Организация научно - исследов. работ и конструкторской подготовки производства

ТЕМА 4.ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РАБОТ И КОНСТРУКТОРСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА 4.1. Предпроектные исследования, их содержание и общая характеристика Научные исследования являются основой для быстрого раз­вития техники, открывают перед ней новые возможности и потенциальные источники для коренного преобразования произ­водства. В свою очередь, техника, развиваясь под влиянием про­изводства и удовлетворяя его потребности, способствует разви­тию научных исследований. Наука, техника и производство на­ходятся в постоянной связи и взаимодействии. К научно-иссле­довательским работам относятся фундаментальные, поисковые и прикладные исследования. Фундаментальными называются исследования, которые изуча­ют объективные явления и закономерности, открывают принципи­ально новые пути преобразования природы и общества, произ­водительных сил, создания техники и технологии будущего, ис­пользования новых источников энергии. Они часто выполняют­ся без учета возможных областей применения полученных результатов, хотя в процессе фундаментальных исследований можно получить и побочные результаты прикладного характера. На основе результатов фундаментальных исследований форми­руется комплекс научно-технических проблем прикладного ха­рактера применительно к потребностям конкретных областей науки, техники и производства. Фундаментальные исследования выполняются в основном в академических институтах, вузах, а в объединениях и на предприятиях не проводятся. Поисковыми называются исследования, направленные на со­здание научного задела с целью его дальнейшего использования в прикладных исследованиях. Они выполняются в том случае, если отсутствуют готовые научные и технические решения, и направлены на поиск оптимальных решений возникшей науч­ной проблемы. Поисковые исследования предназначены для изу­чения возможности создания новой техники, новых форм и ме­тодов организации производства на основе ранее выполненных исследований фундаментального характера, вновь открытых за­кономерностей, принципов и явлений. В них исследуются прин­ципиально новые направления конструирования, технологии из­готовления специального оборудования и материалов, прогнози­руются и определяются пути развития технического прогресса в отрасли. Поисковые исследования выполняются главным обра­зом в отраслевых научно-исследовательских институтах, но не­редко ведутся академическими институтами и вузами. Предпри­ятия поисковых исследований не проводят. Прикладными называются исследования, направленные на решение научно-технических и организационно-экономических задач с целью получения конкретного результата для непосред­ственного использования в проектных разработках. Прикладные НИР предназначены для определения наиболее совершенных методов создания новых изделий, новых технологических про­цессов, коренного улучшения уже выпускаемой продукции, ма­териалов и способов их обработки. В ходе прикладных исследо­ваний изучается состояние, определяются пути и методы совер­шенствования организации и управления производством. Они ведутся в основном крупными объединениями, предприятиями, а также отраслевыми научно-исследовательскими институтами и вузами, которые заключают хозяйственные договоры с пред­приятиями на выполнение конкретных научных работ для не­посредственного внедрения результатов в производство. К научно-исследовательским работам, выполняемым на пред­приятиях, условно относятся разработки по созданию норматив­но-технических, проектных и информационных документов, подлежащих непосредственному внедрению в производство. К ним относятся стандартные и руководящие материалы, проекты, справочники, научно-информационные материалы. Кроме того, ведутся организационно-методические и плановые работы исследовательского характера, вытекающие из общих задач НИИ, предприятий; разработка перспективных планов развития отрасли, подотрасли, объединения; разработка планов по стан­дартизации, надежности, технико-экономическим исследовани­ям; работы по анализу деятельности предприятий, научно-иссле­довательских и проектных организаций; составление экспертных заключений; подготовительные работы к составлению тематичес­ких планов. 4.2. Содержание и этапы научно-исследовательских работ Последовательность выполнения научно-исследовательской ра­боты, количество этапов и их содержание зависят от направленно­сти исследований, характера и сложности НИР, степени разрабо­танности темы. Для поисковых НИР характерны следующие эта­пы: разработка технического задания, выбор направления иссле­дования, теоретические и экспериментальные исследования, обоб­щение и оценка результатов исследований, приемка НИР. При выполнении прикладных НИР выбор направления исследования в самостоятельный этап не выделяется. При разработке техничес­кого задания допускаются исключение и дополнение отдельных этапов, разделение или совмещение этапов, а также уточнение их содержания. Конкретные этапы для выполнения НИР устанавли­ваются в техническом задании, указываются сроки их выполне­ния, исполнители и конечный результат. Каждый этап НИР должен решать конкретные задачи, необходимые для успешного проведения последующего этапа и уточнения содержания и направления НИР в целом. Техническое задание является важным исходным докумен­том, в котором указываются цель, содержание и порядок работ, намечается способ реализации результатов исследования. При разработке технического задания необходимо использовать мето­ды научного прогнозирования и анализа передовых достижений отечественной и зарубежной науки и техники, результаты па­тентных исследований, учитывать требования заказчика. На этом этапе выполняется технико-экономическое обоснование работы, приводятся ожидаемые результаты, отмечаются преимущества новой техники перед существующими отечественными и зару­бежными аналогами, рассчитывается ориентировочная экономи­ческая эффективность работы. Разрабатываемая новая техника должна соответствовать по своим технико-экономическим пара­метрам мировому уровню на период ее производства. Техничес­кое задание разрабатывает исполнитель НИР и согласовывает с заказчиком, а в необходимых случаях — с ведущей организаци­ей по данной продукции и с разработчиком программы по ре­шению этой научно-технической проблемы. Выбор направления исследования выполняется с целью опреде­ления направления исследования и способов решения поставлен­ных задач. На этом этапе проводятся сбор и изучение научно-технической литературы, нормативно-технической документа­ции. информации об аналогах и других материалов по теме. Вы­полняются работы по патентным исследованиям. Составляется отчет о патентных исследованиях. На этапе выбора направления исследования формируются воз­можные направления решения задач, поставленных в техничес­ком задании; уточняется экономическая эффективность от вне­дрения новой продукции; определяются сроки освоения развер­нутого производства и морального старения продукции; разраба­тывается общая методика проведения исследований; составля­ются программа работ, планы-графики и т.п. Теоретические и экспериментальные исследования проводят­ся с целью получения необходимых теоретических обоснований предлагаемых решений. При выполнении поисковых НИР на этом этапе выявляют необходимость проведения экспериментов для подтверждения отдельных положений теоретических исследова­ний или для получения конкретных значений необходимых параметров; разрабатываются методики экспериментальных ис­следований, подготавливаются макеты и испытательное оборудо­вание, проводятся эксперименты, результаты экспериментов со­поставляются с теоретическими исследованиями. При выполне­нии прикладных НИР в связи с отсутствием этапа «выбор на­правления исследования» некоторые его работы проводятся вме­сте с теоретическими и экспериментальными исследованиями. Прикладные НИР часто включают этап разработки, изготовле­ния и испытания макета оборудования. Его проводят в тех случа­ях, когда необходимо создать макет оборудования с целью иссле­дования отдельных характеристик и режимов работы нового из­делия. Для изготовления макета разрабатывают эскизную конст­рукторскую документацию. После изготовления и испытания макета проводят экспериментальные работы. Завершается этап разработкой предложений по технологии изготовления новой техники и оформлением протокола испытаний. Обобщение и оценка результатов исследований предполагает составление и оформление отчета, который должен содержат! обобщение результатов работ, проведенных на всех этапах НИР, и рекомендации по разработке новой техники. В этот период оценивается полнота решения поставленных задач. При необхо­димости приводятся дополнительные исследования. Если уста­новлена целесообразность выполнения проектных работ, то разрабатываются проект технического задания на проведение ОКР и предложения по стандартизации новой техники. Результаты научно-исследовательской работы рассматриваются на научно-техническом совете или его секции. Завершающим этапом является «Приемка НИРв. На этом этапе НИР готовятся к рассмотрению приемочной комиссией, которая назначается организацией-разработчиком или органи­зацией-заказчиком (для подготовительных работ). Вид приемки НИР устанавливается в техническом задании и зависит от важ­ности исследования и его стоимости. Комиссия принимает НИР в соответствии с подписанной ею программой. Работы оценива­ются путем сопоставления результатов с требованиями, установ­ленными в техническом задании. По результатам приемки при­емочная комиссия составляет акт, который утверждается специ­альным решением комиссии. НИР считается выполненной и принятой после утверждения решения по акту приемки органи­зацией, назначившей комиссию, при наличии документа о поло­жительном результате рассмотрения работы на научно-техничес­ком совете или его секции и утвержденного отчета о НИР 4.3. Организация и планирование научных исследований и изобретательской деятельности на предприятиях Организация научных исследований. На предприятиях в про­цессе создания новой техники выполняется большой перечень научно-исследовательских работ технического, организационно-экономического и социально-психологического направления. Основным структурным звеном предприятия, в котором проводятся научно-исследовательские работы, являются лабора­тории. Главные специалисты предприятия (главный конструк­тор, главный технолог, главный металлург, главный энергетик, главный метролог) иногда имеют соответствующие лаборатории. Часто лаборатории технологического профиля объединяются в центральную заводскую лабораторию. Исследования организационно-экономического и социально­го характера проводятся в лабораториях экономического анали­за, научной организации труда и управления, социологических исследований. Для каждой лаборатории разрабатывается положение, утвержда­емое директором предприятия или его заместителем. В положении излагаются цели, задачи, структура лаборатории, перечень выпол­няемых работ. В лабораториях должны выполняться научные и практические разработки, которые проверяются на эксперимен­тальной базе или непосредственно в производственных условиях. Чтобы разработать принципиально новую технику, прогрессив­ную технологию, передовые методы организации производства и труда, необходимо изучить отечественный и зарубежный опыт, провести информационный и патентный поиск. Для этого на пред­приятиях создается служба научно-технической информации. Различают следующие виды специализации научно-исследова­тельских подразделений: предметная, функциональная и смешан­ная. Предметная специализация предполагает выполнение иссле­дований по конкретным объектам (машины, оборудование, узлы); функциональная — направлена на выполнение работ по изуче­нию отдельных характеристик изделий, материалов, процессов (антикоррозийные свойства, прочностные характеристики). Во , многих случаях эти виды специализации совмещаются и полу­чается смешанная, предметно-функциональная специализация, при которой лаборатория изучает только отдельные стороны со­здаваемого изделия или процесса. На практике преобладает жесткое закрепление сотрудников за определенными лабораториями, группами, темами. Такая структура позволяет вести планирование и учет работ, выполнять контрольные функции. Но жесткое закрепление работников за подразделения­ми не дает возможности маневрировать трудовыми ресурсами и приводит к увеличению численности персонала. На предприятиях получили распространение временные творческие коллективы. Для решения конкретной задачи со­здаются творческие бригады из специалистов разного профиля по всему циклу: теоретические исследования — опытно-конструкторские работы — технологические работы — освоение производстве. Отдельные этапы цикла совмещаются во времени. Руководитель работ по мере необходимости привлекает от­дельных специалистов для решения конкретных вопросов. После решения поставленной задачи бригада распадается. Та­кая система организации работ позволяет сократить цикл со­здания и освоения новой техники, повысить качество разра­боток, так как появляется возможность использовать знания и опыт разных специалистов, быстро реагировать на последние достижения в мировой науке и практике, приспосабливаться к переменам в направлениях исследований. Однако такая сис­тема нарушает работу крупных специализированных подраз­делений, часть работников которых временно отвлекают для решения частных задач. Одной из рациональных форм является матричная система организации управления созданием новой техники, предполага­ющая взаимоувязку функциональной ответственности научного руководителя «по вертикали» и выполнение работ «по горизон­тали» специализированными подразделениями (рис. 4.1). Планирование научных исследований. Базой планирования НИР являются научно обоснованные прогнозы, которые опреде­ляют пути создания качественно новых изделий, оборудования, материалов на основе достигнутого уровня науки и техники и потребности в изделиях в планируемом периоде. Основной фор­мой планирования НИР и ОКР служит перспективный темати­ческий план, который содержит перечень проблем и тем, подле­жащих разработке и реализации в период действия плана. Раз­работка планов осуществляется по этапам: выявление основных направлений и производственно-технических задач; разработка содержания тем, обеспечивающих решение научно-технических задач по направлениям; рассмотрение и принятие решений по предложениям смежных отраслей и предприятий; определение основных объемных показателей плана. Одновременно разрабатываются предложения по подготовке лабораторий и опытно-производственной базы, подготовке кад­ров; ориентировочно определяется потребность в специальных материалах, оснастке, оборудовании, изготовление которых дол­жно быть вновь организовано. Основой планово-учетной едини­цы является тема. Руководитель организации А Б В Г Д НИР ОКР КПП Подразделения исполнители Работники исполнители Руководитель разработки №1 Руководитель разработки №2 Руководитель разработки №1 Рис. 4.1. Матричная структура управления подготовкой производства На основе перспективного плана составляется годовой тема­тический план НИР и ОКР. Организация изобретательской деятельности. Темпы техни­ческого прогресса зависят от количества и значимости открытий и изобретений, от организации изобретательской и рационализа­торской работы на предприятиях. Открытие — это установление неизвестных объективно суще­ствующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в уровень познания. Изобретением называется новое, обладающее существенны­ми отличиями техническое решение задачи в любой области на­родного хозяйства, социально-культурного и экономического стро­ительства и обороны страны, дающее положительный эффект. Не признаются изобретениями методы и системы организа­ции и управления хозяйством (планирование, финансирование, учет, снабжение и т.д.); условные обозначения; проекты и схемы планировки сооружений, зданий и территорий; методы и систе­мы воспитания, обучения и т.п., а также такие, которые противо­речат общественным интересам, принципам гуманности. Рационализаторским предложением называется техническое решение, новое и полезное для предприятия, организации и учреж­дения, которым оно подано, предусматривающее изменение конст­рукции изделия, технологии производства, применяемой техники или состава материалов. Возникающие отношения в связи с изоб­ретательской деятельностью регулируются «Положением об откры­тиях, изобретениях и рационализаторских предложениях». Отде­лы изобретательства и рационализации (ОН и Р) решают многочис­ленные задачи. Основные их функции приведены на рис. 4.2. Для проверки уровня технических решений, их патентоспо­собности, патентной чистоты патентный отдел выполняет спе­циальные исследования, проводит патентный поиск. Наиболее распространенным видом патентного поиска является темати­ческий (предметный) поиск, в котором используются классифи­кации изобретений, систематические показатели (текущие, годо­вые, итоговые), рефераты, бюллетени и другая патентная доку­ментация. Большую роль в обеспечении работников предприятий свое­временной и качественной информацией играет отдел научно-технической информации (ОНТИ). На предприятиях наряду с ручным поиском информации стали внедряться автоматизиро­ванные поисковые системы, которые разрабатывают в рамках международной программы. Разработка перспективных планов технического творчества Разработка текущих тематических планов Составление и популяри­зация темати­ческой информации (томников) Рассмотрение заявок на изобретения и рационализаторские предложения Организация конференций, смотров конкурсов, выставок Разработка перспективных планов технического творчества Контроль за выплатой вознаграждений Учет и составление сметы расходов на изобретательство и рационализацию Функции ОИ и Р Рис. 4.2. Основные функции отдела изобретательства и рационализации Важную роль в совершенствовании организации изобретатель­ства и рационализации и придании им правовой основы играет Закон об изобретательской деятельности. Центральное место в законе принадлежит вопросу о праве собственности на изобрете­ние. Введен единый охранный документ на изобретение — патент, согласно которому исключительное право на использование изобретения принадлежит автору. Изобретатель становится хозя­ином своего изобретения. В тех случаях, когда изобретение созда­ется в ходе выполнения автором служебных обязанностей, патент, на изобретение выдается автору и предприятию совместно. 4.4. Характеристика опытно-конструкторских работ. Организация конструкторской подготовки производства В зависимости от сложности, объема и характера работ в прове­дении научных исследований и выполнении опытно-конструкторских разработок могут участвовать несколько организаций. В та­ком случае назначается организация — головной исполнитель, ко­торая координирует работу организаций — соисполнителей, согла­совывает планы работ, программу постановки на производство но­вого изделия и его агрегатов. Если работа заканчивается изготовле­нием установочной серии и подготовкой производства к серийному выпуску, ОКР выполняется по форме «А». При завершении работы выпуском опытного образца ОКР проводится по форме «Б». Проведение ОКР по форме «А» предполагает наличие должнос­ти конструктора проекта, который руководит работой на всех ста­диях, включая постановку продукции на производство. Вводятся должности заместителей главного конструктора по технологии, на которые назначаются представители от организации-разработчика и от предприятия-производителя, а также заместителя главного кон­структора по освоению — от предприятия-производителя. Выполнение опытно-конструкторских работ по форме «А» требует применения новой системы организации планирования. Необходимо организовать переход к сквозному планированию всех стадий ОКР, включая постановку нового изделия на производ­ство, разработать единый план работ, соответствующие формы плановых документов и показателей. Эффективным вариантом планирования является программно-целевое планирование. Основанием для выполнения опытно-конструкторских работ на предприятиях служат целевые комплексные программы и те­матический план предприятия. Исходным документом для вы­полнения ОКР является договор с организацией (предприятием) — заказчиком на разработку и освоение нового изделия. В отрасле­вых стандартах и руководящих документах приводятся содер­жание и порядок выполнения опытно-конструкторских работ с учетом отраслевых особенностей. Конструкторская подготовка производства представляет со­бой совокупность процессов и работ, направленных на разработ­ку конструкторской документации для серийного изготовления новых и совершенствования выпускаемых изделий. Конструк­торская подготовка выполняется в соответствии с Единой систе­мой конструкторской документации (ЕСКД), как правило, после проведения опытно-конструкторских работ. ЕСКД является системой постоянно действующих техничес­ких и организационных требований, которые позволяют исполь­зовать конструкторскую документацию без ее переоформления а предприятиях разных отраслей промышленности. ЕСКД по­зволяет механизировать и автоматизировать процесс создания конструкторской документации и обеспечить готовность пред­приятия к постановке на производство нового изделия и органи­зовать его выпуск в короткий срок. Конструкторская подготовка производства в отделе главного конструктора, которому подчинены опытный цех и эксперимен­тальные участки (рис. 4.3), может выполняться по двум направ­лениям: первое включает выполнение всех основных работ, свя­занных с разработкой новых и модернизацией уже выпускаемых заводом изделий; второе состоит в приемке технической доку­ментации от организации-разработчика и доработке ее примени­тельно к условиям завода по требованию технических служб. Главный конструктор Исследовательская лаборатории Зам. главного конструктора Опытный цех Экспериментальные участки Исследовательская лаборатории КБ №1 КБ №2 Группа №1 Группа №3 Группа №4 Группа №2 Группа №5 Группа №6 Бюро нормализации и стандартизации Бюро надежности и долго­вечности Патентное бюро Бюро оформления технической документации Копировальное бюро Множительная мастерская Рис. 4.3. Структура службы главного конструкторского предприятия Порядок конструкторской подготовки производства первого направления. Предполагает выполнение следующих стадий: тех­ническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая документация. По каждой стадии в стандарте дается перечень этапов. Обязательность выполнения стадий и этапов разработки конструкторской документации ус­танавливается в техническом задании. По второму направлению работ осуществляются прием и учет поступившей документации, проверка ее комплектности; прора­ботка рабочих чертежей применительно к условиям завода; кор­ректировка документации по выявленным замечаниям, согласо­вание с заказчиком; составление и согласование технических ус­ловий на установочную серию и серийный выпуск; корректи­ровка технической документации по результатам изготовления и испытания первых образцов и др. Начинается работа с разра­ботки технического задания. Техническое задание разрабатывается исполнителем проекта по поручению заказчика. В нем устанавливается цель, эксплуа­тационное и функциональное назначение, перспективность раз­работки; определяются технические требования к надежности, технологичности, унификации, эстетике и эргономике и др.; да­ется перечень стадий и этапов разработки с указанием источни­ков финансирования и фондов; излагается порядок контроля и приемки. Особое внимание уделяется экономическим показате­лям новой техники. Определяются ориентировочная экономи­ческая эффективность, лимитная цена, годовая потребность в изделии. Сопоставление ведется с лучшими отечественными и зарубежными образцами. Таким образом, в техническом зада­нии на проектирование обосновываются целесообразность и эф­фективность освоения нового изделия. Техническое предложение — совокупность конструкторских документов, содержащих технико-экономическое обоснование разработки необходимой документации изделия на основании анализа технического задания, различных вариантов возможных конструкторских решений, патентных исследований и т.д. На этой стадии выполняется сравнительная оценка предлагаемых решений с учетом конструкторских и эксплуатационных осо­бенностей разрабатываемого и существующих изделий. Докумен­там присваивается литера *П». Эскизный проект включает документы, содержащие принципи­альные конструкторские решения, дающие представления об уст­ройстве и принципе работы изделия, а также данные, определя­ющие его основные параметры и габаритные размеры. Докумен­там присваивается литера «Э». Технический проект — совокупность документов, которые должны содержать окончательные технические решения, даю­щие полное представление об устройстве изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации. При необходимо­сти выполняется изготовление и испытание макетов эксперимен­тальных образцов. Документам присваивается литера «Т». Рабочая конструкторская документация (рабочий проект) включает конструкторскую документацию, предназначенную для изготовления и испытания нового (модернизированного) изделия, и разрабатывается отдельно для опытного образца, для единич­ного, серийного и массового производства. По результатам изготовления и предварительных испыта­ний опытного образца проводят корректировку конструктор­ской документации и присваивают ей литеру «01». Предвари­тельное испытание организует и проводит организация-разра­ботчик с привлечением (при необходимости) представителей предприятия-изготовителя продукции. Для оценки целесообраз­ности производства разработанной продукции создается при­емочная комиссия. После корректировки конструкторской до­кументации по результатам приемочных испытаний докумен­там присваивается литера «01». С целью определения готовности производства к серийному (массовому) выпуску по документации с литерой «01» изготав­ливают установочную серию (первую промышленную партию) изделий. Образцы из этой серии подвергают испытаниям на предприятии-изготовителе при участии представителей разработ­чика. После внесения в конструкторскую документацию необхо­димых уточнений документам присваивают литеру «А». При единичном типе производства рабочим конструкторским документам присваивают литеру »И». Круг работ, выполняемых на разных стадиях, зависит от типа производства, сложности конструкции, степени се унифи­кации, уровня кооперирования и других факторов. С целью ус­корения подготовки производства к выпуску нового изделия ре­комендуется совмещать выполнение различных стадий, этапов и работ. В процессе конструкторской подготовки производства со­здается и используется большое количество документов: ори­гиналы, подлинники, дубликаты, копии. Соблюдение четкого порядка оформления, размножения и выдачи документов воз­лагается на отдел технической документации, центральный технический архив и рабочие технические архивы отделов и цехов завода. Для оперативного учета и нахождения необходимой документа­ции создается информационно-поисковая система (ИСП), которая входит составной частью в АСУП и способствует улучшению уче­та вносимых в документы изменений, повышению уровня унифика­ции и стандартизации конструкций. С целью повышения качества и сокращения сроков проекти­рования на предприятиях создаются системы автоматизирован­ного проектирования (САПР), выполняющие проектирование с оптимальным распределением функций между человеком и ЭВМ, с максимальной автоматизацией всех проектных процедур. Тех­нические средства используются там, когда требуются точность, память, быстродействие в вычислениях, повторяемость однотип­ных операций. В случаях, когда необходимы интуиция, эстети­ческий вкус, принятие решений при ограниченных данных, ра­бота возлагается на человека. Основные задачи САПР приведены на рис 4.4. Автоматизация вычислительных работ Автоматизированное накопление и хранение информации Оперативная коррекция и выдача информации Автоматизированный выпуск технической документации Машинное выполнение чертежно-графических работ Оперативное планирование и управление ОКР Автоматизация использования данных на последующих этапах проектирования САПР Рис. 4.4. Задачи системы автоматизированного проектирования САПР включает ЭВМ, чертежные автоматы (графопостроите­ли и координатографы), дисплеи, аппаратуру связи и передачи данных, магнитные диски, барабаны, ленты и др. Кроме техни­ческого САПР включает программное, информационное, методи­ческое и организационное обеспечение. Создание, эксплуатацию и развитие САПР на предприятиях обеспечивает специализиро­ванное подразделение — отдел САПР.