Процесс создания и освоения новых видов продукции в машиностроении. Процесс "Исследование - производство"

Цель системы СОНТ направлена на то, чтобы обеспечить разработку и постановку на производство, в соответствии с общественными потребностями, новых образцов техники требуемого технико-экономического уровня в заданные сроки при минимальных затратах. Ее подцели должны обеспечить:  выявление и формирование общественных потребностей как по объему производства, так и по потребительским свойствам новой техники;  разработку и постановку на производство новых образцов техники в директивные сроки с минимальными затратами; техническую новизну создаваемых образцов техники на уровне открытий и изобретений; выполнение народнохозяйственных требований к темпам роста эффективности новых образцов техники; высшую категорию качества новых образцов техники.

Такой состав подцелей охватывает все аспекты создания новой техники и при полной их реализации безусловно обеспечивает ускорение разработки и постановки на производство новых высокоэффективных образцов техники.

           С учетом изложенного система СОНТ должна представлять собой единую совокупность взаимосвязанных процессов разработки, стадии работ и этапов, принятия решений. Процесс создания новой техники развивается во времени, характеризуется определенной цикличностью и является составной частью жизненного цикла новой техники.

 Жизненный цикл новой техники  представляет собой период времени  от начала проведения специальных  исследований, направленных на создание  этого образца, до момента снятия  с эксплуатации последнего из выпущенных его экземпляров. Он включает в себя две основные части:      цикл создания и освоения новой техники,  цикл производства и эксплуатации новой техники.

Цикл создания и освоения новой техники состоит из последовательно-параллельно выполняемых видов и стадий выполняемых работ.                                                 Освоение ее производства включает изготовление установочной (контрольной, головной) серии, корректировку документации, окончательную отработку технологии, форм и методов организации производства. В процессе освоения производства новой техники осуществляется постепенный переход с выпуска старой на выпуск новой техники, т. е. обновление техники в производстве. После этого начинается соответственно производство техники и ее эксплуатация. Во время производства техники систематически продолжается улучшение конструкции ее деталей, узлов, совершенствование технологии и организации производства, т.е. процесс нововведений осуществляется практически непрерывно.

        При создании любого нового изделия необходимо разработать конструкцию, технологию и организацию производства. Это предопределяет наличие трех видов процессов разработки нового изделия. Все эти виды тесно связаны друг с другом и выполняются последовательно-параллельно.

        Каждый из процессов разработки имеет, как правило, определенные стадии, от научно-исследовательских работ (НИР) до промышленного освоения (ПО) разработок. НИР конструкторского направления являются базой для создания нового изделия, а технологические и организационные НИР в этом комплексе направлены на разработку новых и совершенствование существующих материалов, технологических процессов, форм и методов организации производства этого изделия. Проектные работы по процессам разработки представляют собой конструкторскую, технологическую и организационную подготовку производства.

1.         Интеграция науки, техники и производства, организация научно-производственных объединений обусловили необходимость совершенствования процессов создания и освоения новой техники (СОНТ). От того, как организован этот процесс, зависят темпы освоения и выпуска новой продукции, развитие и совершенствование производства, его технико-экономический уровень, эффективность и возможность внедрения технических новшеств.                                                                                      Цикл исследование — производство продукции включает процессы, осуществляемые в рамках системы СОНТ, а также производство изделия и его эксплуатацию. В процессе установившегося производства осуществляются модернизация и улучшение технико-эксплуатационных характеристик прибора. В период эксплуатации может выявиться необходимость в разработке, освоении и производстве нового изделия. Среди научных исследований в технических областях следует различать:  Поисковые научные исследования. Их цель — нахождения новых, перспективных методов и процессов, конструктивных решений, методов расчета и выбора. Итог — научные отчеты, диссертации, а также макеты, лабораторные стенды и т.п.                                                                           Прикладные научные исследования и опытно-конструкторские разработки (НИОКР). Их цель - отработка новых технических решений, что предшествует созданию процессов и конструкций производственного применения. Итог — опытные и опытно-промышленные конструкции; техническая, в том числе паспортная документация.                                                          Производственные испытания и научные исследования процессов и конструкций в реальных условиях эксплуатации. Их цель — комплексная оценка материализованных технических решений, сопоставление реальной их эффективности с ожидаемой. Итог — сдача—приемка, модернизация или замена действующего оборудования, рекомендации для последующего проектирования. По всем этим видам исследований последовательность действий в основном идентична:                                                                                     1. Постановка цели и задач, разработка методик, программ, планов исследований, оценка необходимого их объема.
2. Подготовка материальной базы, в том числе создание специальных стендов и комплекса контрольно-измерительных средств.
3. Проведение наблюдений и замеров по намеченному перечню параметров, накопление массива первичной информации.
4. "Свертка" полученной информации методами теории вероятностей и математической статистики, включая оценку достаточности и достоверности; расчет численных значений исследуемых параметров, выявление их взаимосвязей.
5. Формулировка выводов и рекомендаций, как по исследованным, так и по перспективным техническим решениям                            Многократные исследования в процессе отработки новых процессов и конструкций изделий в машиностроении позволяют достоверно судить об их прогрессивности и перспективности.                                                Лабораторные (стендовые) и производственные исследования существенно отличаются по условиям и возможностям. Первые проводятся в условиях активного эксперимента, с возможностями изменения значений определяющих параметров и получения функций отклика. Однако перечень параметров, исследуемых в лабораторных условиях, невелик: некоторые показатели качества изделий, технологические режимы, быстродействие и безотказность конструктивных компонентов, прочность, геометрическая точность и т.п.                                                                                           Производственные испытания и исследования проводятся в условиях пассивного эксперимента с весьма ограниченными возможностями варьирования условий по желанию исследователей. Получаемая информация — лишь "фиксация" численных значений, характерных для периода исследований . Зато перечень исследуемых факторов весьма широк: качество выпускаемой продукции по любым параметрам, производительность и надежность в работе производственных объектов и их систем, комфортность обслуживания, а также влияние на окружающую среду, эксплуатационные затраты и себестоимость продукции, экономическая эффективность внедрения и т.д.                                                                                      Производственные испытания и исследования одних и тех же объектов проводятся многократно: при сдаче-приемке у изготовителя и заказчика, в периоды стабильной эксплуатации и старения оборудования. При индивидуальной поставке оборудования, когда завязаны интересы разработчика, изготовителя, заказчика, потребителя (число сторон от двух до четырех) типична следующая последовательность:                                                                                     1. У изготовителя испытываются, как правило, конструктивные компоненты (узлы) и реже — технические средства в целом по параметрам: быстродействия, безотказности, шума, вибрации, равномерности перемещений, жесткости, геометрической точности и т.д. Испытания на основную функцию (получение продукции и т.п.) проводятся редко, так как изготовитель оборудования не имеет необходимого числа заготовок; кроме того, трудно воспроизвести условия эксплуатации у потребителя (заказчика). Основная заинтересованная сторона — разработчики и изготовители, которым дорого обходится возврат от заказчика явно недоработанных конструкций, в том числе — реализующих "сырые" новые технологии.                                                      2. У заказчика (потребителя) проводятся приемосдаточные испытания, прежде всего на соответствие предъявленного оборудования требованиям ТЗ по параметрам: а) качества продукции; б) производительности; в) надежности (безотказность и восстанавливаемость); г) функционирования САУ и т.д. Основная заинтересованная сторона — заказчик, который пока может "держать на поводке" разработчиков и изготовителей, не подписывая документы о приемке и не выплачивая деньги под окончательный расчет. Цель испытаний — достижение максимально возможного уровня работоспособности (полезной отдачи) оборудования и минимума хлопот при его производственной эксплуатации. Результаты вариантны: принять оборудование, устранить недостатки на месте, отправить на доработку.                                                                                   3. У потребителя в процессе стабильной эксплуатации производятся также повторные        исследования работоспособности по аналогичным параметрам (см. п. 2) плюс экономический анализ факторов реальной эффективности. Основная заинтересованная сторона - разработчик, для которого это обратная связь "от реализации к последующему проектированию". Позиция потребителя, как правило, "пассивно-положительная" (деньги за неудачные приобретения не вернешь!). Если потребитель приобретает уже готовое типовое оборудование, цепочка исследования разрывается во времени. У изготовителя испытываются, как правило, конструктивные компоненты (узлы) и реже — технические средства в целом по параметрам: быстродействия, безотказности, шума, вибрации, равномерности перемещений, жесткости, геометрической точности и т.д. Испытания на основную функцию (получение продукции и т.п.) проводятся редко, так как изготовитель оборудования не имеет необходимого числа заготовок; кроме того, трудно воспроизвести условия эксплуатации у потребителя (заказчика). Основная заинтересованная сторона — разработчики и изготовители, которым дорого обходится возврат от заказчика явно недоработанных конструкций, в том числе — реализующих "сырые" новые технологии.                                    Исследования по п. 1 проводятся в процессе создания новой техники безотносительно к конкретным заказчикам.                                                         В процессе приобретения типового оборудования приемосдаточные испытания проводятся, как правило, в усеченном объеме (покупку предопределяет репутация), исследования в процессе эксплуатации также необязательны и определяются лишь политикой фирмы-поставщика (иногда этопросто.сбор.информации)                                                                                                  В последние годы реализация "обратной связи" во всех дальновидных заинтересованных машиностроительных фирмах приобретает более активный характер. А именно: фирма-поставщик принимает на себя (за дополнительное вознаграждение, разумеется) техническое сопровождение поставленного оборудования по всему жизненному циклу эксплуатации — от пуска до списания. Подразумевается постановка технической диагностики, организация системы обслуживания, ремонт, перестройка на новую продукцию, модернизация, доукомплектование или расширение.                      В этих условиях роль фундаментально поставленных, серьезных исследований работоспособности в условиях эксплуатации значительно возрастает.   Выделяют четыре взаимосвязанных подсистемы СОНТ: научной, конструкторской, технологической подготовки производства, организационной подготовки и освоения производства новой техники. Процессы, осуществляемые в первых трех подсистемах, образуют научно-техническую (НТПП), во второй и третьей — техническую подготовку производства.     

          В общем  случае создание и освоение  новой техники — это непрерывный  процесс последовательного преобразования  одного и того же целевого  объекта, представляемого на разных  стадиях цикла исследование —  разработка — производство.

        Научная подготовка  производства (НПП) — это совокупность  взаимосвязанных процессов научного  поиска и обоснований возможных  направлений развития принципиально  новой техники и технологии.

        Конструкторская  подготовка производства (КПП) — это совокупность взаимосвязанных процессов оптимизации структуры и конструирования объекта. Реализация этих процессов повышает вероятность достижения конечной цели подготовки до норм, достаточных для разработки и применения наиболее рациональной технологии их изготовления.

       Технологическая  подготовка производства (ТПП) —  это совокупность взаимосвязанных  процессов технологического проектирования  и оснащения производства. Осуществление  этих процессов обеспечивает  выбор и освоение наиболее  рациональных способов реализации общей цели в конкретных производственных условиях.

       Организационная  подготовка и освоение производства  новой техники (ОПиОНТ) — это совокупность  взаимосвязанных процессов организации  подготовки и освоения нового  изделия, включая выбор методов и моделирования процессов перехода на выпуск нового изделия, выполнение организационно-плановых расчетов, осуществление социальной подготовки производства. В результате заканчивается модельная разработка объекта и начинается производство нового продукта труда.

       Общая направленность  системы СОНТ должна сводиться, таким образом, к достижению в  минимально допустимые сроки  качественных и количественных  характеристик продукта труда  в соответствии с общественными  потребностями, а также с учетом ресурсных и других ограничений путем последовательного накопления знаний о нем и преобразования их в материально-вещественный результат.

       Сказанное выше  позволяет сформулировать общую  цель и критерий цели системы  СОНТ. Главная цель системы СОНТ состоит в обеспечении полной готовности производства к выпуску продукции установленных качества и количества.

       Критерий достижения  этой цели — обеспечение минимально  необходимых затрат труда, орудий  и средств труда, материалов и  продолжительности цикла СОНТ.

       Система СОНТ  строится на трех основных  принципах: системности, преемственности  и стандартизации.

       Принцип системности  предполагает построение системы  СОНТ как комплекса процессов, обеспечивающих реализацию ее  главной цели.С этой точки зрения любой объект новой техники должен рассматриваться как система, а сам процесс исследование — разработка — производство — как последовательное изменение состояний этой системы.

       Соблюдение принципа  преемственности позволяет оптимизировать состав и структуру разрабатываемых систем. В этой связи необходимо закреплять в новых объектах все лучшее, что было создано ранее и выявлено в процессе производства и эксплуатации; обеспечивать экономически целесообразный уровень трудовых и материальных затрат на создание, изготовление и эксплуатацию объекта за счет рационального сочетания старых и новых технических решений.

       Принцип стандартизации  в подготовке производства выступает  как эффективное средство ускорения  научно-технического прогресса, так как применение методов унификации изделий и технологических процессов позволяет не только упорядочить и упростить цикл конструкторского и технологического проектирования, но и значительно сократить сроки разработки и освоения новой техники.

       Кроме того, в основу формирования и функционирования системы СОНТ должны быть также положены следующие принципы:   целенаправленность, т.е. наличие конкретных целей и подцелей, которым должна удовлетворять новая техника;   комплексность, т.е. тесная взаимосвязь всех работ по созданию и освоению новой техники;   непрерывность, т.е. постоянное выполнение научно-исследовательских, проектных и опытно-промышленных работ как в процессе создания и освоения нового образца техники, технологии и организации его производства, так и в процессе всего периода промышленного производства, обеспечивающих постоянное их совершенствование;   параллельность, т.е. одновременное выполнение работ по видам, стадиям подготовки производства новых образцов техники, а также одновременное выполнение  работ по формированию и отбору идей для создания последующих, более новых образцов; вариантность, т.е. разработка и технико-экономический анализ всех возможных вариантов решения инженерных задач;   оптимальность, т.е. обеспечение принятия и реализации наилучших конструктивных, технологических и организационных решений при подготовке производства новых образцов техники.           

 Для повышения технического  уровня производства, качества продукции  и сокращения продолжительности  цикла СОНТ необходимо постоянно совершенствовать процесс создания и освоения новой техники, его организацию и планирование в следующих направлениях:

  1)    унификация, стандартизация, типизация технических и организационных решений на всех стадиях СОНТ;

  2)    снижение затрат времени на согласование научных и технических решений между подсистемами СОНТ;

  3)    определение рациональной системы параллельного выполнения этапов и работ СОНТ;

  4)    сведение до минимума изменений, вносимых после передачи результатов в следующее звено;

  5)    специализация и четкое разделение труда в процессе выполнения этапов, особенно связанных с изготовлением основных средств для нового производства (оборудования, оснастки, контрольно-измерительной и испытательной аппаратуры);

  6)    комплексный анализ технологичности конструкций в процессе ТПП;

  7)    механизация и автоматизация информационного обслуживания работников служб подготовки производства;

  8)    механизация и автоматизация различного рода технических, экономических и нормативных расчетов;

  9)    выбор наилучших вариантов разработок путем сравнительного технико-экономического анализа;

  10)    применение современных методов управления системой СОНТ.

       При организации  создания и освоения новой  техники в машиностроении следует также учитывать специфику этой отрасли. Прежде всего быстрое моральное старение программного обеспечения, необходимость его замены или усовершенствования, возникающая в среднем через три-четыре года, обусловливает первостепенное значение работ по созданию новых и усовершенствованию действующих конструкций машин.

       Другим важным направлением является  подготовка в короткий срок  большого количества разнообразной  оснастки для нескольких типов  изделий, одновременно внедряемых  в производство. Как в НИИ, КБ, НПО, так и на производстве работы должны вестись параллельно, что позволит максимально добиться сокращения времени освоения изделий.