Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Теория технических систем и методы инженерного творчества в решении задач автоматизации технологических процессов. Учебное пособие
.pdf
в других НИР и ОКР и обеспечивает получение информации, необходимой для
создания новой продукции. Экономический эффект характеризует коммерческий
эффект, полученный при использовании результатов прикладных НИР. Социальный
эффект проявляется в улучшении условий труда, повышении экономических
характеристик, развитии культуры, здравоохранения, науки, образования.
Опытно-конструкторские работы (ОКР)
После завершения прикладных НИР при условии положительных результатов
экономического анализа, удовлетворяющего фирму с точки зрения её целей, ресурсов
и рыночных условий, приступают к выполнению опытно-конструкторских работ
(ОКР). ОКР – важнейшее звено материализации результатов предыдущих НИР. Её
основная задача – создание комплекта конструкторской документации для серийного
производства.
Приведём описание стадий опытно-конструкторской работы и выпускаемой
при этом документации, несколько более подробным, чем установлено
нормативными документами в виде стандартов ЕСКД (ГОСТ 15.201-2000).
1 Техническое задание
Техническое задание является текстовым документом, устанавливающим
требования к конструкции и характеристикам изделия, подлежащего разработке.
Содержание технического задания обычно сводится к типовому набору разделов,
описанному выше в главе «Правила и ограничения».
Разработка технического задания обычно является первой стадией ОКР. В ряде
случаев выпуск этого документа предшествует официальному началу ОКР, особенно
при её выполнении на договорной основе.
Порядок составления, согласования и утверждения технического задания не
имеет единой регламентации и в основном соответствует принятым сторонами-
участниками ОКР общим правилам. Техническое задание обычно считается
действующим до момента официального признания ОКР выполненной. За срок его
действия в него могут вноситься по согласованию между заинтересованными
сторонами изменения и дополнения.
91
Если по результатам ОКР начинается производство нового изделия,
техническое задание становится основой для разработки документа «Технические
условия».
2 Эскизный проект
Эскизный проект является в основном чертёжной предварительной
проработкой конструкции изделия. В его состав обычно входят общий вид изделия и
необходимые схемы.
В ходе эскизного проектирования выполняются необходимые расчёты, которые
сводятся в расчётно-пояснительную записку. Предварительно определяется состав
используемых комплектующих изделий.
В необходимых случаях по результатам эскизного проектирования изготавливается макет-муляж изделия для согласования габаритов и присоединительных
размеров.
Обычно эскизный проект подвергается публичному обсуждению – защите. По
результатам этой процедуры принимается решение о переходе к следующим стадиям
ОКР.
Таким образом, эскизный проект – совокупность конструкторских документов,
которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие
общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные,
определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры
проектируемого изделия.
3 Технический проект
Технический проект – совокупность конструкторских документов, которые
должны содержать окончательные технические решения, дающие полное
представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для
разработки рабочей документации. Отличается от эскизного более подробной
проработкой конструкции изделия. Часто эти стадии даже объединяют в одну –
эскизно-технический проект.
92
4 Рабочий проект
Содержит полный набор чертежей и текстовых документов, необходимых для
изготовления изделия в опытном производстве.
5 Полный комплект конструкторской документации
Состоит из рабочего проекта с дополнительным включением ряда документов,
необходимых для подготовки производства. Примеры этих документов – чертежи
технологической оснастки, инструкции по сборке и регулировке, чертежи тары и
инструкции по консервации и упаковке, формы сопроводительных документов.
Обязательным документом комплекта являются технические условия. Они
содержат перечень характеристик изделия, гарантируемых изготовителем, и
описание методов, с помощью которых производится подтверждение этих
характеристик. По духу закона изготовитель несёт полную ответственность за
обеспечение гарантированных характеристик изделия (если, конечно, пользователь
не нарушает определённых правил, которые изготовитель обязан сообщить).
Применение изделия в условиях, соответствующих указаниям изготовителя, не
требует никаких согласований с ним. Тем не менее, возможно по согласованию между
потребителем и производителем составление частных технических условий, в
которых требования к изделию или к правилам его использования могут быть как
ужесточены, так и ослаблены (с соответствующей корректировкой цены).
6 Отчётность по испытаниям образцов изделия
Как правило, относится к внутренним, конфиденциальным документам
организации. Состоит из актов, протоколов и отчётов (в зависимости от объёма и
сложности испытаний). Типовым содержанием каждого документа является краткое
или развёрнутое описание объекта испытаний, указание цели испытаний, описание
методов и условий проведения испытаний, изложение результатов испытаний и
выводы в соответствии с целью испытаний. Часто такие документы заканчиваются
рекомендациями по устранению недостатков, выявленных в результате испытаний.
Формат отчётных документов может быть регламентирован внутренними
правилами.
93
Особым видом является отчётность по результатам сертификационных
испытаний. Перечень изделий, подлежащих таким испытаниям, устанавливается в
законодательном порядке. Для проведения таких испытаний привлекаются только
специально уполномоченные организации, имеющие так наз. аккредитацию. В
результате успешного прохождения таких испытаний изделие получает сертификат
соответствия, подтверждающий, что оно по своим характеристикам, которые
регламентируются в законодательном порядке (к таким относится всё, что связано с
безопасностью и здоровьем людей, с влиянием на окружающую среду и так далее),
соответствует требованиям нормативных документов.
7 Сведения о патентной чистоте изделия
Как правило, оформляются для внутреннего пользования в виде отчёта о
результатах патентного исследования. При этом обязательны ответы на два вопроса:
не попадает ли разработанное изделие по своим признакам под формулу какого-
нибудь патента с продолжающимся сроком действия, и содержит ли разработанное
изделие признаки, которые могли бы стать формулой нового патента.
Недостаточное внимание к этим вопросам может дорого обойтись
разработчику. Попадание под действующий патент, особенно находящийся во
владении конкурента, может принести большие убытки в результате судебного
процесса. Пренебрежение к защите собственных решений, давшихся дорогой ценой
проведённой ОКР, позволит любому желающему с гораздо меньшими затратами
воспроизвести такие же решения в собственном производстве.
Конструкторская подготовка производства (КПП)
КПП – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих
техническую готовность предприятия к выпуску нового продукта в установленные
сроки с заданными параметрами качества, объёмом производства и уровнем затрат.
Главная задача конструкторской подготовки производства заключается в
целесообразном и эффективном приспособлении отработанной конструкции
продукта к условиям его будущего производства при обязательном сохранении
заложенных в конструкцию параметров качества.
94
В процессе конструкторской подготовки последовательно отрабатываются
качественные параметры продукта и решаются две главные задачи:
– повышение уровня унификации и стандартизации конструкции;
– обеспечение технологичности продукта.
Конструкторская унификация – это сокращение разнообразия элементов без
ущерба разнообразию систем или ситуаций, в которых они применяются. Это
комплекс мероприятий, устраняющих необоснованное многообразие типов и
конструкций изделий, форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок
материалов. Унификация создаёт условия для использования преимуществ
специализированного производства повторяющихся изделий и их элементов.
Унификация является базой агрегирования, то есть создания изделий путём их
компоновки из ограниченного числа унифицированных элементов, и
конструкционной преемственности, то есть применения в конструкции нового
изделия уже освоенных в производстве сборочных единиц и деталей.
В качестве основных направлений унификации выступают:
– сокращение номенклатуры изделий, сборочных единиц и узлов, имеющих
одинаковое или сходное эксплуатационное назначение и параметры;
– заимствование отдельных деталей, узлов для нового продукта из числа ранее
освоенных в производстве на основе конструктивной преемственности;
– создание параметрических рядов (гамм) продуктов, аналогичных по
конструктивному решению, но различных по габаритам, мощности и другим
эксплуатационным параметрам;
– типизация форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок
используемых материалов.
Стандартизация представляет собой высшую форму унификации.
Международная организация по стандартизации (ИСО) приняла следующее
определение стандартизации. «Стандартизация – это процесс установления и
применения правил с целью упорядочения деятельности в данной области на пользу
и при участии всех заинтересованных сторон, в частности, для достижения всеобщей
максимальной экономии, с соблюдением функциональных условий и требований
95
безопасности». Стандарты устанавливают обязательные для выполнения нормы,
образцы, типы решений и распространяются не только на конструкцию продукта, но
на все другие факторы производства.
Производственной технологичностью – называется степень соответствия
конструкции оптимальным производственно-технологическим условиям его
изготовления при заданном объёме выпуска; технологичной можно считать только ту
удовлетворяющую эксплуатационным требованиям конструкцию, освоение и выпуск
которой при заданном объёме производства будет протекать с минимальными
производственными издержками (наименьшая трудоёмкость, материалоёмкость,
кратчайший производственный цикл).
Эксплуатационная технологичность – конструкции изделия проявляется в
сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт
изделий, зависящих от так называемой ремонтопригодности конструкции – её
приспособленности предупреждать, обнаруживать и устранять отказы и
неисправности. Таким образом, это характеристика соответствия изделий
рациональным условиям его эксплуатации.
При этом следует различать:
– базовые показатели технологичности изделий, обладающих общими
конструкционными признаками с проектируемым;
– показатели технологичности проектируемого изделия;
– уровень технологичности, как отношение значений показателей
технологичности проектируемого и базового изделий, заносимый в карту
технического уровня и качества машины.
Системы автоматизированного проектирования (САПР) в настоящее время
являются во многих случаях единственно возможными методами при
конструировании новых видов изделий (например, интегральных микросхем).
Под автоматизацией проектирования понимается автоматизированный
конструкторский синтез устройства с выпуском необходимой конструкторской
документации (КД).
96
В отличие от проектирования вручную, результаты которого во многом
определяются инженерной подготовкой конструкторов, их производственным
опытом, профессиональной интуицией и так далее, автоматизированное
проектирование позволяет исключить субъективизм при принятии решений,
значительно повысить точность расчётов, выбрать варианты для реализации на
основе строгого математического анализа, значительно повысить качество
конструкторской документации, повысить производительность труда
проектировщиков, снизить трудоёмкость, существенно сократить сроки
конструкторской и технологической подготовки производства, эффективнее
использовать технологическое оборудование с ЧПУ.
Важным результатом внедрения САПР являются и социологические факторы:
повышение престижности и культуры труда при замене неавтоматизированных
методов автоматизированными; повышение квалификации исполнителей;
сокращение численности работников, занятых рутинными операциями.
Наибольшую эффективность от внедрения САПР можно получить при
автоматизации всего процесса проектирования – от постановки задачи, выбора
предпочтительных вариантов построения изделия до технологической подготовки
его производства и выпуска.
До внедрения САПР на предприятии нужно, прежде всего, решить,
применительно к каким задачам (или работам) проектирования наиболее эффективно
её применение, сформулировать требования к ней, определить в общем виде
структуру, выделить этапы разработки системы и составить перечень необходимых
для этого исследований, а также установить, в каком объёме и виде она будет
выдавать техническую документацию проекта и соответствие её действующим
нормативно-техническим документам (ГОСТ, ОСТ, СТП, РТМ и так далее). Кроме
того, должны быть выполнены работы по формализации задач выбора и оптимизации
проектных и конструкторских решений, формированию библиотек типовых
технических и проектных решений, информационных баз, пакетов прикладных
программ и технологии автоматизированного проектирования.
97
САПР представляет собой организационно-техническую систему, состоящую
из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с
проектировщиками и подразделениями проектной организации. Проектировщик
(конструктор, технолог) входит в состав любой САПР и является её пользователем,
так как без человека автоматизированная система не может функционировать.
Объектом автоматизации в САПР являются действия проектировщиков,
разрабатывающих изделия или технологические процессы. САПР нельзя создать вне
конкретного производства, на котором она будет использована.
Для перевода САПР на английский язык зачастую используется аббревиатура
CAD (анг. computer-aided design), подразумевающая использование компьютерных
технологий в проектировании. Однако в ГОСТ 15971-90 это словосочетание
приводится как стандартизированный англоязычный эквивалент термина
«автоматизированное проектирование». Понятие CAD не является полным
эквивалентом САПР как организационно-технической системы.
Примеры CAD:
– Компас-3D;
– Creo Parametric;
– NXUnigraphics;
– SolidWorks;
– SolidEdge.
CAE (анг. computer-aided engineering) – общее название для программ и
программных пакетов, предназначенных для решения различных инженерных задач:
расчётов, анализа и симуляции физических процессов. Расчётная часть пакетов чаще
всего основана на численных методах решения дифференциальных уравнений.
Современные системы автоматизации инженерных расчётов (или системы
инженерного анализа) (CAE) применяются совместно с CAD-системами (зачастую
интегрируются в них, в этом случае получаются гибридные CAD/CAE-системы).
CAE - системы – это разнообразные программные продукты, позволяющие при
помощи расчётных методов (метод конечных элементов, метод конечных разностей,
метод конечных объёмов) оценить, как поведёт себя компьютерная модель изделия в
98
реальных условиях эксплуатации. Помогают убедиться в работоспособности изделия,
без привлечения больших затрат времени и средств.
ПримерыCAE:
– ANSYS;
– FlowVision;
– SolidWorks Simulation;
– SimulationX;
– T-FLEX Анализ.
Технологическая подготовка производства (ТПП)
ТПП – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих
технологическую готовность предприятия к выпуску нового продукта в
установленные сроки, с заданными параметрами качества, объёмом производства и
уровнем затрат. В рамках ТПП решаются следующие основные задачи
проектирования производства нового продукта на предприятии:
– обеспечение технологической конструкции изделия;
– выбор и расстановка технологических процессов по всем стадиям
производства и составным элементам нового продукта;
– проектирование и изготовление средств технологического оснащения
производственных процессов;
– управление процессами технологической подготовки производства.
На российских предприятиях при осуществлении технологической подготовки
производства пользуются рекомендациями стандартов системы ЕСТПП (Единая
система технологической подготовки производства): ГОСТ 14.004-83
«Технологическая подготовка производства», ГОСТ 3.1201-85 «Система обозначения
технологической документации» и другие.
Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП) –
установленная государственными стандартами система организации и управления
технологической подготовкой производства, предусматривающая широкое
применение прогрессивных технологических процессов, стандартной
99
технологической оснастки и оборудования, средств механизации и автоматизации
производственных процессов, инженерно-технических и управленческих работ
(Р 50-54-11-87).
Состав документации по методам и средствам ТПП:
– Единая система конструкторской документации (ЕСКД);
– Единая система технологической документации (ЕСТД);
– Документация по механизации и автоматизации обработки информации;
– Нормативно-техническая документация;
– Единая система качества продукции;
– Плановая и организационно-распорядительная документация;
– Система разработки и постановки продукции на производство;
– Единая система классификации и кодирования технико-экономической
информации;
– Государственная система обеспечения единства измерений.
Технологические процессы делятся на единичные (предназначены для
изготовления продукта одного наименования, назначения или типоразмера), типовые
(применяется для совокупности однородных по технологическим и конструктивным
признакам деталей) и групповые (применяется для изготовления предметов с
различными конструктивными, но общими технологическими признаками).
Технологический маршрут (межцеховой и внутрицеховой) – это последовательность
прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам и
производственным участкам предприятия.
По формам организации различают внутризаводскую и внезаводскую
технологическую подготовку производства. На предприятии технологическое
обеспечение производства осуществляют службы главного технолога. К ним
относятся отдел главного технолога, конструкторские бюро по оснастке,
инструментальные производства, нормативно-плановые службы. Планирование и
координация всех работ по подготовке производства новых продуктов осуществляет,
как правило, специальная служба – бюро планирования подготовки производства,
находящаяся в подчинении главного инженера предприятия.
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]