2. Процедуры проектирования на стадии технических предложений. Поиск возможных технических решений. Анализ и выбор решений. Содержание технического предложения.
Техническое предложение (ТП) должно содержать указания и обоснования по принципиальному устройству объекта, целесообразности использования в его конструкции тех или иных технических решений, а также сравнительную оценку вариантов этих решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей. В техническом предложении должны быть приведены сведения по технико-экономической оценке принятых решений, их надежности, необходимости полной или частичной экспериментальной проверки и т.д., а также объем и стадийность разработки проекта.
Поиск технических решений – увлекательный и напряженный процесс. Чем больше идей, тем лучше (для этапа разработки ТП!). Начинать работу надо со сбора и изучения информации. Использование патентной информации при проектировании является необходимым условием. В настоящее время в большинстве КБ России (крупных и малых) поиск новых решений осуществляется методом случайного поиска, методом проб и ошибок, опираясь в основном на использование своего опыта по разработке аналогичных изделий, талант и интуицию ведущих разработчиков. В технически передовых странах разработаны и реально используются несколько десятков современных методов поиска решения проектной проблемы и поиска новых технических решений, в том числе с использованием компьютерных технологий.
Ниже приведен перечень наиболее распространенных методов проектирования:
метод мозговой атаки;
метод эвристических приемов;
морфологический анализ и синтез;
системотехнический подход;
функционально-стоимостной анализ;
проектирование систем человек – объект;
поиск границ;
кумулятивная стратегия Пейджа;
исследование проектных ситуаций;
исследование поведения потребителей;
выбор шкал измерений;
накопление и свертывание данных;
матрица и сеть взаимодействий;
трансформация системы;
проектирование новых функций;
контрольные перечни;
ранжирование и взвешивание.
Считается, что на этапе ТП наиболее применимы первые три метода, хотя и остальные также не исключаются.
Анализ и выбор решений. При разработке ТП рассматривается, как правило, ряд вариантов структурных схем конструкции. Выполнимость возможных структурных различных схем можно проанализировать исходя из опыта, с помощью моделирования и функционального анализа, лабораторного экспериментирования и испытаний, создания макетов или сочетания указанных методов. В результате анализа выполняется отбор допустимых конструктивных решений, удовлетворяющих требованиям ТЗ по показателям качества.
Содержание ТП. В техническом предложении отражаются результаты исследований по проверке патентной чистоты выбранного варианта технического решения как в России, так и в странах, предполагаемых для экспорта.
В число обязательных документов ТП входят пояснительная записка и ведомость технического предложения. В зависимости от характера, назначения или условий производства объекта дополнительно могут быть выполнены: чертеж общего вида или габаритный чертеж, схемы, таблицы, расчеты, патентный формуляр, карта технического уровня и качества продукции.
3. Сетевое планирование и управление технической подготовкой производства.
Техническая подготовка производства - это комплекс нормативно-технических мероприятий, регламентирующих конструкторскую, технологическую подготовку производства и систему постановки продукции на производство.
Основными задачами технической подготовки производства на промышленном предприятии являются: формирование прогрессивной технической политики, направленных на создание более совершенных видов продукции и технологических процессов их изготовления; создание условий для высокопроизводительной, ритмичной и рентабельной работы предприятия; последовательное сокращение длительности технической подготовки производства, ее трудоемкости и стоимости при одновременном повышении качества всех видов работ.
Техническая подготовка производства по своему содержанию подразделяется на исследовательскую, конструкторскую (проектирование изделий) и технологическую стадии. Назначение первой стадии - проведение прикладных исследований, экспериментирование, изучение возможностей использования новых конструктивных решений, материалов, технологических процессов, прогнозирование спроса на продукцию и др.; вторая охватывает все необходимые виды работ по конструированию (разработке проекта) новых изделий, изготовлению из опытных образцов, совершенствованию выпускаемых изделий; третья стадия имеет своей задачей разработку новых и совершенствование существующих технологических процессов, технологической оснастки, средств и методов контроля качества, нормативов трудовых и материальных затрат, совершенствование организации производства в цехах и на производственных участках.
Факторы, влияющие на уровень технической подготовки:
Технические факторы - разработка и внедрение типовых и стандартных технологических процессов, использование стандартизированных и унифицированных средств технологического оснащения; внедрение прогрессивных заготовок с целью снижения трудоемкости на механическую обработку и материалоемкости продукции; автоматизация контроля за выполнением сетевых графиков проектирования и производства средств технического оснащения.
Экономические факторы - поэтапное опережающее финансирование работ технической подготовки производства; предоставление льготных кредитов; создание фонда стимулирования освоения новой техники.
Организационные факторы - развитие и углубление специализации производства; аттестация качества технологических процессов и изготовленных средств технологического оснащения, нестандартного оборудования по результатам качества опытного образца или первой промышленной партии изделий основного производства, улучшение организации вспомогательного производства; совершенствование отношений между вспомогательным и основным производством; расширение внутризаводского, межзаводского, внутриотраслевого кооперирования.
Социальные факторы - повышение квалификации исполнителей; механизация и автоматизация производственных и вспомогательных операций с целью улучшения условий труда, развитие социальной сферы; улучшение психологической атмосферы в коллективе. Техническая подготовка производства может предусматривать техническое перевооружение, реконструкцию и расширение отдельных производственных участков, а также модернизацию оборудования.
На предприятиях различают три организационные формы технической подготовки: централизованную, децентрализованную и смешанную.
Выбор формы зависит от масштаба и типа производства, характера изготовляемой продукции, частоты ее обновления и других факторов. Для крупных предприятий, объединений массового и крупносерийного производства характерна централизованная форма подготовки, при которой вся работа осуществляется в аппарате заводоуправления. С этой целью создаются отделы главного технолога, общезаводская лаборатория, отдел планирования технической подготовки производства. На некоторых предприятиях организуются два конструкторских отдела: опытно-конструкторский, занимающийся разработкой новой продукции, и серийно-конструкторский, имеющий задачей совершенствование выпускаемой продукции.
На предприятиях единичного и мелкосерийного производства применяется преимущественно децентрализованная или смешанная форма подготовки производства: при первой форме основная работа по технической подготовке ведется соответствующим бюро производственных цехов; при второй - весь объем работ распределяется между заводскими и цеховыми органами. В этом случае конструкторская подготовка чаще всего осуществляется в отделе главного конструктора, а технологическая - в цеховых бюро подготовки производства. На небольших предприятиях вся техническая подготовка сосредотачивается в едином техническом отделе.
Таким образом, процесс проведения технической подготовки производства представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных мероприятий. Фактически это коренная перестройка производства, начиная с оборудования и заканчивая специализацией работников.
При освоении сложных объектов современной техники планирование и управление разработками выполняется при помощи методов сетевого планирования и управления (СПУ).
Методы сетевого планирования и управления (СПУ) широко и успешно применяются для оптимизации планирования и управления сложными разветвленными комплексами работ, требующими участия большого числа исполнителей и затрат ограниченных ресурсов. Для оптимизации сложных сетей, состоящих из нескольких сотен работ, вместо ручного счета следует применять типовые макеты прикладных программ по СПУ, имеющиеся в составе математического обеспечения ЭВМ.
Эти методы позволяют оптимизировать процесс создания новой продукции, как по времени, так и по стоимости. СПУ основано на графическом изображении определенного комплекса работ, отражающем их логическую последовательность, взаимосвязь и длительность, с оптимизацией разработанного графика при помощи методов прикладной математики и вычислительной техники и его использования для текущего руководства этими работами.
Модель планируемого процесса изображается в виде ориентированного графа, называемого сетевым или просто сетью. Граф состоит из работ и событий. Работой называется тот или иной процесс, а событием - момент завершения работы, в данном случае момент готовности образца, после которого должна начаться следующая работа (например, его испытание и доводка). На рисунке 1.1 изображен пример сетевого графика. События обозначены кружками, работы - стрелками. Длина стрелки графически не выражает продолжительности выполнения работы, она обозначается числом дней или недель и наносится над стрелкой. Полный путь в сетевом графике - это любая непрерывная последовательность взаимозаменяемых событий и работ, ведущая от события (0), исходного для всего графика, к завершающему, последнему событию сетевого графика(17). Кроме полных путей (а их несколько), следует различать: путь от исходного события до какого-либо промежуточного события, например (5); путь, соединяющий данное промежуточное событие (5) с завершающим (17); путь между двумя событиями, из которых ни одно не является исходным или завершающим.
Рисунок 1.1. Сетевой график
Среди этих путей особое значение имеет критический путь - последовательность работ от исходного до завершающего события, требующая наибольшего времени для их выполнения. Критический путь обозначен жирными стрелками. Продолжительность работ, лежащих на критическом пути, определяет общий цикл завершения всего комплекса работ, планируемых при помощи сетевого графика. Уменьшение длительности критического пути является основной задачей оптимизации планирования. Термин “событие” применяется в СПУ в смысле вероятного и зависимого события, наступление которого может меняться от 1 до 0. Термин “работа” и его графическое изображение в виде линии употребляются в более широком понимании как действие, требующее затрат времени, время ожидания (например, при испытаниях опытного образца) и, наконец, как логическая связь между событиями (фиктивная работа). Ожидаемое время выполнения работы tож выводится из сравнения трех оценок: оптимистической tmin, пессимистической tmax, вероятной tв. Оно определяется либо экспертным путем, либо берется из статистических данных по аналоговым проектам. Оптимистическая оценка предполагает наличие самых благоприятных условий для ее выполнения, а пессимистическая - самых неблагоприятных. Наиболее вероятное время берется как наиболее часто встречающееся в данной статистической совокупности:
tож = (tmin + 4tв + tmax)/6.
Возможность выяснить разницу между продолжительностью критического пути и продолжительностью любого другого пути позволяет вскрывать резервы времени технической подготовки, что является огромным преимуществом СПУ по сравнению с линейным графиком. Кроме того, СПУ позволяет соотносить любые промежуточные работы и события, указанные во времени с основными этапами. Так, из сетевого графика видно, что помимо работ 3-4 и 4-6 к моменту завершения события 6 требуется определить работы 3-5 (размножение и выпуск рабочих чертежей и технической документации), 5-4 (составление технического задания на проектирование технологической оснастки) , 5-6 (технологический контроль чертежей). Расчеты в СПУ значительно увеличиваются в связи с необходимостью обычных частых пересоставлений графиков, так как некоторые работы выполняются досрочно, а часть работ запаздывает. Поэтому для успешного применения СПУ необходимо расчеты производить на ЭВМ с графопостроителем. Это обеспечивает быстрое производство расчетов не только по временным параметрам, но и в денежном выражении по затратам. Для СПУ необходимо накопление большого статистического материала, требуется труд высококвалифицированных специалистов. Несмотря на это, эффективность СПУ велика, особенно для таких работ, как проектирование новых видов техники, основанных на новых научных принципах, изготовление и монтаж наиболее сложных видов технологического оборудования, капитальное строительство сложных объектов, комплексные работы, выполняемые многими предприятиями различных отраслей.
Сетевой график позволяет наиболее рационально построить ход выполнения работ, установить строгую последовательность и очередность в выполнении всех необходимых операций и действий. С помощью сетевого графика можно с достаточной точностью определить сроки свершения каждого события и, следовательно, срок достижения результатов завершающего события. Кроме того, применяя сетевой график, можно оптимизировать сроки выполнения завершающего события, выявить и определить влияние различных факторов на сокращение срока каждого мероприятия, организовать контроль, наблюдение и управление действиями отдельных исполнителей.
Сроки технической подготовки производства могут быть значительно сокращены, если механизировать и автоматизировать трудоемкие вычислительные, графические, поисковые, документационно-множительные и другие работы, характерные для большинства этапов конструкторской и технологической подготовке производства.