают сложные инновационные проекты ТПП;
−вспомогательные цехи подготовки производства, в том числе экспериментально-технологические, инструментальные, сборочных приспособлений, штампов, литейной оснастки, плазовошаблонные, станкостроительные, нестандартизованного оборудования, средств механизации и автоматизации и т.д.;
−вспомогательные участки подготовки производства в цехах основного производства (например, мастерские по ремонту приспособлений и инструмента, участки по изготовлению цеховой оснастки);
−лаборатории, вычислительные центры, множительные центры
технологической документации и т.д.
Конкретный набор таких служб, цехов и участков ТПП зависит от структуры функций системы технологической подготовки про-
изводства, трудоемкости и сложности процессов ТПП, типа и вида производства, размера предприятия и других факторов.
***
Справочные данные. Так, для авиационных предприятий характерна следующая исходная схема связей системы ТПП с другими подсистемами управления предприятием (рис. 17.2).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Система |
|
|
|
технологические |
|
|
технологические |
|
|
материально- |
|
|
|
процессы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
процессы сборки |
|
|
технического |
|
|
|
изготовления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и испытаний |
|
|
обеспечения |
|
|
|
деталей |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подсистема |
|
|
подсистема |
|
|
оперативно- |
|
|
|
|
|
|
диспетчирования |
|
|
календарного |
|
|
|
|
|
|
основного |
|
|
планирования |
|
|
|
|
|
|
производства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
система |
|
|
|
система |
|
|
технологической |
|
|
|
конструкторской |
|
|
|
|
|
подготовки |
|
|
подготовки |
|
|
|
|
|
|
|
|
производства |
|
|
производства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 17.2. Схема связей системы ТПП
Данная схема характеризуется тем, что вслед за первой установочной серией новой продукции все остальные серии изделий отличает постоянство конструкции, неизменность чертежей, по которым они сделаны в рамках одной серии. В ходе смены серий конструкция изделия претерпевает изменения. Таким образом, мы вправе говорить о необходимости тесной увязки ТПП не только с конструкторской подготовкой производства (НИОКР, КПП), но также с системой оперативного управления основным производством (оперативного планирования и диспетчирования), с подсистемой материально-технического обеспечения и другими подсистемами комплексной технической подготовки производства в целях обеспечения сокращения сроков постановки новых изделий на производство.
***
Необходимость тесной увязки системы ТПП для обеспечения ускоренной постановки нового изделия на производство демонстрируется, например, тем, что на практике ряд функций ТПП выносят на этапы и стадии НИОКР и/или конструкторской
515
Раздел V. ИННОВАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
подготовки производства. Это – обеспечение технологичности конструкции изделия, разработка директивных технологических процессов, параллельно с разработками которых приступают к технологическому проектированию технического перевооружения производства, выполняют другие, длительные по срокам работы. Часть функций (анализ загрузки производственных мощностей, технологическую подготовку производственных мощностей и некоторые другие) на практике выделены из организационной подготовки производства и переданы в систему технологической подготовки производства. Эти обстоятельства позволяют утверждать, что ТПП является в настоящее время центральной системообразующей частью всего комплекса работ по ускоренной постановке новых изделий на производство и инновационного проектирования.
17.2. Системы технологической подготовки производства предприятий
Декомпозиция заводских систем ТПП на блоки функций, задач и процедур позволяет выделить основные комплексы работ (функции) автоматизированной системы технологической подготовки производства предприятия, осуществляющего постановку новой продукции на производство (рис. 17.3), которые можно объединить со схемой технологического документооборота. Цель такой системы технологической подготовки производства – обеспечение технологической готовности производства к выпуску новой продукции.
Технологическая готовность производства в свою очередь предусматривает обеспечение наличия на предприятии полных комплектов не только конструкторской и технологической документации, средств технологического оснащения и оборудования, необходимых для осуществления заданного объема выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями, но и полную подготовку производственных мощностей предприятия.
|
2.0.00 |
|
1.0.00 |
|
|
|
|
|
Приказ на постановку изделия |
|
|
|
|
Комплект |
|
Д3.1.05–07 |
Д3.12.03 |
МД41.0.41 |
рабочей |
Технологичес- |
Д3.2.03 |
|
Разработка |
КД |
|
|
МД3.3.03 |
|
|
|
кий анализ |
05.0.41 |
|
комплекта |
|
|
|
|
|
проектной ТД |
|
|
|
производства |
|
|
|
|
|
|
|
3.3.00 |
|
|
|
|
3.2.00 |
Технологичес- |
|
|
|
|
|
|
|
Д3.4.10 |
|
|
|
Д3.1.02, Д3.1.03 |
кий анализ |
|
9.0.00 |
|
|
|
конструкции |
Д3.12.04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д3.1.07 |
изделий 3.1.00 |
|
|
|
|
|
|
|
Д3.1.01, Д3.1.04 |
|
|
Д3.4.13 |
|
4.0.00 |
Д3.5.01 |
Разработка |
|
|
Разработка техно- |
4.0.00 |
комплекта |
Д3.2.01, Д3.2.02 |
|
логическойчасти |
|
|
|
|
|
|
рабочей ТД |
|
|
|
|
МД48.041, Д3.9.01 |
|
проекта |
|
|
|
|
3.5.00 |
|
|
|
|
|
|
|
3.4.00 |
|
|
|
|
|
Организация |
|
|
|
7.0.00 |
|
|
|
и управление |
|
|
Д3. 4.14 |
|
|
|
|
ТПП |
41.0.41, Д3.4.03-06 |
|
|
|
|
3.12.00 |
|
|
|
Разработка |
|
Проектирова- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
программ |
Д3.6.03-04 |
ние специаль- |
|
|
|
для станков с |
ного оборудо- |
|
|
|
Д3.12.02 |
|
|
|
|
|
ЧПУ 3.7.00 |
|
вания 3.6.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПЛ3.7.04 |
Д3.12.06 |
Д3.4.11, Д3.4.12 |
|
|
|
|
МЛ3.7.05, |
20.0.41, 60.0.41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5.0.00 |
|
МД3.7.06 |
Д3.5.02-03 |
|
Д3.10.03 |
6.0.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Разработка |
Изготовление |
Д3.8.03, |
Проектирова- |
|
|
|
43.0.41 |
технологичес- |
специального |
Д3.8.04 |
ние специаль- |
|
|
4.0.00 |
кихнорма- |
оборудования |
ной оснастки |
|
|
|
тивов 3.9.00 |
3.10.00 |
|
3.8.00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д3.4.08 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Материалы, полуфабрикаты |
|
|
Монтаж и от- |
Д3.10.04 |
|
Изготовление |
4.0.00 |
|
|
|
|
|
Д3.5.04 ладка техноло- |
|
|
специальной |
|
|
|
01.0.41 |
гическогокомп- |
|
|
оснастки |
|
|
Опера- |
|
лекса 3.13.00 |
|
|
3.11.00 |
Д3.11.03 6.0.00 |
|
|
|
|
тивная уп- |
|
|
Специальное оборудование |
|
|
равленчес- |
|
|
Специальная оснастка |
|
|
|
каяинфор- |
|
|
|
|
мация |
|
Опытная партия изделий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.0.00. Подсистема технологической подготовки производства |
|
|
Д3.13.01 |
Функции управления производством: |
|
|
|
5.0.00 |
8.0.00 |
1.0.00 Административные функции |
|
|
|
|
|
|
2.0.00 Конструкторская подготовка производства |
|
|
|
|
|
3.0.00 Технологическая подготовка производства |
|
|
|
|
|
4.0.00 Управление материально-техническим обеспечением |
|
|
|
|
5.0.00 Оперативное управление основным производством |
|
|
|
|
|
6.0.00 Технико-экономическое планирование |
|
|
|
|
|
7.0.00 Управление кадрами |
|
|
|
|
|
|
|
8.0.00 Управление сбытом продукции |
|
|
|
|
|
|
9.0.00 Ремонт и модернизация станков |
|
|
|
Рис. 17.3. Блок-схема функций системы технологической подготовки технического перевооружения производства
517
Раздел V. ИННОВАЦИОННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Структура ориентированной на технологическую подготовку производственных мощностей автоматизированной системы технологической подготовки технического перевооружения производства, более подробно представлена на последующих рисунках (рис. 17.3; 17.4), где отображены блок-схемы решаемых в такой АСТПП задач.
Входными потоками в рассматриваемой системе управления технологическим перевооружением производства являются не только организационно-распорядительная документация о постановке новых изделий на производство, но и техническая документация проекта нового изделия (продуктовой инновации), которое относится либо к высокой технологии его использования, либо к критической технологии ее применения по назначению, если речь идет о продукции нового поколения.
Не останавливаясь подробно на рассмотренных выше требованиях к разработке высоких или критических технологии (см. главы 12 и 13) отметим только два обстоятельства:
−отображенная на рис.17.3 блок-схема функций технологической подготовки производства может быть использована в дискретном производстве многих отраслей промышленности (машиностроение, приборостроение, аппаратостроение, швейное производство, пищевая промышленность и другие виды дискретных производств);
−функция «3.13.00– Монтаж и отладка технологического комплекса» может быть использована не только для решения задач в сфере технологической подготовки производства, но и в других проектах
для решения задач технологического перевооружения производственных процессов у потребителя продукции (высокой или критической технологии).
Структура этой функции может иметь вид, изображенный на рис. 17.4, а структуры других функций характеризуют спецификации или ведомости технологического документооборота в проекте. Примеры таких ведомостей приведены в табл. 17.1–17.2.
Задачи проектирования технологических процессов и методы разработки проектов технического перевооружения и реконструкции производства были рассмотрены в четвертом разделе данного издания. В этой связи в данном разделе мы их подробно рассматривать не будем.
