ТЕМА 6: Организация научных исследований

В настоящее время научно-технический прогресс (НТП) является основным фактором интенсивного развития производства. Научные исследования являются основой НТП. Научные исследования бывают двух видов: фундаментальные и прикладные.

Фундаментальные исследования – исследования, предпринимаемые для развития научного знания. Цель фундаментальных исследований: открытие новых законов природы, свойств и явлений материального мира, установление новых принципов, закономерностей и т.д. Фундаментальные исследования включают в себя различные методы исследования:

1) наблюдение,

2) экспериментирование,

3) абстрактно-логические суждения,

4) расчеты,

5) другие приемы научного познания.

Фундаментальные исследования могут выполняться чисто теоретически. Им также присущ значительный элемент неопределенности. Фундаментальным исследованиям характерны следующие этапы:

1) выдвижение предварительной гипотезы и постановка задачи,

2) создание модели изучаемого явления или методики исследования,

3) экспериментальная проверка истинности гипотезы,

4) теоретические исследования и расчеты с учетом результатов эксперимента,

5) формулировка новых закономерностей, свойств и явлений и обоснование их практического применения.

Поисковые исследования выступают в качестве начальной стадии решения крупной научно-технической проблемы. Основная цель – отыскание конкретных областей практического применения открытых закономерностей. Поисковые исследования могут выполняться на стадиях как фундаментальных, так и прикладных исследований.

Задача прикладных исследований – отыскание конкретных областей применения результатов фундаментальных и поисковых исследований. Главная особенность прикладных исследований – ярко выраженная практическая направленность. На стадии прикладных исследований научные идеи воплощаются в конкретные технические решения: изобретения, проекты новых технологий, новые технические средства, новые методики, стандарты и т.д. На этой стадии для обоснования наиболее эффективных решений проводятся экспериментальные и лабораторные работы, опытно-производственные испытания возможных вариантов решения. Конечным результатом прикладных исследований является разработка технической документации.

Этапы, характерные для прикладных исследований:

1) информационный

Сбор информации, литературный обзор.

2) прогностический

Оценка значимости объекта исследования, устанавливается мировой уровень в конкретной области. Прогноз затрат, результатов и эффективности.

3) методический

Разработка программы, схемы исследования, составление графика работ.

4) теоретический

Поиск принципиальной схемы и вариантов решения, разработка математических и материальных моделей, макетов, образцов. Выполнение расчетов.

5) экспериментальный

Изготовление и апробирование моделей, образцов.

6) аналитический

Обоснование новизны полученных результатов, отправка заявок на изобретение. Составление отчета.

Наличие тех или иных этапов зависит от конкретной работы. Важное значение в научных исследованиях имеют анализ и обобщение имеющихся научно-технических достижений в исследуемой области, четкая постановка цели и задач, а также выбор наиболее рациональных этапов самого процесса исследования.

Результативность научно-исследовательских работ оценивается по трем критериям:

1) теоретическая значимость работы,

2) новизна,

3) практическая ценность полученных результатов.

Успех научного исследования зависит в основном от финансирования. Основными организационными звеньями, выполняющими научно-исследовательские работы, являются научно-исследовательский институт (НИИ), научно-производственные объединения (НПО), конструкторские бюро (КБ), Академия наук. Любую научно-исследовательскую организацию необходимо рассматривать как систему, состоящую из взаимосвязанных элементов: отделы, лаборатории, группы. Различают несколько типов научно-производственных структур:

1) тематическая

Формируется на основе разделения деятельности института. Научная проблема делится на отдельные темы, каждое подразделение выполняет свою тему. Преимущества тематической структуры – оперативность решения задач, высокая творческая отдача членов коллектива.

2) функциональная

Базируется на основе разделения функций, прежде всего по специальности работника. Тема проходит через все функциональные подразделения.

3) смешанная

Предполагает оптимальное соотношение функциональных и тематических подразделений.

4) матричная.

Важным этапом планирования научно-исследовательских работ является планирование стоимости работ. На каждую тему составляется смета затрат. Она включает в себя следующие статьи: материалы, оборудование, основная ЗП, дополнительная ЗП, отчисления на социальные нужды, расходы на командировки, оплата работ других организаций, прочие затраты и накладные расходы.

Открытие – установление неизвестных ранее объективно-существующих закономерностей, свойств и явлений материального мира, вносящих коренные изменения в знания. Любое открытие должно быть доказано – теоретически обосновано и экспериментально подтверждено. Автор открытия – тот, кто раньше всех заявил об открытии. Автору выдается диплом.

Изобретение – новое и обладающее существенными отличиями техническое решение задачи любой области народного хозяйства, дающее положительный эффект. Критерии изобретения: новизна, положительный эффект (повышение производительности труда, качества и т.д.). Объекты изобретения – конструкции машин и механизмов, приборов, инструментов, технологические процессы, растворы, сплавы. На изобретение выдается авторское свидетельство, патент.

Рационализаторское предложение – техническое решение, являющее новым и полезным для предприятия. Оно предусматривает изменение конструкции, технологии производства и т.д.

ТЕМА 7: Сетевые методы планирования

Сетевое планирование позволяет построить модель, отражающую порядок выполнения работ и дающую возможность своевременно получать информацию о состоянии работ. Сетевые модели относительно просты, удобны для анализа и при использовании вычислительной техники позволяют быстро определить оптимальный вариант выполнения работ. Накопленный опыт показывает, что наиболее рациональными областями применения являются следующие:

1) разработка сложных систем, в выполнении которых принимают участие организации и предприятия различных ведомств,

2) государственные программы,

3) планирование работ КБ, НИИ и т.д.,

4) строительство, ремонт оборудования и т.д.

Основные элементы сетевой модели:

Обозначение	Пояснение
	Событие
	Работа
	Фиктивная работа

Понятие события означает определенное состояние в процессе выполнения работ, т.е. начало и окончание работы.

Работа – основной элемент сетевой модели. Это процесс, проходящий во времени. Каждая работа характеризуется двумя событиями. Фиктивная работа специально вводится в модель для отображения логической связи между работами.

В любой сетевой модели есть начальное (нулевое), которому не предшествуют работы, и завершающее. Сетевая модель, отражающая логическую взаимосвязь событий, изображается графически в виде сетевого графика (сети), который состоит из стрелок и кружков. Для построения сетевого графика необходимо составить перечень всех событий и работ, включенных в комплекс. В перечне указываются кодовые номера событий и их наименование.

Пример. Исходные данные для построения сетевого графика приведены в таблице.

Код работы	Продолжительность работы (в днях)	Ранние	Поздние	Резерв (в днях)
Начало	Окончание	Начало	Окончание
0-1	0	0	0	0	0	−
0-2	5	0	5	6	11	6
1-3	9	0	9	0	9	−
1-4	18	0	18	2	20	2
2-5	8	5	13	11	19	6
3-4	11	9	20	9	20	−
4-6	5	20	25	20	25	−
5-6	6	13	19	19	25	6
6-7	15	25	40	25	40	−

Правила построения сетевой модели:

1) основой для построения является перечень работ в их взаимосвязи,

2) сетевая модель строится от начального к конечному событию,

3) при построении сетевой модели не допускается пересечение стрелок, замкнутых контуров, ответвлений,

4) длина стрелки не обязательно соответствуют продолжительности работы.

После построения сетевой модели следует расчет параметров сети:

1) критический путь,

2) ранние начало и окончание,

3) поздние начало и окончание,

4) резервы выполнения работ.

Критический путь – путь, имеющий наибольшую продолжительность. Понятие критического пути является главным в сетевом планировании. Его длина характеризует общую продолжительность выполнения всего комплекса работ. Критический путь позволяет определить срок окончания завершающего события. В процессе управления работами всё внимание уделяется работам на критическом пути. Это позволяет акцентировать внимание на ограниченном числе работ, соответственно лучше использовать ресурсы. Особенностью критического пути является то, работы, возникающие на нем, не имеют резервов времени.

Для определения критического пути выявляются все возможные пути от начального к конечному событию.

Пример. Из сетевого графика 0-1-3-4-6-7 = 40 дней, 0-2-5-6-7 = 34 дней, 0-1-4-6-7 = 38 дней. Критическим путем является 0-1-3-4-6-7. Вносим в таблицу работы, лежащие на критическом пути. Все остальные работы имеют резерв времени, который определяется разностью сроков в точке, в которой сходятся пути.

Любой срыв работы, лежащей на критическом пути, приведет к нарушению (удлинению) общего срока выполнения. Существует два способа подсчета резервов:

1) Ранние сроки определяются от начала, а поздние считают, отнимая от продолжительности критического пути предыдущие продолжительности.

2) Резерв – разница между поздним и ранним окончанием.

На производстве данные сетевого графика привязываются к календарному графику в линейном виде, где каждому рабочему дню в соответствующей последовательности соответствует определенная работа, выполняемая расчетное количество дней.

Поскольку некоторые работы сложно нормировать, то существуют также вероятностные сетевые модели.

ТЕМА 8: Организация конструкторской подготовки производства (КПП)

КПП преследует цель создания новых и совершенствования выпускаемых машин. Совершенствование уже существующей техники – эволюционный путь НТП. Революционный путь – создание принципиально новой техники и новой технологии.

Задачи КПП:

1) обеспечение неуклонного развития НТП

Эта задача вытекает из закона конкуренции.

2) выпуск продукции (техники), которая обеспечивает неуклонное повышение экономических показателей предприятия, выпускающих данную продукцию, и выгоды предприятий, использующих данную продукцию,

3) максимально сократить длительность, трудоемкость и стоимость КПП.

КПП осуществляется в ОКБ (особое КБ – самостоятельная организация, по каждому планируемому изделию назначается главный конструктор), СКБ (специальное КБ – может быть самостоятельной организацией, но иногда находится в ведении завода-изготовителя), КБ (конструкторское бюро – заводское подразделение).

КПП состоит из 5 этапов:

1) техническое задание ТЗ,

На этой стадии устанавливается основное назначение, тактико-технические характеристики, показатели качества, предъявляемые к разрабатываемому изделию. Как правило, ТЗ разрабатывается на основе:

a. требований заказчика,

b. выполненных научно-исследовательских и экспериментальных работ,

c. анализа передовых достижений зарубежной техники,

d. учета требования рынка (маркетинговых исследований).

ТЗ в общем случае содержит следующие разделы:

a. область применения,

b. основания для разработки,

c. источники разработки,

d. технические требования (показатели надежности, технологичности, показатели безопасности, требования к упаковке, транспортированию, хранению и т.д.),

e. экономические показатели,

f. порядок контроля производства.

2) техническое предложение,

Совокупность конструкторских документов, которые содержат технические и экономические обоснования целесообразности разработки изделия. Техническое предложение также состоит из разделов. Приводятся различные параметры продукции, зависящие от характера её исполнения.

3) эскизный проект,

Совокупность конструкторских документов, которые содержат принципиальные конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе работы изделия. На этой стадии ведется разработка принципиально новых узлов. Также содержит чертежи общего вида: чертежи отдельных узлов и т.д. Оформляется в виде пояснительной записки.

4) технический проект,

Совокупность конструкторских документов, которые содержат окончательные технические решения, дающие полные представления об устройстве разрабатываемого изделия. Приводятся расчеты основных деталей на прочность, жесткость, кинематические и динамические характеристики и экономическую эффективность.

5) разработка рабочей документации.

Включает 3 подстадии:

a. разработка документации на изготовление опытного образца нового изделия,

Опытный образец изготавливается в экспериментальном цеху, количество опытных образцов зависит от сложности изготовления (авиастроение – 1 шт., станкостроение 1-5 шт., тракторостроение – 20-30 шт. (опытная партия), автомобилестроение – 200-300 шт. (опытная серия)). По результатам испытания в техническую документацию вносятся поправки и исправления, и затем документация передается предприятию для серийного изготовления.

b. разработка документации на изготовление установочной серии,

В отдельных случаях для приемочных испытаний создается комиссия. В результате приемочных испытаний составляется протокол испытаний и акт приемки опытного образца.

c. разработка документации на серийное или массовое производство изделия.

Перечисленные выше этапы строго соблюдаются в массовом и серийном производстве. Первые 4 стадии проходят процедуры согласования и утверждения. Отдельные этапы могут совмещаться.

В настоящее время актуальной является автоматизация проектирования новой техники.

ТЕМА 9: Организация технологической подготовки производства (ТПП)

Технологическая подготовка – совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства. Главная задача – создание оптимальных материально-технических посылок для выпуска в кратчайший срок с минимальными затратами современных машин. Цели, стоящие перед ТПП:

1) освоение и выпуск конкурентоспособной продукции,

2) организация гибкого производства, способного к быстрому переходу на выпуск нового изделия,

3) организация обеспечения основного производства всеми видами технологической документации,

Принципы, положенные в основу ТПП:

1) системный подход,

2) унификация инструментов, типизация и стандартизация процессов,

3) преемственность решений.

Экономическая эффективность ТПП складывается из:

1) сокращение сроков осуществления ТПП,

2) снижение затрат (трудовых, материальных, инженерного труда),

3) повышение производительности труда,

4) снижение трудоемкости производства основного изделия,

5) снижение брака.

На крупных машиностроительных предприятиях ТПП распределена между отделами главного технолога, главного металлурга и главного сварщика. Существует 3 вида технологических процессов: единичный, типовой и групповой.

Основные этапы разработки технологического процесса

Этап	Задачи, решаемые на этапе	Основные документы, необходимые для решения задач
1. Анализ исходных данных	Предварительное ознакомление с конструкцией и назначением предмета труда.	1. Программа выпуска Nвып 2. Конструкторская документация 3. Данные архива производственно-технической документации
2. Выбор вида технологического процесса (поиск аналога)	Формирование технологического кода изделия по технологическому классификатору	1. Конструкторская документация 2. Технологический классификатор изделия 3. Типовые, групповые или единичные технологические процессы
3. Выбор исходной заготовки и методов её изготовления
4. Выбор технологических баз
5. Составление технологического маршрута обработки
6. Разработка технологических операций
7. Нормирование технологического процесса
8. Определение требований техники безопасности
9. Расчет экономической эффективности процесса
10. Оформление технологического процесса	Нормоконтроль и согласование со всеми заинтересованными службами	Стандарты

Необходимость каждого этапа зависит от вида и типа производства.