Развитие науки и технологии в современном мире базируется на использовании специальных процедур проектирования и модернизации существующих конструкций, прогрессивных методов и подходов в производственной деятельности. Комплексные решения, обеспечивающие постоянное развитие конструкторской и технологической базы промышленных предприятий, равно как и соответствие их рациональному экономическому использованию, получили название технической подготовки производства. В ее основе лежат инновационные процессы, протекающие в контексте научных и инженерных исследований (конструкторская и технологическая подготовка производства).
Виды исследований
Научные изыскания позволяют значительно повысить уровень конкурентной способности разрабатываемых изделий. С точки зрения процессов или явлений, на которые они направлены, их рассматривают в контексте трех основных групп:
- Фундаментальные исследования - позволяют получить новые законы или закономерности поведения объектов и систем окружающей действительности, с целью дальнейшего использования в производственно-хозяйственной деятельности людей. Проводятся специальными (специализированными) научно-исследовательскими организациями.
- Поисковые исследования - апробируют открытые закономерности к производственной деятельности, что позволяет повысить научно-технический уровень и общую эффективность предприятий и объектов гражданского сектора.
- Прикладные - в продолжение предыдущих исследований, позволяют решить конкретные научные и инженерные задачи, создать новые технологии или конструкции.
Фундаментальные исследования, как правило, финансируются государственными структурами, потому что довольно часто не имеют рыночной ценности. Поисковые и прикладные направлены на решение практических задач и зачастую финансируются коммерческими предприятиями. Научные исследования по конкретной проблеме, проводимые по определенному плану, называются научной темой (хозяйственно-договорной).
Как правило, конструкторская подготовка производства включает в себя те или иные виды исследований.
Этапы выполнения научной темы
Хозяйственно-договорные, т. е. финансируемые отдельными предприятиями, и научные изыскания проводятся по определенной традиционной схеме:
- разработка технического задания решаемой проблемы и технико-экономический анализ предложенной темы;
- выбор направления исследований, который базируется на изучении уже имеющихся решений, исследований патентной информации, а также разработка общих методических указаний по выполнению;
- проведение исследований (теоретических и экспериментальных) для определения теоретических положений реальным данным, полученным из эксперимента;
- общие выводы по проделанной работе и составление отчета.
Полученные результаты являются основой для проведения в дальнейшем этапов конструкторской подготовки производства. Промышленное предприятие, которое имеет в своей организационной структуре развитые отделы конструирования и разработки новых технологий (главного конструктора, главного технолога), может самостоятельно проводить указанные исследования. В случае необходимости существует возможность привлечения внешних исследовательских организаций (институтов, венчурных фирм), что позволяет повысить сложность выполняемых работ и ускорить темпы выполнения отдельных этапов.
Проведенные исследования (инновационные процессы) позволяют получить три основных вида новаций - открытие, изобретение и рационализаторское предложение. Их внедрение в производственную и хозяйственную деятельность является важным элементом технического развития предприятий во времени и является одним из ключевых элементов организации конструкторской и технологической подготовки производства.
Общие вопросы организации
В процессе функционирования промышленные предприятия нуждаются в постоянном восстановлении производственных зданий, технологической оснастки и элементов инфраструктуры (транспортные потоки, инженерные сети, коммуникации и т. д.) из-за физического износа. Помимо этого, необходимо обеспечивать развитие технологии и техники предприятия для соответствия новым экономическим условиям и возрастающим требованиям потребителей. Что и является основной целью конструкторской подготовки производства.
Фактический уровень технического состояния предприятия нужно оценивать через заданные интервалы времени, учитывая ряд показателей производственной системы. Они оцениваются в динамике изменения во времени как на самом предприятии, так и по смежным системам, что дает возможность рационального их корректирования. Отметим, что контроль фондов предприятия и поддержание их в работоспособном состоянии - это основная задача деятельности инфраструктурных хозяйств предприятий.
Параметры оценки уровня развития
Как правило, показатели рассматриваются по определенным критериям:
- Уровень технического оснащения - насколько производственные работники обеспечены необходимыми средствами (фондами) и необходимыми энергетическими ресурсами.
- Степень новизны технологий - пропорциональное распределение процессов по трудоемкости, процент новых технологических процессов и приемов, средний возраст используемых элементов применяемой технологии, рациональность применения материалов и запасных частей.
- Новизна и соответствие характеристик оборудования - параметры производительности, функциональность, материалоемкость, показатели надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохранности), средняя продолжительность эксплуатации, процент прогрессивного оборудования, процент оборудования физически и морально изношенного.
- Показатели механизации (автоматизации) - количество механизированных трудовых операций; процент изделий, изготавливаемых с помощью автоматизированных устройств (технологий).
Система конструкторской подготовки производства позволяет поддерживать значение данных показателей в установленных пределах.
Направления технического развития
Для решения актуальных задач поддержания и усовершенствования производственных систем во времени используются различные механизмы и процедуры воздействия на элементы предприятия. Для их реализации привлекают подходы конструкторской подготовки производства. К этим направлениям относят:
- Строительство новых объектов - постройка предприятия с нуля, создание нового производственного подразделения (цеха, участка) в определенном законом порядке.
- Увеличение масштабов действующего предприятия - внедрение дополнительных мощностей предприятия за счет создания дополнительных подразделений или объектов; увеличение площади существующих подразделений с целью повышения производственных показателей, способности к увеличенным потокам продукции и экономической эффективности.
- Реконструкция - изменение отдельных подсистем предприятия, усовершенствование технологической и технической структур. Проводится на основе замены устаревшей технологической оснастки, увеличения доли механизированных (автоматизированных) процессов, устранения диспропорции в работе различных подсистем предприятия (что способствует улучшению макроэкономических показателей предприятия).
- Переоснащение или перевооружение средств производства - замена устаревшей оснастки и инструмента на более прогрессивное с улучшенными характеристиками работы.
- Модернизация - отдельные улучшения элементов производственной системы (оборудования, технологии, организации и контроля) для соответствия производства и создаваемых изделий (элементов, систем) изменившимся условиям рынка, стандартам или требованиям потребителей.
Помимо указанных показателей, производственные системы оценивают по влиянию на окружающую среду. Рассматривают масштабы утилизации отходов производства, загрязненности природной среды, процент экологически чистой продукции.
Организация конструкторской подготовки производства
Изыскательские работы в области проектирования перспективных конструкций являются трудоемким, масштабным и требовательным в разрезе использования материальных и финансовых ресурсов процессом, объединяющим результаты конструирования новых изделий с последующей экспериментальной оценкой. Выполняются они под контролем ОГК (отдела главного конструктора) или конструкторского бюро (КБ) технического отдела предприятия.
В результате проводимых разработок улучшаются различные параметры производственных систем - увеличивается производительность и функциональность, оптимизируется себестоимость, изменяются временные интервалы производства и создаются условия для наиболее рациональной работы производственных подразделений.
Важная роль в организации конструкторской подготовки производства уделяется конструкторским подразделениям предприятия. Устанавливается определенный порядок хранения чертежей, планов и схем. Разрабатываются механизмы своевременного обеспечения ими производственных подразделений. Поддерживается строгая конструкторская и технологическая дисциплина.
Задачи конструкторской подготовки производства
Базовыми вопросами, которые решаются при проектировании простых и сложных систем являются:
- анализ технических условий для элементов конструкции, которые находят свое отображение в особенностях изготовления и ремонта;
- разработка различных проектов для рассматриваемых изделий, имеющих своей целью улучшение общих конструктивных схем;
- разработка ремонтных допусков (увеличение взаимозаменяемости деталей и уменьшение затрат на производство);
- усовершенствование и модернизация элементной базы;
- унификация узлов (агрегатов, деталей) для ликвидации необоснованного завышения количества типоразмеров.
Как видим, использование конструкторской подготовки производства прямо влияет на уровень потерь при последующей эксплуатации объектов.
Порядок проведения
Содержание исследований конструкции обуславливается характерными особенностями объекта исследования, его функциональным назначением и методом изготовления (ремонта). В целом можно выделить несколько типовых этапов, результатом проведения которых будет создание нормативно-технической документации. Они проводятся согласно ЕСКД. Сложность изделия и сфера его дальнейшего использования оказывает прямое влияние на содержание и количество этапов. Так, некоторые из них, особенно подготовительных стадий, могут быть сокращенными, совмещенными или вовсе отсутствовать.
Этапы конструкторской подготовки производства:
- Составление технического задания (сокращенно ТЗ). Составление списка литературы, анализ специальной литературы и нормативных документов - инструкций, приказов, пояснений и рекомендаций. Анализ и последующее согласование пунктов задания на проектирование конструкции. Разработка графика предполагаемых работ в виде алгоритмической модели (графики Ганта или сетевые графики). Учет будущих затрат на проектирование. Предварительный расчет экономического эффекта от результатов инновационной деятельности.
- Разработка технического предложения (по аналогии ТП). Полный расчет экономических составляющих. Рассмотрение вариантов проектирования и выбор наиболее оптимального. Корректировка общего количества работ и продолжительности выполнения.
- Выполнение эскизного проекта. Рассмотрение принципиальных схем новых конструкций или процессов, проведение предварительных математических расчетов, определение габаритных размеров изделия на чертежах общего вида, изготовление макета и его испытание;
- Техническое проектирование. Наиболее трудоемкий и длительный этап исследований. Проведение основных расчетов на прочность конструкции, надежность и безопасность. Испытания опытного образца (форсированные и/или ускоренные). Модернизация конструкции на основе рассчитанных параметров. Наиболее трудоемкий, продолжительный и дорогостоящий этап.
- Подготовка рабочей документации - создание сборочных чертежей, проведение деталировки изделия, составление принципиальных и монтажных схем. Создание дубликатов и копий документации. Завершающее оформление.
Стадии конструкторской подготовки производства позволяют выполнить полный цикл разработки и внедрения проектной документации.
Особенности современного проектирования
Для удовлетворения постоянно возрастающих требований к элементной базе конструкций с точки зрения надежности и функциональности промышленных изделий, в последние годы конструкторская подготовка производства использует системы автоматизированного проектирования. Учитывая возросшую сложность отдельных проектов (например, разработку интегральных схем), использование специальных машинных методов зачастую является единственно возможным способом создания требуемого продукта с заданными параметрами.
При автоматизации процессов проектирования изделие создается на основе точных машинных алгоритмов, заложенных в специализированные программные пакеты. При этом снижается влияние человеческого фактора на точность расчетов и выбор наиболее подходящего варианта конструкции. Значительно снижается время выполнения проекта, проведения испытаний и суммарные затраты на всех стадиях проектирования.
Проектно-конструкторская подготовка производства при этом имеет ряд преимуществ, которые выражаются в таких факторах:
- значительно снижается трудоемкость и продолжительность выполнения проекта;
- сокращаются затраты на фонд заработной платы (за счет оптимизации штатов);
- повышается уровень качества готового продукта;
- нормализуются показатели надежности;
- накапливаются проверенные временем решения в отраслевых базах данных;
- происходит постоянный контроль документации;
- математическое моделирование позволяет сократить до минимума не оптимальные варианты конструкций и т. д.
Заключение
Система конструкторской подготовки производства является необходимым звеном в цепи жизненного цикла любой продукции. Она с равным успехом используется как для создания изделий промышленного назначения, так и сложных специализированных систем. Как показывает опыт последних лет, постоянно возрастающая информатизация процессов производства выдвигает и новые требования к усовершенствованию систем проектирования.
