Системный выбор конкурентоспособных решений при разработке новых технических объектов

Одним из важнейших разделов теории технологического проектирования новой техники является разработка системы методов, обеспечивающих создание конкурентоспособной техники. Методология системного иерархического выбора конкурентоспособных решений основывается на законах строения и развития техники. Ее в первую очередь используют при разработке новых поколений техники, при прогнозировании облика будущих поколений, а также при разработке отдельных ТО и ТП. Методология отражает естественный процесс разработки новых изделий, когда стоит задача удовлетворения актуальных потребностей при условии конкурентоспособности изделий на свободном рынке.

Процесс содержит шесть этапов выбора и принятия решений при разработке новых изделий на основе выбора и анализа альтернативных вариантов.

Первый этап разработки новых изделий связан с выбором потребности с учетом имеющегося ресурсного обеспечения и технологических возможностей.

На этом этапе отвечают на вопрос, какую потребность должно удовлетворять новое изделие и из многих альтернатив выбрать одну потребность, которая позволит при имеющихся ресурсных и технологических возможностях получить максимальный эффект.

При выборе удовлетворяемой потребности рассматривают два типа потребностей:

технически реализуемые потребности, для удовлетворения которых уже существуют соответствующие ТО или создание необходимых изделий не вызывает затруднений;

прогнозируемые потребности, для удовлетворения которых пока нет принципиальных ТР или технических возможностей.

На втором этапе для качественно сформулированной потребности проводят выбор критериев эффективности изделия, которые обеспечат конкурентоспособность изделия. Ошибки на этом этапе могут оказаться роковыми для производителя разработанной техники.

Оптимальное потребительское качество должно отражать в данный момент времени истинные потребности пользователя по определенным показателям для данного класса изделий с учетом НТ потенциала.

На практике часто используют следующие способы изменения и улучшения потребительских качеств:

- основной способ состоит в сборе и анализе экспертных оценок выпускаемых изделий;

- модернизация изделия путем расширения сферы применения;

- создание систем ТО на основе свойства синергизма, когда совокупный результат превосходит сумму отдельных эффектов;

- улучшение показателей потребительского качества за счет использования эффективных веществ, материалов, видов энергии.

На третьем этапе для заданной функции изделия из множества альтернатив выбирают набор элементов и взаимосвязей между ними с целью наиболее рационально реализовать заданную потребность.

Для внесения в ФС улучшающих изменений на основе закона соответствия между функциями и структурой ТО проводят системный анализ функций лучших ТО – аналогов с целью построения ФС с требуемой степенью детализации и выявления недостающих или лишних» элементов. При проведении такого анализа рекомендуется использовать методику системного анализа ТО и закономерности функционального строения ТО соответствующего класса.

На четвертом этапе для выбранной ФС ищут и обосновывают наиболее эффективный ПР на основе возможных и допустимых физических и химических эффектов. Одновременно формируют список технологических требований, которому должно удовлетворять разрабатываемое изделие. Основное назначение данного этапа заключается в выборе наиболее эффективного СР для реализации ФС путем использования следующих подходов:

- на основе закономерности изменения критериев эффективности при постоянном ПР строят графики изменения наиболее важных критериев и оценивают насколько недоиспользованы возможности применяемого ПР,

- используют методы анализа и синтеза ПР на основе данных по ФХЭ.

Работа на данном этапе заканчивается выбором нескольких наиболее эффективных ПР для двух групп аналогично ФС. Если эффективность какого-либо из выбранных ПР не поддается надежной расчетной оценке, то проводят принципиальную экспериментальную проверку.

На основе выбранных ПР проводят уточнение принятых на втором этапе значений потребительских качеств ТО и формулируют полный список требований к разрабатываемому изделию.

На пятом этапе выбирают наиболее рациональное ТР с учетом последних достижений техники и технологии. Проводя проектную проработку с выбором материала и формы структурных элементов, способов компактирования и консолидации элементов при получении изделия в целом, уточняют и расширяют показатели потребительских качеств.

При выборе ТР эффективно использование методов морфологического анализа и синтеза с составлением морфологических таблиц на основе ФС, построенных при использовании закона соответствия между функциями и структурой ТО. Если работоспособность выбранного ТР вызывает сомнение, проводят анализ с использованием математического моделирования или экспериментальную проверку. На основе выбранных ТР уточняют список технических требований.

На шестом этапе проводят поиск оптимальных параметров, при которых потребительские свойства изделия имеют существенно лучшие значения. При выборе оптимальных параметров ТО используют закон соответствия между функциями и структурой и относящиеся к нему закономерности. Указанный закон представляет собой фундаментальную теоретическую основу для составления и уточнения полного списка требований, который является ядром ТЗ на разработку нового изделия:

При проведении предпроектных исследований, как правило, создаются патентоспособные ТР, которые следует анализировать с точки зрения патентной чистоты и возможности оформления заявок на изобретения.

На каждом этапе среди множества альтернативных вариантов обязательно должны присутствовать варианты, относящиеся к лучшим мировым образцам. С точки зрения технологии проектирования и разработки новых изделий, первый и второй этапы относятся к внешнему проектированию или маркетингу, а с третьего по шестой – к внутреннему проектированию. В целом методология системного иерархического выбора имеет отношение к начальным стадиям проектирования изделий: разработке и обоснованию ТЗ и технических предложений. Однако 3-й-6-й этапы могут быть использованы и на стадии разработки технического. проекта (выбор и обоснование проектно-технологических решений). Главное достоинство данного подхода состоит в гарантированной разработке изделий, конкурентоспособных на международном рынке при условии полного информационного обеспечения для анализа множества возможных альтернатив.

Роль принятых решений и их эффективность значительно возрастает от шестого к первому уровню. На шестом уровне принятия решений технико-экономические показатели изделия могут быть улучшены на 10-30 %, на пятом уровне – на 30-50 %, на третьем-четвертом – в несколько раз. От принятых решений на первом - втором уровнях эффективность может измениться на несколько порядков или обернуться значительными убытками. Поэтому при всегда ограниченных временных и материальных ресурсах наибольшие затраты необходимо производить на первых этапах.