ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА НОВОЙ ПРОДУКЦИИ

Процесс освоения новой продукции требует непрерывной информационной поддержки на всех этапах жизненного цикла продукта. Современные информационные технологии позволяют заменить килограммы технической документации дисками и дискетами, а также объединить единым информационным пространством различных участников инновационного процесса: заказчика, поставщиков, подрядчиков, проектировщиков, а также каналы сбыта новой продукции. Создаются многопрофильные коллективы, работающие по единому плану разработки проектно-конструкторской документации, производства новой продукции и ее поддержки на фазе эксплуатации.

Предприятие, не применяющее профессионально ориентированные программные продукты в области подготовки производства новых изделий, не может считаться конкурентоспособным, поскольку при ручном способе вычерчивания чертежей и разработке другой технической документации, срок освоения новой продукции становится неприемлемо большим, а затраты на доработку и внесение изменений в проект слишком значительными.

Применение новых информационных технологий в области подготовки производства позволяет сократить сроки разработки новой продукции с нескольких лет до нескольких месяцев, т.е. в разы.

Подготовка производства – это наиболее сложный и дорогостоящий этап инновационного процесса.

Под подготовкой производства понимают совокупность научно-исследовательских, конструкторских, технологических, производственных, организационно-плановых работ и расчетов, необходимых для освоения новой и совершенствования выпускаемой предприятием продукции. Выпуск новой продукции требует изготовления большого количества инструментов, приспособлений, штампов и другой технологической оснастки, приобретения или изготовления недостающего оборудования, создания опытного производства.

Объем работ по подготовке производства увеличивается с увеличением серийности продукции.

Сложная продукция имеет тысячи, иногда десятки тысяч деталей. Это требует длительного времени, большого объема подготовительных работ, даже для изделий, выпускаемых в единичных экземплярах.

В серийном производстве затраты существенно возрастают, так, например, подготовка производства одной детали средней сложности в крупносерийном производстве требует более 500 нормо-часов.

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) - до 60-65 %.

Наша страна относится к тем немногим странам, которые владеют макротехнологиями, определяющими лицо современного мира. Всего насчитывается 50 макротехнологий, обеспечивающих выпуск наукоемкой продукции: автомобилестроение, производство и модернизация военной техники, современных морских и речных судов, композитных материалов и т.д.

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.

3) Эскизная документация. Содержит конструкторские документы, которые дают представление об устройстве 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 и т.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.

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 технологической 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 процессов 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 %.

Сравнение двух различных технологий производства. При освоении новой продукции на предприятии могут применяться уже известные технологии. Например, для изготовления новой детали можно использовать либо сварную, либо литую заготовки. Необходимое сварочное и литейное оборудование на предприятии имеется. Поэтому капитальные вложения в это оборудование нет необходимости принимать во внимание при выборе того или иного варианта производства деталей. Выбор технологии производства в этом случае осуществляется только по изменяющимся статьям текущих затрат. Все изменяющиеся затраты разделяют на переменные и постоянные:

, (11.1)

где X и W – переменные затраты на единицу продукции и постоянные затраты на произведенный объем продукции, соответственно; n - произведенные объемы продукции.

Та технология будет более эффективной, которой будет соответствовать минимум затрат Z.

Технологическая себестоимость продукции - это суммарная величина текущих затрат, которая зависит от метода обработки; при сравнении методов обработки во внимание принимаются только те затраты, которые имеют различное значение для этих двух методов.

Критический объем производства n_k – это такой объем производства продукции при котором Z_A = Z_B. Из последнего равенства вытекает, что

. (11.2)

При n < n_k более эффективной будет технология A, а при n > n_k – технология B, так как затраты Z на производство продукции в этих диапазонах объемов будут минимальны. При n = n_k обе технологии будут эквивалентны.

Технология A характеризуется высокими переменными затратами, а B – высокими постоянными. Для технологий с высокими переменными затратами характерно следующее: высокая материалоемкость, трудоемкость и энергоемкость производства; слабая автоматизация; относительно небольшая стоимость оборудования. Такие технологии конкурентоспособны при небольших объемах производства.

Особенность технологий с высокими постоянными затратами: большая стоимость оборудования; высокий уровень автоматизации; значительная доля заемного капитала. Окупаются эти технологии при относительно больших объемах производства. Применение дорогостоящего оборудования и средств автоматизации позволяет снизить переменные затраты - на материалы и заработную плату производственных рабочих.