Этапы подготовки производства к выпуску новой продукции

В подготовке производства выделяют три этапа – прикладные научно-исследовательские работы(НИР), конструкторская и технологическая подготовка производства.

Технологическая подготовка производства следует непосредственно за конструкторской и, где это возможно, должна проводиться параллельно с ней. В крупносерийном производстве технологическая подготовка по объему, продолжительности и стоимости занимает наибольший удельный вес в общем объеме подготовки производства.

Прикладные научно-исследовательские работы. Прикладные НИР проводят научно-исследовательские институты (НИИ) и конструкторские бюро (КБ), последние могут быть как самостоятельными организациями, так и являться подразделениями предприятий. Наиболее длительными и капиталоемкими являются инвестиции в прикладные НИР. Эти работы проводят только при освоении принципиально новой продукции, базирующейся на изобретениях и научных открытиях. Финансировать прикладные НИР могут только крупные промышленные предприятия, работающие в наукоемких отраслях производства, Инвестиции в прикладные НИР имеют невысокую результативность – всего лишь 30 – 50 % разработок заканчиваются успешно. Средняя продолжительность прикладных НИР 3 –4 года. Тем не менее, крупнейшие корпорации вынуждены вкладывать средства в этот вид деятельности, поскольку именно в этой области формируется конкурентное преимущество. НИИ и КБ занимаются не только прикладными НИР, основной объем работ приходится на опытно-конструкторские работы(ОКР):

Прикладные НИР 4 %

Эскизное проектирование 34 %

Разработка рабочей конструкторской документации на опытные образцы их изготовление и испытание56 %

Корректировка документации 6 %

Итого 100 %

Рынок наукоемкой продукции в конце XX в. оценивался примерно в 2,3 трлн. долл., из них на долю России приходилось всего лишь 0,3 %. По оценке экспертов в начале XXI в. доля России может увеличится до примерно 10 %. Наша страна относится к тем немногим странам, которые владеют макротехнологиями – определяющими лицо современного мира. Всего насчитывается 50 макротехнологий, обеспечивающих выпуск наукоемкой продукции: производство самолетов, атомных реакторов, морских судов, ракетоносителей, композитных материалов и т.д. Особенных успехов Россия добилась в области производства вооружений. Россия – единственная страна, которая производит сразу два типа истребителей – «МИГ» и «СУ», а также два типа вертолетов – «МИ» и «КА». Европейским же странам пришлось объединить свои усилия для производства одного типа истребителя – «Мираж». В производстве гражданской продукции наша страна пока не занимает лидирующих позиций в мире.

Конструкторская подготовка производства состоит из ряда стадий. Проектирование новой продукции начинается с разработки технического задания.

1) В техническом задании формулируются технические, эксплуатационные и производственные требования к продукции. Задаются исходные данные для проектирования. Особое внимание уделяется проработке патентов, специальной литературы с описанием аналогичной продукции или технологии. Техническое задание согласуется и подписывается заказчиком.

2) Техническое предложение. Рассматриваются и отбираются различные варианты конструкции изделия. Если имеются сомнения в технической осуществимости замысла, разрабатываются параллельные подходы, проводят исследования там, где наблюдается максимальная неопределенность. Параллельные подходы гарантируют, что хотя бы одно пригодное решение будет получено. Например, при разработке конструкции капсулы первой баллистической ракеты, проводились одновременные эксперименты с различными обтекателями капсулы. Цель – выяснить какая капсула возвращается в атмосферу не сгорая.

3) Эскизная документация. Содержит конструкторские документы, которые дают представление обустройстве и принципе действия изделия. На этой стадии разрабатываются: принципиальная схема изделия, общая компоновка, эскизы чертежей общего вида, спецификации сборочных единиц. Изготавливается лабораторный макет нового изделия.

4) Техническая документация. Это совокупность конструкторских документов, которые содержат окончательные технические решения и исходные данные для разработки рабочей документации. На этой стадии проводятся расчеты на прочность и жесткость, долговечность, коррозийную стойкость ит.д. Создаются компоновочные чертежи, чертежи агрегатов и сборочных единиц. Разрабатывается инструкция по эксплуатации изделия.

5) Рабочая документация. Эта документация непосредственно используется в цехах предприятия для изготовления деталей, сборочных единиц, сборки изделия. В состав рабочей документации входят: чертежи всех деталей, сборочных узлов, спецификации покупных изделий. Эта документация разрабатывается на опытный образец, установочную серию, установившееся производство.

Изготовлению опытного образца предшествует соответствующая технологическая подготовка его изготовления. Проводятся испытания образца на соответствие требованиям технических условий. По результатам испытаний рабочая документация дорабатывается и затем используется для производства установочной серии. По результатам производства вносятся изменения в документацию на установившееся серийное производство.

На этапе конструкторской подготовки производства разработчики руководствуются тремя основными принципами – унификации, агрегатирования и технологичности изделия.

Унификация – это устранение излишнего многообразия в конструкции деталей и узлов, в изделиях одинакового назначения, но различных типоразмеров, а также в конструкциях резьб, посадок, валов, отверстий, сортах материалов, в формах технической документации. Унификация приносит большую выгоду на этапе конструкторской подготовки, поскольку при проектировании нового изделия используются чертежи деталей и узлов аналогичных изделий, выпускаемых предприятием. Кроме того, унификация позволяет перейти от единичных процессов изготовления деталей к серийным, что снижает их себестоимость.

Принцип агрегатирования (блочности) лежит в основе такой компоновки изделия, при которой оно создается из самостоятельных узлов и механизмов, обособленно монтируемых в общем корпусе или раме. Применение такой компоновки позволяет проводить параллельное проектирование отдельных сборочных единиц, что сокращает общий срок разработки изделия. Принцип блочности позволяет также производить ремонт и модернизацию изделия с минимальными затратами времени, что обеспечивается унификацией присоединительных размеров.

Принцип технологичности – это такие качества конструкции, которые позволяют изготовить ее в конкретных производственных условиях с наименьшими затратами и кроме того обеспечивают заданную надежность в процессе эксплуатации. При отработке изделия на технологичность используют метод функционально–стоимостного анализа, который достаточно полно освещен в учебной литературе.

Технологическая подготовка производства. На этом этапе осуществляется выбор заготовок; выбор производственных участков и цехов для изготовления деталей и сборки изделия; подбор типовых технологических процессов, проектирование последовательности технологических операций; проектирование и изготовление технологической оснастки; проектирование производственных участков; оформление документации на технологические процессы; внедрение технологических процессов.

Основные стадии технологической подготовки производства следующие.

1) Разработка технологических процессов. На этой стадии разрабатывается маршрутная, а затем операционная технология изготовления деталей и сборочных единиц. При этом используются фонды документации на типовые технологические процессы и операции. Выбор различных вариантов технологического процесса должен определяться не только техническими требованиями производства, но и экономической целесообразностью.

2) Конструирование и изготовление нестандартного специального технологического оборудования и технологической оснастки. На этой стадии используют нормальное и специальное технологическое оснащение. Нормальное – все виды режущих и измерительных инструментов широкого применения. Специальное – для выполнения конкретной технологической операции. Чем выше серийность производства, тем больше применяется специальное оснащение. При изготовлении специального оснащения в свою очередь используется нормализованное, ранее спроектированное и изготовленное технологическое оснащение. Нормализованное оснащение – это банк унифицированных деталей и сборочных единиц, из которых по чертежам собирают нужное приспособление. После использования оно разбирается на составные части и из них может быть собрано другое приспособление. Преимущество нормализованной оснастки – быстрота ее использования (обычно сборка приспособления занимает 2 – 3 ч). На изготовление и проектирование специальной оснастки уходит 60 – 70 % всей технологической подготовки производства. Использование нормализованной оснастки позволяет расширить область применения оснащения, сделать его более универсальным.

3) Внедрение технологических процессов. Эта работа осуществляется по мере получения цехами документации и специального оснащения. Наладка и внедрение технологических процессов осуществляется технологами, которые разрабатывали эти процессы, при непосредственном участии цехового персонала. Технологический процесс считается внедренным, когда достигнуты изготовление и сборка изделия в соответствии с требованиями чертежа.

На этапе технологической подготовки производства принцип типизации технологических процесс имеет большое значение. Все детали, проходящие механообработку, делятся на определенные типы.

На типы деталей составляются карты-трафареты типового технологического процесса. Это позволяет обрабатывать типовые детали по одному и тому же маршруту, используя то же самое оборудование, оснастку, обеспечивать одинаковую точность и чистоту поверхности. Типизация позволяет снизить трудозатраты на составление документации в среднем на 60 %.