Проектирование в НИОКР

     Гибкое  автоматизированное производство – это совокупность нескольких гибких технологических комплексов, дополненных системами автоматизированной подготовки производства. Их применение позволяет многократно сократить время разработки, освоения и производства новой техники. [5]

 

 

     1.4. Внедрение систем автоматизированного проектирования

 

     Непрерывное усложнение технических средств и процессов их изготовления, повышающиеся требования к надёжности и качеству продукции, а также необходимость сокращения сроков подготовки производства, снижения трудоёмкости и стоимости инженерных работ неизбежно ведут к широкому внедрению вычислительной техники в процессы создания новых изделий.

     В последние  годы в нашей стране и за  рубежом разрабатываются и внедряются  системы автоматизированного проектирования (САПР), которые представляют собой комплекс технических средств, программного и математического обеспечения, предназначенный для выполнения в автоматическом режиме инженерных расчётов, графических работ, выбора вариантов технических и организационных решений и т.д.

     САПР успешно  применяются при разработке новых  изделий в радиоэлектронной промышленности, при проектировании самолётов, автомобилей, станков и другой продукции, при разработке технологических процессов и оснащения. Применение САПР весьма эффективно. Так, при проектировании многошпиндельных головок автоматических линий традиционным способом на сборочную единицу затрачивается 10-12 дней. С помощью САПР проектные работы выполняются за 15 мин. Весь цикл проектирования при этом занимает один-полтора дня. [5]

     До внедрения САПР на предприятии нужно прежде всего решить, применительно к каким задачам (или работам) проектирования наиболее эффективно её применение, сформулировать требования к ней, определить в общем виде структуру, выделить этапы разработки системы и составить перечень необходимых для этого исследований, а также установить, в каком объёме и виде она будет выдавать техническую документацию проекта и соответствие её действующим нормативно-техническим документам (ГОСТ, ОСТ, СТП, РТМ и т.д.). Кроме того, должны быть выполнены работы по формализации задач выбора и оптимизации проектных и конструкторских решений, формированию библиотек типовых технических и проектных решений, информационных баз, пакетов прикладных программ и технологии автоматизированного проектирования.

     САПР представляет  собой организационно-техническую  систему, состоящую из комплекса  средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с проектировщиками  и подразделениями проектной  организации. Проектировщик (конструктор, технолог) входит в состав любой САПР и является её пользователем, так как без человека автоматизированная система не может функционировать. Объектом автоматизации в САПР являются действия проектировщиков, разрабатывающих изделия или технологические процессы. САПР нельзя создать вне конкретного производства, на котором она будет использована.

     Комплекс  средств автоматизации включает  математическое, лингвистическое, программное,  информационное, методическое, организационное  аппаратное и техническое обеспечение.

     Математическое  обеспечение составляют математические  методы, модели и алгоритмы, необходимые  для осуществления автоматизированного  проектирования.

     Лингвистическое  обеспечение – совокупность специальных  языковых средств проектирования, предназначенных для общения человека с техническими и программными компонентами САПР.

      Программное  обеспечение является непосредственным  производным компонентом от математического  обеспечения и представляет собой  комплекс всех программ и эксплуатационной документации к ним.

     Информационное  обеспечение – это информация  о прототипах проектируемых изделий  или процессов, комплектующих  изделиях и материалах, об используемом  режущем инструменте, о правилах  и нормах проектирования, а также любая другая справочная информация, используемая проектировщиками для выработки проектных решений. Основная часть информационного обеспечения содержится в банках данных, состоящих из баз данных и систем управления базами данных.

     Организационное обеспечение устанавливает взаимодействие проектирующих и обслуживающих подразделений, ответственность специалистов за определение вида работ, приоритеты пользования средствами САПР и другие регламенты организационного характера. Соответствующий комплект документов составляют необходимые инструкции, приказы и штатные расписания.

     Техническое  обеспечение – комплекс всех  технических средств, используемых  при автоматизированном проектировании  и для поддержания средств  автоматизации в работоспособном  состоянии. [4]

     Внедрение  САПР требует создания соответствующей  системы организации работ, ибо  только в этом случае может  быть обеспечено эффективное  использование сложной и высокопроизводительной  техники.

     В организационной  структуре научно-технических подразделений предприятий при введении САПР необходимо выделить специальную службу, призванную заниматься автоматизацией проектно-конструкторских и технологических работ. В этой службе должны работать конструкторы и технологи-постановщики задач, математики-программисты, соответствующий технический персонал. Служба призвана обеспечить необходимые условия для создания, эксплуатации и развития САПР.

     При подготовке  к внедрению системы автоматизированного  проектирования необходимо разработать  различного рода классификаторы изделий, материалов, видов оборудования, оснастки и т.п. Классификатор деталей и сборочных единиц, например, содержит характеристики конструктивных элементов по определённым признакам, описание выполняемых ими функций, предусматривает стандартизацию сборочных единиц и деталей. [5]

     Решающими  условиями возможности и целесообразности  создания САПР являются: а) единство  принципов построения   объектов   проектирования; б) высокий уровень типизации и стандартизации элементов, из которых компонуют объекты проектирования; в) высокий уровень унификации процессов проектирования; г) большой объём проектных работ при индивидуальных требованиях к объектам проектирования. [4]

     На каждом  предприятии, внедряющем САПР, надо  разработать положения, регламентирующие организационную структуру подразделений и систему связей между ними в процессе подготовки производства, а также инструкции, определяющие функции, обязанности и права всех исполнителей работ.

     В настоящее  время ведутся работы по решению задач комплексной автоматизации инженерного труда. Заметная веха на этом пути – создание автоматизированных проектно-конструкторских бюро. В их функции входит выполнение всего комплекса работ от автоматизированной разработки эскиза изделия до выдачи управляющих программ для станков с ЧПУ и роботов. Документы создаваемые в таких бюро, могут быть выпущены как в виде традиционных чертежей, так и на магнитных носителях, в виде микрофиш и микрофильмов.

     Эффективность  внедрения автоматизированного  проектирования технологических процессов на одном из машиностроительных предприятий проиллюстрирована данными таблицы (см. табл. 1.1.) [5]

 

Таблица 1.1.

     Экономические  показатели внедрения автоматизированного  проектирования технологических  процессов

Наименование показателей	Проектирование технологических  процессов
	На токарные автоматы		На операции штамповки
	Ручное	Машинное	Ручное	Машинное
Среднее время  проектирования технологического  процесса на одну деталь, мин    Средние затраты  на разработку технологического процесса изготовления одной детали, руб.	645     11-84	82     4-49	408     5-89	71     2-63
Число разрабатываемых  технологических процессов в  год    Капитальные затраты,  руб.    Общая экономия, руб./год    Срок окупаемости, лет	20000 451000 396700 1,15		5780 29202 18843 1,5

 

 

     С появлением  средств машинной графики –  графических дисплеев, графопостроителей,  графических печатающих устройств  (плоттеров), кодировщиков и других  – стало возможным автоматизировать  наиболее трудоёмкие процессы  проектирования изделий и технологий. В состав таких САПР обязательно входит развитое программное обеспечение, включая универсальные и специализированные пакеты прикладных программ, обеспечивающие, как правило, работу системы в интерактивном (диалоговом) режиме.

    Важным результатом внедрения САПР являются и социологические факторы: повышение престижности и культуры труда при замене неавтоматизированных методов автоматизированными; повышение квалификации исполнителей; сокращение численности работников, занятых рутинными операциями.

     Организационно  САПР различного назначения создаются  в отделах главных конструкторов,  главных технологов и т.п. и  взаимодействуют с различными  подразделениями и службами предприятия. [4]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

 

 

     2.1. Предварительный этап выполнения РГРК

 

     Научно-исследовательская работа – первая стадия НИОКР, где реально начинает создаваться научно-техническая база будущих технических и других инноваций.

     Рекомендуются следующие основные этапы НИР:

1) Разработка технического задания на НИР – научное прогнозирование; анализ результатов фундаментальных и поисковых исследований; изучение патентной документации; учёт требований заказчиков.

2) Выбор направлений  исследования – сбор и изучение  научно-технической информации; составление аналитического обзора; поведение патентных исследований; формулирование возможных направлений решения задач, поставленных в техническом задании на НИР, и их сравнительная оценка; выбор и обоснование принятого направления исследований и способов решения задач; сопоставление ожидаемых показателей новой продукции после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов; оценка ориентировочной экономической эффективности новой продукции; разработка общей методики проведения исследований, составление промежуточного отчёта.

3) Теоретические и  экспериментальные исследования  – разработка рабочих гипотез;  построение моделей объекта исследований; обоснование допущений; выявление необходимости проведения экспериментов для подтверждения отдельных положений теоретических исследований или для получения конкретных значений параметров, необходимых для проведения расчётов; разработка методики экспериментальных исследований, подготовка моделей (макетов, экспериментальных образцов), а также испытательного оборудования; проведение экспериментов, обработка полученных данных; сопоставление результатов эксперимента с теоретическими исследованиями; корректировка теоретических моделей объекта; проведение при необходимости дополнительных экспериментов; проведение технико-экономических исследований; составление промежуточного отчёта.

4) Обобщение и оценка результатов исследований – обобщение результатов предыдущих этапов работ; оценка полноты решения задач; разработка рекомендаций по дальнейшим исследованиям и проведению ОКР; разработка проекта технического задания на ОКР; составление итогового отчёта; приёмка НИР комиссией.

     На стадии  разработки технического задания  на НИР используются следующие виды информации:

- объект исследования;

- описание требований  к объекту исследования;

- перечень функций  объекта исследования общетехнического  характера;

- перечень физических  и других эффектов, закономерностей  и теорий, которые могут быть основой принципа действия изделия;

- технические решения  (в прогнозных исследованиях);

- сведения о научно-техническом  потенциале исполнителя НИР;

- сведения о производственных  ресурсах (применительно к объекту  исследований);

- сведения о материальных ресурсах;

- маркетинговые сведения;

- данные об ожидаемом  экономическом эффекте.

 

 

     2.2. Основной этап выполнения РГРК

 

       2.2.1. Расчёт трудоёмкости этапов

 

     Выполнение  каждого этапа требует определённых  затрат труда, эти затраты

и составляют трудоёмкость этапов.

     Трудоёмкость- это уровень затраченного времени в человеках часах на выполнение этапов. Трудоёмкость темы равна сумме трудоёмкостей этапов.

                                                    T_темы=∑T_i                                                              (2.1)

     где:

     Т_i – трудоёмкость i-го этапа;

     n – количество этапов.

     Данный  расчёт является ответственной  частью экономических расчётов  по теме, так как трудовые затраты  составляют основную долю затрат на НИР и оказывают непосредственное влияние на сроки её выполнения.

     Уровень  трудовых затрат определяет трудоёмкость. Трудоёмкость может быть установлена  на основе нормативов, полученных  опытно-статистическим путём, в  результате обобщения аналогичных работ.

     Если работа  выполняется впервые и отсутствуют  нормативы на продолжительность  подэтапов, то для этого используют наиболее вероятные нормы для оценки трудоёмкости. При этом каждый подэтап получает три временных оценки: