Стадии проектно-конструкторского процесса

Проектирование технических средств представляет собой сложный многостадийный процесс разработки и постепенного уточнения проекта и рабочей документации, по которой изготавливают изделия в единич­ном, серийном или массовом производстве. Много стадийность проектно - конструкторского процесса указывает на сложность задачи, причем к качеству принимаемых решений предъявляются высокие требования, так как ошибки проекта приводят к необходимости их устранения в ходе производства, что вызывает неоправданные затраты времени и средств.

Стадии разработки конструкторской документации установлены ГОСТ 2.103-68, который входит в единую систему конструкторской документации. Стандарт устанавливает пять стадий разработки конструкторской документации на изделия всех отраслей промышленно­сти: техническое задание, техническое предложение, эскизный про­ект, технический проект и рабочий проект.

Стадия разработки технического задания (иногда носит название "научно-исследовательская разработка" или "поисковое проектирова­ние") выполняется для определения назначения и технических требо­ваний к новому изделию. Эти вопросы изучаются и формируются исходя из анализа требований функционирования изделия и возможностей их реализации на основании достижений науки и техники, сырьевой базы, финансирования, людских ресурсов, ограничений во времени и т.д. Кроме того, на данной стадии обосновываются критерии оценки эффек­тивности технического средства и определяются ограничения на его характеристики, такие как габаритные размеры, масса, надежность и т.д. В техническом задании должна быть указана производственная база, объем потребной и планируемой продукции, продолжительность изготовления, лимитная цена и т.п. ТЗ в обязательном порядке сог­ласуется с заказчиком и после его утверждения является основанием для выполнения дальнейших проектно-конструкторских работ.

На стадии технического предложения на основании анализа ТЗ рассматриваются принципиально возможные способы создания проекти­руемого технического средства, проводится сравнительная оценка этих решений по выбранным критериям и устанавливается техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности дальнейшей разработки.

После утверждения технического предложения последовательно разрабатываются эскизный, технический и рабочий проекты. Однако на практике этот порядок соблюдается не всегда. В зависимости от сложности конструкции, опыта проектировщика или каких-либо других обстоятельств проекты могут выполняться в двух стадийном (техничес­кий и рабочий проекты) или одностадийном (рабочий проект) порядке.

Эскизный проект технического средства представляет собой ком­плекс конструкторской документации, дающей общее представление об устройстве, принципе работы, назначении, основных параметрах и га­баритных размерах изделия. Здесь могут быть отражены варианты кон­структорских решений, подлежащих уточнению на последующих стадиях работ.

Технический проект, в отличие от эскизного, дает не общее, а полное и окончательное представление об устройстве и функциониро­вании изделия, включая все необходимые данные для разработки рабо­чей документации и гарантийной надежности основных элементов конструкции.

Рабочий проект предусматривает полную детализацию конструкции путем разработки чертежей на каждый элемент, входящий в нее и под­лежащий изготовлению. Кроме чертежей и деталей в состав докумен­тации входят также чертежи общих видов, схемы, чертежи узлов, спе­цификации входящих элементов, пояснительная записка и различного рода инструкции, технический паспорт и ряд других документов. Вся документация изображается в принятой единой системе конструкторс­кой документации (ЕСКД).

Требования, предъявляемые к проектам новых технических средств

В процессе проектно-конструкторской деятельности стре­мят­ся создать технические средства, дающие наибольший экономический эффект. При этом стремятся к получению высоких технико-экономических и эксплуатационных показателей. В насто­ящее время используют следующие виды показателей ка­чества технических средств:

- показатели функционирования, характеризующие полезный эффект от использования технического средства по служебному назначению и определяющие область его применения;

- показатели надежности, определяющие свойство технического средства сохранять свою работоспособность во времени;

- показатели технологичности, характеризующие эффективность конструкторско-технических решений для обеспечения высокой произ­водительности труда при изготовлении и ремонте технических средств;

- эргономические показатели, характеризующие систему человек-изделие-среда и учитывающие комплекс гигиенических, антропологических, физиологических и психофизиологических свойств человека, проявляющихся в производственных и бытовых условиях;

- эстетические показатели, характеризующие внешние свойства технического средства: выразительность, оригинальность, гармоничность, целостность и т.д.;

- показатели стандартизации и унификации, характеризующие степень использования в техническом средстве стандартных изделий и уровень унификации составных его частей;

- патентно-правовые показатели, отражающие степень патентной защиты конструктивных решений в стране и за рубежом, а также его патентную чистоту;

- экономические показатели, характеризующие затраты на разра­ботку, изготовление и эксплуатацию технического средства, а также экономическую эффективность его эксплуатации.

Кроме приведенных выше показателей в настоящее время предс­тавляется необходимым введение и такого, как показатель рациональ­ной ликвидации технического средства. Этот вопрос становится актуальным в связи с проблемой вовлечения в экономику вторичных ресурсов. Срок службы технических средств постоянно сокращается из-за их морального старения. Поэтому в их конструкции необходимо предусматривать возможность расчленения устаревших экземпляров на агрегаты, которые могут быть повторно использованы в других систе­мах. Следует подчеркнуть, что только учет всего многообразия фак­торов, их тщательный анализ дает основание конструктору выбирать из большого числа возможных вариантов решение, близкое к оптималь­ному. Насколько сложна сегодня работа проектировщика-конструктора, можно судить по тому, что при конструировании действуют и учитываются более 300 только общемашиностроительных параметров.

Показатели качества - это комплекс критериев, используемых для оценки принимаемых решений на различных этапах создания технических средств. Вследствие специфических условий производства и эксплуатации эти критерии могут быть различны, что приводит к много вариантности проектных решений.

При проектировании технических средств в первую очередь нахо­дят разрешение противоречия между требованиями эксплуатации и тре­бованиями производства. С точки зрения стабильности они не одноз­начны. Требования эксплуатации, как и требования производства, в большинстве случаев могут быть представлены несколькими вариантами. Аналогичное положение имеет место при рассмотрении каждого ва­рианта требований, так как ему может соответствовать некоторое множество вариантов конструкции технического средства, из которых выбирается оптимальный. Между отдельными видами требований эксплу­атации и требованиями производства имеются взаимосвязи.

Следовательно, совокупности, с которыми приходится иметь дело проектировщикам, существенно комбинаторны, т.е., как правило, пос­ледовательно необозримы, хотя и перечислимы теоретически. В част­ности это означает, что переход от простых систем к более сложным системам сопровождается настолько быстрым ростом числа возможных вариантов технических средств, что даже вычисление этого числа ва­риантов становится самоцелью.

Из изложенного ясно, что в настоящее время проектировщику сложных систем приходится иметь дело не просто со сложными требо­ваниями, а с комплексными требованиями, в основе которых лежат процессы разной природы.