Основная задача конструкторской подготовки производства – разработка конструкторско-технической документации на проектируемое изделие необходимого качества в минимальные сроки.
Одним из направлений сокращения времени подготовки производства является постадийное ведение процесса разработки документации, позволяющее использовать результаты каждой стадии для оформления заказа на необходимые комплектующие изделия.
В соответствии с Единой системой конструкторской документации (ЕСКД) конструкторская подготовка производства состоит из пяти этапов подготовки документации.
1. Разработка технического задания (ТЗ). Техническое задание, предваряющее собственно конструкторскую подготовку производства и подготавливаемое, как правило, совместно с заказчиком, организацией-разработчиком конструкции и изготовителем, включает:
- наименование изделия и область применения;
- основание для разработки, то есть перечень документов, регламентирующих разработку;
- цель, эксплуатационное и функциональное назначение, перспективность разработки;
- источники разработки, то есть перечень НИР, патентов, публикаций и т.д.;
- технические (или тактико-технические) требования: состав изделия (или системы), показатели назначения, требования надежности, технологичности, унификации и стандартизации, безопасности, экологии, эстетики и эргономики;
- экономические показатели: ориентировочная экономическая эффективность, лимитная (предельная) цена, годовая потребность и др.;
- перечень этапов разработки с указанием инвестиций;
- порядок контроля и приемки.
Таким образом, в техническом задании должны содержаться все основные исходные данные для проектирования изделия, обосновываться целесообразность и эффективность его создания.
В то же время жестких требований к содержанию технического задания нет. Роль ТЗ могут выполнять договор, заявка заказчика, контракт, протокол, в которых обязательно отражаются вопросы безопасности, экологии, ресурсосбережения.
2. Техническое предложение (ТП). Подготавливается разработчиком и содержит документы, обосновывающие принятый вариант для дальнейшей конструкторской разработки на основе технико-экономического анализа вариантов возможных решений. После согласования с заказчиком и утверждения им ТП становится основой выполнения последующих этапов.
3. Эскизный проект. В процессе его выполнения разрабатываются предварительные чертежи, составляются спецификации сборочных единиц, изготавливаются при необходимости макеты.
4. Технический проект. На этом этапе дается конструкторское оформление всех компонентов изделия, проводится большое количество расчетов, связанных с обеспечением прочности, жесткости, надежности изделия. При этом необходимо обеспечить минимальные издержки производства при соблюдении всех эксплуатационных требований к изделию.
5. Разработка рабочей документации. В условиях серийного и массового производства разработка рабочей документации включает подготовку документации: опытного образца (или опытной партии); установочных серий (на основе которой проводятся изготовление и испытание изделий); серийного или массового производства (на основе которой проводятся изготовление и испытание контрольной серии, окончательная корректировка документов для технологической подготовки освоения производства).
Основные требования к выполнению рабочих чертежей в соответствии с Единой системой конструкторской документации (ЕСКД) включают следующие положения:
- оптимальное применение стандартных и покупных изделий, соответствующих современному уровню техники;
- достижение в необходимой степени взаимозаменяемости деталей и узлов, наиболее выгодных способов изготовления и ремонта изделия, максимальное удобство эксплуатации;
- рациональное ограничение номенклатуры размеров конструктивных элементов, марок и сортамента материалов и покрытий.
Состав работ, особенно на стадии разработки рабочей документации, может существенно отличаться от указанного. Для единичного производства отпадают, например, работы, связанные с изготовлением и испытаниями опытного образца. Перечень работ зависит также от сложности конструкции, степени ее унификации, уровня кооперирования и других факторов.
Современный подход к конструированию изделий требует широкого применения методов унификации и агрегатирования (блочности) для повышения технологичности конструкции, снижения затрат, связанных с технической подготовкой производства и производственных расходов, сокращения сроков подготовки и освоения новых изделий, снижения издержек при эксплуатации и ремонте.
Унификация конструкций позволяет устранить излишнее многообразие их типов и типоразмеров за счет использования в новых конструкциях уже освоенных ранее в производстве деталей и сборочных единиц.
Процесс унификации конструкций и их отдельных элементов представляет собой одно из перспективных направлений повышения технологичности изделий. При унификации одна из конструкций выбирается в качестве «базовой модели», а затем путем присоединения к ней или изъятия из нее частей и механизмов создается ряд производных конструкций. В них резко сокращается число оригинальных деталей за счет увеличения унифицированных и заимствованных из базовой. Таким путем осуществляется конструктивная преемственность изделий, формируются их конструктивные ряды (семейства, серии, гаммы). Унификация конструкций тесно связана с унификацией материалов, ассортимент которых велик.
Унификация материалов. Строгий отбор необходимых материалов способствует сокращению номенклатуры, улучшает и упрощает условия материально-технического снабжения, увеличивает партии поставок, тем самым содействуя рационализации складского хозяйства и снижению издержек производства.
Агрегатирование конструкций. Унификация конструкций в своем последовательном развитии приводит к новым, более совершенным и эффективным формам – агрегатированию (блочности) и стандартизации.
Метод агрегатирования сводится к компоновке изделий из отдельных самостоятельных, но взаимосвязанных унифицированных сборочных единиц (узлов, агрегатов).
Изделия, построенные методом агрегатирования, отличаются высокой ремонтной технологичностью, легко встраиваются в автоматические линии, могут быстро переналаживаться на другие объекты производства, что позволяет эффективно использовать их даже при мелкосерийном выпуске продукции.
Стандартизация конструкций. Важнейшей задачей стандартизации является отбор лучшего из того, что имеется в отечественной и зарубежной технике, внедрение в промышленность с целью достижения наиболее прогрессивных технических и экономических показателей ее работы.
Особого внимания заслуживает комплексная стандартизация, которая обеспечивает взаимосвязь отдельных стандартов, чтобы качество изделий, определяемое их конструктивно-технологическими и эксплуатационными характеристиками, было теснейшим образом связано с качеством применяемых для них материалов, комплектующих изделий, а также с методами их производства, измерения, приемки и оценки.
Для обобщенной оценки результатов работ, проведенных с целью повышения технологичности конструкций по линии унификации, агрегатирования и комплексной стандартизации, конструктор использует ряд коэффициентов:
коэффициент унификации (Ку):
Ку = (Ну + Нс): Нобщ,
где Ну, Нс, Нобщ – число наименований деталей унифицированных (заимствованных), стандартизованных и общее число деталей;
коэффициент конструктивной преемственности (Кпр):
Кпр = Дз : Добщ,
где Дз, Добщ – число деталей, заимствованных из других конструкций данного ряда; общее число деталей в изделии;
коэффициент повторяемости (Кповт):
Кповт = Добщ : Нобщ;
коэффициент стандартизации (Кст):
Кст = Дс : Добщ
где Дс – число стандартизованных деталей в изделии;
коэффициент собираемости (Ксоб):
Ксоб = Тсб: (Тсб + Тпр + Тр),
где Тсб – трудоемкость сборочных работ;
Тпр – трудоемкость пригоночных работ;
Тр – трудоемкость регулировочных работ.
Чем выше значения всех коэффициентов технологичности, тем экономичнее конструкция, тем быстрее ее можно освоить в производстве и тем удобнее и дешевле будет ее эксплуатация.
Структура основного органа конструкторской подготовки внутри предприятия (отдела главного конструктора (ОГК)), определяется содержанием выполняемых им работ.
Если этот отдел получает готовую конструкторскую документацию (обычно в виде технического проекта), то основная его задача – составление рабочей документации применительно к условиям предприятия. Для таких случаев в отделе главного конструктора имеется ряд групп или бюро, специализирующихся на доработке отдельных видов продукции или агрегатов при выпуске сложных изделий. Поскольку одна из важнейших проблем в настоящее время – повышение технологичности и качества выпускаемых изделий, то, кроме специализированных проектных групп или бюро, в ОГК создаются: бюро нормализации и стандартизации, бюро надежности, группа эксплуатации и т.п.
Если отдел главного конструктора самостоятельно ведет работы по всем этапам проектирования, то он превращается в конструкторское бюро предприятия и имеет соответствующую структуру. Возглавляет такое бюро начальник на правах заместителя директора предприятия. При конструкторском бюро создаются собственные планово-производственный и технический отделы.
В последние годы появилась новая форма организации проектных подразделений – проблемная группа. Такая группа создается из работников различных специальностей (инженеров-конструкторов различного профиля, инженеров-технологов, экономистов, специалистов по надежности, эргономике, технической эстетике и т.д.) для комплексного решения конкретной задачи. Эта форма организации позволяет значительно сократить цикл конструкторской подготовки, повысить качество разработки, но она сопровождается трудностями, связанными с периодическим набором и роспуском группы.
