Файл: Учебное пособие Иваново 2018.pdf

12
называемые внешними параметрами, для которых указаны области допустимых значений. Примеры внешних параметров: температура окружающей среды, внешние силы, электрические напряжения, нагрузки и т. п.
3. Требования к выходным параметрам, т.е. к величинам, характеризующим свойства объекта, интересующие потребителя. Эти требования выражены в виде условий работоспособности.
Примерами условий работоспособности могут быть: расход топлива на 100 км пробега автомобиля <8 л; диапазон рабочего напряжения в сети питания 220-240
В; допустимая температура окружающей среды от +16 °С до +43 °С.
Рис. 1.2. Этапы опытно-конструкторских работ
1. Разработка технического задания на ОКР
3. Эскизное проектирование
4. Техническое проектирование
5. Разработка рабочей документации для опытного образца
6. Испытания опытных образцов
Проектирование
Конструирование
2. Техническое предложение
7. Отработка документации по результатам испытаний

13
Техническое предложение (ТП) является основанием для корректировки
ТЗ и выполнения эскизного проекта. В ходе разработки ТП осуществляется выявление дополнительных или уточненных требований к изделию, его техническим характеристикам и показателям качества, которые не могут быть указаны в ТЗ:
• проработка результатов НИР;
• проработка результатов прогнозирования;
• изучение научно-технической информации;
• предварительные расчеты и уточнение требований ТЗ.
8>

14
выполняют работы, необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие установить принципиальные решения.
Техническое проектирование. На стадии технического проектирования разрабатывают технический проект изделия с целью выявления окончательных технических решений, дающих полное представление о конструкции изделия, когда это целесообразно сделать до разработки рабочей документации. Задачей технического проектирования является окончательный выбор технических решений по изделию в целом и его составным частям:
• разработка принципиальных электрических, кинематических, гидравлических и других схем;
• уточнение основных параметров изделия;
• проведение конструктивной компоновки изделия и выдача данных для его размещения на объекте;
• разработка проектов технических условий на поставку и изготовление изделия;
• испытание макетов основных приборов изделия в натурных условиях.
При необходимости технический проект может предусматривать разработку вариантов отдельных составных частей изделия. В этих случаях выбор оптимального варианта осуществляется на основании результатов испытаний опытных образцов изделия.
Существуют два принципиально различающихся метода проектирования
– «cнизу вверх» и «сверху вниз». При проектировании «снизу вверх» конструкция создается аналогично процессу сборки из отдельных деталей и комплектующих, то есть предварительно созданные проекты деталей объединяются в единую конструкцию. При работе в стиле «сверху вниз» сначала создается проект общего вида изделия, затем он последовательно наполняется детализированными проектами его элементов.
При разработке технического проекта выполняют работы, необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие получить полное представление о конструкции разрабатываемого изделия,

15
оценить его соответствие требованиям технического задания, технологичность, степень сложности изготовления, способы упаковки, возможности транспортирования и монтажа на месте применения, удобство эксплуатации, целесообразность и возможность ремонта и т. п.
Завершается техническое проектирование этапом выпуска рабочей
документации. Рабочая конструкторская документация на изделие включает в себя сборочные чертежи изделия и его сборочных единиц, спецификации, ведомость спецификаций, ведомость покупных изделий, чертежи деталей изделия, программы и методики испытаний, техническое описание и инструкции по эксплуатации изделия.
Изначально производится разработка рабочей документации для изготовления и испытания опытного образца. Формирование комплекта конструкторских документов осуществляется в следующей последовательности:
• разработка полного комплекта рабочей документации;
• согласование ее с заказчиком и заводом-изготовителем серийной продукции;
• проверка конструкторской документации на унификацию и стандартизацию;
• изготовление в опытном производстве опытного образца;
• настройка и комплексная регулировка опытного образца.
После изготовления опытного образца проводятся его испытания и
доводка. Испытания делятся на предварительные и окончательные.
Предварительные испытания проводятся с целью проверки соответствия опытного образца требованиям технического задания и определения возможности его предъявления на окончательные испытания. Предварительные испытания включают в себя: стендовые испытания; предварительные испытания на объекте; испытания на надежность.
Окончательные испытания бывают трех типов: государственные, ведомственные или внутрикорпоративные. Они проводятся с целью оценки

16
соответствия требованиям технического задания и возможности организации серийного производства.
После отработки документации по результатам серийных испытаний и внесения необходимых уточнений и изменений в рабочую документацию она передается на производство заводу изготовителю. На этом проектный цикл завершается, и начинается производственный.
1.4. Основные типы автоматизированных систем, применяемых на
этапах жизненного цикла изделия
На всех этапах жизненного цикла имеются свои цели, которые нужно достичь с максимальной эффективностью. На этапах проектирования, подготовки производства и производства нужно обеспечить выполнение требований, предъявляемых к производимому продукту, при заданной степени надежности изделия и минимизации материальных и временных затрат, что необходимо для достижения успеха в конкурентной борьбе в условиях рыночной экономики. Понятие эффективности охватывает не только снижение себестоимости продукции и сокращение сроков проектирования и производства, но и обеспечение удобства освоения и снижения затрат на будущую эксплуатацию изделий.
Достижение поставленных целей на современных предприятиях, выпускающих сложные технические изделия, оказывается невозможным без широкого использования автоматизированных систем, основанных на применении компьютеров и предназначенных для создания, переработки и использования всей необходимой информации о свойствах изделий и сопровождающих процессов. Специфика задач, решаемых на различных этапах жизненного цикла изделий, обусловливает разнообразие применяемых автоматизированных систем. На рис. 1.3 указаны основные типы автоматизированных систем с их привязкой к тем или иным этапам жизненного цикла изделий. Расшифровка аббревиатур названий автоматизированных систем, представленных на рис. 1.3, приведена в таблице 1.1.

17
Рис. 1.3. Основные типы автоматизированных систем
Автоматизация проектирования осуществляется с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР). В САПР машиностроительных отраслей промышленности принято выделять системы функционального, конструкторского и технологического проектирования. Первые из них называют системами расчетов и инженерного анализа или системами CAE
(Computer Aided Engineering). Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design). Проектирование технологических процессов выполняется в автоматизированных системах технологической подготовки производства (АСТПП), входящих как составная часть в системы CAM (Computer Aided Manufacturing). Существует ряд САПР, объединяющих в себе функции систем CAD/CAE/CAM. Такие САПР называют комплексными или интегрированными. Более подробную информацию о системах автоматизации проектирования можно найти в главе 8.
Для решения проблем совместного функционирования компонентов
САПР различного назначения, координации работы систем CAE/CAD/CAM, управления проектными данными и проектированием разрабатываются
Проектирование
Подготовка производства
Производство
Реализация
Эксплуатация
Утилизация
CAD
CAE
CAM
PDM
SCM
MRP-2
ERP
CPC
MES
SCADA
CNC
CRM
IETM
PLM

18
системы, получившие название систем управления проектными данными –
PDM (Product Data Management). Системы PDM либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР.
Таблица 1.1
Виды автоматизированных систем
Аббревиатура
Полное название
Русский аналог
CAD
Computer Aided Design
Автоматизированное проектирование изделий
CAE
Computer Aided
Engineering
Автоматизированные расчеты и анализ
САМ
Computer Aided
Manufacturing
Автоматизированная технологическая подготовка производства
PDM
Product Data
Management
Управление проектными данными о продукте (изделии)
PLM
Product Life Cycle
Management
Управление жизненным циклом изделия
ERP
Enterprise Resource
Planning
Планирование и управление предприятием
MRP-2
Manufacturing
(Material) Requirement
Planning
Планирование производства
SCM
Supply Chain
Management
Управление цепочками поставок
CPC
Collaborative Product
Commerce
Системы управления данными в интегрированном информационном пространстве
MES
Manufacturing
Execution System
Производственная исполнительная система
SCADA
Supervisory Control
And Data Acquisition
Диспетчерское управление производственными процессами
CNC
Computer Numerical
Control
Компьютерное числовое управление
CRM
Customer Relationship
Management
Управление взаимоотношениями с заказчиками
IETM
Interactive Electronic
Technical Manuals
Интерактивные электронные технические руководства

19
На большинстве этапов жизненного цикла, начиная с определения предприятий-поставщиков исходных материалов и компонентов и кончая реализацией продукции, требуются услуги системы управления цепочками поставок – Supply Chain Management (SCM). Цепь поставок обычно определяют как совокупность стадий увеличения добавленной стоимости продукции при ее движении от компаний-поставщиков к компаниям-потребителям. Управление цепью поставок подразумевает продвижение материального потока с минимальными издержками. При планировании производства система SCM управляет стратегией позиционирования продукции.
Если время производственного цикла меньше времени ожидания заказчика на получение готовой продукции, то можно применять стратегию "изготовление на заказ".
Иначе приходится использовать стратегию "изготовление на склад". При этом во время производственного цикла должно входить время на размещение и исполнение заказов на необходимые материалы и комплектующие на предприятиях-поставщиках.
В последнее время усилия многих компаний, производящих программно- аппаратные средства автоматизированных систем, направлены на создание систем электронного бизнеса (E-commerce). Задачи, решаемые системами E- commerce, сводятся не только к организации на сайтах Internet витрин товаров и услуг. Они объединяют в едином информационном пространстве запросы заказчиков и данные о возможностях множества организаций, специализирующихся на предоставлении различных услуг и выполнении тех или иных процедур и операций по проектированию, изготовлению, поставкам заказанных изделий. Проектирование непосредственно под заказ позволяет добиться наилучших параметров создаваемой продукции, а оптимальный выбор исполнителей и цепочек поставок ведет к минимизации времени и стоимости выполнения заказа. Координация работы многих предприятий-партнеров с использованием технологий Internet возлагается на системы E-commerce, называемые системами управления данными в интегрированном информационном пространстве CPC (Collaborative Product Commerce).

20
Информационная поддержка этапа производства продукции осуществляется автоматизированными системами управления предприятием
(АСУП) и автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП). К АСУП относятся системы планирования и управления предприятием – ERP (Enterprise Resource Planning), планирования производства и требований к материалам – MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) и упомянутые выше системы SCM. Наиболее развитые системы ERP выполняют различные бизнес-функции, связанные с планированием производства, закупками, сбытом продукции, анализом перспектив маркетинга, управлением финансами, персоналом, складским хозяйством, учетом основных фондов и т.п.
Системы MRP-2 ориентированы, главным образом, на бизнес-функции, непосредственно связанные с производством. В некоторых случаях системы
SCM и MRP-2 входят как подсистемы в ERP, в последнее время их чаще рассматривают как самостоятельные системы.
Промежуточное положение между АСУП и АСУТП занимает производственная исполнительная система MES (Manufacturing Execution
Systems), предназначенная для решения оперативных задач управления проектированием, производством и маркетингом.
В состав АСУТП входит система SCADA (Supervisory Control and Data
Acquisition), выполняющая диспетчерские функции (сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов) и помогающая разрабатывать программное обеспечение для встроенного оборудования. Для непосредственного программного управления технологическим оборудованием используют системы CNC (Computer Numerical Control) на базе контроллеров, которые встроены в технологическое оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ). Системы CNC называют также встроенными компьютерными системами.
На этапе реализации продукции выполняются функции управления отношениями с заказчиками и покупателями, проводится анализ рыночной