Конкурентные позиции бизнеса

Обеспечение конкурентоспособности на этапе проектирования из­делий

В условиях постоянно растущей конкуренции на рынке товаров и услуг руководители предприятий стоят перед актуальной проблемой повышения эффективности производства, в том числе и на этапе проектирования изде­лий. Важность этого этапа создания изделия можно проиллюстрировать сле­дующим соотношением (из опыта работы системы качества КАНАРСПИ) : 1 : 10 : 100, которое можно расшифровать следующим образом. Один и тот же полезный эффект может быть достигнут при затрате 100 руб. при экс­плуатации изделия (обслуживание, ремонт, профилактические меры и т. д.), или при затрате 10 руб. при его производстве (гарантированная точность де­талей, хорошая комплектация и качественная сборка), или при затрате 1 руб. при проектировании изделия (хорошая продуманность конструкции изде­лия). Аналогичные пропорции отмечаются и при создании изделий за рубе­жом. Исходя из этого, рыночный успех может быть достигнут в том случае, если изделие соответствует следующим требованиям :

• Конструкция изделия соответствует рыночным требованиям по таким параметрам, как безопасность, эргономичность, дизайн, безотказность и т. д.

• Конструкция изделия технологична, т. е. соответствует требованиям производства и упрощает процессы механообработки и сборки.

• Технологичность конструкции предопределяет высокий уровень само­го производства по возможности использования качественных и ресурсосбе­регающих технологий.

• Конструкция изделия способствует обеспечению достаточного качест­ва при минимальных издержках.

При проектировании изделия в него закладывается необходимый уро­вень качества продукции [3]. Комплекс мероприятий по управлению качест­вом осуществляется на следующих этапах:

^выполнение научно-исследовательских работ;

^разработка, рассмотрение и утверждение технического задания (ТЗ); ^разработка, рассмотрение и утверждение эскизного проекта (ЭП); ^разработка, рассмотрение и утверждение технического проекта (ТП); ^разработка, рассмотрение и утверждение рабочего проекта; ^изготовление, испытание и доводка, освоение опытного образца.

Техническое задание (ТЗ). Является основным исходным документом при создании новой продукции и соответствующей документации; оно раз­рабатывается на основе результатов выполненных научно - исследовательских и экспериментальных работ, научного прогнозирования, анализа передовых достижений отечественной и зарубежной промышленно­сти. В ТЗ должны включаться прогнозируемые показатели технического уровня и качества продукции с отражением уровня стандартизации и уни­фикации. Его подготовку, как правило, ведет разработчик продукции. Для предварительной оценки возможности реализации требований технического задания вводится этап технического предложения. При его разработке рас­сматривается, как правило, ряд вариантов структурных схем конструкции. Анализ выполнимости возможных структурных схем может быть проверен на основе использования опыта, с помощью моделирования и функциональ­ного анализа, лабораторного экспериментирования и испытаний, создания макетов или сочетания указанных методов.

В условиях рыночной экономики на этапе ТЗ закладываются основы конкурентоспособности будущего изделия. Особое внимание обращается на состав функциональных свойств изделий и их регламентацию. При разра­ботке ТЗ необходимо четко представлять себе состав потенциальных конку­рентов и основные технические данные изделий-конкурентов. Если на этапе разработки ТЗ заложены технические требования на изделия ниже или даже на уровне конкурентов, то такой товар при выходе на рынок (с определен­ным временным лагом) может оказаться неконкурентоспособным со всеми вытекающими последствиями. Поэтому необходимо представлять себе на каком конкурентном рынке это изделие будет продаваться, кто будут основ­ные конкуренты и какими сопоставимыми свойствами обладают их товары. Уже на этапе разработки ТЗ необходимо прогнозировать основные конку­рентные отличия своего товара от аналогичных товаров-конкурентов.

В результате анализа выполняется отбор допустимых конструктивных решений, удовлетворяющих требованиям ТЗ по показателям качества и в целом - конкурентоспособности.

Эскизный проект (ЭП). На этапе ЭП решаются задачи выбора прин­ципиальных конструктивных решений, дающих общее представление об устройстве и принципе работы изделия. ЭП должен содержать данные, оп­ределяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разра­батываемых изделий. На этом этапе выполняется предварительный расчет функциональных параметров и показателей качества разрабатываемого из­делия. Признаками нормального формирования качества изделий на этапе ЭП являются:

•правильный выбор конструктивных решений, зависящий от качест­венного расчета, удачных компоновок и выбора материала, обоснованного назначения допусков, конструкции кинематических узлов, достаточной же­сткости конструкции, учета требований технологии,

•отсутствие ошибок производственного характера из-за применения не­качественного сырья, материалов и комплектующих изделий, использования оборудования, станков, инструмента, не соответствующих технологическим требованиям, отступления от технологических режимов и т. д.

Технический проект (ТП). На этом этапе проводится всесторонняя теоретическая и экспериментальная проработка схемных и конструктивных решений разрабатываемого изделия. ТП должен содержать расчетное под­тверждение соответствия отдельных функциональных параметров и показа­телей качества заданным требованиям. На данном этапе проводится всесто­ронняя проверка предлагаемых вариантов изделия на макетах или специаль­ных установках.

При наличии перегруженных элементов изделия разрабатываются меро­приятия по их разгрузке. Эти мероприятия, как правило, влияют на увеличе­ние массы и стоимости изделия, поэтому окончательное решение является результатом компромисса между параметрами и качеством изделия посред­ством применения методов оптимизации.

После выбора элементов и определения режимов их использования про­водится оптимизация показателей качества изделия. При больших запасах работоспособности расширяют допуски на элементы, а при отсутствии запа­сов - наоборот, ужесточают их.

На этапе ТП должны решаться также вопросы обеспечения ремонтопри­годности и контролепригодности, являющиеся составными частями техно­логичности. При отработке изделия на ремонтопригодность следует обра­щать внимание на следующие требования: •простота и удобство разборки и сборки;

•доступ к деталям и узлам, обладающим повышенными требованиями ка­чества при замене;

•степень применения унифицированных деталей и узлов; •наличие маркировки элементов.

По окончании этапа ТП составляется заключение о качестве изделия.

Этап опытных образцов. Проводится разработка конструкторской до­кументации опытного образца (опытной партии), изготовление, испытание опытных образцов, корректировка конструкторских документов по резуль - татам испытаний. Специалисты по качеству и надежности обращают внима­ние на реализацию всех рекомендаций, разработанных на предыдущих эта­пах. При необходимости определяются режимы и продолжительность тех­нологической приработки, направленной на выявление ранних отказов. В зависимости от специфики изделия на данном этапе проводятся испытания на надежность. На основании подробного анализа результатов испытаний производится корректировка конструкторской документации, улучшающая качество проекта, и принимается решение о сдаче проекта государственной комиссии.

В настоящее время наилучшая форма организации процесса проекти­рования достигается использованием систем автоматизированного проек­тирования (САПР), основными частями которых являются технические средства, общее и специальное программное и математическое обеспече­ния и как основной субъект проектирования - сам проектировщик. При проектировании сложных технических систем одной из основных целей является выпуск конкурентоспособного изделия с минимальными затра­тами. Очевидно, что использование единой системы автоматизированного проектирования в масштабах всего предприятия значительно упрощает решение этой задачи. К сожалению, по ряду причин (стоимостных, функ­циональных и др.) не всегда удается использовать одну и ту же САПР на всем предприятии. В этом случае встает вопрос совместном использова­нии нескольких систем. На первый план выходит наличие следующих компонентов системы автоматизации:

• Электронный архив

• Система управления информацией об изделии и проектными данными (PDM)

• Конструкторские САПР

• Технологические системы автоматизации разработки техпроцессов

В настоящее время используется значительное количество различных конструкторских систем автоматизированного проектирования (САПР). Можно выделить в зависимости от их возможностей ряд зарубежных САПР, таких как Pro/ENGINEER, SolidWorks и др. и отечественных систем: T_FLEX, Компас и др. Все эти системы обеспечивают сквозное проектиро­вание «конструирование изделия - технология изготовления». Подсистемы САПР, обеспечивающие разработку конструкции изделий являются одно­типными, отличаясь друг от друга своими возможностями. Так, например, Pro/ENGINEER является развитым инструментальным средством для авто­матизации проектирования машиностроительных конструкций, позволяю­щее работать в режиме параллельного проектирования и способное управ­лять всеми прикладными программами при сквозном изделия, используя единую и точную твердотельную модель.. Эта система кроме функций соб­ственно проектирования реализует функции анализа и дизайна. Обеспечива­ет сквозное проектирование (конструирование - CAD и технология - CAM). Начальным этапом автоматизированного проектирования является разра­ботка концепции создаваемого изделия, разработка его дизайна с после­дующим структурным анализом.

Структурный анализ в системе Pro/ENGINEER обеспечивает :

• создание трехмерной модели собственными средствами, использование моделей Pro/ENGINEER, импортирование геометрии из других CAD-систем

• моделирование двумерных и трехмерных массивных и тонкостенных конструкций

• расчет конструкции методами конечных элементов с построением конеч - ноэлементных сеток вручную или их автоматическая генерация

• механические нагрузки могут приниматься по результатам моделирова­ния движения, тепловые - по результатам тепловых анализов.

• расчеты - статический, предварительно напряженный статический, ана­лиз устойчивости, контактный анализ конструкции, динамики случайных процессов, динамики ударных воздействий

• исследование исходной модели или модели при заданных установках па­раметров проектирования, исследование локальной и глобальной чувстви­тельности конструкции к изменению параметров проектирования, оптими­зация конструкции

• просмотр результатов в виде изолиний, цветовой закраски, векторов, анимации форм колебаний деформированных состояний конструкции, гра­фиков и т. д.

Рассмотрим возможности современных САПР, реализуемые на этапах инженерного анализа, расчета объектов и последующего конст­руирования. Объединение процессов конструирования и анализа являет­ся стратегическим инструментом повышения конкурентоспособности производителей, ускоряющим процесс разработки изделий. Успех ис­пользования тех или иных программ (систем) инженерного анализа, из­вестных также как программы САЕ (Computer Aided Engineering), для выполнения инженерных расчетов в процессе разработки изделий во многом зависит от следующего:

• какие задачи позволяют решать такие программы;

• насколько они легки в использовании;

• как хорошо они интегрированы с применяемой CAD-системой;

• насколько достоверные результаты расчетов они позволяют получать,

Проведение инженерных расчетов изделий на ранних стадиях их разра­ботки обеспечивает возможность повышения качества изделий, а также со­кращения затрат и длительности процесса производства. Выявляя посредст­вом инженерных расчетов возможные ошибки в конструкции изделия, мож­но вносить соответствующие изменения еще в процессе разработки, а не во время производства. Таким образом, производство изделий, при разработке и оптимизации которых широко используются инженерные расчеты, выпол­ненные с применением современных компьютерных технологий, — это се­годня не только показатель грамотной технической политики, но и харак­терный признак правильной экономической стратегии предприятия.

По данным Международного Института Стандартов и Технологии (National Institute of Standards and Technology) использование сквозного параллель­ного проектирования позволяет достичь следующих результатов.

• Внесение изменений на 65-90% быстрее

• Время разработки на 30-70% меньше

• Выход продукта на рынок на 20-90% быстрее

• Качество продукта на 200-600% выше

• Затраты на 5-50% меньше

• Окупаемость на 20-120% быстрее.

Обеспечивается повышение качества продукта. Это наиболее яркий показа­тель использования САПР. Он достигается за счет значительного сокраще­ния ошибок при проектировании и выявления возможных коллизий не в цехе, а на "экране".

Преимуществом сквозных отечественных САПР является то, что они хорошо адаптированы к условиям нашего производства. Это существенный фактор, учитывая значительные отличия в техническом, организационном и материальном уровнях зарубежного и отечественного производств. Имею­щиеся отличия затрудняют использование зарубежных САПР для проекти­рования технологии на большинстве наших предприятий.

Совместное использование систем управления проектными данными (PDM), АСУП и документооборота снимает практически 90% проблем, свя­занных с автоматизацией предприятия. Причем PDM и система документо­оборота являются главными связующими звеньями между всеми системами. Поэтому неудивительно, что именно в этом направлении ведут разработки ведущие фирмы мира.