Главный критерий технологичности конструкции — ее экономическая целесообразность при заданном качестве и принятых условиях производства, эксплуатации и ремонта. 1 страница

Организация технологической подготовки производства. Содержание, задачи и этапы технологической подготовки производства. Отработка конструкции на технологичность. Единая система технологической подготовки производства. Разработка и унификация технологических процессов.

Организация конструкторской подготовки производства. Задачи, этапы и требования, предъявляемые к конструкторской подготовке производства. Методы и средства конструкторской подготовки производства. САПР. Показатели технологичности. Повышение технико-экономического уровня создаваемых конструкций изделий.

Жизненный цикл новой продукции и его влияние на показатели производства и использования продукции. Задачи проектирования продукции и его основные этапы. Формы и методы организации НИР. Порядок разработки и оформление тематических планов. Методы перехода на выпуск новой продукции.

Процесс создания и освоения новой техники. Организация НИР, конструкторская и технологическая подготовка.

Разработать и внедрить в производство изделие новой модели — значит превратить знания, новую идею в готовый продукт. Превращение знания в продукт требует затрат времени и крупных единовременных денежных расходов, величина которых тем больше, чем выше уровень новизны продукции. Время, в течение которого знания превращаются в продукт, т.е. разработка новой продукции, ее освоение и изготовление на предприятии вплоть до снятия с производства, принято называть ее жизненным циклом.

В жизненном цикле новой продукции можно выделить два характерных периода: первый — это время, в течение которого осуществляется разработка новой продукции, и второй — время, в течение которого новая продукция осваивается, производится и реализуется до полного прекращения выпуска и потребляется обществом.

Рис. 7.1. Структура жизненного цикла изделия

В первый период жизненного цикла изделия включается полный комплекс работ по созданию новой техники, состоящий из нескольких стадий, этапов и отдельных работ, выполняемых для обеспечения ее существования. Этот период начинается со стадии научно-исследовательской работы (НИР).

Вторая стадия - опытно-конструкторские работы (ОКР), когда идеи, возникшие на стадии НИР, практически претворяются в техническую документацию и опытные образцы.

На третьей стадии конструкторской подготовки производства (КПП), осуществляется проектирование новой техники: разработка чертежей и технической документации.

Четвертая стадия - технологическая подготовка производства (ТПП). Здесь разрабатывают и проверяют новью технологические процессы, проектируют и изготавливают технологическую оснастку для производства новой техники.

Пятая стадия - организационная подготовка производства (ОПП). На этой стадии выбирают методы и моделирующие процессы перехода на выпуск новой продукции, рассчитывают потребность в материалах и комплектующих изделиях, определяют календарно-плановые нормативы.

На шестой стадии отработки в опытном производстве (ООП) новой конструкции изделия, осваивают выпуск изделия опытного образца, проводят отладку новых технологических процессов, проверку и оценку «жизнеспособности» новой продукции.

Во второй период жизненного цикла изделия включается седьмая стадия - освоение изделия в промышленном производстве (ОСП). Здесь создаются условия для промышленного производства нового изделия.

Стадия освоения является связующим звеном с фазой производства и реализации изделия (ПиР), в процессе которой осуществляются изготовление деталей и сборочных единиц, сборка и испытание изделия в соответствии с технологической и конструкторской документацией.

Завершающий этап жизненного цикла, когда осуществляется эксплуатация новой продукции (Э), - это период, в течение которого эта продукция используется в соответствии с ее назначением и приносит экономический эффект, до момента утилизации (У). Следует отметить, что во второй период жизненного цикла изделия предприятие-изготовитель новой техники получает доход от ее реализации, т. е. «новая продукция работает на предприятие». Казалось бы, предприятию выгодно продлить второй период жизненного цикла изделия на максимальный срок, поскольку в это время оно не несет дополнительных расходов на разработку и внедрение новой продукции. Однако этот период имеет свой предел, обусловленный экономическими и социаль­ными факторами.

Новая продукция с момента ее появления обеспечивает социально-экономический эффект лишь до определенного времени. Затем она морально стареет и ее дальнейшее производство и использование наносит ущерб предприятию независимо от ее стоимости (резко снижается, а иногда и полностью прекращается спрос на нее, и, как следствие, уменьшается прибыль и возрастают убытки). Другими словами, с момента появления новой продукции эффект от ее использования быстро увеличивается до определенной максимальной величины, которая затем начинает уменьшаться до нуля или даже до отрицательной величины.

Множество факторов и переменных, влияющих на процессы создания и освоения новой техники (СОНТ), предопределяет необходимость использования системного подхода при организации этих процессов. Системный подход необходим для рассмотрения любых сложных проблем, в том числе и проблемы СОНТ. Полный комплекс работ по созданию и освоению новой техники включает все стадии жизненного цикла изделия:

1) научно-исследовательские работы (НИР);

2) опытно-конструкторские работы (ОКР);

3) конструкторскую подготовку производств; (КПП);

4) технологическую подготовку производства (ТПП);

5) организационную подготовку производства (ОПП);

6) отработку нового изделия в опытном производстве (ООП);

7) освоение нового изделия в промышленном производстве (ОСП).

Рис. 7.2. Структура системы СОНТ

Первые две стадии охватывают работы, которые по своему содержанию не относятся к производству. Как правило, они выполняются в отраслевых НИИ и КБ и являются первым этапом системы СОНТ. Последующие четыре стадии составляют второй этап системы СОНТ и обеспечивают техническую подготовку производстве (ТП). Они выполняются проектными организациями или отделами главного конструктора и главного технолога предприятия-изготовителя новой техники. На седьмой стадии непосредственно создаются условия для промышленного производства нового изделия.

Стадии создания нового изделия, включая НИР, ОКР, КПП частично ТПП, условно относятся к исходной фазе цикла СОНТ, а частично стадия ТПП и остальные стадии ОПП, ООП и ОСГ относятся к заключительной фазе.

Систему СОНТ следует рассматривать как «открытую» систему. Она обменивается информацией, энергией, материальными носителями с окружающей средой. Входами системы СОНТ являются результаты фундаментальных и особенно прикладных исследований, конструкторско-технологическая документация, а также плановые задания, установленные сроки, материалы и комплектующие изделия, выходом - готовая продукция. По своему содержанию и характеру получаемых результатов научные исследования могут быть фундаментальными, поисковыми и прикладными.

Фундаментальные научные исследования делятся на теоретические и экспериментальные. Основой фундаментальных исследований является открытие новых явлений, закономерностей и принципов, которые могут быть использованы при создании новой техники, технологии производства, организации производства и потребления и т. д. Результаты фундаментальных исследований, как правило, служат основой для проведения поисковых и прикладных исследований, прямо касающихся вопросов создания новых видов материалов, средств и способов производства. Формы информации — теории, гипотезы и др.

Поисковые научные исследования направлены на изучена более конкретных проблем, например, возможностей создании новых материалов, техники, технологии, повышения производительности труда и качества выпускаемой продукции и др. Результатами поисковых исследований является научно-техническая информация, которая во многих случаях имеет материально-техническое воплощение. При положительных результатах вывод поисковых работ имеют вполне конкретный характер и выдаются в виде отчетов, технической документации, макетов, экспериментальных образцов.

Прикладные научные исследования непосредственно направлены на создание новых конкретных изделий либо на совершенствование существующих, а также на разработку способов их производства; на разработку средств механизации и автоматизации производства, систем и методов контроля качества продукции и т.д. Прикладные исследования, относящиеся к материальному производству, в результате которых осуществляется техническое и рабочее проектирование, изготавливаются и испытываются опытные образцы, переходят в опытно-конструкторские работы (ОКР).

Цикл научно-исследовательских работ, проводимых подразделениями предприятий и другими организациями, состоит из стадий, а также возможных этапов по стадиям. Под стадией понимается логически обоснованный раздел НИР, имеющий самостоятельное значение и являющийся объектом планирования и финансирования. На первой стадии - разработка технического заданий - подбирают и изучают научно-техническую литературу, патентную информацию и другие материалы по теме, обсуждают полученные данные, на их основе составляют аналитический обзор и выдвигают гипотезы. По результатам анализа выбирают направления работы и пути реализации требований, которым должно удовлетворять изделие.

Вторая стадия — проведение теоретических и экспериментальных исследований — выполняется в три этапа. На первом этапе осуществляют теоретическую разработку темы, в процессе которой проверяют научные и технические идеи; разрабатывают методики исследований; обосновывают выбор схем; выбирают методы расчетов и исследований; выявляют необходимость проведения экспериментальных работ и разрабатывают методики их проведения. На втором этапе, если определена необходимость проведения экспериментальных работ, осуществляют проектирование и изготовление макетов и экспериментального образца. На третьем этапе проводят стендовые и полевые экспериментальные испытания образца по разработанным программам и методикам, анализируют результаты испытаний, определяют степень соответствия полученных данных на экспериментальном образце расчетным и теоретическим выводам.

Третья стадия — оформление результатов НИР. На этой стадии составляют отчетную документацию, включающую материалы по новизне и целесообразности использования результатов НИР, по экономической эффективности.

Опытно-конструкторские работы проводятся в порядке реализации результатов НИР или непосредственно по техническому заданию на ОКР без предшествующей научно-исследовательской работы. Они осуществляются в несколько этапов.

Первый этап - технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности создания нового изделия. На этом этапе составляют перечень работ, подлежащих исполнению; уточняют общий объем работ, затраты и сроки исполнения; определяют соисполнителей; приводят данные, характеризующие эксплуатационную надежность изделия, степень унификации и стандартизации, соответствие его технического уровня отечественным и зарубежным достижениям науки и техники; определяют ориентировочную стоимость опытного и серийного образцов, сумму затрат на организацию производства и эксплуатацию этой техники, ориентировочный срок начала поставки заказчику.

На втором этапе — уточнение данных ТЭО после согласования с заказчиком - уточняют данные ТЭО, выбирают оптимальный вариант построения изделия и его частей с учетом стоимости, эффективности и масштабов производства; разрабатывают структурные, функциональные, принципиальные и другие схемы; определяют общие конструкторские и технологические решения; рассматривают вопросы энергопитания, защищенности от внешних воздействий, ремонтопригодности и т.д.; изготовляют макет наиболее сложных и ответственных функциональных частей изделия; обосновывают и составляют заявки на разработку и освоение новых материалов и новых комплектующих изделий и др.

На третьем этапе — теоретическая и экспериментальная разработка темы — осуществляют теоретическую и экспериментальную проверку схемных, конструкторских и технологических решений; уточняют принципиальные схемы; проверяют новые материалы, полуфабрикаты и комплектующие изделия; изготавливают макеты, которые проходят механические и климатические испытания.

На четвертом этапе составляют перечень элементов, подлежащих выходному контролю, и элементов, подлежащих тренировке, макетируют и компонуют сложную функциональную часть изделия. Готовую техническую документацию на изготовление опытного образца сдают в отдел технической документации для размножения и передачи в опытное производство. Опытный образец изготавливают при минимальном технологическом оснащении. Законченные научно-технические разработки, по которым выдаются предложения об использовании, должны отвечать следующим требованиям:

1) новизна и перспективность предложенных научно-технических решений, использование в них современных отечественных и зарубежных достижений науки и техники;

2) экономическая эффективность нового изделия или нового технологического процесса при условии применения его в производстве;

3) патентоспособность и конкурентоспособность;

4) долговечность и эксплуатационная надежность изделия, устойчивость технологических процессов;

5) соответствие требованиям техники безопасности, технической эстетики и научной организации труда.

Научно-техническая разработка считается законченной, если изделие прошло испытание, принято ведомственной или межведомственной комиссией и рекомендовано к освоению в производстве.

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 изделий в планируемом периоде. Основной формой планирования НИР и ОКР является 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 предложению смежных отраслей и предприятий; определение основных объемных показателей плана. Основой планово-учетной единицы является тема. На основе перспективного плана составляется годовой тематический план НИР и ОКР.

Отечественная и зарубежная практика деятельности предприятий дает много вариантов перехода производства на выпуск новых изделий. Его можно осуществлять с остановкой или без остановки производства. При переходе предприятий на выпуск нового изделия могут применяться следующие методы: последовательный, параллельный, комплексно-совмещенный и агрегатный.

Последовательным называется такой переход, когда производственное освоение начинается только после снятия с производства ранее выпускавшегося изделия. Техническая организационная подготовка выполняется, как правило, заранее, во время выпуска старой продукции.

Параллельный метод перехода предполагает максимальное совмещение производства вновь осваиваемых изделий с завершающей стадией выпуска старой модели. Он обычно применяется при наличии у предприятий резервных мощностей, создании параллельно действующих участков, конвейеров. При последовательном и параллельном методах выпуск всей новой машины осваивается в целом при полной готовности к производству всех ее узлов.

Комплексно-совмещенный метод характеризуется совмещением выполнения отдельных работ по подготовке производства и осво­ения новых изделий при комплексном решении конструкторских, технологических и производственных задач. Производственники участвуют в производстве изделия, разработчики — в освоении его выпуска. Этот метод позволяет значительно ускорить процесс создания и освоения новой продукции за счет сокращения процедуры оформления и утверждения технической документации, исключения лишних работ, выполнения перехода к серийному производству без изготовления опытных образцов и опытно-промышленных партий.

Агрегатный метод предполагает постепенную замену отдельных агрегатов в конструкции выпускаемой старой модели. В течение некоторого времени выпускается переходное модифицированное изделие, снабженное только отдельными новыми узлами. При завершении запланированной замены старых агрегатов новыми модель из переходной превращается в новое изделие.

Методы и варианты перехода на выпуск новых изделий оказывают большое влияние на сроки и эффективность производства. Необходимо проводить расчеты снижения объема производства в период освоения, повышения затрат ресурсов, а также определять время, в течение которого будет закончено производственное и экономическое освоение.

Основной задачей проектно-конструкторской подготовки производства является создание комплекта чертежной документации для изготовления и испытания макетов, опытных образцов (опытной партии), установочной серий и документации для установившегося серийного или массового производства новых изделий с использованием результатов прикладных НИР и ОКР, а также в соответствии с требованиями технического задания.

Содержание и порядок выполнения работ на этой стадии системы СОНТ регламентируется ГОСТ в Единой системе конструкторской документации. ГОСТ определяет следующие стадии конструкторской подготовки производства (КПП): техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект и рабочий проект.

Техническое задание является исходным документом, на основе которого осуществляется вся работа по проектированию нового изделия. Оно разрабатывается на проектирование нового изделия либо предприятием — изготовителем продукции и согласуется с заказчиком (основным потребителем), либо заказчиком. В техническом задании определяется назначение будущего изделия, тщательно обосновываются его технические и эксплуатационные параметры и характеристики: производительность, габариты, скорость, надежность, долговечность и другие показатели, обусловленные характером работы будущего изделия. В нем также содержатся сведения о характере производства, условиях транспортировки, хранения и ремонта; рекомендации по выполнению необходимых стадий разработки конструкторской документации и ее состав; технико-экономическое обоснование и другие требования.

Разработка технического задания базируется на основе выполненных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, результатов изучения патентной информации и маркетинговых исследований, анализа существующих аналогичных моделей и условий их эксплуатации.

Техническое предложение разрабатывается в том случае, если техническое задание разработчику нового изделия выдано заказчиком. В этом предложении содержатся тщательный анализ технического задания и технико-экономическое обоснование возможных технических решений при проектировании изделия, сравнительная оценка с учетом эксплуатационных особенностей проектируемого и существующего изделия подобного типа, а также анализ патентных материалов.

После согласования и утверждения техническое предложение является основанием для разработки эскизного проекта. Последний разрабатывается в том случае, если это предусмотрено техническим заданием или техническим предложением, там же определяются объем и состав работ. Эскизный проект состоит из графической части и пояснительной записки.

Первая (графическая) часть содержит принципиальные конструктивные решения, дающие представления об изделии и принципе его работы, а также назначение, основные параметры и габаритные размеры. Таким образом, она представляет собой конструктивное оформление будущей конструкции изделия, включающее чертежи общего вида, функциональные блоки, входные и выходные электрические данные каждого узла (блока), составляющих общую блок-схему. На этой стадии разрабатывается документация для изготовления макетов, осуществляется их изготовление и испытания, после чего корректируется конструкторская документация.

Во вторую часть эскизного проекта входят расчет основных параметров конструкции, описание эксплуатационных особенностей и примерный график работ по технической подготовке производства.

К задачам, решаемым с помощью эскизного проекта, относятся разработка различных руководящих указаний по обеспечению на последующих стадиях технологичности, надежности, стандартизации и унификации, а также составление ведомости спецификаций материалов и комплектующих изделий на опытные образцы для последующей передачи их в службу материально-технического обеспечения. Макет изделия позволяет добиться удачной компоновки отдельных частей, найти более правильные эстетические и эргономические решения и тем самым ускорить разработку конструкторской документации на последующих стадиях системы СОНТ.

Технический проект разрабатывается на основе утвержденного эскизного проекта и предусматривает выполнение полного объема работ по графической и расчетной частям, а также уточнение технико-экономических показателей создаваемого изделия. Он состоит из совокупности конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, которые дают полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации.

В графической части технического проекта приводятся чертежи общего вида проектируемого изделия, узлов в сборке и основных деталей. Чертежи обязательно согласовываются с технологами. В пояснительной записке содержатся описание основных сборочных единиц и базовых деталей изделия и расчет их параметров, описание принципов его работы, обоснование выбора материалов и видов защитных покрытий, а также все схемы и окончательные технико-экономические расчеты.

Рабочий проект является дальнейшим развитием и конкретизацией технического проекта. Эта стадия КПП разбивается на три уровня: а) разработка рабочей документации опытной партии (опытного образца); б) разработка рабочей документации установочной серии; в) разработка рабочей документации установившегося серийного или массового производства.

Первый уровень рабочего проектирования выполняется в три этапа, а иногда в пять.

На первом этапе разрабатывают конструкторскую документацию для изготовления опытной партии. Одновременно определяют возможность получения от поставщиков некоторых деталей, узлов, блоков (комплектующих). Всю документацию передают в экспериментальный цех для изготовления по ней опытной партии (опытного образца).

На втором этапе осуществляют изготовление и заводские испытания опытной партии. Как правило, проводятся заводские механические, электрические, климатические и другие испытания.

Третий этап заключается в корректировке технической документации по результатам заводских испытаний опытных образцов.

Если изделие проходит государственные испытания (четвертый этап), то в процессе этих испытаний уточняются параметры и показатели изделия в реальных условиях эксплуатации, выявляются все недостатки, которые впоследствии устраняются.

На пятом этапе документацию корректируют по результатам государственных испытаний и согласуют с технологами вопросы по классам шероховатости, точности, допусков и посадок.

Второй уровень рабочего проектирования выполняется в два этапа.

На первом этапе в основных цехах завода изготавливают установочную серию изделий, которая затем проходит длительные испытания в реальных условиях эксплуатации, где уточняют стойкость, долговечность отдельных деталей и узлов изделия, намечают пути их повышения. Запуску установочных серий предшествует, как правило, технологическая подготовка производства.

На втором этапе осуществляют корректировку конструкторской документации по результатам изготовления, испытания и оснащения технологических процессов изготовления изделий специальной оснасткой. Одновременно с этим корректируют и технологическую документацию.

Третий уровень рабочего проектирования выполняется в два этапа.

На первом этапе изготавливают и испытывают головную или контрольную серию изделий, на основе которой окончательно отрабатывают и выверяют технологические процессы и технологическое оснащение, корректируют технологическую документацию, чертежи приспособлений, штампов и других, а также нормативы расхода материалов и рабочего времени.

На втором этапе окончательно корректируют конструкторскую документацию.

Такой, на первый взгляд громоздкий порядок конструкторской подготовки производства в массовом или крупносерийном производстве дает большой экономический эффект. За счет тщательной отработки конструкции изделия и его отдельных частей обеспечиваются максимальная технологичность в производстве, надежность и экономичность в эксплуатации.

Круг работ, выполняемых на перечисленных выше стадиях, может отличаться от рассмотренного выше в зависимости от типа производства, сложности изделия, степени унификации, уровня кооперирования и систем автоматизированного проектирования (САПР). Для повышения качества и сокращения сроков проектирования на предприятиях создаются системы автоматизированного проектирования (САПР), выполняющие эту работу с оптимальным распределением функций между человеком и ЭВМ и максимальной автоматизацией всех проектных процедур. Технические средства используются там, где требуются высокая точность, большой объем памяти, быстродействие в вычислениях, где есть повторяемость однотипных операций. В случаях, когда необходимы интуиция, эстетический вкус, принятие решений при ограниченных данных, работа возлагается на человека. Основные задачи САПР показаны на схеме (рис. 7.3).

САПР включает ЭВМ, чертежные автоматы (графопостроители и координатографы), дисплеи, аппаратуру связи и передачи данных, магнитные диски, барабаны, ленты и др. Помимо технического обеспечения САПР включает программное, информационное, методическое и организационное обеспечение. Создание, эксплуатацию и развитие САПР на предприятиях обеспечивает специализированное подразделение — отдел САПР.

Рис. 7.3. Задачи системы автоматизированного проектирования

Важнейшей особенностью современной организации конструкторской подготовки производства является широкое использование стандартизации, которая позволяет избежать необоснованного многообразия в качестве, типах и конструкциях изделий, в формах и размерах деталей и заготовок, в профилях и марках материалов, в технологических процессах и организационных методах. Стандартизация является одним из эффективных средств ускорения научно-технического прогресса, повышения эффективности производства и роста производительности труда конструкторов, сокращения цикла СОНТ.

Конструкторская унификация — это комплекс мероприятий, обеспечивающих устранение необоснованного многообразия изделий одного назначения и разнотипности их составных частей и деталей, приведение к возможному единообразию способов их изготовления, сборки и испытания. Унификация является базой агрегатирования, т.е. создания изделий путем их компоновки из ограниченного числа унифицированных элементов, и конструкционной преемственности. Унификация дополняет стандартизацию.

Государственная система стандартизации в Российской Федерации, установив основные положения в этой области, предусматривает следующие категории стандартов:

· государственные стандарты Российской Федерации (ГОСТ Р) — одна из основных категорий стандартов, установленных государственной системой стандартизации;

· отраслевые стандарты (ОСТ) устанавливаются на продукцию, не относящуюся к объектам государственной стандартизации, например на изделие конкретной отрасли, технологическую оснастку, инструмент, специфические для данной отрасли технологические процессы, а также на нормы, правила, требования, термины и обозначения, регламентация которых необходима для обеспечения взаимосвязи в производственно-технической деятельности предприятий и организаций данной отрасли;

· стандарты предприятий (СТП) устанавливаются на продукцию одного или нескольких заводов. Основной задачей заводской стандартизации является создание максимального числа сходных, геометрически подобных или аналогичных элементов в изделиях не только одного, но и различного назначения. Заводская стандартизация значительно упрощает, удешевляет и ускоряет технологическую подготовку и является важной предпосылкой стандартизации технологической оснастки;

· стандарты научно-технических и инженерных обществ и других общественных объединений (СТО);

· общероссийские классификаторы технико-экономической информации (ОКТЭИ);

· международные стандарты ИСО серии 9000 — это международная система стандартов, обеспечивающая управление качеством продукции от проектирования до эксплуатации.

Стандарт — это устойчивый образец, закрепляющий достижения в области технического прогресса и новой техники, которые разработаны, проверены и могут быть применены в широком масштабе в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве. Он является строго обязательным. При проектировании новых машин в первую очередь должны быть применены изделия и нормы из государственных стандартов.

В процессе проектирования конструктор обязан широко использовать все стандарты, относящиеся к проектируемому объекту. Особенно эффективно применение стандартных деталей, узлов и агрегатов, изготовляемых в централизованном порядке на специализированных заводах.

Дата добавления: 2017-02-01