3.3. Конструювання нового продукту

3.3.1. Дослідно-конструкторські розробки

Новий виріб з'являється в результаті складного процесу його проектування, виготовлення численних макетів, досвідчених й експериментальних зразків, їхнього випробування, коректування й відпрацьовування робочої документації. Весь цей комплекс різноманітних робіт у вітчизняній практиці становить зміст дослідно-конструкторських розробок (ДКР) і конструкторської підготовки виробництва (КПВ) нового продукту.

Дослідно-конструкторські розробки — це комплекс робіт, здійснюваних з метою створення нових видів техніки із заданими техніко-економічними параметрами у вигляді досвідченого зразка, досвідченої установки й робочої документації для їхнього промислового виготовлення й використання. По своєму змісті ДКР часто є органічним продовженням виконаних прикладних дослідницьких робіт, що підтвердили технічну можливість й економічну доцільність створення нового продукту. Конструювання нового продукту при цьому зводиться до розробки необхідного комплексу конструкторських документів, до робіт по виготовленню, налагодженню й випробуванням досвідченого зразка. Головне завдання при цьому складається в створенні конкурентноздатного продукту, що відрізняється високим науково-технічним рівнем інженерних рішень, здатного задовольняти споживчий попит ринку.

Дослідно-конструкторські розробки, виконувані в певній області техніки, на відміну від науково-дослідних робіт характеризуються досить стійким складом стадій, етапів і робіт. Технологія їхнього проведення, прийоми інженерних розробок і розрахунків регламентуються, як правило, спеціальними галузевими або внутріфірмовими нормативними документами, заснованими на розробленій у країні системі державних стандартів, що визначають склад етапів ДКР, порядок їхнього проведення й вимоги до оформлення документації. Це насамперед ДЕРЖСТАНДАРТ 15.001-73 «Розробка й постановка продукції на виробництво. Основні положення», ДЕРЖСТАНДАРТ 15.001-82 «Система розробки й постановки продукції на виробництво. Порядок проведення патентних досліджень», ДЕРЖСТАНДАРТ 2.103-68 «Єдина система конструкторської документації» й ін. Типовий перелік робіт, що становлять зміст дослідно-конструкторських розробок, представлений у табл. 3.1.⁵

Комплекс робіт з конструювання нового продукту звичайно включає три відносно самостійні стадії ДКР:

• підготовчу,

• розробку проектної документації,

• розробку робочої документації.

На підготовчій стадії конструювання нового продукту обґрунтовується необхідність його створення й узгоджується склад його основних техніко-економічних параметрів. На цій стадії вивчається ринкова ситуація, проводяться маркетингові дослідження, аналізується й прогнозується попит на новий продукт, установлюються технологічні обмеження на умови виробництва нового продукту. Результати розрахунків і погоджень відображаються в затверджуваному технічному завданні (ТЗ) на розробку. Цей найважливіший документ містить найбільш істотні характеристики проектованого продукту, що деталізуються за наступними аспектами: склад виробу й вимоги до його комплектації, показники призначення, вимоги до надійності, безпеці, технологічності, уніфікації й т.ін. На підготовчій стадії здійснюється регламентація процесу виконання проекту: визначення складу етапів і робіт, послідовності й календарних термінів їхнього виконання, встановлення складу виконавців і розподіл завдань між ними, виявлення контрагентів і планування кооперації. Планування й організація робіт із проекту включає визначення організаційної форми проведення робіт (самостійно або сторонньою організацією), формування робочих груп, складання календарних графіків робіт із проекту, розрахунок необхідних ресурсів й їхнє забезпечення й т.ін.

Таблиця 3.1

Типовий перелік робіт дослідно-конструкторських розробок

Етапи ДКР	Ціль робіт		Типовий зміст робіт
Розробка технічного завдання	Розробка технічного завдання		Складання, узгодження й затвердження технічного завдання на ДКР
Розробка технічної пропозиції	Розробка технічної пропозиції із присвоєнням документам літери "П"		Підбор необхідних матеріалів Розробка й затвердження технічної пропозиції
Розробка ескізного проекту	Розробка ескізного проекту із присвоєнням документам літери "Э"	Вивчення, аналіз й узагальнення підібраних матеріалів і науково- технічної літератури Виявлення можливих варіантів розробки й оцінка їхньої ефективності. Уточнення основних вихідних даних на базі обраного варіанта розробки Розробка блок-схеми й габаритних креслень виробу Складання принципових схем Оптимізація параметрів принципової схеми
	Проектування, виготовлення й лабораторні випробування макета виробу	Розробка конструкції макета й складання ескізів Виготовлення макета Настроювання й лабораторні випробування макета Узагальнення й аналіз даних випробувань Складання пояснювальної записки до ескізного проекту Оформлення, резензування й захист ескізного проекту Внесення змін в ескізний проект за результатами захисту
Розробка технічного проекту	Розробка технічного проекту із присвоєнням документам літери "Т"	Складання й узгодження уточненого технічного завдання на розробку за результатами захисту ескізного проекту Уточнення принципової схеми виробу Вибір конструкції: розрахунок її елементів

Закінчення табл. 3.1

Етапи ДКР	Ціль робіт		Типовий зміст робіт
	Виготовлення й випробування макетів		Експериментальна перевірка основних вузлів Конструювання й виготовлення технологічного зразка виробу Випробування технологічного зразка виробу Розробка конструкції основних вузлів виробу з урахуванням даних випробувань технологічного зразка Запити патентних формулярів і дозволів на застосування й поставку матеріалів і комплектуючих виробів Оформлення, резензування й захист технічного проекту Внесення змін у технічний проект за результатами захисту
Розробка робочої документації	Розробка конструкторських документів, призначених для виготовлення й випробування досвідченого зразка (досвідченої партії) Виготовлення й заводські випробування досвідченого зразка (досвідченої партії)		Складання технічного завдання на робоче проектування виробу Розробка схем і робочих креслень, уточнення попередніх заявок на матеріали й комплектуючі вироби Складання експлуатаційно-технічної документації, оформлення патентних формулярів і складання карт технічного рівня Випуск інформаційних матеріалів Технологічна підготовка виробництва Виготовлення й настроювання досвідченого зразка виробу Заводські випробування досвідченого зразка на відповідність вимогам технічного завдання й технічних умов Коректування робочих креслень Доробка текстової документації (технічного опису, інструкції по експлуатації й ремонту)
		Державні випробування досвідченого зразка (досвідченої партії) Коректування конструкторської документації за результатами державних прийомних й інших випробувань досвідченого зразка (досвідченої партії) із присвоєнням конструкторській документації літери "ПРО", "ПРО1», "ПРО2", "ПРО3" і т.д.	Проведення державних випробувань по спеціальній програмі Коректування й доробка робочої документації виробу Коректування й доробка текстової документації (технічного опису, інструкції для експлуатації, ремонтній документації й т д) Оформлення необхідного за Дст комплекту документації

Розробка проектної документації передбачає виконання комплексу робіт, що визначають концептуальні рішення по новому продукті: вибір принципу дії, загальну компонування продукту, вимоги до складу вузлів і функціональних блоків, інженерна й вартісної аналіз функціональної структури продукту, проведення експериментальних робіт і випробувань окремих вузлів і компоновочних рішень і т.ін. Ця стадія проектування продукту включає виконання етапів розробки технічної пропозиції, ескізного проекту й технічного проекту. Завершення кожного з перерахованих етапів супроводжується, як правило, підготовкою відповідної проектної документації, проведенням погоджень із замовником по досягнутих проміжних результатах.

Розробка робочої документації завершує проектування нового продукту. На цій стадії здійснюється підготовка комплексу конструкторської документації, необхідної для матеріального втілення проектованого виробу. Робочий проект передбачає найбільш повну деталізацію розроблювальної конструкції, що забезпечує можливість виготовлення, контролю й приймання окремих деталей і вузлів, а також зборки, випробування й експлуатації продукту у споживача. Робоча документація включає підготовку робочих креслень деталей, складальних одиниць і вузлів виробу, виробничої й експлуатаційної документації (паспорт виробу, опис для користувача, інструкція для експлуатації, документи сервісного обслуговування, гарантійна документація й ін.). При проведенні інженерних розрахунків обґрунтовується вибір системи допусків, перевіряються розмірні ланцюги, оптичні, механічні, електричні та інші параметри, характеристики окремих деталей і вузлів. На цій стадії, серед іншої документації, складаються зведені специфікації деталей і вузлів проектованого виробу, необхідні для організації його виробництва, здійснюється кодування конструктивних елементів нового продукту й конструкторської документації.

Специфікації складаються у вигляді спеціальних відомостей Деталей і вузлів виробу, а також можуть бути представлені в графічній формі, що відображає ієрархічну структуру побудови виробу. Графічне подання специфікації виконується у формі ієрархічної схеми вузлового та подетального складу виробів Конструкторські специфікації нового продукту є найважливішим результатом ДКР, широко використовуваним у виробничому менеджменті для організації нового виробництва, календарно-планових розрахунках у виробничих підрозділах і плануванні поставки по кооперації комплектуючих деталей і вузлів.

Головне завдання ДКР полягає в забезпеченні високого науково-технічного рівня (НТР) створюваного продукту і його конкурентноздатності на ринку. Тому в процесі проектування продукту на різних стадіях його створення здійснюється розрахунок й уточнення параметрів НТР. Показники науково-технічного рівня виступають як основні критерії при формуванні тематичних планів НДР й ДКР в організаціях. Вони використовуються при оцінці проміжних й остаточних результатів проектування. Залежно від завдань розрахунку розрізняють прогнозоване, плановане й фактично забезпечене значення науково-технічного рівня продукту.

Науково-технічний рівень - це відносна характеристика основних техніко-економічних параметрів розроблювальних виробів у порівнянні з вищими вітчизняними або закордонними досягненнями. У практиці застосовуються різні кількісні і якісні методи оцінки науково-технічного рівня продукту. У їхній основі в більшості випадків лежить використання багатокритеріального підходу, заснованого на застосуванні різноманітних приватних характеристик, що визначають експлуатаційні, ергономічні, естетичні, технічні, економічні й інші параметри, що зводять потім в узагальнену інтегральну характеристику. Процедура оцінки НТР продукту зазвичай включає виконання ряду послідовних розрахунків у відповідності зі схемою, наведеною на рис. 3.5.

1	Вибір й обґрунтування складу приватних параметрів оцінки науково-технічного рівня продукту	n1
2	Оцінка відносної значимості приватних параметрів науково-технічного рівня продукту	Кзнi
3	Визначення значень приватних параметрів науково-технічного рівня продукту	bi
4	Вибір й обґрунтування продуктів-аналогів для оцінки науково-технічного рівня продукту	Конкуруючі продукти-аналоги
5	Установлення (прогнозування) нормативного значення параметрів для оцінки НТР продукту	bнi
6	Оцінка науково-технічного рівня продукту по приватних параметрах	При bi  max
		При bi  min .
	Розрахунок узагальненої (інтегральної) оцінки науково-технічного рівня продукту

Рис. 3.5. Процедура оцінки науково-технічного рівня продукту

Оцінка НТР у всіх випадках включає елементи якісної й кількісної експертизи. Експерти залучаються для відбору критеріальних показників, оцінки їхньої значимості для підприємства, для вибору аналогів при зіставленні зразків або встановлення нормативного (цільового) значення параметрів. В обмежене число критеріїв (звичайно це 5-7 параметрів) включаються насамперед цільові характеристики продукту, переважно кількісно вимірні, обумовлені на ранніх стадіях проектування й взаємно незалежні. Коефіцієнти значимості параметрів покликані відбити для організації цільову спрямованість зусиль з підвищення НТР й конкурентноздатності продукції, що випускається, а також відносну цінність і складність реалізації кожного із цих напрямків. У якості нормативних можуть використовуватися або значення параметрів кращих вітчизняних або закордонних аналогів, або параметри лідируючих по продажах зразків, або прогнозовані значення на певний період часу. При цьому для порівняння можуть вибиратися різні конкретні зразки продукту, що володіють кращими значеннями хоча б по одному з параметрів оцінки. У цьому випадку порівняння оцінюваного продукту здійснюється з гіпотетичною ідеальною моделлю, кожна з характеристик якої має найкраще з відомих у вітчизняній або світовій практиці значень. При порівнянні важливо враховувати напрямок зміни оцінного параметра, що характеризує прогресивну тенденцію розвитку продукту. Приклад розрахунку НТР нового продукту наведений у табл. 3.2.

Таблиця 3.2

Вихідні дані й розрахунок науково-технічного рівня нового

зразка техніки (випрямляч для електродугового зварювання)

№ п/п	Найважливіші параметри, що визначають НТР виробів даного напрямку техніки, і тенденції їхнього поліпшення (+, -)	Значимість параметра за даними експертизи (балів), КЗНi	Виріб-аналог з вищим досягнутим значенням по параметру	Значення параметрів		НТР по 1-му параметрі (%), В,	НТР по i-му параметру з урахуванням його значимості ( %),уiKзнi
				По аналогах, прийнятим за світовий рівень, Ьи,	Досягнуті по аналізованому виробі, Ь,
1	Коефіцієнт корисної дії (+)	0,25	S,-500 ФРН	77%	69%	89,61	22,41
2	Рівень стабілізації вихідних параметрів (+)	0,15	APF-500 Японія	0,40 бала	0,55 бала	137,5	20,62
3	Установлена потужність (+)	0,17	APF-500 Японія	38ква	42ква	110,27	18,75
4	Наробіток на відмову (+)	0,2	ВКС-500	1500ч	1500ч	100	20,0
5	Кратність регулювання зварювального струму (-)	0,13	APF-500 Японія	1:15	1:10	67	8,71
6	Можливість дистанційного регулювання (+)	0,10	S,-500 ФРН	0,45 бала	0,45 бала	100	10,0
		1,0					100,48

Джерело: Пузиня К. Ф., Казанцев А. К., Барютин Л. З, Організація й планування наукових досліджень і дослідно-конструкторських розробок: Навч. допомога. М.: Вища школа, 1989.

Високий науково-технічний рівень і конкурентноздатність продукту є не єдиним завданням, що розв'язується інженерними службами при його проектуванні. Конструкція нового продукту повинна враховувати масштаби й умови його виробництва й орієнтуватися на мінімальні виробничі витрати. Із цією метою здійснюється комплекс робіт, що становить зміст конструкторської підготовки виробництва.