Лекция 22. Техническое регулирование и его роль в инженерной деятельности

22.1. Конструкторское, технологическое, испытательное, производственное, эксплуатационное направления инженерной деятельности.

После одобрения проекта заказчиком начинается его практическое воплощение, и первое, что необходимо сделать, это разработать конструкторскую документацию или, другими словами, выразить идеи и образы проекта на универсальном языке чертежа. Конечно, при разработке проекта в составе проектной документации разрабатывается чертежная документация проекта. Но ее отличие от конструкторской документации состоит в том, что ее целью является убедить заказчика в реальности и реализуемости проекта. Проектную документацию, как правило, не согласуют столь тщательно с технологическими службами производства. По проектной документации не изготавливается объект проектирования. Это забота конструкторов – выразить представления проекта в чертежах в соответствии с требованиями нормативной документации (стандартов всех уровней, руководящих документов, инструкций и т.п.) и с возможностями производства. По сути дела, именно через конструкторскую документацию проект становится доступным производству.

Нередко бывает так, что проект разрабатывает одна проектная организация, а конструкторскую документацию выпускают разные конструкторские организации. При этом одна из них является головной. Такая ситуация типична для проектов сложных технических объектов, функционирующих в разные моменты времени. Чтобы проект сложного технического объекта был эффективен и его можно было воплотить в чертежах, необходимо согласование действий и результатов этих действий разных конструкторских организаций. На основе этого сформулирован принцип взаимодействия конструкторских организаций, создающих части одного технического проекта, названного групповым принципом Родена, т.е. надо научиться удалять из своих частей все, что мешает созданию единого, высокоэффективного технического объекта. Делать это чрезвычайно трудно, так как поначалу каждому участнику создания единого технического объекта кажется, что им сделано все для совершенства этого объекта, но этого не сделал его смежник. Не надо искать недостатки у него, надо искать их у себя и подчинять свои амбиции общему делу. Только в этом случае создаются подлинные шедевры техники.

Продуктом деятельности и проектного, и конструкторского этапов является графическая и текстовая документация.Конструкторская документация более конкретно воплощает в себе образы будущего объекта, ориентирована на конкретные виды производственного оборудования и учитывает наличие на производстве совершенно определенных и конкретных технологий. Поэтому разработка конструкторской документации проходит в теснейшей связи с технологиями. Требования к конструкторской документации со стороны технологов и требования самой конструкторской документации к производству в зависимости от того, предназначена ли она для единичного производства, серийного или массового различны. Это связано с тем, что разные объемы выпускаемой продукции требуют разной организации производства, разной технической оснащенности и разной укомплектованности рабочими специальностями. Чем более массовыми является производство, тем на большее количество простых операций расчленяется производственный процесс, тем ниже квалификация рабочих на большинстве операций. Затраты на изготовление продукта массового производства должны быть минимальны, только в этом случае такое производство будет приносить прибыль. Особенности массового производства неизбежно диктуют свои требования к конструкторской документации: её чертежи должны быть рассчитаны на применение на станках-автоматах, на поточных и конвейерных линиях.

На предприятиях штучного производства. На таких производствах главным требованием к продукции является требование высокого качества.. Именно за качество, за уникальность продукции платит заказчик. Соответственно выбираются технологии и строится конструкторская документация.

Обычно комплект конструкторской документации включает в себя стандартизованный набор графических и текстовых документов, построение которых тоже стандартизовано. Работа конструкторов в наибольшей степени, чем работа других специалистов, связана со стандартами.

Согласно федеральному закону «О техническом регулировании» использование стандартов не предписано, как ранее, а должно выполняться добровольно.Мировой опыт работы говорит о том, что можно так организовать работы, что их выполнение будет разумно и эффективно только в том случае, если их по-другому сделать невозможно.Именно так я понимаю добровольность использования стандартов.Важную роль в выпуске всей конструкторской документации в нашей стране все­гда играла Единая система конструкторской документации (ЕСКД).В неё входит 147 стандартов, которые определяют порядок выпуска конструкторской документации, исполнение её одинаковым образом независимо от того, для какой продукции она разрабатывается, установленными символами обозначаются некоторые виды технологических операций, шероховатость поверхности, размеры детали и многое другое, что входит в чертёж, делая его понятным и инженеру, и рабочему.

Не менее 20 лет тому назад за границей и в СССР началось освоение очень важного направления проектных и конструкторских работ: создание и использование систем автоматизированного проектирования (САПР).Первоначально этот вид проектирования и конструирования рассматривался как способ ускорения выполнения проектных и конструкторских работ ГСейчас стало очевидным, что САПР играет более важную и сложную роль в проектировании и конструировании. САПР сочетает коллективную, иерархически организованную работу людей с применением электронно-вычислительных машин, меняя при этом психологию организованного труда. В проектной или конструкторской деятельности издавна использовался ручной труд. Простейшие инстру­менты (рейсфедеры, линейки, циркули, кульманы, рейсшины и т. и.) конструкторского труда использовались вручную и индивидуально для выполнения чертёжных работ То есть конструктор сам работал на кульмане, используя нормативно-техническую документацию. Результа­ты его труда проверялись работниками нормализационного контроля (нормоконтроля) на соответствие требованиям ЕСКД. Все виды конст­рукторского труда выполнялись вручную.

В Системе Автоматизированного Проектирвоанияиспользуются электронно-вычислительные машины. В этих машинах выполнение работ специализировано.В одной и той же ЭВМ есть программы для написания текстов, для изображения картин, для изображения чертежей, для сбора в одну группу родственных текстов или сведений и т. д., и т. п. Теперь, полу­чив ЭВМ, конструктор получает и возможность в составе программного обеспечения создавать тексты с помощью текстовых редакторов, графиче­ских специализированных или общего назначения графических редакторов, создавать базы данных, с помощью математических программ выполнять специальные или общие математические расчёты; наконец, создаются редак­торы для написания специализированных документов и работы с ними.

Таким образом, кроме тех знаний, которые приобретал конструктор, технолог или специалист по прочности конструкций, заканчивая высшее учебное заведение, эти специалисты, обучаясь САПР, приобретают знания использования ЭВМ и программного обеспечения. Однако эти дополнительные знания создаются людьми, интересы которых не совпадают с интересами совер­шенствования знаний конструктора, и возникает проблема неиспользован­ных знаний. За короткое время смены поколений ЭВМ мы почувствовали, как планомерно и настойчиво нам навязывают эту смену. Надо совершенствоваться в расширении своих знаний, а нам при этом навязывают нечто не очень нужное.

Важным этапом грамотного конструирования вещей являются изготовление и испытания опытных образцов и макетов новой техники. Испытаниям подвергают лишь особо важные сборочные единицы (узлы) или модели конструируемых установок, что в значительной мере компенсирует неполноту испытаний сложной и дорогостоящей техники.

Все остальные виды техники надо обязательно всесторонне и тщательно испытывать, воссоздавая при этом не только нормальные условия работы, но и условия экстремальные и аварийные. К сожалению, не все проектные и конструкторские организации имеют возможность изготавливать экспериментальные образцы и макеты, проводить полный цикл лабораторных или натурных испытаний. Этап испытания экспериментальных образцов и макетов новой техники позволяет наиболее полно выявить и устранить недостатки проектного и конструкторского направлений инженерной деятельности, и по нашему мнению, обязателен, особенно для ответственной и потенциально опасной техники. Должно быть правилом: если конструкторская организация не в состоянии выполнять всесторонние испытания образцов своей новой продукции, такую организацию надо лишать права разрабатывать конструкторскую документацию, а продукцию, не прошедшую таких испытаний, не допускать на рынок.

Для реализации новой продукции необходимо создание или собственной испытательной базы, или наличие возможности использовать испытательную базу другой организации. Испытательная база должна быть сертифицирована, то есть она должна быть проверена соответствующей организацией , которой дано право проверки испытательной базы на соответствие государственным или международным документам.

Какие виды испытаний должна обеспечивать испытательная база? Воздействие транспортировки или собственного перемещения на изделие (продукцию) можно проверять или в натурных испытаниях, или в лаборатории, или смешанно. Хорошо известно, какие частоты и амплитуды перегрузок возникают при транспортировке автомобильным транспортом по дорогам разного качества, и какие – при транспортировке воздушным транспортом при разных режимах. Воспроизводятся все эти условия с помощью вибростендов различной конструкции и разным тяговым усилием, то есть, сейчас нет необходимости воспроизводить транспортировку натурными способами.

Продукция может перемещаться из среды с одной температурой в среду с другой температурой, что приводит к появлению температурных напряжений и к их следствию: трещинам и даже потере работоспособности. Условия с разными температурными воздействиями и с разными их длительностями. Включая и изменения влажности, можно легко воспроизвести в тепловых камерах, тепловлажностных камерах; и, наконец, режимы с изменением температуры, температурных перепадов давления можно воспроизводить в термобарокамерах. Экстремальные тепловые воздействия на продукцию типа пожаров имитируют на специальных огневых стендах.

С помощью копровых установок можно испытывать продукцию на стойкость к ударным перегрузкам, возникающим при падении продукции с разных высот на основания разной жесткости. Такими испытаниями можно имитировать и аварийные ситуации типа столкновения транспортных средств, падения самолетов и т.п.

Испытания продукции на воздействие различных эксплуатационных и аварийных воздействий в лабораторных условиях выполняются на экспериментальных образцах и макетах продукции. Эти изделия должны быть представлены, и в то же время не содержать лишних деталей. Для разных видов испытаний приходится изготавливать разные макеты, поскольку реакция продукции на разные внешние воздействия выявляется типами датчиков.

Таким образом, для испытания продукции необходимы соответствующее испытательное оборудование, экспериментальные образцы и макеты с разными датчиками, система регистрации и расшифровки показаний датчиков.

Обычно созданием и эксплуатацией испытательного оборудования занимают­ся инженеры разных специальностей. Одни инженеры разрабатывают конст­рукторскую и технологическую документацию для производства такого обо­рудования (чаще всего это делается в специализированных фирмах). Другие инженеры только эксплуатируют испытательное оборудование. Третьи зани­маются разработкой представительных макетов и, наконец, четвёртые прово­дят испытания и занимаются расшифровкой показаний датчиков и интерпре­тацией полученных результатов. Несмотря на то что фирмы, разрабатывающие испытательное оборудова­ние и поставляющие его для оснащения испытательных баз, стремятся макси­мально упростить процесс обработки данных о реакции продукции на соответствующий вид испытания, инженерам-испытателям нередко приходится проявлять подлинное мастерство, чтобы однозначно интерпретировать пока­зания датчиков.

Результаты испытаний нередко выявляют недостатки конструкции, её слабые места или ненадёжность технологических приемов изготовле­ния. Это приводит к изменению конструкции или/и технологии и повто­рению испытаний. Лучше выявить не­достатки на этапе испытаний, который для того и существует, чтобы вы­явить недостатки, чем обнаружить недостатки после поступления про­дукции заказчику или на рынок.

Этап испытаний является своеобразным барьером, который преодолевает только качественная продукция. Однако надо помнить, что испы­тания повышают себестоимость создания продукции и потому их объём и продолжительность не могут быть произвольны и являются предметом оптимизации процесса, получившего в теории проверки качества про­дукции названия «риск производителя (изготовителя)» и «риск потребителя (заказчика)».

В книге Б. Хэнсена определены следующие понятия:

α - риск производителя, который определяется как риск потерь, ко­торые несёт производитель при отклонении продукции в результате осу­ществления выборочного контроля.

β - риск потребителя, который определяется как риск потерь, кото­рые несёт покупатель при приемке продукции в результате осуществле­ния плана выборочного контроля.

Риск производителя состоит в том, что в результате осуществления плана выборочного контроля будет забракована годная продукция и производитель не получит прибыли. Производитель несет потери из-за несовершенства выборочного контроля и выбранных методов этого контроля.

Риск потребителя состоит в том, что в результате осуществления плана выборочного контроля (на который, по нашему мнению, потребитель, если он не является заказчиком, влиять не может) он приобретёт продукцию с браком, который не выявил или не может выявить выборочный контроль. В этом случае потребитель несёт потери из-за несовершенства выборочного контроля, план которого разработал производитель.

Понятия «риск производителя» и «риск потребителя» можно распространить на любой вид взаимодействия, в котором участвуют две стороны с противоположными интересами. Производитель (или, более общее: исполнитель) всегда заинтересован в наименьших затратах на изготовление (исполнение). Это достигается применением простых тех­нологий, малой материалоёмкостью продукции, использованием низко­квалифицированной рабочей силы, контролем с малой выборкой или ма­лым количеством испытаний и проверок, но всё это, как правило, снижа­ет качество продукции и увеличивает риск потребителя (заказчика). По­следнему надо быть уверенным, что он получит продукцию высокого качества. Его интересует своя выгода, а не выгода производителя (испол­ин юля). Компромисс (консенсус) между интересами заказчика и испол­нителя скрепляется техническим заданием. Если продукция производится для сбыта на рынке и явного заказчика на производимую продукцию нет, интересы заказчика (потребителя) защищает государство через действие Федерального закона «О техническом регулировании», мерами воздействия на недобросовестного производителя.

После завершения отработки конструкторская документация поступает на завод ил заводы-изготовители. Обычно производство не сразу приступает к изготовлению новой техники. Его инженерам и рабочим необходимо время, чтобы освоить её производство. Это время, естественно, разное для продукции единичного, серийного или массового производства. Часто, перед тем как начать серийное или массовое производ­ство какого-то вида продукции, завод (фабрика, комбинат, производст­венное объединение и т. п.) выпускает установочную партию продукции.

Это как бы свидетельство готовности и отработанности производствен­ного процесса, проверка его в деле. По сути, качество изделий установочной партии является мерилом уровня подготовки производства к стабильному и качественному выпуску продукции. На этапе установочной партии решается большинство вопросов между конструкторами, технологами и отделами сбыта продукции. Эти вопросы, как правило, связаны с разрешением всё того же противоречия между снижением себестоимости и повышением про­изводительности и поддержания требуемого уровня качества. Никаких об­щих рецептов, как разрешать возникающие противоречия, не существует, но поскольку, не разрешив эти противоречия, нельзя двигаться дальше, кон­фликтующие стороны при активном участии своих начальников приходят к компромиссу. В противном случае продукция никогда не появится.

Окончательную оценку проектной, конструкторской и производст­венной деятельности даёт эксплуатация новой техники. На этом этапе важной особенностью инженерной деятельности является точное соблюдение условий эксплуатации. Если в процессе эксплуатации какой-то техники возникло жела­ние сделать что-то не так, как предписали её создатели, то необходимо обратиться к создателю техники со своими идеями, независимо от того, насколько хорошо освоили эту технику эксплуатирующие, её инженеры.

Требование неукоснительного соблюдения правил экс­плуатации должно быть обязательным, а всякие отступления от них должны строго наказываться. Мы тоже придерживаемся этой точки зрения и видим творчество инженеров, эксплуатирующих технику, в четком соблюдении правил её эксплуатации, в понимании того, какие процессы происходят при работе эксплуатируемой ими техники, а выявлении недостатков в её работе, грамотном формулировании сути недостатка.

Недостатки в работе могут возникнуть по разным причинам, но их принято делить на три группы:

• заложенные в конструкцию изначально, при её разработке­ -
  некачественное конструирование;
• заложенные при изготовлении - некачественное изготовление;
• возникшие из-за неправильной эксплуатации: эксплуатация в непре­дусмотренных условиях нагружения, температуры и/или влажности, силь­но загазованная или запылённая окружающая среда, удары и вибрации с
  амплитудами или частотой, недопустимыми для данной конструкции.

Выявление причин плохой работы технического устройства обычно начинают с выявления условий эксплуатации. Если нарушений в этом не выясняют, как и из чего изготавливалось устройство, т. е. прове­ряют соблюдение производством требований конструкторской документации.

Главным при принятии того или иного ре­шения должно быть соображение обеспечения безопасности. Другими словами, из всех решений надо выбирать такое, которое, прежде всего, обеспечивает безопасность персонала, населения и окружающей среды.

Нам осталось разобрать последнее направление инженерной деятельно­сти - деятельность в сфере управления. Эта деятельность тоже разнообразна и, хотя она, на первый взгляд, не связана с разработкой документации, про­изводством техники или её эксплуатацией, управленческую деятельность нельзя рассматривать как неизбежное зло. Она становится таковой, если плохо организована или в ней участвуют равнодушные, черствые люди. Управленческая деятельность подобна дирижёру, от умения и таланта кото­рого в очень сильной степени зависит успех оркестра, т. е. предприятия. Ес­ли продолжать сравнение, то само управление можно уподобить оркестру, потому что в его состав входят службы обеспечения, техники безопасности, контроля деятельности, сбыта, рекламы, маркетинга, исследования спроса покупателей и деятельности конкурентов. В этих службах работают инжене­ры с техническим, экономическим и даже художественным образовани­ем. Вне этого курса остаются очень нужные современным инженерам, по нашему мнению, разделы математики. Казавшиеся абстрактными ма­тематические понятия множеств, отношений, графов, возникшие в конце XIX - начале XX века, оказались наиболее подходящими для решения новых инженерных задач.