Глава 5. Опытно-конструкторская разработка
5.1. Этапы опытно-конструкторской разработки
Задача ОКР – создание комплекта конструкторской документации для производства изделия. Данный вид работ является продолжением НИР или является самостоятельным. Он заканчивается выпуском полного комплекта технической документации на изделие, изготовлением и испытанием его опытного образца (или опытной партии).
Если имеющиеся в распоряжении разработчика научнотехнические материалы не требуют проведения НИР, основанием для выполнения ОКР является ТЗ, утвержденное заказчиком. В случае инициативной разработки ОКР базируются на результатах исследования рынка продукции и патентных исследований. При разработке ТЗ разработчик учитывает информацию об аналогичной продукции в базах данных, созданных в Госстандарте России [5].
В ТЗ рекомендуется указывать технико-экономические требования к продукции, определяющие ее потребительские свойства и эффективность применения, перечень документов, требующих совместного рассмотрения, порядок сдачи и приемки результатов разработки. На этапе ОКР на первый план выступают экономические задачи, так как именно здесь формируются основные параметры изделия, влияющие как на его стоимость, так и на длительность и стоимость его разработки. Во время выполнения ОКР производится теоретическое и экспериментальное исследование реализованных в изделии идей. ОКР заканчивается выпуском полного комплекта технической документации на изделие, изготовлением и испытанием его опытного образца (или опытной партии) [11].
Проектирование – комплекс мероприятий, обеспечивающих поиск технических решений, удовлетворяющих заданным требованиям, их оптимизацию и реализацию в виде комплекта конструкторских документов и опытного образца (образцов), подвергаемого циклу испытаний на соответствие требованиям технического задания. Существует комплекс определенных этапов ОКР, обеспечивающий глубокую проработку и высокое качество проектирования изделий. При разработке ТЗ на опытно-конструкторскую разработку разработчик учитывает информацию об аналогичной продукции в базах данных, созданных в Госстандарте России, правилами составления необходимой документации и этапами проведения ОКР (ГОСТ 2.103-68, ГОСТ 15.001-88) [5].
По материалам государственных стандартов следует выделить перечень основных этапов ОКР [11].
Разработчик – инициатор ОКР обязан изучить задачи, для решения которых предназначено данное изделие, и анализ конструкций аналогичных изделий, достижений в областях науки и техники.
На этом этапе выполняется технико-экономическое обоснование (ТЭО) целесообразности создания нового изделия и передачи его в серийное производство. Составляется перечень работ, подлежащих исполнению, уточняется общий объем работ, затраты и сроки исполнения, определяются соисполнители. Определяется ориентировочная стоимость опытного и серийного образцов, сумма затрат на организацию производства и эксплуатацию этой техники, ориентировочный срок начала поставки заказчику. Выполнение первого этапа обычно проводит организация – инициатор ОКР.
В процессе подготовки ТЗ рекомендуется учитывать риски, возникающие на предприятиях, обусловленные переходными процессами в экономике, нестабильностью рынка продукции, инфляционными и иными процессами в финансовой сфере. Для успешного проведения разработок целесообразно составление технических заданий, сначала на конкретные устройства изделия, затем в порядке укрупнения аппаратуры. Такой подход позволит осуществить рациональное финансирование и использование средств, оперативное преодоление трудностей разработки. Разработка ТЗ при отсутствии предварительной НИР обычно ведется заказчиком совместно с разработчиком [11].
ТЗ должно содержать основное назначение, технические и тактико-технические характеристики изделия, показатели качества и технико-экономические требования, состав конструкторской документации, а также специальные, конструктивные, технологические, эксплуатационные требования, требования по надежности и метрологическому обеспечению при изготовлении и в эксплуатации. Разработка ТЗ в случае отсутствия НИР обычно ведется заказчиком совместно с разработчиком. При предварительном проведении НИР за основу разработки ТЗ принимается проект ТЗ или технические предложения из научно-технического отчета по НИР. Если для разработки изделия в ТЗ предусматривается разработка каких-либо частей, материалов и комплектующих соисполнителями, то на основе главного ТЗ выполняется разработка частных ТЗ для соисполнителей.
В ТЗ указывают предусмотренную законодательством форму подтверждения соответствия продукции обязательным требованиям. Рекомендуется предусматривать учет интересов всех возможных потребителей и следующие положения [11]:
– прогноз развития требований на данную продукцию;
– рекомендуемые этапы развития (модернизации) продукции;
– соответствие требованиям стран предполагаемого экспорта;
– характеристики ремонтопригодности;
– возможность замены запасных частей без применения промышленной технологии.
ТЗ утверждают в порядке, установленном заказчиком и разработчиком. Для подтверждения отдельных требований к продукции, в том числе требований безопасности, охраны здоровья и окружающей среды, а также оценки технического уровня продукции, ТЗ может быть направлено на экспертизу в сторонние организации. По полученным заключениям принимают разработчик и заказчик до утверждения ТЗ.
Этапы ОКР, а также порядок ее приемки должны быть определены в договоре на ее выполнение и приложениях к нему. В договоре определяются взаимные обязательства сторон, их ответственность в случае нарушения отдельных его пунктов, сроки выполнения работ и источники финансирования. К договору прилагают сметную калькуляцию, календарный план выполнения работ, указываются объем и сроки выполнения каждого из этапов работ, за которые разработчик (исполнитель) отчитывается перед заказчиком.
Взаимоотношения разработчика (изготовителя) с органами государственного надзора определяется законодательством РФ. Все спорные вопросы, возникающие между разработчиком и заказчиком, которые не могут быть решены путем совместного диалога сторон, разрешаются Государственной арбитражной комиссией.
Техническое задание проходит несколько процедур до получения его окончательного варианта [11].
Согласование ТЗ. Процесс согласования состоит в том, что исполнитель после получения проекта ТЗ исследует возможность его реализации как с технической точки зрения, так и в указанные заказчиком сроки. В процессе предварительной проработки заказчику от разработчика могут быть выданы замечания по пунктам ТЗ. После принятия соответствующих уточнений договаривающиеся стороны приходят к единому мнению о практической выполнимости требований, сформулированных в ТЗ.
Утверждение ТЗ происходит после его согласования. При утверждении ТЗ подписывают представители и руководители организаций заказчика и разработчика. После подписания ТЗ становится официальным документом, в соответствии с которым выполняется разработка изделия [7].
На этом этапе создаются различные варианты конструктивного и схемного построения разрабатываемого изделия, делается сравнительная оценка этих вариантов между собой и с разработанными ранее аналогами, учитываются пожелания потребителей, выбирается элементная база, средства программного обеспечения процесса проектирования.
Конструкторским документам, выпускаемым на стадии технического предложения, присваивается литера «П» [8].
На этом этапе, который обычно проводится только для достаточно сложных изделий, принимаются принципиальные конструктивные и технические решения с детальной проработкой устройств в соответствии с ТЗ.
На стадии эскизного проектирования проводятся выбор основных технических решений и элементной базы изделия, выбор основных конструктивных элементов, разработка структурных и функциональных схем изделия, разработка специальных схем частного применения (например, для управления запоминающим устройством, устройством ввода – вывода и т. д.), испытание разработанных схем, расчет и проверка рабочих режимов комплектующих элементов, выполняется предварительный расчет надежности как отдельных узлов и блоков, так и изделия в целом. В процессе проработки эскизного проекта, как правило, производится макетирование отдельных наиболее сложных узлов и операционных блоков, а иногда и полностью целых устройств. Выполняется также метрологическая экспертиза проекта.
Всем конструкторским документам, выпускаемым на стадии эскизного проектирования, присваивается литера «Э». По завершении эскизного проектирования разработчик защищает эскизный проект перед заказчиком. По инициативе заказчика или разработчика на защиту могут приглашаться представители других заинтересованных организаций и органов госнадзора.
Проектирование – комплекс мероприятий, обеспечивающих поиск технических решений, удовлетворяющих заданным требованиям, их оптимизацию и реализацию в виде комплекта конструкторских документов и опытного образца (образцов), подвергаемого циклу испытаний на соответствие требованиям технического задания [11].
На этом этапе принимаются принципиальные конструктивные и технические решения с проработкой устройств на соответствие требованиям ТЗ.
При проведении эскизного проектирования проводится выбор основных технических решений, полной элементной базы, основных конструктивных элементов, разработка структурных и функциональных схем.
Разработчик проводит испытание схем, расчет и проверку рабочих режимов комплектующих элементов, выполняет предварительный расчет надежности узлов, блоков и изделия в целом.
На этапе эскизного проекта производится макетирование отдельных узлов, блоков и целых устройств. Выполняется метрологическая экспертиза проекта.
Требования к процедурам контроля и испытаний устанавливают в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9001.
Конструкторской документации присваивается литера «Т». В комплект конструкторской документации входят: сборочные чертежи с пояснительной запиской, комплект электрических схем, инструкции по настройке и эксплуатации, технический отчет, содержащий расчеты, результаты моделирования и испытаний. По результатам технического проектирования может быть проведена совместно с заказчиком корректировка ТЗ.
Рассмотрение и защита технического проекта аналогична эскизному проекту и проводится комиссией, создаваемой заказчиком по согласованию с разработчиком.
Разработка рабочей документации для изготовления и испытаний опытных образцов продукции происходит после принятия положительного решения по результатам технического проекта. Разработчик производит окончательную корректировку функциональных и электрических схем, выполняет разработку полного комплекта конструкторской документации, которой присваивается литера «О», проводит проверку конструкторской документации наЧунификацию и стандартизацию, проводит согласование документации с заказчиком и заводом – изготовителем серийной продукции.
Для подтверждения соответствия разработанной технической документации исходным требованиям изготавливают опытные образцы (опытные партии) продукции, если продукция предполагается к серийному изготовлению. Для несерийного производства продукции изготавливают головные образцы. При создании единичной продукции головные образцы продукции, как правило, подлежат реализации их заказчику.
Для оценки и контроля качества результатов, полученных при ОКР, опытные образцы, опытную партию, головные образцы продукции подвергают контрольным испытаниям по категориям. Порядок и виды испытаний определены системой Государственных стандартов [11].
Разработчик обязан знать основные виды испытаний, кратко перечислим и поясним их.
– Предварительные испытания (организует исполнитель ОКР), проводимые с целью предварительной оценки соответствия опытного образца продукции требованиям ТЗ и готовности опытного образца к приемочным испытаниям. Испытания рекомендуется проводить представителям отдела технического контроля (ОТК) на соответствие проектам технических условий (ТУ). Предварительные испытания могут включать в себя стендовые испытания, испытания на объекте в типичных условиях эксплуатации, испытания на надежность.
– Приемочные испытания, проводимые с целью оценки всех определенных ТЗ характеристик продукции, проверки и подтверждения соответствия опытного образца продукции требованиям ТЗ в условиях, максимально приближенных к условиям реальной эксплуатации продукции, а также для принятия решений о возможности промышленного производства и реализации продукции.
Для продукции, подлежащей сертификации, испытания проводятся в организациях, имеющих аккредитацию в установленном порядке.
Место проведения испытаний опытных образцов продукции в случае, если нет определенных условий проведения испытаний, установленных органами государственного надзора, определяет разработчик совместно с изготовителем продукции [5], [7].
Предварительные и приемочные испытания проводят по соответствующим программам и методикам испытаний. Программы испытаний разрабатывают на основе требований ТЗ и конструкторской документации с использованием типовых программ, стандартизованных методик испытаний и других нормативных документов в части организации и проведения испытаний [6], [11].
В программы испытаний включают: объект испытаний; цель, объем, условия и порядок проведения испытаний; материальнотехническое и метрологическое обеспечение испытаний, формы отчетности по испытаниям.
Программа и методика приемочных испытаний опытных образцов продукции должны, кроме того, содержать проверку качества рабочей конструкторской и эксплуатационной документации (включая проект технических условий для производства продукции) для принятия решения о пригодности документации в промышленном производстве.
Методика испытаний включает: оцениваемые характеристики продукции; условия и порядок проведения испытаний; способы обработки, анализа и оценки результатов испытаний; используемые средства испытаний, контроля и измерений.
Методики испытаний, если они не являются типовыми стандартизованными методиками, должны быть аттестованы в установленном порядке и согласованы с соответствующими органами государственного надзора РФ.
По материалам ГОСТ РВ 15.210.2001 перечислим основные мероприятия по подготовке испытаний, состоящие в следующем:
Перечислим основные мероприятия по подготовке испытаний, состоящие в следующем [11]:
– наличие, годность и готовность на месте проведения испытаний средств материально-технического и метрологического обеспечения в соответствии с программой испытаний;
– обучение и при необходимости аттестацию персонала, допускаемого к испытаниям;
– назначение комиссии либо соответствующих служб (если комиссия не назначается);
– своевременное представление к месту испытаний опытного образца продукции с комплектом конструкторской, нормативной, справочной и другой документации, предусмотренной программой испытаний.
Заданные и фактические данные, полученные при испытаниях, заносятся в протоколы. В условиях современных предприятий радиотехнической и радиоэлектронной промышленности используются системы автоматизированного проведения испытаний и контроля, о которых будет рассказано подробнее в последующих главах.
Испытания считают законченными, если их результаты оформлены актом, подтверждающим выполнение программы испытаний и содержащим оценку результатов испытаний, отражающую соответствие испытуемого опытного образца продукции требованиям ТЗ.
При создании продукции по госзаказу проводят государственные приемочные испытания. Приемку продукции проводит государственная или приемочная комиссия в процессе проведения приемочных испытаний опытных образцов изделий. При создании продукции по госзаказу проводят государственные приемочные испытания, по договорам с заказчиками и в инициативном порядке – приемочные испытания. Головные образцы несерийной продукции подвергают приемочным испытаниям с целью решения вопроса о допустимости их использования по назначению, а для повторяющейся несерийной продукции – для решения вопроса о целесообразности постановки продукции на несерийное производство.
При наличии заказчика председателем комиссии назначают его представителя. Состав комиссии формирует и утверждает заказчик или, при согласии заказчика, разработчик. В состав комиссий включаются представители разработчика, заказчика, изготовителя опытных образцов, изготовителя будущей серийной продукции и других заинтересованных организаций. В работе комиссии могут участвовать эксперты сторонних организаций. Все органы государственного надзора, определенные действующим законодательством для данной продукции, либо участвуют в приемочных испытаниях, либо дают заключения по результатам испытаний и должны быть информированы о предстоящих испытаниях за один месяц до их начала. При отсутствии представителя органа государственного надзора или его заключения считают, что орган государственного надзора согласен на приемку разработки или не заинтересован в ней.
Государственные приемочные испытания продукции организует государственный заказчик. Приемочные испытания продукции с участием заинтересованных органов и организаций организует разработчик. Для составных частей продукции, разрабатываемых по ТЗ головного исполнителя ОКР, самостоятельные приемочные испытания проводят с участием заинтересованных организаций. По требованию заказчика или в соответствии с правилами оценки соответствия обязательным требованиям технических регламентов проведение испытаний может быть поручено специализированной испытательной организации (испытательному центру) или изготовителю опытных образцов, если это оговорено в ТЗ на выполнение ОКР или в договоре.
Приемочная комиссия проводит приемочные испытания опытных образцов продукции, контролирует полноту, достоверность и объективность результатов испытаний, а также полноту информации, соблюдение сроков испытаний и документальное оформление их результатов. Органы государственного надзора определяют при приемочных испытаниях степень соответствия продукции обязательным требованиям и выдают по результатам испытаний окончательное заключение, что отражается в акте или в отдельном документально оформленном заключении.
Разработчик представляет приемочной комиссии ТЗ на выполнение ОКР, проект технических условий (ТУ) или стандарта технических условий (если их разработка предусмотрена), конструкторские и технологические документы, требующие совместного рассмотрения, отчет о патентных исследованиях, другие технические документы и материалы, требуемые по законодательству, подтверждающие соответствие разработанной продукции ТЗ и договору и удостоверяющие ее технический уровень и конкурентоспособность.
По результатам проведения приемочных испытаний и рассмотрения представленных материалов комиссия составляет акт, в котором указывает, следуя требованиям Государственных стандартов, следующее [5], [11]:
1) соответствие образцов продукции заданным в ТЗ требованиям, допустимость ее производства и сдачи потребителю;
2) результаты оценки технического уровня и конкурентоспособности продукции, в том числе в патентно-правовом аспекте;
3) результаты оценки разработанной технической документации и проекта ТУ;
4) рекомендации о возможности дальнейшего использования опытных образцов продукции;
5) рекомендации по изготовлению установочной серии и ее объеме (при постановке продукции на производство);
6) замечания и предложения по доработке продукции и документации;
7) другие рекомендации, замечания и предложения приемочной комиссии.
Акт приемочной комиссии утверждает заказчик. Утверждение акта приемочной комиссии означает окончание разработки, согласование представленных ТУ и технической документации. По результатам государственных или приемочных испытаний проводится окончательная корректировка документации с присвоением литеры «О1».
Техническая документация с литерой «O1» передается предприятием-разработчиком предприятию-изготовителю для выпуска установочной серии изделий и запуска в серийное производство. При этом результаты приемочных испытаний должны быть признаны органами государственного надзора.
Взаимоотношения между разработчиком и заводомизготовителем регламентируются договором, который заключается на период освоения изделий в серийном производстве. Разработчик при этом обязуется передать заводу-изготовителю несколько комплектов копий конструкторской и технологической документации, обучить представителей завода процессам наладки и регулировки, новым технологическим процессам и т. д. Изготовитель принимает от разработчика продукции:
– комплект КД и ТД литеры «О1» или более высокой;
– специальные средства контроля и испытаний;
– опытный образец продукции (при необходимости) в соответствии с условиями использования научно-технической продукции, оговоренными в договоре на ОКР;
– документы о согласовании применения комплектующих изделий в соответствии с ГОСТ 2.124;
– заключения по проведенным экспертизам (в том числе метрологической, экологической и др.);
– копию акта приемочных испытаний;
– документы, подтверждающие соответствие разработанной продукции обязательным требованиям.
Завод-изготовитель должен выполнить работы, обеспечивающие технологическую готовность предприятия к изготовлению продукции в соответствии с требованиями КД и законодательства Российской Федерации, а также следующие основные работы:
– разработку ТД (или корректировку полученной ТД) на изготовление продукции для поставки, контроля и испытаний;
– отработку конструкции на технологичность с учетом стандартов ЕСТД;
– заключение договоров с поставщиками комплектующих изделий и материалов и лицензионных соглашений с правообладателями на использование объектов промышленной и интеллектуальной собственности;
– подготовку и представление в территориальные органы Госстандарта России каталожного листа продукции в установленном порядке.
В период постановки продукции на производство изготовитель проводит все необходимые работы для последующей обязательной по законодательству сертификации продукции.
Подготовку производства считают законченной, когда изготовителем продукции получена вся необходимая документация, разработана (отработана) ТД на изготовление продукции, опробованы и отлажены средства технологического оснащения и технологические процессы, подготовлен персонал, занятый при изготовлении, испытаниях и контроле продукции [9].
Представители разработчика осуществляют курирование основных этапов подготовки производства.
На этапе освоения производства выполняют следующие виды работ [11]:
– изготовление установленного договором либо иным документом количества единиц продукции установочной серии;
– квалификационные испытания;
– дальнейшую отработку (при необходимости) конструкции на технологичность;
– утверждение КД и ТД с присвоением литеры «А».
Для подтверждения готовности предприятия к выпуску продукции проводят квалификационные испытания по программе, разработанной изготовителем с участием разработчика продукции и согласованной с заказчиком. В программе указывают [11]:
– количество единиц продукции, подвергаемых испытаниям и проверкам, исходя из их сложности, стоимости, надежности и других факторов, необходимых для достоверных оценок;
– все виды испытаний, соответствующих периодическим испытаниям, указанным в ТУ, а также другие испытания и проверки, позволяющие достигнуть цели квалификационных испытаний.
Квалификационные испытания обеспечивает изготовитель продукции. Испытания проводит комиссия, в состав которой входят представители изготовителя, разработчика продукции, разработчиков и поставщиков комплектующих изделий и при необходимости органов государственного надзора и других заинтересованных сторон. Результаты квалификационных испытаний считают положительными, если продукция выдержала испытания по всем пунктам программы испытаний, положительно оценена технологическая оснащенность производства и стабильность технологического процесса изготовления для возможности выпуска продукции в заданных объемах [9].
Продукции установочной серии не является товарной продукцией, а отдел технического контроля (ОТК) осуществляет только их контроль.
После выпуска и положительных испытаний установочной партии изделий (или головного образца единичного производства) освоение производства считается законченным, и разработчик передает все оригиналы технической документации заводуизготовителю, который при необходимости перевыпускает ее, присваивая литеру «А».
В процессе эксплуатации и ремонта изделий, изготовленных в серийном (массовом) производстве, может возникнуть необходимость в корректировке функциональных, принципиальных, монтажных и других схем, конструкторской и технологической документации, выявленная достаточно долговременной эксплуатацией изделий или изменением поставляемых комплектующих изделий и материалов.
Эти изменения вносятся в КД с помощью Извещения в установленном порядке, по откорректированной документации производится изготовление опытного образца и его испытание в полном объеме. В случае положительных результатов корректируется документация на заводе-изготовителе.
Оценка качества нового изделия производится путем сравнения его характеристик с соответствующими характеристиками аналога. При замене новым изделием по функциональному назначению нескольких существующих изделий, то в качестве аналога используется их совокупность. Оценка уровня качества новых изделий производится путем сравнения основных групп техникоэксплуатационных параметров: назначения, надежности, технологичности, унификации, эргономичности, патентно-правовых и экологических. Перечень показателей производится разработчиком. Обоснование выбора должно содержаться в отчетных материалах ОКР. Для разных групп радиоэлектронной аппаратуры используют разные показатели функционального назначения [3], [9].
Необходимость подробного описания процесса внедрения НИОКР в промышленность продиктована тенденцией повышения эффективности современного производства за счет его наукоемкости, применения информационных технологий. Как правило, к научным разработкам привлекаются специалисты высших учебных заведений и отраслевых исследовательских институтов и лабораторий. Зачастую в процессе взаимодействия разработчика и заказчика приходится устранять противоречия и трудности. Это обусловлено, с одной стороны, слабой подготовленностью производства к принятию научных разработок, с другой стороны, недостаточной осведомленностью представителей науки о технологических процессах и условиях эксплуатации РЭС. Поэтому необходима совместная работа в заводских подразделениях. Такой подход – гарантия успешного выполнения договорных обязательств.
1. Назовите и охарактеризуйте основные этапы ОКР.
2. Как составляется договор на ОКР?
3. Что такое эскизное проектирование?
4. Что такое опытный образец?
5. Как осуществляется приемка результатов ОКР?