Організація науково-технічних досліджень і конструкторської підготовки виробництва

Науково-дослідні роботи та їх види. Основними завданнями науково-дослідної роботи є розширення, поглиблення, систематизація знань та отримання необхідних результатів для створення нових видів техніки, технологічних процесів і прогресивних методів організації та оперативного управління виробництвом. За своїм змістом та характером результатів науково-дослідні роботи розподіляються на: фундаментальні, пошукові та прикладні.

Фундаментальні (теоретичні) наукові дослідження спрямовані на встановлення невідомих раніше закономірностей, принципів, властивостей, явищ матеріального світу, що вносять корінні зміни до рівня пізнання. Вони спеціалізуються на дослідженні об’єктивних законів природи та за предметами дослідження, мета яких полягає в поясненні явищ, фактів, процесів.

Пошукові науково-дослідні роботи провадяться на основі вже відомих результатів фундаментальних досліджень та розробок. Вони спрямовані на визначення можливості використання відкритих явищ, властивостей або принципів у певній практичній сфері (наприклад, створення нових матеріалів, техніки і технології певного призначення, підвищення продуктивності та якості продукції і т. д.). Результати пошукових робіт мають конкрет­ний характер (звіти, технічна документація, макети, дослідні зразки).

Прикладні дослідження забезпечують експериментальну перевірку практичного використання результатів фундаментальних та пошукових досліджень у конкретних об’єктах нової техніки. Прикладні дослідження бувають загальними (результати яких не пов’язуються з певною сферою, продукцією, роботою), цільовими (предметними) та визначеними розробками (проектами нової продукції, процесів, методів та способів виробництва). Вони можуть бути спрямовані на створення нових виробів, матеріалів, технологічних процесів, засобів механізації та автоматизації. Пошукові роботи завершуються рекомендаціями з розробки технічних завдань на проектування нових виробів, пристроїв, приладів і механізмів.

Прикладні дослідження, під час яких здійснюються технічне й робоче проектування, виготовлення та випробування дослідних зразків, називаються дослідно-конструкторськими роботами. Результатом таких робіт є створення нової техніки конкретного експлуатаційного призначення. Вони є логічним про­довженням прикладної науково-дослідної роботи, де перевіряється можливість створення певного об’єкта з заданими властивостями.

Етапи науково-дослідної роботи. Науково-дослідні роботи є важливою стадією комплексної підготовки виробництва нових виробів. Цикли НДР складаються з можливих етапів, які є логічно обґрунтованими розділами, що мають самостійне значення і використовуються як об’єкт планування. Традиційно розрізняють такі етапи: 1) технічне завдання; 2) вибір напряму дослідження; 3) теоретичні й експериментальні дослідження; 4) технічний звіт; 5) здавання та приймання НДР.

Технічне завдання. У ньому визначаються мета, завдання дослідження, вимоги, техніко-економічне обґрунтування (ТЕО), основне цільове призначення, очікувані результати, методи і умови проведення, що рекомендуються, зміст досліджень за етапами і строками, склад виконавців, умови закінчення робіт. Технічне завдання (ТЗ) розробляється і затверджується замовником або виконавцем під час виконання ініціативних робіт. У процесі виконання науково-дослідних робіт ТЗ підлягають уточненню та доповненню.

Вибір напряму дослідження. Здійснюється підбір та вивчення спеціальної літератури, провадиться аналіз патентної інформації, стандартів та інших джерел за темою дослідження; техніко-економічний аналіз можливих рішень проблеми; розроблення рекомендацій щодо методів і способів досліджень. Вибір напрямів дослідження передбачає: дослідження, формування загальної методики дослідження та результат, що очікується.

Теоретичні та експериментальні дослідження. Етап охоплює: перевірку наукових і теоретичних ідей; вивчення аналогів, документації, звітів, розроблення та уточнення методики дослідження, експериментів, обґрунтувань; пошук нових рішень створення конструкцій та технологічних процесів; розробку схем; теоретичні обґрунтування; проектування макетів, стендів, зразків; виготовлення деталей; складання, монтаж і вдосконалення макетів та дослідних стендів; стендові та польові експериментальні випробування, аналіз їх результатів; доопрацювання експериментальних зразків, коригування технічної документації за результатами випробувань.

Технічний звіт. Основні типові розділи: анотація; перелік позначень, скорочень, прийнятих термінів та визначень; уведення (мета, зміст, ступінь новизни, обґрунтування для проведення, ТЕО об’єкта дослідження); техніко-економічне обґрунтування доцільності розробки; програма та методика дослідження; теоретичні і розрахункові дані; дані експериментальних досліджень; висновки та рекомендації; додатки; література.

До звіту додаються: інформаційна карта на НДР, патентний формуляр, авторські запити на відкриття та винаходи, карта технічного рівня і якості виробу, протоколи випробувань. Узагальнення та оцінка результатів наукових досліджень може закінчуватися також розробленням проекту ТЗ на конструкторські роботи.

Здавання та прийомка НДР. Етап закінчується підписан­ням комісією замовника акта прийняття науково-технічної роз­робки.

Після підписання акта прийняття розробник передає замовнику прийнятий комісією експериментальний зразок нового виробу; протоколи випробувань та акти прийняття дослідного зразка (макет) виробу; розрахунки економічної ефективності результатів використання розробки; необхідну конструкторську та технологічну документацію з виготовлення дослідного зразка.

Розробник бере участь у проектуванні та освоєнні нового виробу і разом із замовником несе відповідальність за досягнення гарантованих ним показників виробу.

Комплексне проведення НДР за певною цільовою програмою створює наробок для оперативного і якісного проведення дослідно-конструкторських робіт, конструкторської та технологічної підготовки виробництва, а також значно скорочує обсяги доробок та терміни створення й освоєння виробництвом нової техніки.

Дослідно-конструкторські роботи. Подальше практичне вті­лення результатів науково-дослідних робіт здійснюється шляхом проведення дослідно-конструкторських робіт. Дослідно-конструкторська робота може виконуватися без попередньої науково-дослідної роботи за окремим технічним завданням замовника.

На основі затвердженого технічного завдання ДКР здійснюється в кілька етапів.

Першим етапом є техніко-економічне обґрунтування (ТЕО) доцільності створення нового виробу і передання його для серійного виробництва. Розробляються можливі варіанти конструктивних та технологічних рішень, дається перелік робіт, загальний їх обсяг, витрати і терміни виконання, указуються виконавці. У ТЕО вказуються показники надійності, уніфікації і стандартизації, технічного рівня, визначається орієнтовна вартість дослідного і серійного зразка, витрати на організацію виробництва і експлуатацію, терміни постачання замовнику, а також склад робіт техніч­ної підготовки.

Другий етап пов’язаний з дослідженнями та уточненнями попередніх даних ТЕО, вибором варіантів побудови виробу та його частин з урахуванням вартості, ефективності та масштабів виробництва. Розробляються структурні, функціональні, принципові та інші схеми, визначаються конструкторські та технологічні рішення. Здійснюється макетування важливих функціональних частин виробу, формуються замовлення на розроблення і виготовлення нових матеріалів та комплектуючих.

Третій етап пов’язаний з проведенням теоретичної і експериментальної перевірки попередніх схемних, конструкторських та технологічних рішень, уточненням принципових схем, перевіркою нових матеріалів, напівфабрикатів, комплектуючих; виготовленням макетів та їх механічними і кліматичними випробуваннями. На цьому етапі оцінюються надійність виробу, його функціональних вузлів і частин, електричні і температурні режими, ремонтопридатність, зручність в експлуатації. Оцінюються відповідність застосовуваних елементів пропонованим вимогам, ступінь уніфікації, ефективність застосовуваних засобів технічного контролю за якістю. Розробляється робоча документація для виготовлення дослідного зразка.

На четвертому етапі складається перелік елементів, що підлягають вихідному контролю, і елементів, що підлягають тренуванню, макетується і компонується складна функціональна частина виробу. За технічної документацією при мінімальному технологічному оснащенні виготовляється дослідний зразок. За програмою і методикою розробника з участю представника замовника проводяться попередні заводські випробування з оформленням акта.

П’ятий етап завершує науково-технічну розробку видачею пропозицій про її використання, які мають відповідати таким вимогам:

1) новизна, перспективність та прогресивність запропонованих науково-технічних рішень; 2) економічна ефективність нового виробу або технологічного процесу; 3) патентоспроможність та конкурентоспроможність; 4) довговічність і експлуатаційна надійність виробу, стійкість технологічних процесів; 5) відповідність вимогам техніки безпеки, технічної естетики, наукової організації праці.

Дослідно-конструкторська робота вважається завершеною після оформлення акта комісією замовника, який підписується після випробування виробу, і рекомендацій до освоєння у вироб­ництві.

Приймальній комісії надаються: дослідний зразок виробу, що пройшов заводські випробування і прийнятий ВТКЯ; матеріали випробувань; комплект технічної документації; технічний звіт про виконання ДКР з рецензіями, висновками експертів; авторські свідоцтва та патенти.

Розробник передає замовнику: дослідний зразок виробу; протоколи випробувань та акти прийняття дослідного зразка і технологіч­них процесів; розрахунки показників ефективності використання результатів розробки, а також конструкторську та технологічну документацію.

Методи пошуку ідей. Створення нової техніки та технології ґрунтується на використанні творчих ідей, що раніше не використовувалися або сформувалися в процесі досліджень чи проектування. Серед методів, що забезпечують систематизоване, спрямоване мислення, виокремлюють морфологічний аналіз, методи аналогій, інверсії, фантазії, інтуїції, асоціації та ін.

Морфологічний аналіз здійснюється з використанням різних альтернативних науково-технічних рішень, принципів та концепцій проектування, схемно-конструктивних та конструкторсько-технологічних рішень, формування елементної бази, застосування матеріалів, які відповідають різноманітним техніко-економічним параметрам.

З урахуванням різноманітних можливостей вирішення проб­леми, будується морфологічна карта, де відображається список усіх існуючих, можливих і майбутніх варіантів вирішення проблеми. Такі карти покладаються в основу побудови економіко-математичної моделі створення нового виробу. При морфологічному підході організація мислення систематизована, що дає змогу формувати нові комбінації ідей.

Сутність методу аналогій полягає у використанні різноманітних прикладів з природи, її явищ, рослинного та тваринного світу, художньої літератури, мистецтва та ін. Наприклад, біотехнології, біомеханіка, біофізика, біохімія, біоніка та інші галузеві напрями сформувалися за принципом аналогій.

Активне спілкування фахівців різних галузей наукових досліджень також сприяють широкому використанню досягнень за методом аналогій.

Згідно з методом інверсій установлюються протилежні погляди на проблему та її вирішення.

Зміст методів фантазії, інтуїції, асоціації відповідає назвам цих методів.

Технічні ідеї виникають, як правило, унаслідок усвідомлення необхідності вирішення проблеми чи виконання завдання, активного, цілеспрямованого пошуку. Але процес пошуку має бути впорядкованим.

Організація винахідництва, раціоналізаторства та патентно-ліцензійної роботи. У процесі наукових досліджень у технічній сфері як результат творчої діяльності дослідників з’являються відкриття, винаходи та раціоналізаторські про-
позиції.

Відкриття — це встановлення невідомих раніше об’єктивно існуючих закономірностей, властивостей і явищ матеріального світу, що докорінно змінюють рівень пізнання. У процесі глибоких теоретичних досліджень здійснюється більшість відкриттів, які стають основою для винахідницької діяльності, що дає змогу розширити сферу їх використання. Відкриття оформлюється заявкою і фіксується виданим автору дипломом після експертної перевірки. Правовий захист поширюється тільки на авторство, саме відкриття може використовуватися без перешкод після його опублікування.

Винахід — це технічне рішення в будь-якій сфері народного господарства, що характеризується новизною або істотними відмінностями, які дають позитивний ефект. Винахідяк результат прикладних розробок має принципово відрізнятися від відомих рішень аналогічного технічного завдання у світовій практиці. До винаходів можуть належить нові пристрої, способи і речовини. Для пристроїв характерні нові схеми або робочі процеси, нові комбінації конструктивних елементів. Спосіб пропонує новий перелік або порядок дій (операцій), які виконуються людиною, машиною, апаратом, приладом відповідно до розроблених винахідником умов і режимів, що ведуть до поставленої мети. На винахід видається авторське свідоцтво або патент. На відміну від патенту, що дає право його власнику користуватися ним особисто, авторське свідоцтво тільки підтверджує авторство особи на винахід без права користування. Передаються па­тентні права за певну плату шляхом придбання ліцензії — документа, який посвідчує дозвіл власника на використання патенту іншими особами або організаціями, при цьому чітко визначається форма передання прав на використання винаходу: якщо залишає за собою — це проста ліцензія, у разі повної відмови — виключна ліцензія.

Під раціоналізаторською пропозицією розуміють технічне рішення, що є новим і корисним для підприємства, організації або установи і передбачає зміни конструкції виробів, технології та організації виробництва, техніки, що застосовується, складу матеріалу та комплектуючих виробів. Посвідчення на раціоналізаторську пропозицію видається автору підприємством, яке впроваджує цю пропозицію.

На підприємствах у конструкціях різних виробів і технологічних процесів використовуються як винаходи, так і раціоналізаторські пропозиції, які також є результатом творчого підходу до вирішення певного виробничо-технічного завдання, але на відміну від винаходу це рішення не вносить принципової новизни, не повторює раніше освоєних на даному підприємстві пропозицій, а його впровадження дає позитивний ефект. На підприємствах роботою з винахідництва і раціоналізації керує спеціальне бюро.

Для забезпечення високого рівня техніки, що розробляється, та її конкурентоспроможності на світовому ринку здійснюються патентні дослідження. На підприємствах створюються патентні служби, що забезпечують перевірку винаходів, науково-техніч­них досягнень на патентоспроможність і патентну чистоту, забезпечують патентування винаходів за кордоном, одночасно визначаючи, у яких країнах це доцільно робити.

Науково-технічна інформація. Підготовка виробництва до зміни продукту (технології) неможлива без інформаційного забезпечення всіх процесів наукових досліджень, проектування, виробництва та супроводження виробів на етапі експлуатації. Інформація є джерелом забезпечення актуальності проблем, що підлягають дослідженню та прогресивності рішень, які приймаються. Вона дає можливість усунути дублювання наукових і технічних рішень, скоротити затрати творчої праці, зменшити терміни і фінансові витрати на проведення комплексу робіт зі створення і освоєння нової продукції, полегшити уніфікацію і стандартизацію проектних рішень.

Уся інформація поділяється на внутрішню, проміжну та зовнішню. До внутрішньої належить виробнича інформація, яка впливає на ритмічність процесу розробок і виробництва. Така інформація матеріалізується в документах, які створюються на підприємстві, і циркулює в його межах. Проміжна інформація міститься в наукових звітах, кресленнях та іншій технічній документації. Зовнішня охоплює законодавчу, нормативну та науково-технічну інформацію, яка дає змогу дослідникам, проектувальникам ураховувати останні досягнення вітчизняної та зарубіжної науки і техніки у своїх розробках. На стадії наукових досліджень найважливішою інформацією є публікації, доповіді, статті, патенти, авторські свідоцтва, звіти про НДДКР різних організацій, виробнича документація про виготовлення аналогіч­ної продукції.

Сучасні інформаційні технології з застосуванням різноманітних технічних засобів та сукупність методів сприяють створенню інформаційно-пошукових систем. В основу такої системи покладено принцип розпізнання відповідності між змістом інформації, що зберігається, та запитом.