Методика розробки інноваційних виробничих рішень

При інноваційному підході до виробничого рішення використовується технічний аналіз і синтез можливих ситуації, в якій є відомі технічні рішення і вимагається розв’язати конкретне завдання, тобто отримати інноваційне конструкційне, технологічне чи організаційне рішення. Оскільки в реальних умовах діє безліч чинників, то процес такого рішення надзвичайно складним і є похідним від ситуації. Мистецтвом виконати інноваційне рішення можна оволодіти тільки в результаті власної практики, проте для цього потрібна відповідна теоретична підготовка, направлена на уміння пошуку принципово нових рішень і знайомство з практикою її використання у вибраній галузі діяльності. Особливо відсутні публікації по механізму отримання таких рішень. Роботи по теоретичним основах інновацій тільки розвертаються: так, в Великобританії лише в 1997 році був відкритий інноваційний виробничий центр, а в багатьох країнах вони взагалі відсутні або якщо і є, то займаються іншими питаннями,

наприклад, інвестиціями.

Технічні рішення загалом окреслюються основними групами: конструкцій ними, технологічними, організаційними й експлуатаційними. Конструкційні рішення охоплюють технологічне обладнання та оснащення, а також частково виріб, технологічні – технологію їх виготовлення, організаційні - реалізацію виробничих процесів в просторі та часі, експлуатаційні – експлуатацію виробів і технологічного обладнання з оснащенням. Для цих груп загальною є схема взаємозв'язків (рис. 2.11). Приступаючи до вирішення, встановлюються відомі аналоги, при цьому вони можуть і не відноситися безпосередньо до тематики, але там мають бути подібні елементи рішення з інших областей. Потім вибирається прототип, тобто найбільш близький аналог. При цьому можливе використання комплексного (збірного), умовного прототипу, на базі якого передбачається отримати істотно нове рішення. Його отримання забезпечується процесом утворення інноваційних рішень. Інноваційне рішення, в порівнянні з традиційним відрізняється додатковим позитивним ефектом. Вважається, що традиційне рішення може мати добрі техніко-економічні показники, але інноваційне - більш високі та при створенні додаткового ефекту. Не дивлячись на очевидні переваги інноваційного рішення, проблемі не приділяється належної уваги, а точніше ніякої. Відсутнє повне стимулювання цієї діяльності.

Механізм утворення інноваційних рішень може розглядатися як чорна скринька, на вхід якої поступає інформація про прототип, аналоги, а на виході знімається інноваційне рішення. При цьому на процес впливають принаймні дві групи чинників: зв'язані з загальним рівнем технічного розвитку виробництва 1, інформованістю 2, доступними засобами 3 і людським чинником (професіоналізм 4, методологія 5 і рівень логічного технічного мислення 6. Взаємодія вказаних чинників ще не вивчена, хоча кожний з них окремо добре відомий. Особливо неясний взаємозв'язок логічного мислення проектанта з обсягом знань і використовуваною методологією. Відома безліч випадків, коли є достатньо високий професіоналізм, який відповідає сучасному рівню розвитку науки і техніки в даній області, використовуються передові методології, але інноваційне рішення не виходить. Очевидно, секрет криється в структурі логічного технічного мислення та співвідношеннях між його рівнями і окремими елементами. Проектант просто виявляється непідготовленим чи навіть нездібним до отримання таких рішень. Швидше всього він їх просто не бачить. Аналізуючи психологічну сторону цієї проблеми, можна відзначити, що відомі також люди, які гальмують будь-яке нове рішення, причому, навіть несвідомо. Як відомо, їх на зивають консерваторами. Історія розвитку техніки повна прикладами з тієї і іншої сторони, проте новаторів чомусь значно менше. Навкруги новатора утворюється оточення консерваторів, які якби навіть «підживляються» його енергією для виконання своєї гальмівної роботи.

Загальна блок-схема виявлення, розробки і впровадження інноваційного технічного рішення (рис. 2.12) передбачає виконання ряду взаємозалежних етапів, котрі згруповані в три групи: передінноваційні, власне інноваційні та експериментально-впроваджувальні. Встановлення об'єкту інноваційної технічної розробки виконується при аналізі ситуації, що склалася, в виробництві з конкретного питання. Перед усім конкретизується завдання, тому що реальні ситуації рідко бувають чіткими по причині складної взаємодії з навколишнім середовищем. Далі збирається інформація, котра є необхідною для виконання інноваційного рішення, встановлюються аналоги і прототип. При встановленні додаткового ефекту проводиться співставлення з необхідними витратами на його досягнення. Якщо такі витрати значні, то додатковий ефект коректується в напрямку його зменшення, або вибору інших способів досягнення. Встановлення можливих напрямків інноваційного прориву виконується на основі більшій чи меншій подібності окремих елементів рішення. Лише після цього проводиться попереднє коректування поставленого завдання та мети майбутньої інноваційної розробки. Лише дослідне впровадження інноваційного рішення та його кінцеве коректування дозволяє здійснити виробниче впровадження.

Розробка інноваційного технічного рішення найбільш складна і складається з своїх етапів (рис. 2.13). Спочатку складається дета льна принципова схема прототипу з вказівкою з вказівкою всіх функцій та дій. Процес дещо ускладнюється за наявності збірного, умовного прототипу, в якому окремі функції або навіть їхні елементи узяті з різних прототипів. При такому підході і визначених умовах збірний прототип вже сам по собі може становити інноваційне рішення, яке просто необхідно довести до розуму. Однак такі випадки рідкі, тому частіше виникає справа з штучно створеним монстром, необхідним для пошуку інноваційного рішення. Відомо також, що сума ефектів в дійсному інноваційному рішенні не створює нового позитивного ефекту.

Після виявлення недоліків прототипу, які підлягають усуненню в іннова-ційному рішенні, виконується градація по складності усунення. Можливо, що частину недоліків і не вдасться усунути, але це повинно бути технічно та економічно обґрунтовано. Відомо, що перехід на не традиційне мислення, використання нових способів і взагалі погляд на проблему навіть з іншої сторони, дозволяють усувати будь-які недоліки. Найбільш складним є формування моделі ідеального інноваційного рішення. Загалом, побудова моделей - це мистецтво, яке також не кожному дано. Оскільки реальній ситуації властиві багато особливостей, то необхідно стежити за її адекватністю до реальних умов. Тут додатково було б корисно знати теорію катастроф, в якій розглядаються умови, при яких стійкий стан моделі може стати хитким і перейти до іншого небажаного під впливом незначних збурювань. На основі такої моделі вже можуть бути сформовані відмінні ознаки інноваційного рішення, що забезпечують новий додатковий ефект. В коло відмінних ознак входять як нові ознаки, так і відомі, сполучення яких і дає цей ефект.

В процесі роботи з відмітними ознаками виявляються протиріччя та обме-

ження в реалізації окремих ознак. При цьому, поділ суперечливих властивостей виконується як в просторі, так і в часі, що відноситься до об'єднання однорідних або неоднорідних підсистем, їхнього поєднання з антипідсистемами. При необхідності виконується перехід до підсистеми, що працює на мікрорівні, заміна фазового стану частини підсистеми, використання явищ, що супроводжують фазовий перехід. Оскільки число протиріч і обмежень порівняно невелике, то значна частина задач вирішується за аналогією з іншими.

Встановлення способів рішень за окремими ознаками вимагає визначення конкуруючих і вибору якнайкращого варіанту. Часто і тут користуються аналогіями. При цьому, відповідь формується поступово. Варіанти можливих рішень за окремими елементами ознак встановлюються відповідно до можливих реалізацій обраних способів рішення. Найбільш відповідальним етапом є формування дерева технічних рішень, яке представляється графом і записується матрицею рішень. Воно відрізняється одержанням загальних рішень поставленої задачі, тобто упорядкуванням елементних рішень. Приводять не всі можливі рішення, а лише конкурентоспроможні. При утрудненні спочатку можна відібрати можливі рішення, а потім виділити конкурентоспроможні. Згодом отримане дерево технічних рішень уточнюється шляхом визначення діапазону параметрів і характеристик (частина рішень при цьому може відпасти). Оптимізація дерева технічних рішень повинна проводитися в багатоцільовій постановці за комплексним критерієм. Виділяються параметричні та динамічні зв'язки, які адекватно описують допустимий діапазон ознак і представляються у вигляді функціональної залежності, рівнянь, таблиць, тощо.

На цій базі формується алгоритм обчислень припустимих ознак, що дозволяє визначити одне з рішень. Перед оптимальним розподілом завдань за окремими елементами потрібно отримати області спеціалізації елементів стратегії, котрі є підмножинами областей технічно досяжних параметрів. Це досить складне завдання. Оптимізація параметрів, за умови оптимального розподілу завдань, зводиться до встановлення параметрів, які забезпечують найкраще виконання завдання, що алгоритмічно представляє ітераційне рішення відомої задачі оптимального функціонування та оптимізації параметрів. До труднощів рішення також відноситься різна їхня розмірність і багатоекстремальність.

Виділене оптимальне інноваційне технічне рішення за комплексним критерієм в залежності від виду підлягає детальній конструкторській, технологічній чи організаційній розробці. Забезпечення оптимальності досягається тільки при аналізі та синтезі множини компонувань, які відповідають оптимальній схемі рішення. Їхній структурний аналіз і синтез включає складання структурних схем і формул на різних рівнях, їх кількісний аналіз і вибір оптимальної. Після виготовлення дослідних зразків конструкції, одержання складальної технології виготовлення чи нової організації з метою усунення допущених недоробок проводяться експериментальні дослідження та коректування інноваційного технічного рішення. Наступні етапи зв'язані з дослідно-виробничим впровадженням отриманого рішення, що відрізняються від попередніх масштабом і

особливостями такого впровадження (взірці, дослідна партія і т.д.).

Формування дерева технічних рішень на перших етапах передбачає складання конкурентоспроможних принципових рішень з використанням різних способів їх роботи. В результаті аналізу та синтезу конкурентних схем рішень формуються їх базові схеми, які уточняються за вимогами технологічного процесу виготовлення продукції.

Таким чином, формування інноваційних технічних рішень представляється багаторівневою ієрархічною системою взаємозв'язаних і послідовно уточнюючих етапів розробки. При такому підході може бути забезпечена будь-який ступінь деталізації інноваційного рішення, так як система пошуку має необмежені межені можливості горизонтального та вертикального розвитку.

Як приклад розглянутого отримання інноваційного конструкційного рішення механічного орієнтуючо-складального модуля (рис. 2.14), котрий використовується при автоматичному складанні деталей типу тіл обертання: заклепок, гвинтів, болтів, тощо з метою суміщення їх осей. В якості прототипу для виконання цих операцій вибраний складальний робот, схват 3 якого за програмою забезпечує необхідне лінійне та кутове розташування осей вал 2 - втулка 1 (рухи f), виконує орієнтування цих деталей та подальше складання (позиція І). Недоліками прототипу є складність системи і велика вартість, які бажано усунути в інноваційному рішенні. Забезпечити співвісність складаних деталей можна по-різному і одним з таких рішень було б використання властивостей конуса 4 (позиція II), який конічною поверхнею забезпечує лінійне взаємне розташування осей деталей, а торцевою - кутове. При цьому, надалі потрібно було б здійснювати фіксований підйом валу 2, усунення конуса 4 з над отвору і виконання складального руху b, що з погляду кількості рухів і супутніх похибок викликає відомі значні труднощі. Якщо конус виконати розрізним 5 (позиція III), то схема дещо спрощується, а точність взаємного розташування осей складаних деталей підвищується. Надалі інноваційна розробка продовжується у напрямку заміни розрізного конуса трьома орієнтуючими штирями 6 (позиція IV) і введення проміжної втулки 8 та зубчатки 7 (позиція V). Орієнтуючі штирі 6 забезпечують лінійне розташування осей цих деталей, а при русі b** втулки 8 вниз, її торець - кутове. При цьому рух d* штирів 6 виконувати окремо не потрібно, оскільки він виконується автоматично при русі втулки 8 вниз. Виникаючі похибки автоматичного орієнтування та складання деталей 1-2 знаходяться в межах точності виготовлення деталей та складання цього модуля, а допустима похибка позиціювання над отвором збільшилася на декілька порядків і склала трохи менше величини діаметра отвору. Загальний вигляд отриманого модуля показаний на позиції VI.

Додатковим ефектом модуля є значне спрощення конструкції, підвищення надійності, зниження вартості та можливість подачі модуля в зону складання з довільною значною похибкою. Для забезпечення універсальності передбачено використання проміжних втулок (на схемі не показано), виконаних по діаметру валу. На виконане рішення був отриманий патент України (№81289, 2007 рік).

Таким чином, загальна блок-схема виявлення, розробки і впровадження інноваційного технічного рішення передбачає виконання ряду взаємозалежних етапів Перше це встановлення завдання інноваційної технічної розробки. Частіше всього це бувають “вузькі місця“ при забезпеченні тих або інших показників якості продукції, хоча можливі і інші причини, пов'язані з інженерною чи навіть не інженерною діяльністю. Загалом, все це напряму пов'язано з технічним прогресом: прагненням до нового, не пізнаного, допитливістю, хобі та іншим. Потім, в першому наближенні, формується завдання та мета майбутньої інноваційної розробки. Перш за все, встановлюється, в чому саме полягає сутність завдання. Цей процес постановки завдання часто буває тривалим (залежно від складності) і вимагає володіння багатьма навиками аналізу та синтезу. На наступному етапі виконується збір інформації, необхідної для отримання інноваційного рішення, визначення аналогів і вибір прототипу. Характерною помилкою було б обмеження рамок пошуку лише аналогами. Багато є подібних рішень в інших галузях, а особливо - в природі (невичерпне джерело). Це скрутний пошук і часто може виявитися вельми ефективним. Тільки після всього цього виконується коректування завдання та мети майбутньої інноваційної розробки. При цьому можна застосовувати системи прийняття рішень в умовах невизначеності, які тепер інтенсивно розпрацьовуються. Відомі пакети прикладних програм прийняття рішень IDSS (Intelligent Decision Support System).