Тема 8.2. Организация научно исследовательских работ

8.2.1. Организация научно – исследовательских работ

Продукция современного машиностроения является результатом не только конструкторской и технологической деятельности, но и результатом труда научных работников. Именно развитие науки обеспечило создание отдельных отраслей производства таких как радиоэлектроника, лазерная техника и технология, робототехника, ядерная техника, биотехнология, электронно-вычислительная техника.

В современном промышленном производстве можно выделить, так называемые, наукоемкие производства, к которым относятся производство микроэлектронной техники, информационной техники, промышленных роботов, гибких производственных систем, биотехнология.

Рис. 8.2.1. Основные этапы жизненного цикла

Научные исследования – это специфический вид профессиональной интеллектуальной деятельности, имеющей следующие результаты:

– новые знания, идеи, представления, изложенные в научных отчетах;

– новые идеи и знания, подготовленные для практического использования в форме конструкторской и технологической документации, изготовленных опытных образцов;

– идеи, овеществленные в новых изделиях, внедренных технологических процессах, методах управления.

Применение прогрессивных форм организации и планирования научно-исследовательских работ должно учитывать особенности развития науки на современном этапе, к которым можно отнести:

1. Переход в науке от индивидуальных разработок новой техники к сложным комплексным программам, включающим в разработку ряд научных организаций и конструкторских бюро различных отраслей промышленности.

2. Рост сложности и комплексности разрабатываемых и внедряемых объектов новой техники. Современные машины и оборудование отличаются сложной функциональной структурой, наличием элементов и устройств автоматики, микроэлектроники и др.

3. Наука является непосредственной производительной силой общества. Научно-технический прогресс оказывает прямое воздействие не только на производственную сферу, но и на непроизводственную (здравоохранение, образование, культуру).

4. Необходимость учета возрастающего влияния крупных технических нововведений, технологических процессов на экологические параметры окружающей среды.

5. Усиление социальной ориентации научно-технического прогресса на повышении жизненного уровня населения, создание новых бытовых приборов, автомобилей повышенной комфортности и безопасности, аудио- и видеотехники.

Рис. 8.2.2. Стадии и этапы ЖЦП

При возникновении потребности общества, государст­ва в выполнении техникой новых функции или в качественно новом уровне их выполнения начинается первый этап жизненного цикла (блок 1) - научно-исследовательские работы (ПИР), которые могут носить фундаментальный, поисковый или прикладной характер. В процессе прохождения этого этапа возникают и проходят всестороннюю проверку новые идеи, реализуемые иногда в виде открытий и изобретении.

Изобретение — это результат исследова­ний, реализованный в новом приборе, механизме, инструменте, технологии, методе и прочем, созданном человеком.

Открытие — это результат исследований, возможно, побочный. Открытие, а также изобретение делаются, как правило, на фундаментальном уровне и редко изобретателем-одиночкой. Они могут произойти случайно и не преследуют цель получить выгоду.

Теоретические предпосылки решения проблем проверяются проведением опытно- экспериментальных работ, которые довольно часто продолжают­ся одновременно с конструкторскими и технологическими разработками. Начало следующих этапов связано с изучением результатов НИР, па­тентными исследованиями по отечественным и зарубежным изобретени­ям, возможностью приобрести необходимые лицензии.

Научные исследования, направленные на создание новой техники, подразделяются на фундаментальные, поисковые и прикладные.

Фундаментальные исследования – это научные (теоретические и экспериментальные) исследования, расширяющие представления человека о материальном мире, которые дают возможность развития новых видов техники и технологии. По данным исследований, только 5 – 10 % результатов фундаментальных работ реализуются на практике, остальные – пополняют потенциал научных знаний об окружающем мире. Наивысшим достижением фундаментальных исследований является признание их результатов в качестве открытий.

Основными направлениями фундаментальных исследований являются:

– исследование новых путей развития и совершенствования техники;

– открытие новых явлений и закономерностей материального мира;

– разработка новых теоретических положений в экономике, организации производства.

Поисковые исследования базируются на фундаментальных и позволяют создать новые направления развития техники, обеспечивающие значительное повышение производительности труда и качества выпускаемых изделий, и включает следующие направления:

– поиск путей применения новых явлений и закономерностей в технике;

– прогнозирование развития техники;

– исследование применяемости новых экономических и организационных положений.

Прикладные исследования позволяют на основе фундаментальных и поисковых работ решить конкретные научные проблемы, обеспечивающие создание новых изделий и технологий, и включают следующие направления:

– разработка новых конструкций машин и приборов;

– разработка и совершенствование технологических процессов;

– повышение качества, надежности и долговечности машин и приборов;

– разработка и совершенствование методов организации труда и производства, техники безопасности на рабочих местах.

При проведении научных исследований, наряду с научными задачами, приходится решать ряд организационно-экономических вопросов, связанных с планированием, финансированием и экономическим обоснованием работ. Совокупность работ, выполняемых при проведении научных исследований по определенной проблеме, называется темой. Каждая тема имеет свои особенности по поставленным целям и задачам, преобладанию теоретических или экспериментальных исследований, однако можно выделить ряд типовых этапов:

1. Разработка технического задания на тему, в котором формулируются цель и задачи исследования, технические требования к выполнению работы, устанавливаются сроки исполнения, источники финансирования. Дается предварительная оценка эффективности работы, которая впоследствии уточняется и корректируется.

2. Изучение состояния вопроса, где осуществляется подбор и анализ имеющихся материалов (патентов, изобретений, литературных источников) по исследуемой проблеме; выбирается направление исследования; составляется календарный план-график выполнения работы с разбивкой по месяцам; формируются конкретные задания исполнителям.

3. Проведение теоретических исследований и разработка методики проведения экспериментальных работ, где прорабатываются теоретические аспекты решаемой проблемы, наиболее важные методологические вопросы, которые должны быть выявлены в последующих экспериментальных исследованиях.

4. Проведение экспериментальных работ, где проверяются теоретические гипотезы, разрабатываются и изготавливаются при необходимости макеты, опытные образцы, проводятся испытания, сопоставляются и анализируются результаты теоретических и экспериментальных исследований.

5. Оформление отчета по теме и разработка предложений по внедрению результатов работ. На данном этапе формулируются выводы по проведенным исследованиям, оформляется отчет по теме и другая документация (методики, инструкции, техническое задание на разработку конструкторской документации и др.). Результаты исследования предъявляют заказчику согласно договора, документально оформляется сдача-приемка работы заказчику.

Вторым этапом (блок 2), выделяемым из непосредственно конструкторских работ, является разработка технического задания (ТЗ), осу­ществляемая разработчиком на основе исходных требований к продук­ции, предъявляемых заказчиком. В ТЗ определяются цели и назначение разработки, основные источники (НИР, патенты и т.д ), технические тре­бования к конструкции, экономические показатели, стадии и лапы раз­работки с указанием ориентировочных сроков их начала и окончания, порядок контроля и приемки и др.

Разработка ТЗ предопределяет возможность начала процесса конст­руирования третьего этапа (блок 3) проектно-конструкторских ра­бот (ПКР). Научные идеи в процессе конструкторских работ (разработки технического предложения, эскизного и технического проектов, разра­ботки опытных образцов и серий, проведения необходимых испытаний и создания в итоге рабочей документации для промышленного освоения воплощаются в необходимые чертежи и документы, используемые затем на следующем этапе. В процессе конструкторских работ большое внима­ние уделяется унификации и стандартизации конструкций, повышению их технологичности, технико-экономической оптимизации вариантов конструкторских решений. При этом учитываются широкие возможности системы автоматизированного проектирования (САПР).

Четвертый этап (блок 4)— технологическая подготовка производства (ТПП)в общем случае предусматривает разработку маршрутной и подетальной технологии, проектирование и изготовление специальной оснастки и нестандартного оборудования, их отладку и сдачу цехам, организационные мероприятия по быстрому освоению промышленного производства новой техники. В процессе технологической подготовки и освоения производства:

­ окончательно обеспечивается технологичность подготавливаемого к производству изделия;

­ выбираются оптимальные степень и характер оснащенности техноло­гических процессов;

­ исследуются технико-экономические предпосылки их автоматизации, роботизации;

­ выбираются и моделируются организационные методы перехода на выпуск нового изделия;

­ проводятся организационно-плановые расчеты технологических и произ­водственных циклов, оптимальной величины партии деталей, заделов.

Блоки 1—4 (научно-исследовательские работы, техническое задание, проектно-конструкторские работы, технологическая подготовка и освоение производства) формируют систему создания и освоения повой техники (СОНТ). Это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих научную, конструкторскую, технологическую и организационную готов­ность предприятия (объединения) к выпуску повою изделия заданного уровня качества. В процессе СОНТ устанавливаются плановый объем вы­пуска, сроки окончания всех стадий и этапов подготовки и освоения производства, уровень необходимых затрат.

Практика показала, что первые стадии и этапы системы СОНТ наиболее трудоемки и играют важную роль в создании экономически эффективных конструкций новых изделий. Известно, например, что доля затрат на научно-исследовательские работы, разработку техническою задания, проектно- конструкторские работы (ПКР) составляет максимум 10% (чаще до 5%) от всех суммарных затрат за жизненный цикл. Степень же воздействия этих стадий и этапов па уровень суммарных затрат за жизненный цикл максимальная. До 60 80% всех затрат за жизненный цикл формируется на этих стадиях и этапах.

Ошибка «ценой» в 1% допущенная в результатах проведенных НИР. вызывает лавинообразное нарастание потерь; примерно 10% в ПКР, 100% в производстве и 1000% в эксплуатации. Важно и то, что стадии и этапы системы СОНТ в жизненном цикле изделий составляют в среднем 30 50% времени.

Пятый этап(совпадающий со второй стадией) - производство изделия охватывает, как правило, довольно длительный срок выпуска данного изделия, особенно в условиях крупносерийного или массового производства. На этой стадии довольно часто с помощью конструктор­ских и технологических служб проводится частичная модернизация из­делия, с тем, чтобы улучшить его эксплуатационные характеристики, отдалить срок его моральною старения.

Для ряда изделий особо выделяется шестой этапреализация, включающий хранение, транспортировку, монтаж и отладку изделия.

Седьмой этап(четвертая стадия) эксплуатация период ис­пользования изделия, когда оно дает экономический или иной положи­тельный эффект от вложенных в его разработку и постановку на произ­водство средств.

Восьмой этап- утилизацияизделия - стал весьма актуальным в связи с большим вниманием, которое уделяется в настоящее время реше­нию экологических проблем, ликвидации загрязнения окружающей среды. Необходима четкая система утилизации и переработки отработавшей свой век техники.

Для исследования жизненных циклов подготавливаемых в производ­ство изделий создано программное обеспечение комплекса расчетов: ал­горитмы, блок-схемы и программы (в частности, основанные па методах регрессионного анализа), прошедшие практическую проверку в различ­ных отраслях промышленности.