Организация научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ

 

Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) - комплекс работ по поиску или разработке технологических и организационно-экономических способов и методов практического достижения нормативов конкурентоспособности (качества, ресурсоемкости и других показателей) объекта, установленных на стадии маркетинговых исследований.

Основным инструментом достижения целей НИОКР является внедрение результатов научно-технического прогресса (НТП). Важнейшими направлениями НТП являются:

компьютеризация производства и управления на всех уровнях и во всех областях на основе мощных и миниатюрных компьютеров;

совершенствование технологий;

расширение применения биотехнологии;

создание материалов с заранее заданными свойствами, композиционных и синтетических материалов;

развитие искусственного интеллекта;

развитие теории и практики менеджмента.

Совершенствование технологических процессов осуществляется на основе применения:

лазерной технологии;

плазменной технологии;

вакуумной технологии;

импульсной технологии;

обработки взрывом;

электрофизических и электрохимических методов обработки;

безотходной малооперационной, безлюдной технологий.

На уровне предприятия отдельные направления НТП реализуются при помощи вложения инвестиций. Процесс по вложению инвестиций в инновационные проекты называется инновационным.

В зарубежной практике выделяют три базовые формы организации инновационных процессов:

административно-хозяйственная форма предполагает наличие научно-производственного центра, представляющего собой крупную или среднюю корпорацию, объединяющую под общим руководством научные исследования и разработки, производство и сбыт новой продукции. При этом большинство фирм, выполняющих НИОКР, функционирует в промышленности. Для решения крупных научно-технических проблем разового характера создаются временные центры;

программно-целевая форма организации применяется для решения задач по научно-техническому прорыву в таких прогрессивных отраслях, как электроника, биотехнология, работотехника, лазерная технология и др. Такая форма организации НИОКР предусматривает работу участников программ в своих организациях и согласование их деятельности из центра управления программой. Например, инженерные центры отличаются более глубокой интеграцией между стадиями НИОКР по созданию принципиально новых видов техники, технологии, систем и т.д. Они получили распространение в США. Большое внимание уделяется также созданию университетско-промышленных и университетских исследовательских центров, научно-промышленных парков;

инициативная форма организации НИОКР, которая получила интенсивное развитие в США, отличается оказанием финансовой, научно-технической, консультативно-управленческой и административной помощи инициативным группам, изобретателям-одиночкам и малым фирмам, создаваемым для освоения нововведений. Зарубежная практика подтверждает высокую эффективность инициативной формы. Так, в США мелкие инновационные фирмы с численностью до 300 человек, специализирующиеся на создании и выпуске новой продукции, дают в 24 раза больше нововведений на каждый доллар, вложенный в НИОКР, чем крупные корпорации с численностью свыше 10 тыс. человек, и в 2,5 раза больше нововведений на одного занятого.

По содержанию деятельности научно-технических организаций в течение ряда лет в нашей стране выделялось 5 типов организаций:

- институты - организации, специализированные на фундаментальных исследованиях и ответственные за развитие в определенной области науки;

- научно-исследовательские институты - отраслевые организации, специализированные на прикладных исследованиях и ответственные за научно-технический уровень в определенной отрасли производства или научно-техническом направлении;

проектные, конструкторские, технологические организации, институты технико-экономических исследований в какой-либо отрасли;

монтажно-наладочные (пуско-наладочные) управления, организационно-технические центры НОТ, специализированные на освоении разработок;

институты научно-технической информации и другие организации, занятые распространением нововведений.

Эти организации можно классифицировать также по подчиненности, масштабам деятельности (межотраслевые, отраслевые, региональные), широте профиля (специализированные на одной стадии жизненного цикла, комплексные). За 1991-1994 гг. число научных организаций уменьшилось с 4544 до 4189 (главным образом за счет конструкторских организаций - с 930 до 589, а также научно-технических подразделений на промышленных предприятиях - с 400 до 302).

Организация НИОКР имеет целью реализовать результаты стратегических маркетинговых исследований и соответствующих инвестиционных проектов.

В соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования» создание и реализация проекта включает следующие этапы:

формирование инвестиционного замысла (идеи);

исследование инвестиционных возможностей;

технико-экономическое обоснование проекта;

подготовка проектной документации;

строительно-монтажные работы;

эксплуатация объекта, мониторинг экономических показателей.

Рассмотрим краткое содержание перечисленных этапов.

Формирование инвестиционного замысла (идеи) предусматривает:

выбор и предварительное обоснование замысла;

инновационный, патентный и экологический анализ технического решения (объекта, техники, ресурса, услуги), организация производства которого предусмотрена намеченным проектом;

проверку необходимости выполнения сертификационных требований;

предварительное согласование инвестиционного замысла с федеральными, региональными и отраслевыми приоритетами;

предварительный отбор предприятия, организации, способной реализовать проект;

подготовку информационного меморандума реципиента (организации, осуществляющей проект).

Предпроектное исследование инвестиционных возможностей включает:

предварительное изучение спроса на продукцию и услуги с учетом экспорта и импорта;

оценку уровня базовых, текущих и прогнозных цен на продукцию;

подготовку предложений по организационно-правовой форме реализации проекта и составу участников;

оценку предполагаемого объема инвестиций по укрупненным нормативам и предварительную оценку их коммерческой эффективности;

подготовку исходно-разрешительной документации;

подготовку предварительных оценок по разделам ТЭО проекта;

утверждение результатов обоснования инвестиционных возможностей;

подготовку контрактной документации на проектно-изыскательские работы;

подготовку инвестиционного предложения для потенциального инвестора (или решения о финансировании работ по подготовке ТЭО проекта).

ТЭО проекта предусматривает:

проведение полномасштабного маркетингового исследования (спрос и предложение, сегментация рынка, цены, эластичность спроса, основные конкуренты, маркетинговая стратегия, программа удержания продукции на рынке и т.п.);

подготовку программы выпуска продукции;

подготовку пояснительной записки, включающей в себя данные предварительного обоснования инвестиционных возможностей;

подготовку исходно-разрешительной документации;

разработку технических решений, в том числе генерального плана, технологических решений, по организационно-техническому развитию производства и его обеспечению;

градостроительные, архитектурно-планировочные и строительные решения;

инженерное обеспечение;

мероприятия по охране окружающей природной среды и гражданской обороне;

описание организации строительства;

описание системы управления;

сметно-финансовую документацию, в том числе: оценку издержек производства;

расчет капитальных издержек;

расчет годовых поступлений;

расчет потребности в оборотном капитале; проектируемые и рекомендуемые источники финансирования проекта (расчет);

предполагаемые потребности в иностранной валюте;

условия инвестирования; выбор конкретного инвестора;

оформление соглашения;

оценку рисков, связанных с осуществлением проекта;

планирование сроков осуществления проекта;

оценку коммерческой эффективности проекта;

формулирование условий прекращения реализации проекта.

Подготовка контрактной документации включает:

подготовку тендерных торгов и подготовку по их результатам контрактной документации;

проведение переговоров с потенциальным инвестором;

тендерные торги на дальнейшее проектирование объекта и разработку рабочей документации.

Подготовка рабочей документации включает:

подготовку документации по ТЭО проекта;

определение изготовителей и поставщиков нестандартного технологического оборудования;

подготовку и утверждение проектно-конструкторской, строительной и технологической документации.

Строительно-монтажные и наладочные работы предусматривают:

строительно-монтажные работы, наладку оборудования;

обучение персонала;

подготовку контрактной документации на поставку сырья, материалов, комплектующих и энергоносителей;

подготовку контрактов на поставку продукции;

выпуск опытной (лидерной) партии продукции.

Мониторинг экономических показателей, в частности, предусматривает:

сертификацию продукции;

создание дилерской сети;

создание центров ремонта;

текущей мониторинг экономических показателей проекта.

На стадии осуществления проекта отдельные элементы организационно-экономического механизма могут закрепляться и конкретизироваться в договорах между участниками.

Организация НИОКР базируется на следующих межотраслевых системах документации:

Государственная система стандартизации (ГСС);

Единая система конструкторской документации (ЕСКД);

Единая система технологической документации (ЕСТД);

Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП);

Система разработки и постановки продукции в производство (СРПП);

Государственная система качества продукции;

Государственная система «Надежности в технике»;

Система стандартов безопасности труда (ССБТ) и др.

Результаты опытно-конструкторских работ (ОКР) оформляются в соответствии с требованиями ЕСКД.

ЕСКД - это комплекс государственных стандартов, устанавливающих единые, взаимосвязанные правила и положения по составлению, оформлению и обращению конструкторской документации, разрабатываемой и применяемой в промышленности, научно-исследовательскими, проектно-конструкторскими организациями и предприятиями. В ЕСКД учтены правила, положения, требования, а также положительный опыт оформления графических документов (эскизов, схем, чертежей и т.п.), установленных рекомендациями международных организаций ИСО (Международной организации по стандартизации), МЭК (Международной электротехнической комиссии) и др.

ЕСКД предусматривает

повышение производительности труда конструкторов;

улучшение качества чертежно-технической документации;

углубление внутримашинной и межмашинной унификации;

обмен чертежно-технической документацией между организациями и предприятиями без переоформления;

упрощение форм конструкторской документации, графических изображений, внесение в них изменений;

возможность механизации и автоматизации обработки технических документов и дублирование их (АСУ, САПР и т.п.).

 

1.2 Организационно-технологическая подготовка производства

 

Организационно-технологическая подготовка производства (ОТПП) как стадия жизненного цикла продукции (ЖЦП) включает технологическую подготовку производства (ТПП) и организационную подготовку производства (ОПП).

Целью ОТПП является подготовка технологической и организационной документации для изготовления новой продукции. Задачи ОТПП:

анализ технологичности новой продукции;

анализ существующих технологий, оборудования и производственных мощностей предприятия;

разработка технологических процессов производства новой продукции, нестандартного технологического оборудования и оснастка, их изготовление;

нормирование потребности в различных видах материально-технических ресурсов;

проектирование новых производственных участков;

заключение договоров с новыми поставщиками материально-технических ресурсов;

расчет нормативов организации производственных процессов;

разработка оперативно-календарных планов запуска и выпуска продукции;

оперативное управление ОТПП.

Трудоемкость работ по ОТПП и затраты на ее проведение значительно превышают затраты на НИОКР.

Например, в США затраты на ОТПП в 11 раз больше затрат на НИОКР. По исследованиям, проведенным в ГАУ им. С. Орджоникидзе, это соотношение равно от 4,6 в мелкосерийном производстве до 8,0 в крупносерийном производстве.

По мере роста серийности выпускаемой продукции увеличивается потребность в разработке целевых научно-технических программ, которые предусматривали бы широкомасштабное освоение этой продукции в условиях крупносерийного или массового производства. И, наоборот, в условиях единичного и мелкосерийного производства новой продукции такие программы фактически не нужны. Для этих типов производств весьма актуальны проблемы механизации и автоматизации технологических процессов на базе оборудования с ЧПУ, обрабатывающих центров, гибких производственных систем (ГПС).

Имеющийся объем научных знаний позволяет расширить гамму применения прогрессивных технологических методов производства для предприятий машиностроения. В объеме машиностроительной продукции возрастает число изделий, изготовляемых из неметаллических материалов-композитов, которые трудно поддаются обработке традиционными методами.

Новые материалы требуют новых методов обработки. К ним прежде всего нужно отнести применение лазерной техники как для обработки композиционных материалов, так и для прошивки отверстий в алмазных фильерах, а также при сварке и плавке тугоплавких металлов.

Наукоемкость технологических процессов повышается также за счет использования и других достижений современной науки и техники. Например, плазменное напыление материалов позволяет получить монолитные изделия с улучшенными свойствами на определенных участках для повышения надежности и прочности машин. Кроме того, направленное движение потока плазмы и его фокусирование электромагнитным полем позволяет создавать сверхчистые материалы с новыми механическими свойствами. В перспективе имеется возможность разупрочнения металла ультразвуковыми полями для облегчения его механической обработки.

Все эти новые технологические процессы могут быть использованы для повышения конкурентоспособности продукции при любом типе производства.

Для организации крупносерийного или массового производства конкурентоспособной продукции необходимо применять программно-целевой метод планирования обширного комплекса работ; удельный вес этого метода составляет около 20% объема производства. Остальные 80% приходятся на продукцию предприятий с мелкосерийным и среднесерийными типами производства. Для них комплексная механизация и автоматизация технологических процессов может быть осуществлена по специально разрабатываемым программам технического перевооружения производства.

Технологическая подготовка производства - это совокупность взаимосвязанных научно-технических процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия в плановом порядке выпускать продукцию установленного ГОСТами и техническими условиями качества. В связи с сертификацией промышленной продукции в значительной мере повышаются требования к качеству продукции.

Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП) - это установленная государственными стандартами система организации и управления технологической подготовкой производства, непрерывно совершенствуемая на основе достижений науки и техники, управляющая развитием ТПП на разных уровнях управления.

Основная цель ЕСТПП - обеспечение необходимых условий для достижения полной готовности любого типа производства к выпуску изделий заданного качества, в оптимальные сроки при оптимальных затратах ресурсов.

ЕСТПП призвана обеспечить:

единый для каждого предприятия, организации системный подход к выбору, применению методов и средств ТПП, соответствующих передовым достижениям науки, техники и производства;

высокую приспособленность производства к непрерывному его совершенствованию, быстрой переналадке на выпуск более совершенной техники;

рациональную организацию механизированного и автоматизированного выполнения комплекса инженерно-технических работ, в том числе автоматизацию конструирования объектов и средств производства, разработки технологических процессов и управления ТПП;

взаимосвязь ТПП с другими АСУ и подсистемами;

высокую эффективность ТПП.

Структура ЕСТПП определяется совокупностью двух факторов: функциональным составом ТПП и уровнями решения задач ТПП. Задачи ТПП решаются на всех уровнях и группируются по следующим четырем функциям: обеспечение технологичности конструкций изделий; разработка технологических процессов; проектирование и изготовление средств технологического оснащения; организация и управление ТПП.

Рис. 1.1. Схема действия закона эффекта масштаба производства

 

Основу ЕСТПП составляют:

системно-структурный анализ цикла ТПП;

типизация и стандартизация технологических процессов изготовления и контроля продукции;

стандартизация технологической оснастки и инструмента;

агрегатирование оборудования из стандартных элементов (блоков).

Стадии ЕСТПП:

анализ существующих на предприятии и отрасли систем ТПП;

разработка технического проекта ТПП;

разработка рабочего проекта ТПП (разработка информационных технологий, классификаторов технико-экономической информации, техпроцессов, документации на организацию специализированных рабочих мест и участков, методов групповой обработки, организационных документов и должностных инструкций и т.д.).

Управленческое решение в области ЕСТПП принимается в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе №2. Дополнительно отметим, что при анализе эффективности технологических процессов следует уделять внимание уровню унификации компонентов технологии как условию реализации закона масштаба и выбору оптимальной программы выпуска деталей при определенной технологии.

Действие закона масштаба показано на рис. 1.1.

На рисунке - программа насыщения, когда уже при ее увеличении не снижается себестоимость (трудоемкость) товара, т.к. этот фактор исчерпал себя, уровень автоматизации производства оптимальный. Исследования автора показывают, что за счет роста масштабов производства (унификации продукции) можно снизить себестоимость товара до 3 раз, повысить его качество до 40%, но при этом несколько растут затраты у потребителя за счет сокращения параметрического ряда и недоиспользования товара.

Критическую программу, при которой два варианта технологических процессов изготовления деталей равноэффективны, можно определить по формуле

 

, (1.1)

 

Где Nкр - критическая программа - программа равноэффективности двух технологических процессов;

Зпост.1 и Зпост.2 - соответственно условно-постоянные расходы по 1-му и 2-му вариантам технологии, условно неизменные при изменении программы (общецеховые, общезаводские и т.п. расходы);

Зперем - переменные, пропорциональные программе расходы (материалы, заработная плата основных рабочих и т.п.).

Схематично это соотношение можно представить следующим образом (рис. 1.2).

ЕСТПП повышает уровень использования типовых и стандартных технологических процессов с 14 до 60%, стандартной переналаживаемой оснастки - с 20 до 80%, агрегатного переналаживаемого оборудования с 1 до 10%, средств автоматизации производственных процессов и инженерно-технических работ с 5 до 15%. ЕСТПП дала возможность:

Рис. 1.2. График для определения критической программы

 

сосредоточить усилия конструкторов, технологов, организаторов производства на решении главных задач развития техники, технологии и организации;

повысить гибкость производственных процессов к переналадке на выпуск техники новых поколений;

сократить цикл ТПП и снизить затраты на ее проведение в 1,5-2 раза;

повысить производительность труда исполнителей на 30-35% в мелкосерийном и на 10-15% в крупносерийном и массовом производствах;

повысить технический уровень производства и качество изготовления продукции.

В ЕСТПП документы оформляются в соответствии с требованиями Единой системы технологической документации (ЕСТД), основное назначение которой в установлении единых взаимосвязанных правил, норм, положений по оформлению, комплектации и обращению, унификации и стандартизации технологической документации. ЕСТД предусматривает типизацию технологических процессов, унификацию форм документов и их оформления, порядок разработки норм и нормативов и другие вопросы.

Типизация технологических процессов - это комплекс работ, включающий систематизацию и анализ возможных технологических решений при изготовлении изделий каждой классификационной группы; разработку оптимального для данных производственных условий типового процесса изготовления изделий каждой классификационной группы при одновременном решении всего комплекса технологических задач. Общим для группы деталей является типовой технологический процесс.

Разработка типового технологического процесса может осуществляться двумя путями:

за основу берется действующий технологический процесс изготовления конкретной детали, наиболее полно отвечающий требованиям выбора оптимального варианта для типового представителя;

разрабатывается вновь часть переходов соответствует процессу, действующему на одном предприятии (цеха, участке), другая часть - на другом. Критерии выбора - прогрессивность и рациональная последовательность. На типовые детали, составляющие 60-65%, разрабатываются типовые технологические процессы. Один типовой технологический процесс может заменить от 10 до 300 оригинальных технологических процессов.

На такие переделы, как штамповка, литье, изготовление деталей с помощью порошковой металлургии и др., типовые технологические процессы снижают трудоемкость изготовления в 3-5 раз.

Технологическая документация, разработанная на формах, установленных ЕСТД, может быть использована в качестве первичного массива информации для АСУП. Внедрение ЕСТД в машиностроении и типизация технологических процессов позволяет сократить время на разработку технологической документации на 35-40% /35/.

Таким образом, основными факторами сокращения длительности ОТПП и повышения ее эффективности являются внедрение ЕСТПП, ЕСТД, внедрение АСУП, унификация и типизация технологических процессов и оснастки, анализ применения научных подходов менеджмента и соблюдения принципов организованности процессов.