Имя материала: Производственный менеджмент

Автор: В. А. Козловского

3.3. конструирование нового продукта

 

3.3.1. Опытно-конструкторские

разработки

 

Новое изделие появляется в результате сложного процесса его проектирования, изготовления многочисленных макетов, опытных и экспериментальных образцов, их испытания, корректировки и отработки рабочей документации. Весь этот комплекс разнообразных работ в отечественной практике составляет содержание опытно-конструкторских разработок (ОКР) и конструкторской подготовки производства (КПП) нового продукта.

Опытно-конструкторские разработки — это комплекс работ, осуществляемых с целью создания новых видов техники с заданными технико-экономическими параметрами в виде опытного образца, опытной установки и рабочей документации для их промышленного изготовления и использования. По своему содержанию ОКР часто являются органическим продолжением выполненных прикладных исследовательских работ, подтвердивших техническую возможность и экономическую целесообразность создания нового продукта. Конструирование нового продукта при этом сводится к разработке необходимого комплекса конструкторских документов, к работам по изготовлению, отладке и испытаниям опытного образца. Главная задача при этом состоит в создании конкурентоспособного продукта, отличающегося высоким научно-техническим уровнем инженерных решений, способного удовлетворять потребительский спрос рынка.

Опытно-конструкторские разработки, выполняемые в определенной области техники, в отличие от научно-исследовательских работ характеризуются достаточно устойчивым составом стадий, этапов и работ. Технология их проведения, приемы инженерных разработок и расчетов регламентируются, как правило, специальными отраслевыми или внутрифирменными нормативными документами, основанными на разработанной в стране системе государственных стандартов, определяющих состав этапов ОКР, порядок их проведения и требования к оформлению документации. Это прежде всего ГОСТ 15.001-73 «Разработка и постановка продукции на производство. Основные положения», ГОСТ 15.001-82 «Система разработки и постановки продукции на производство. Порядок проведения патентных исследований», ГОСТ 2.103-68 «Единая система конструкторской документации» и др. Типовой перечень работ, составляющих содержание опытно-конструкторских разработок, представлен в табл. 3.1.

Комплекс работ по конструированию нового продукта обычно включает три относительно самостоятельные стадии ОКР:

• подготовительную,

• разработку проектной документации,

• разработку рабочей документации.

На подготовительной стадии конструирования нового продукта обосновывается необходимость его создания и согласовывается состав его основных технико-экономических параметров. На этой стадии изучается рыночная ситуация, проводятся маркетинговые исследования, анализируется и прогнозируется спрос на новый продукт, устанавливаются технологические ограничения на условия производства нового продукта. Результаты расчетов и согласований отражаются в утверждаемом техническом задании (ТЗ) на разработку. Этот важнейший документ содержит наиболее существенные характеристики проектируемого продукта, детализируемые по следующим аспектам: состав изделия и требования к его комплектации, показатели назначения, требования к надежности, безопасности, технологичности, унификации и т. п. На подготовительной стадии осуществляется регламентация процесса выполнения проекта: определение состава этапов и работ, последовательности и календарных сроков их выполнения, установление состава исполнителей и распределение заданий между ними, выявление контрагентов и планирование кооперации. Планирование и организация работ по проекту включает определение организационной формы проведения работ (самостоятельно или сторонней организацией), формирование рабочих групп, составление календарных графиков работ по проекту, расчет потребных ресурсов и их обеспечение и т. п.

 

Таблица 3.1

Типовой перечень работ опытно-конструкторских разработок

 

Этапы ОКР

Цель работ

Типовое содержание работ

Разработка технического задания

Разработка технического задания

Составление, согласование и утверждение технического задания на ОКР

Разработка технического предложения

Разработка технического предложения с присвоением документам литеры "П"

Подбор необходимых материалов Разработка и утверждение технического предложения

Разработка эскизного проекта

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка эскизного проекта с присвоением документам литеры "Э"

 

 

 

 

 

 

Изучение, анализ и обобщение подобранных материалов и научно-

технической литературы

Выявление возможных вариантов разработки и оценка их эффективности.

Уточнение основных исходных данных на базе выбранного варианта разработки

Разработка блок-схемы и габаритных чертежей изделия

Составление принципиальных схем

Оптимизация параметров принципиальной схемы

 

Проектирование, изготовление и лабораторные испытания макета изделия

 

 

 

Разработка конструкции макета и составление эскизов

Изготовление макета

Настройка и лабораторные испытания макета

Обобщение и анализ данных испытаний

Составление пояснительной записки к эскизному проекту

Оформление, рецензирование и защита эскизного проекта

Внесение изменений в эскизный проект по результатам защиты

 

Разработка технического проекта

 

 

Разработка технического проекта с присвоением документам литеры "Т"

 

 

Составление и согласование уточненного технического задания на разработку по результатам защиты эскизного проекта

Уточнение принципиальной схемы изделия

Выбор конструкции: расчет ее элементов

 

 

 

                                                                                   

 

                                                                                                Окончание табл. 3.1

 

Этапы ОКР

Цель работ

Типовое содержание работ

 

Изготовление и испытание макетов

 

 

 

Экспериментальная проверка основных узлов

Конструирование и изготовление технологического образца изделия

Испытание технологического образца изделия

Разработка конструкции основных узлов изделия с учетом данных испытаний технологического образца

Запросы патентных формуляров и разрешений на применение и поставку материалов и комплектую-

щих изделий

Оформление, рецензирование и защита технического проекта

Внесение изменений в технический проект по результатам защиты

Разработка рабочей документации

 

 

 

 

Разработка конструкторских документов, предназначенных для изготовления и испыта-

ния опытного образца (опытной партии)

Изготовление и заводские испытания опытного образца (опытной партии)

 

 

 

Составление технического задания на рабочее проектирование изделия

Разработка схем и рабочих чертежей, уточнение предварительных заявок на материалы и комплектующие изделия

Составление эксплуатационно-технической документации, оформление патентных формуляров и составление карт технического уровня

Выпуск информационных материалов

Технологическая подготовка производства

Изготовление и настройка опытного образца изделия

Заводские испытания опытного образца на соответствие требованиям технического задания и технических условий

 Корректировка рабочих чертежей

Доработка текстовой документации (технического описания, инструкции

по эксплуатации и ремонту)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Государственные испытания опытного образца (опытной партии)

Корректировка конструкторской документации по результатам государственных при-

емных и других испытаний опытного образца (опытной партии) с присвоением конст-

рукторской документации литеры "О", "О1», "О2", "О3" и т. д.

 

Проведение государственных испытаний по специальной программе

Корректировка и доработка рабочей документации изделия

Корректировка и доработка текстовой документации (технического описания, инструкции по эксплуатации, ремонтной документации и т д )

Оформление требуемого по ГОСТу комплекта документации

Разработка проектной документации предусматривает выполнение комплекса работ, определяющих концептуальные решения по новому продукту: выбор принципа действия, общую компоновку продукта, требования к составу узлов и функциональных блоков, инженерный и стоимостной анализ функциональной структуры продукта, проведение экспериментальных работ и испытаний отдельных узлов и компоновочных решений и т. п. Эта стадия проектирования продукта включает выполнение этапов разработки технического предложения, эскизного проекта и технического проекта. Завершение каждого из перечисленных этапов сопровождается, как правило, подготовкой соответствующей проектной документации, проведением согласований с заказчиком по достигнутым промежуточным результатам.

Разработка рабочей документации завершает проектирование нового продукта. На этой стадии осуществляется подготовка комплекса конструкторской документации, необходимой для материального воплощения проектируемого изделия. Рабочий проект предусматривает наиболее полную детализацию разрабатываемой конструкции, обеспечивающую возможность изготовления, контроля и приемки отдельных деталей и узлов, а также сборки, испытания и эксплуатации продукта у потребителя. Рабочая документация включает подготовку рабочих чертежей деталей, сборочных единиц и узлов изделия, производственной и эксплуатационной документации (паспорт изделия, описание для пользователя, инструкция по эксплуатации, документы сервисного обслуживания, гарантийная документация и пр.). При проведении инженерных расчетов обосновывается выбор системы допусков, проверяются размерные цепи, оптические, механические, электрические и прочие параметры, характеристики отдельных деталей и узлов. На этой стадии, среди прочей документации, составляются сводные спецификации деталей и узлов проектируемого изделия, необходимые для организации его производства, осуществляется кодирование конструктивных элементов нового продукта и конструкторской документации.

Спецификации составляются в виде специальных ведомостей Деталей и узлов изделия, а также могут быть представлены в графической форме, отражающей иерархическую структуру построения изделия. Графическое представление спецификации выполняется в форме иерархической схемы узлового и подетального состава изделий Конструкторские спецификации нового продукта являются важнейшим результатом ОКР, широко используемым в производственном менеджменте для организации нового производства, календарно-плановых расчетах в производственных подразделениях и планировании поставки по кооперации комплектующих деталей и узлов.

Главная задача ОКР заключается в обеспечении высокого научно-технического уровня (НТУ) создаваемого продукта и его конкурентоспособности на рынке. Поэтому в процессе проектирования продукта на разных стадиях его создания осуществляется расчет и уточнение параметров НТУ. Показатели научно-технического уровня выступают в качестве основных критериев при формировании тематических планов НИР и ОКР в организациях. Они используются при оценке промежуточных и окончательных результатов проектирования. В зависимости от задач расчета различают прогнозируемое, планируемое и фактически обеспеченное значение научно-технического уровня продукта.

Научно-технический уровень — это относительная характеристика основных технико-экономических параметров разрабатываемых изделий в сравнении с высшими отечественными или зарубежными достижениями. В практике применяются различные количественные и качественные методы оценки научно-технического уровня продукта. В их основе в большинстве случаев лежит использование многокритериального подхода, основанного на применении разнообразных частных характеристик, определяющих эксплуатационные, эргономические, эстетические, технические, экономические и другие параметры, сводимые затем в обобщенную интегральную характеристику. Процедура оценки НТУ продукта обычно включает выполнение ряда последовательных расчетов в соответствии со схемой, приведенной на рис. 3.5.

 

 

 

1

Выбор и обоснование состава частных параметров оценки научно-технического уровня продукта

 

n1

2

Оценка относительной значимости частных параметров научно-технического уровня продукта

 

Кзнi

3

Определение значений частных параметров научно-технического уровня продукта

bi

4

Выбор и обоснование продуктов-аналогов для оценки научно-технического уровня продукта

Конкурирующие продукты-аналоги

5

Установление (прогнозирование) нормативного значения параметров для оценки НТУ продукта

 

bнi

6

Оценка научно-технического уровня продукта по частным параметрам

При bi ® max

                         

При bi ® min

.                        

  

Расчет обобщенной (интегральной) оценки научно-технического уровня продукта

 

Рис. 3.5. Процедура оценки научно-технического уровня продукта

 

Оценка НТУ во всех случаях включает элементы качественной и количественной экспертизы. Эксперты привлекаются для отбора критериальных показателей, оценки их значимости для предприятия, для выбора аналогов при сопоставлении образцов или установления нормативного (целевого) значения параметров. В ограниченное число критериев (обычно это 5—7 параметров) включаются прежде всего целевые характеристики продукта, преимущественно количественно измеримые, определяемые на ранних стадиях проектирования и взаимно независимые. Коэффициенты значимости параметров призваны отразить для организации целевую направленность усилий по повышению НТУ и конкурентоспособности выпускаемой продукции, а также относительную ценность и сложность реализации каждого из этих направлений. В качестве нормативных могут использоваться либо значения параметров лучших отечественных или зарубежных аналогов, либо параметры лидирующих по продажам образцов, либо прогнозируемые значения на определенный период времени. При этом для сравнения могут выбираться различные конкретные образцы продукта, обладающие лучшими значениями хотя бы по одному из параметров оценки. В этом случае сравнение оцениваемого продукта осуществляется с гипотетической идеальной моделью, каждая из характеристик которой имеет наилучшее из известных в отечественной или мировой практике значений. При сравнении важно учитывать направление изменения оценочного параметра, характеризующее прогрессивную тенденцию развития продукта. Пример расчета НТУ нового продукта приведен в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Исходные данные и расчет научно-технического уровня нового

образца техники (выпрямитель для электродуговой сварки)

 

№ п/п

 

 

Важнейшие параметры, определяющие МТУ изделий данного направления техники, и тенденции их улучшения (+, -)

 

Значимость параметра по данным экспертизы (баллов), КЗНi

 

Изделие-аналог с высшим достигнутым значением по параметру

 

Значения параметров

НТУ по 1-му параметру (\%), У,

 

 

НТУ по i-му параметру с учетом его значимости

(\%),уiKзнi

 

По аналогам, принятым за мировой уровень, Ьи,

Достигнутые по анализируемому изделию, Ь,

1

Коэффициент полезного действия (+)

0,25

S,-500 ФРГ

77\%

69\%

89,61

22,41

2

Уровень стабилизации выходных параметров (+)

0,15

APF-500

Япония

0,40 балла

0,55 балла

137,5

20,62

3

Установленная мощность (+)

0,17

APF-500

Япония

38кВА

42кВА

110,27

18,75

4

Наработка на отказ (+)

0,2

ВКС-500

1500ч

1500ч

100

20,0

5

Кратность регулирования сварочного тока (-)

0,13

APF-500

Япония

1:15

1:10

67

8,71

6

Возможность дистанционного регулирования (+)

0,10

S,-500 ФРГ

0,45 балла

0,45 балла

100

10,0

 

 

1,0

 

 

 

 

100,48

 

Источник: Пузыня К. Ф., Казанцев А. К., Барютин Л. С, Организация и планирование научных исследований и опытно-конструкторских разработок: Учеб пособие. М.: Высшая школа, 1989.

 

Высокий научно-технический уровень и конкурентоспособность продукта являются не единственной задачей, решаемой инженерными службами при его проектировании. Конструкция нового продукта должна учитывать масштабы и условия его производства и ориентироваться на минимальные производственные затраты. С этой целью осуществляется комплекс работ, который составляет содержание конструкторской подготовки производства.

 

3.3.2. Конструкторская

подготовка производства

 

Конструкторская подготовка производства (КПП) — это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих техническую готовность предприятия к выпуску нового продукта в установленные сроки с заданными параметрами качества, объемом производства и уровнем затрат. Главная задача конструкторской подготовки заключается в целесообразном и эффективном приспособлении отработанной конструкции продукта к условиям его будущего производства при обязательном сохранении заложенных в конструкцию параметров качества.

Конструкторская подготовка производства является органическим продолжением или составной частью базовой опытно-конструкторской разработки продукта. Для условий единичного производства, выполнения индивидуальных заказов или экспериментальных работ подготовка технической документации на новый продукт полностью завершается в процессе опытно-конструкторской разработки. Если предполагается организация повторяющегося (серийного или массового) производства нового продукта, то разработка рабочей документации в соответствии со сложившейся практикой осуществляется поэтапно: сначала — на опытный образец (или опытную партию), затем — на установочную серию нового продукта и, наконец, — на устойчивое, повторяющееся производство. В таком итерационном процессе, составляющем содержание конструкторской подготовки производства, последовательно отрабатываются качественные параметры продукта и решаются две главные задачи:

• повышение уровня унификации и стандартизации конструкции;

• обеспечение технологичности продукта.

Унификация — комплекс мер, направленных на устранение необоснованного многообразия типов и конструкций продуктов и их узлов, форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок материалов. Основанная на применении в конструировании типовых технических решений, унификация представляет собой одно из эффективных направлений, позволяющих повысить качество продуктов, уменьшить трудоемкость и сократить сроки проектирования и освоения производства нового продукта. В качестве основных направлений конструктивной 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 безопасности». Стандарты устанавливают обязательные для выполнения нормы, образцы, типы решений и распространяются не только на конструкцию продукта, но на все другие факторы производства.

Прогрессивной формой конструирования новой продукции на основе унификации и стандартизации является агрегирование, позволяющее осуществлять так называемое модульное проектирование продукта. Агрегирование — это система проектирования продукта путем компоновки его из ограниченного числа унифицированных элементов и, прежде всего, модулей машин. Использование модульного проектирования резко сокращает сроки проведения и затраты на разработку продукта, позволяет широко применять современные системы автоматизированного конструирования на базе систем CAD/CAM.

Для количественной характеристики уровня конструктивной унификации и стандартизации используются три показателя: коэффициент преемственности, коэффициент повторяемости и коэффициент межпроектной унификации. Коэффициент преемственности (Кпр ) рассчитывается по отдельным продуктам и определяется как отношение количества заимствованных составных частей изделия к общему количеству типоразмеров составных частей в изделии П (в процентах):

где       П0 -   количество оригинальных типоразмеров составных частей издел°ия, разработанных впервые для данного продукта.

 

Коэффициент повторяемости (КП) также рассчитывается по отдельным продуктам и характеризует насыщенность изделия повторяющимися составными частями, т. е. уровень внутрипроектной унификации изделия и степень взаимозаменяемости его составных частей. Он определяется как удельный вес повторяющихся составных частей изделияв их общем количестве (в процентах):

где       Пнп — количество неповторяющихся составных частей изделия.

 

Коэффициент межпроектной (взаимной) унификации (Кму ) рассчитывается по группе сходных продуктов и характеризует уровень заимствования внутри этой группы. Он определяется по следующей формуле:

где       Пi - количество типоразмеров составных частей i-го продукта;

Пn — общее количество типоразмеров составных частей в группе из n продуктов;

Птах—максимальное количество типоразмеров составных частей одного продукта.

 

Обеспечение технологичности продукта при его проектировании составляет одну из важнейших задач конструкторской подготовки производства независимо от места проведения базовой конструкторской разработки: внутри фирмы или за ее пределами. Различают производственную и эксплуатационную технологичность как существенный фактор конкурентоспособности продукта. Под производственной технологичностью принято понимать совокупность характеристик продукта, определяющих степень соответствия конструкции продукта организационно-технологическим условиям его производства на конкретном предприятии. Организационно-технологические условия производства нового продукта характеризуются масштабом производства, его организационным типом, применяемыми методами организации производственных процессов^, составом производственного оборудования, квалификационной и профессиональной структурой персонала и многими другими параметрами, которые должны учитываться разработчиками в процессе конструкторской подготовки. Производственная технологичность продукта оценивается тремя группами показателей:

• конструктивными показателями — масса изделия и его элементов, количество и разнообразие составных элементов, уровень унификации и стандартизации конструкции, разнообразие используемых материалов и т. д. Показатели могут определяться как абсолютные (в целом по изделию), относительные (в расчете на одну деталь, на единицу мощности, на производительность и т. п.) и сравнительные (по отношению к заменяемому образцу, лучшему представителю и др.);

• технологическими показателями — материалоемкость, выход годного продукта, нормы расхода материалов, квалитет, класс шероховатости поверхностей и пр.

• экономическими показателями — масштаб и трудоемкость производства, себестоимость, длительность производственного цикла и т. п.

Эксплуатационная технологичность характеризует степень соответствия продукта рациональным условиям его эксплуатации. Для ее оценки используются показатели удельной трудоемкости профилактического обслуживания продукта, надежности конструкции, трудоемкости ремонта, удельные затраты на текущее обслуживание и ремонт и др.

Технологичность конструкции обеспечивается конструктивными решениями практически на всех стадиях и этапах проектирования нового продукта. Высоких результатов в этой области можно достичь лишь при координации работы и сотрудничестве всех участников процесса проектирования и освоения производства нового продукта и прежде всего конструкторов, технологов, производственников и менеджеров.

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 | 101 | 102 | 103 | 104 | 105 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 116 | 117 | 118 | 119 | 120 | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |