Организация конструкторской подготовки производства

    Подготовка  производства представляет собой комплекс взаимосвязанных мероприятий, обеспечивающих создание новых и совершенствование  выпускаемых видов продукции, внедрение  передовой технологии, эффективных  методов организации труда, производства и управления.

    Подготовка  производства включает следующие стадии:

• проведение исследований, связанных с подготовкой нового производства;
• проектирование новой и совершенствование выпускаемой продукции;
• технологическую подготовку производства;
• организационно-эксплуатационную подготовку производства.

    Главная задача подготовки производства –  создание и организация выпуска  новых конкурентноспособных изделий.

    На  стадии проектирования осуществляется конструкторская подготовка производства, в процессе которой определяется характер продукции, ее конструкция, физико-химические свойства, внешний вид, технико-химические и другие показатели.

    Конструкторская подготовка производства представляет собой совокупность процессов, целью  которых является подготовка предприятия  к промышленному выпуску новой  продукции с обеспечением заложенных при конструировании технико-экономических  параметров этой продукции.

    Целями  конструкторской подготовки производства являются:

• повышение качества и конкурентноспособности продукции;
• обеспечение высокой технологичности конструкции на основе унификации и стандартизации деталей и узлов изделий, что позволяет сократить трудовые и материальные затраты на проектирование и изготовление изделия;
• снижение себестоимости новой продукции за счет совершенствования конструкции изделия, уменьшения расхода сырья и материалов на единицу продукции, снижения эксплуатационных затрат, связанных с использованием продукции;
• обеспечение охраны труда и техники безопасности, а также удобств при использовании и ремонте изделий.

    Конструкторская подготовка производства является продолжением опытно-конструкторской разработки нового изделия. Данное положение справедливо однако лишь для серийного и массового производства. Что касается единичного производства, то подготовка технической документации на новую продукцию в этом случае полностью завершается на стадии опытно-конструкторской разработки.

    Конструкторская подготовка применительно к условиям серийного и массового производства включает в себя несколько этапов:

1. Техническое задание разрабатывается на проектирование нового изделия либо изготовителем продукции, либо заказчиком (потребителем). Указываются технические и эксплуатационные характеристики изделия: производительность, размеры, скорость, надежность, долговечность и др. Приводится сравнение о характере производства, условия хранения, ремонта, транспортировки новой продукции. При разработке технического задания используются результаты НИОКР, изучения патентной информации, маркетинговых исследований, анализа существующих аналогов и условий их эксплуатации.
2. Техническое предложение разрабатывается в случае, если техническое задание на разработку нового изделия изготовителю выдал заказчик. После согласования и утверждения технического предложения разрабатывается (если это необходимо) эскизный проект с указанием объема и состава работ.
3. Эскизный проект содержит графическую часть и пояснительную записку. В графическое части представлены принципиальные конструктивные решения с указанием назначения и основных параметров продукта, чертежи, функциональные блоки, электрическая часть. Здесь же разрабатывается документация для изготовления макетов, осуществляется их изготовление и испытание с коррекцией (если необходимо) конструкторской документации. В пояснительной записке представляются расчеты основных параметров конструкции, описание эксплуатационных особенностей, график работ по технической подготовке производства. Составляются ведомости спецификаций материалов и комплектующих изделий на опытные образцы.
4. Технический проект разрабатывается на базе утвержденного эскизного проекта, предполагает выполнение расчетной и графической частей, уточнения технико-экономических показателей создаваемого продукта. Чертежи согласуются с технологами. В пояснительной записке представлены расчеты основных параметров сборочных единиц, описание принципов работы изделия, обоснование выбора материалов и защитных покрытий. Изготавливается опытный образец. Технический проект проходит те же стадии согласования и утверждения, что и техническое задание.
5. Рабочий проект развивает и конкретизирует технический проект. Рабочий проект может иметь 3 уровня:

• Разработка рабочей документации опытной партии (опытного образца) – разработка конструкторской документации на изготовление опытной партии; изготовление и испытание опытной партии; корректировка технической документации по результатам заводских или государственных испытаний.
• Разработка рабочей документации установочной серии – изготовление и заводские испытания установочной серии изделий; испытания установочной серии в реальных условиях; техническая подготовка производства, корректировка конструкторской и технической документации документации по результатам изготовления и испытания.
• Разработка рабочей документации установившегося серийного или массового производства – изготовление и испытание головной или контрольной серии изделий; окончательная отработка технологических процессов и документации, нормативов расхода материалов, рабочего времени. Окончательная корректировка конструкторской документации.

    Достаточно 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 ремонтопригодность в эксплуатации.

    Круг  работ, выполняемых на разных стадиях, может отличаться от рассмотренного выше в зависимости от типа производства, сложности изделия, степени унификации, уровня кооперирования и ряда других факторов.

    В процессе конструкторской подготовки производства решают две важные задачи: повышение степени унификации и  стандартизации конструкции и обеспечение  технологичности изделия.

    Конструкторская унификация представляет собой комплекс мероприятий, направленных на устранение неоправданного многообразия типов  и конструкций изделий и их составных частей. Этот процесс позволяет  компоновать изделие из ограниченного  количества унифицированных элементов, снижая тем самым трудоемкость конструкторских  работ, их сроки и стоимость. Основными  способами конструкторской унификации являются:

• 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 габаритным размерам, мощности и другим эксплуатационным параметрам;
• типизация форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок используемых материалов.

    Наиболее  полное воплощение унификация находит  в стандартизации. 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.

    Стандартизация  позволяет избежать необоснованного  многообразия в качестве, типах и  конструкциях изделий, формах и размерах деталей и заготовок, профилях и  марках материалов, технологических  процессах и организационных  методах. Стандартизация является одним  из действенных средств ускорения  научно-технического прогресса, повышения эффективности производства и роста производительности труда конструкторов.

    Действующая в России система стандартизации предусматривает три категории (уровня) стандартов: государственные стандарты (ГОСТ), отраслевые стандарты (ОСТ) и  стандарты предприятий (СТП).

    ГОСТ  — основная категория стандартов, установленных государственной  системой стандартизации.

    ОСТ устанавливается на продукцию, не относящуюся  к объектам государственной стандартизации, например на инструмент, технологическую  оснастку, 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 отрасли. Они обязательны для всех предприятий и организаций данной отрасли.

    Стандарты предприятий устанавливаются на продукцию одного или нескольких предприятий с целью создания максимального числа сходных, геометрически  подобных либо аналогичных элементов  в изделиях не только одного, но и  различного назначения.

    Стандарт  — это устойчивый образец, он закрепляет 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 и др. Он является строго обязательным. При проектировании новых машин в первую очередь  должны быть применены изделия и  нормы из государственных стандартов.

    Основными видами государственных стандартов в машиностроении являются:

• стандарты технических условий (определяют качество продукции, содержат потребительские характеристики, правила приемки, методы проверки качества, требования к маркировке, упаковке, транспортировке, хранению);
• стандарты параметров или размеров (содержат параметрические ряды конструкций, т.е. ряды основных показателей, построенные в определенной математической закономерности);
• стандарты типов и основных параметров (содержат не только параметрические ряды, но и дополнительные характеристики, например конструктивные схемы, компоновки и т.д.);
• стандарты конструкций и размеров (устанавливают конструктивные решения и основные размеры для унификации);
• стандарты марок (устанавливают номенклатуру и обозначение марок материалов, их химический состав, физико-механические свойства);
• стандарты сортамента (устанавливают размеры, геометрическую форму, требования к точности и т.д.);
• стандарты технических требований (охватывают эксплуатационные характеристики конструкции — требования безопасности, удобства эксплуатации, технической эстетики; нормы надежности, долговечности, устойчивости к внешним воздействиям);
• стандарты правил эксплуатации и ремонта;
• стандарты типовых технологических процессов;
• стандарты организационного типа (внедрение передовых примеров и методов выполнения работ).

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

    Эффективной формой конструирования новой продукции  на базе принципов стандартизации и  унификации является агрегирование (агрегатирование).

    Агрегирование представляет собой проектирование посредством компоновки изделия  из ограниченного числа унифицированных  элементов (модулей). Агрегирование  позволяет создавать сборно-разборное оборудование, состоящее из взаимозаменяемых нормализованных элементов, при необходимости оно может быть разобрано, а входящие в него агрегаты — использованы в новых сочетаниях для создания другого оборудования. При этом в десятки раз сокращается число типов и размеров основных элементов конструкции оборудования. Использование модульного проектирования существенно сокращает сроки проведения и затраты на разработку продукта, позволяет использовать современные системы автоматизированного конструирования.

    Для количественной оценки уровня конструктивной унификации и стандартизации используют три показателя: коэффициент преемственности, коэффициент повторяемости и коэффициент межпроектной унификации.

    Коэффициент преемственности рассчитывается по отдельным изделиям как отношение  количества заимствованных (унифицированных) комплектующих элементов (Э3) к общему количеству составных частей изделия (Эо): 

    Коэффициент преемственности отражает применение в конструкции нового изделия, узлов  и деталей ранее освоенных  изделий, которые хорошо зарекомендовали  себя в работе и применение которых  не отразится негативно на качестве новых конструкций.

    Коэффициент повторяемости также рассчитывается по отдельным изделиям и характеризует  насыщенность изделия повторяющимися составными частями: 

    где Эп — количество повторяющихся элементов  конструкций.

    Данный  коэффициент отражает уровень внутрипроектной  унификации изделия и степень  взаимозаменяемости его составных  частей.

    Коэффициент межпроектной унификации определяется по группе сходных изделий и отражает степень взаимозаменяемости внутри этой группы: