Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Формирование модели нормирования инженерного труда в цифровой среде на предприятии ракетно-космической отрасли. Монография
.pdf
изделия. Затем наступает очередь отдельных узлов, подбираются или
проектируются основные агрегаты, детали, узлы и связки, затем создается физический макет КА в натуральную величину. Все это предъявляется заказчику, и он решает, стоит ли работать дальше. Стадия
создания физического макета весьма трудоемка, требует больших затрат времени и денег.
При разработке любого сложного изделия существует
необходимость в тщательной отработке документации перед началом
единичного или серийного изготовления. В случае разработки космического аппарата эта необходимость подчеркивается невозможностью
ремонта и обслуживания аппарата после запуска. Одним из способов
такой отработки является макетирование изделия, которое может проводиться как в процессе разработки изделия, так уже и на этапе его отработки. В случае разработки космического аппарата целями данных
работ, как правило, являются следующие [53]:
− проверка правильности конструктивных решений, заложен-
ных в конструкторской документации (КД);
− отработка монтажа и демонтажа бортовой аппаратуры;
− отработка монтажа бортовой кабельной сети и пневмогидро-
коммуникаций;
− проверка технологичности изготовления и сборочных работ;
− контроль зоны размещения конструкции изделия;
− оценка достаточности зазоров между комплектующими изде-
лия, элементами конструкции, в том числе подвижными;
− проверка удобства работы с приборами при испытаниях;
− оценка массовых и центровочных характеристик.
В процессе макетирования обычно выявляется необходимость
коррекции конструкторской документации. Результатом макетирования является выдача заключения о готовности к изготовлению
штатного изделия. Процесс проведения макетирования весьма
долгосрочный и дорогостоящий. Он может начинаться сразу после
запуска КД на элементы КА, подлежащие макетированию, и завершиться уже в процессе сдачи изделия в эксплуатацию. В настоящее
время при разработке КА стараются совместить различные виды испытаний на 1–2 образцах. Например, образцы для статических
и динамических испытаний, как правило, удовлетворяют условиям
проведения макетирования и позволяют частично или полностью их
провести. Часть задач макетирования возможно отработать уже на
летном изделии.
61
С развитием компьютерных технологий в области трехмерного
моделирования появилась возможность начать макетирование до начала изготовления изделия. Новый метод построен на принципе создания единой электронной модели, как бы сверху вниз. На начальном
этапе конструктор задает параметры, определяющие функциональные
характеристики изделия: принадлежность и способ применения,
назначение, траекторию полета, длительность функционирования, ос
-
новные технические требования, некоторые специфические функции.
Затем на основе этих параметров компонуются основные агрегаты,
детали, узлы и проектируются связи между ними. В принципе, так
конструкторы работали и раньше, но теперь единая информационная
модель виртуального изделия объединяет всю информацию об изделии и всех его деталях, а это позволяет выявить ошибки
и недоработки на более ранних этапах, а следовательно, уменьшает
общее время изготовления изделия, а также сокращает длительность
этапов жизненного цикла изделия. Работа с электронным макетом изделия дает еще и экономический выигрыш. Стоимость каждого изменения в конструкции от этапа к этапу возрастает, поэтому важнее
всего максимальное количество вариантов проработать на
ранних
стадиях, до стадии рабочего проектирования. Например: при изменении конструкции даже одной детали на стадии подготовки
производства придется заменить и сопряженные с ней детали,
оснастку, инструмент и, в конечном итоге, весь технологический процесс. Если же говорить об изменениях, возникающих уже на стадии
эксплуатации готового КА, то затраты становятся
весьма ощутимы,
дорогостоящие детали уходят в брак, срываются сроки, повышается
время разработки изделия [39].
Применять электронный макет изделия в процессе создания КА,
очевидно, весьма актуально и выгодно для предприятий
ракетно-космической отрасли. Поэтому далее рассмотрим порядок
этапов процесса разработки ЭМИ (укрупненно) на основании ГОСТОв, в частности ГОСТ 2.102–2013 «Единая система конструкторской
документации. Виды и комплектность конструкторских документов»
(см. прил. Е), и возможностей САПР CATIA V5/V6, позволяющей
реализовать четырехступенчатую схему разработки ЭМИ:
функциональная схема – проектный ЭМИ – конструкторский ЭМИ –
технологический ЭМИ. Для того чтобы представить порядок этапов
процесса разработки ЭМИ, изучим процесс разработки КД в целом
(табл. 2.9) [12].
62
Таблица 2.9
Стадии разработки КД
Стадия разработки Этапы выполнения работ
Разработка
проектной
КД
Разработка
рабочей
КД
Разработка технического
предложения
(аванпроект)
Разработка
эскизного проекта
Разработка
КД опытного
образца (опытной партии) изделия
Изучение и анализ ТЗ
Подбор материалов
Разработка КД технического предложения.
Рассмотрение и утверждение КД технического
предложения с присвоением КД литеры «П»
Разработка эскизного проекта
Изготовление и испытание и/или разработка и анализ
материальных макетов (при необходимости) и (или)
разработка, анализ электронных макетов (при необходимости)
Рассмотрение и утверждение КД эскизного проекта
с присвоением документам литеры «Э»
Разработка КД, предназначенной для изготовления
и испытания опытного образца (опытной партии)
изделия, без присвоения литеры
Изготовление и предварительные испытания опытного образца (опытной партии) изделия
Корректировка КД по результатам изготовления и
предварительных испытаний опытного образца (опытной партии) изделия с присвоением КД литеры «О»
Разработка КД
на изделие
серийного
(массового)
производства
Приемочные испытания опытного образца (опытной
партии) изделия
Корректировка КД по результатам приемочных испытаний опытного образца (опытной партии)
изделия с присвоением КД литеры «Oi»
Для изделия, разрабатываемого по заказу
Министерства обороны (при необходимости) повторное изготовление и испытания опытного образца
(опытной партии) по документации с литерой «Oi» и
корректировка КД с присвоением им литеры «Ог»,
«Оз», …, «О»
Изготовление и испытание установочной серии по
документации с литерой «Oi» (или «Ог», «Oj», …,
«Оп»)
Корректировка КД по результатам изготовления и
испытания установочной серии, а также оснащения
технологического процесса изготовления изделия
с присвоением КД литеры «А»
63
Стадия разработки Этапы выполнения работ
Для изделия, разрабатываемого по заказу
Министерства обороны (при необходимости) изготовление и испытание головной (контрольной) серии
по КД с литерой «А» и соответствующая корректировка КД с присвоением имлитеры «Б»
Окончание табл. 2.9
Разработка
КД на изделие
единичного
производства
Примечание. Стадия «Техническое предложение» не распространяется на КД,
разрабатываемую по заказу Министерства обороны. Всем стадиям разработки рабочей
КД могут предшествовать стадии разработки проектной КД.
Разработка КД, предназначенной для изготовления и
испытания изделия, с присвоением литеры «И»
Рассмотрев стадии разработки КД, остановимся более подробно
на разработке проектной КД в соответствии с требованиями, изложенными в ГОСТ 2.118; ГОСТ 2.119.
1. Техническое предложение – совокупность проектных КД, которые должны содержать технические и технико-экономические
обоснования целесообразности разработки документации изделия на
основании анализа ТЗ и различных вариантов возможных решений
изделий, сравнительной
оценки решений с учетом конструктивных
и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентные исследования.
Техническое предложение после согласования и утверждения
в установленном порядке является основанием для разработки эскизного (технического) проекта.
2. Эскизный проект – совокупность проектных КД, которые
должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление о
назначении, обустройстве, принципе
работы и габаритных размерах разрабатываемого изделия, а также
данные, определяющие его основные параметры.
Эскизный проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки технического
проекта или рабочей КД.
Рассмотрев стадии разработки КД, выявили, что электронный
макет изделия может быть использован на трех стадиях:
а
) стадии разработки технического предложения с целью выяв-
ления и проверки вариантов основных конструктивных решений
64
разрабатываемого изделия или его составных частей, анализа различных вариантов изделия, выявления дополнительных или уточненных
требований к изделию;
б) стадии разработки эскизного проекта с целью проверки принципов работы изделия или его составных частей, условий размещения
в отведенном пространстве, условий эргономичности использования
и других свойств изделия или его составных частей;
в
) стадии разработки рабочей КД для предварительной проверки
целесообразности изменения отдельных составных частей изготовляемого изделия до внесения этих изменений в рабочую КД опытного
образца (опытной партии).
На основании вышеуказанных ГОСТов и возможностей САПР
CATIA V5/V6 рассмотрим четырехступенчатую схему разработки
ЭМИ:
−
функциональная схема;
− проектный ЭМИ;
− конструкторский ЭМИ;
− технологический ЭМИ.
Функциональная схема изделия (ФСИ) – это набор
геометрических элементов, моделирующих основные компоненты изделия. ФСИ предназначена для отработки базовых компоновочных
решений КА. С точки зрения САПР ФСИ представляет собой деталь
(рис 2.5). При создании ФСИ целесообразно применение линейных
и поверхностных геометрических элементов и нецелесообразно –
твердотельной геометрии. ФСИ полностью параметризована, причем
параметрическая цепочка ФСИ должна начинаться от рабочих органов изделия. Для КА основными элементами функциональной схемы
могут быть антенны с зонами обзора и другие компоненты КА, для
функционирования которых критично пространственное положение
и углы обзора. ФСИ также должна включать поверхность, описывающую максимальные габариты изделия (пространство под головным обтекателем). При
создании ФСИ целесообразно широкое при-
менение технологии Knowledge Based Engineering.
Исходными данными для разработки ФСИ является функциональная структура КА. Первый шаг разработки геометрической модели – создание главного скелетона КА. Главный скелетон содержит
основные оси и габаритные размеры КА.
Каждому функциональному элементу КА может быть
сопоставлен специальный объект CATIA типа User Defined Feature,
представляющий собой набор геометрических
65
элементов, связанных
между собой параметрическим связями, а также набор правил
и проверок CATIA, определяющих внутреннюю логику поведения
функционального элемента. Условимся называть такой объект
интеллектуальным функциональным элементом (ИФЭ).
Рис. 2.5. Пример функциональной схемы изделия для малого КА
Геометрически ИФЭ привязываются к скелетону и друг к другу.
Взаимодействие функциональных элементов между собой и с главным скелетоном КА задается геометрической параметризацией,
а также правилами и проверками CATIA Knowledge Advisor или
Knowledge Expert. Как главный скелетон КА, так и шаблоны ИФЭ могут быть типизованы и занесены в библиотеку. Таким образом, создание ФСИ
сводится к выбору из библиотеки или созданию главного
скелетона КА и вставке из библиотек или созданию ИФЭ для функциональных элементов.
В предложенной схеме ФСИ позволяет создателям за короткое
время проработать большое количество вариантов компоновки КА
Разработка проектного ЭМИ регламентируется стандартом.
Проектный ЭМИ (ПрЭМИ) создается на втором этапе компоновки КА
на основе ФСИ. В отличие от ФСИ ПрЭМИ содержит элементы твердотельной геометрии. Эти элементы могут как добавляться из библиотек, так и создаваться вручную.
С точки зрения САПР ПрЭМИ является сборкой, включающей в
себя ФСИ и набор деталей, описывающих твердотельные элементы КА.
При этом новые детали создаются в контексте сборки
, с привязкой
к ФСИ, а заимствованные и библиотечные – позиционируются в сборке
геометрическими ограничениями по отношению к ФСИ. Структура
ФСИ одноуровневая. Все элементы ПрЭМИ, за исключением заимство-
66
ванных, разрабатываются в общей системе координат КА. ФСИ
и ПрЭМИ разрабатываются, как правило, одним сотрудником.
ПрЭМИ является трехмерным аналогом теоретического чертежа
КА. Также на основе ПрЭМИ разрабатываются схема прохождения
и схема деления КА на составные части. Необходимо отметить, что
провести грань между процессами разработки ФСИ и ПРЭМИ
достаточно сложно, поскольку не
все компоновочные решения могут
приниматься только на основе ФСИ.
Таким образом, в терминах исследования ПрЭМИ выполняет
функции сборки скелетонов и обеспечивает передачу изменений от
ФСИ к КЭМИ и распараллеливание работ.
Основноеназначение конструкторского ЭМИ (КЭМИ):
– разработка конструкции и получение чертежей;
– формирование конструкции КА и принятие конструктивных
и технологических решений.
Структура
сборки КЭМИ имеет структуру, аналогичную
структуре ФСИ, и не предназначена для формирования КД.
Структура сборки технологического макета изделия (ТЭМИ)
соответствует технологической структуре изделия и схеме Е1.1 «Схемы деления КА на составные части». ТЭМИ предназначен для формирования КД, спецификаций, описания технологических процессов.
Изучив порядок этапов процесса разработки ЭМИ и процесс
разработки КД в целом, составим сводную табл. 2.10 [40; 41].
Этапы разработки КД и соответствующие им этапы разработки ЭМИ
Этап
разработки КД
Техническое
предложение
Разработка
эскизного проекта
Разработка
рабочей
КД
Таблица 2.10
Этап разработки
ЭМИ
Функциональная
схема изделия
Проектный ЭМИ С целью проверки принципов работы изделия
Конструкторский
ЭМИ.
Технологический
ЭМИ
Значение ЭМИ в процессе разработки КД
С целью выявления и проверки вариантов основных конструктивных решений разрабатываемого
изделия или его составных частей, анализа различных вариантов изделия, выявления дополнительных требований к изделию
или его составных частей, условий размещения
в отведенном пространстве, условий эргономичности использования и других свойств
изделия или его составных частей
На стадии разработки рабочей КД для предварительной проверки целесообразности изменения отдельных составных частей изготовляемого изделия до внесения этих изменений в рабочую КД опытного образца (опытной партии)
67
2.3. Концептуальная методика нормирования труда
конструкторов при разработке цифрового макета изделия
На сегодняшний день теория и практика в области нормирования инженерного труда не располагает инструментами нормирования
труда конструкторов при разработке электронного макета изделия.
Как уже определено ранее, серьезной проблемой обоснованности
рассчитанной трудоемкости является сложность и многообразие задач
и видов работ при создании ЭМИ, а также определенные организационно-технические условия.
Не следует забывать, что труд инженера-конструктора
относится к категории умственного труда и имеет ряд существенных
особенностей. На протяжении НИОКР можно выделить следующие
исследовательские стадии:
−
носит творческий характер;
− результатами труда является нестандартное инженерное
решение;
−
данное решение должно быть выработано в жестко установ-
ленные проектные сроки и максимально соответствовать уникальным
требованиям заказчика.
Итак, в ходе нашего исследования мы предлагаем разработать
концепцию нормирования элементов конструкторского труда при
проектировании изделия в среде электронного макета,
обеспечивающую выполнение задачи повышения эффективности инженерных работ.
Прежде чем перейти к решению этой
задачи, мы рассмотрели
теоретические основы технологии ЭМИ, теперь выявим актуальность и необходимость нормирования инженерного труда при разработке ЭМИ.
Экономические методы хозяйствования определили ряд задач
управления и организации труда, решаемых на основе нормирования
труда специалистов тематических подразделений научно-технических
подразделений [43]:
−
необходимо иметь механизм расчета и обоснования затрат на
создание и реализацию научно-технической продукции, и в первую
очередь ее трудоемкости как базового элемента в структуре затрат;
−
следует установить уровень рентабельности продукции в про-
цессе согласования ее договорной цены с использованием расчетов
и обоснования трудоемкости;
68
− необходимо использовать величину нормативной трудоемко-
сти как базу определения сроков, календарного плана производимых
работ и размеров целевого финансирования;
−
нормирование труда должно обеспечивать функционирование
системы управления процессами научных исследований и разработок
и служить для определения трудоемкости комплексов работ на каждой стадии и этапе НИР и ОКР, формирования необходимого объема
работ структурным подразделениям, установления нормированных
заданий на отчетные периоды;
−
необходимо посредством обоснованного нормирования затрат
труда и установления оптимального соотношения величины затрат на
получение определенного результата создать условия устойчивой
профессиональной и материальной мотивации творческой
деятельности работников.
Согласно этим задачам нормирование труда инженера конструктора при разработке ЭМИ позволит:
− более детально планировать процесс изготовление
космических аппаратов (более точно составлять рабочие планы
и графики изготовления);
более рационально определять загрузку и плановую числен-
−
ность конструкторских подразделений на основе соотнесения уровня
сложности работ и квалификации работника;
−
давать более объективную оценку эффективности
−
инженерного труда;
уменьшить себестоимость изделия;
−
− сократить сроки жизненного цикла изделия и внедрения
в производство результатов;
повысить эффективность работы предприятия в процессе его
−
деятельности;
увеличить конкурентоспособность над другими участниками
−
рынка.
На сегодняшний день в АО «ИСС» не сформирована модель
нормирования труда конструкторов при разработке цифрового макета
изделия.
Для формирования модели нормирования труда конструкторов
при разработке цифрового макета изделия необходимо использовать
системный подход к проблеме нормирования труда, так как он реализуется в решении всего комплекса
задач, стоящих перед нормированием.
69
Поэтому при разработке цифрового макета необходимо рассмотреть
классификацию объектов нормирования и организационнотехнических условий работ, произвести расчет трудоемкости работ
и установление норм затрат труда, образовать нормативную
и статистическую базу затрат труда, произвести организацию процесса
нормирования труда. Для этого требуется разработать методику нормирования труда конструкторов при создании цифрового макета изделия,
основании которой и будет выстраиваться модель нормирования
на
труда конструкторов. А для формированию основных этапов методики
нормирования труда конструктора при разработке ЭМИ необходимо
выявить ключевые факторы и показатели трудоемкости работ
инженера-конструкта при проектировании в среде электронного макета,
а также определить методы, на основное которых производится разработка норм затрат труда.
Под факторами трудоемкости понимаются характеристики НИР
и ОКР как объектов нормирования, а также параметры производственной среды, обусловливающие уровень необходимых трудозатрат
для достижения заданного результата.
Характеристики и параметры, принимаемые за факторы трудоемкости работ, должны удовлетворять следующим условиям, представленными на рис. 2.6 [55].
Факторы трудоемкости НИР И ОКР
Наличие логической
связи между
факторами трудоем-
кости и объемом
нормирования
Рис. 2.6. Характеристики факторов трудоемкости НИР и ОКР
Возможность определения
количественных и качест-
венных характеристик
факторов до начала
выполнения работ
Независимое
существование
факторов друг
от друга
Рассмотрим один из обобщающих факторов трудоемкости –
сложность и новизна НИОКР. Она может быть изучена по двум направлениям: объектам и процессам НИОКР. Существует возможность
оценки сложности и объектов, и процессов НИОКР, но для решения
практических задач определения трудоемкости рекомендуется обра-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]