Автоматизація проектно-конструкторських робіт

Тенденція ускладнення конструкцій виробів, а також розширення їх номенклатури викликає різке збільшення часу на проведення проектно-конструкторських робіт. В результаті цього віддаляються строки освоєння нових виробів у виробництві і надходження їх до споживачів. В той же час, швидке моральне старіння техніки ставить завдання щодо прискорення процесу підготовки виробництва і впровадження нових виробів. Важливим елементом цього прискорення є скорочення термінів розробки конструкторської документації нових виробів.

У сумарних витратах праці конструкторів значну питому вагу займають розрахункові роботи та роботи з виконання графічної частини проектів, які досить часто носять рутинний характер. Наприклад, для підготовки виробництва сучасного легкового автомобіля необхідно виконати до 10 тисяч робочих креслень. У структурі витрат на проектно-конструкторські роботи все ще велика питома вага витрат, які не є головними в процесі створення конструкцій виробів. На стадії розробки робочої конструкторської документації, яка займає найбільшу у часі частину проектно-конструкторських робіт, творча робота конструкторів становить лише 20-25 % від загальних витрат часу. Решта часу витрачається на корегування та контроль документації, її розмноження тощо.

Одним із шляхів інтенсифікації проектно-конструкторських може бути залучення додаткового конструкторського персоналу і відповідної техніки для виконання поставлених перед конструкторами завдань (засоби організаційної техніки, розмноження документації тощо). Практика показує, що вищевказані засоби інтенсифікації конструкторських робіт себе вже майже повністю вичерпали. Вихід з цього положення слід шукати у новому підході до процесів розробки виробів, використовуючи при цьому досягнення конкретних технічних дисциплін – математики та засобів обчислювальної техніки. Тільки автоматизація проектно-конструкторських робіт може вирішити проблеми якісної та своєчасної розробки документації. Практична реалізація цілей та ідей автоматизації проектно-конструкторських робіт здійснюється в рамках систем автоматизованого проектування (САПР).

САПР являє собою комплекс заходів з автоматизації процесів проектування виробів на основі застосування сучасних технічних пристроїв, серед яких провідне місце займають засоби електронно-обчислювальної техніки. САПР включає в себе також колектив спеціалістів проектно-конструкторської організації, які виконують автоматизоване проектування. В основу САПР покладено математичне моделювання процесів проектно-конструкторських робіт.

Залежно від типу документації, яку необхідно розробити, розрізняють класи САПР для виробів машинобудування та приладобудування, для технологічних процесів тощо. У свою чергу, кожний клас САПР може бути розділений на підкласи залежно від різновиду об’єкту, який проектується (інструмент, машина тощо).

Технічною базою автоматизації праці конструкторів є комп’ютерна техніка. Досить ефективними є технічні засоби, які утворюють автоматизовані робочі місця (АРМ).

АРМ – це комплекс взаємопов’язаних технічних засобів, які забезпечують виконання усіх етапів перетворення та обробки інформації при автоматизованому проектуванні. АРМ дозволяють поєднувати ручні і машинні методи проектування. При цьому не зменшується активна роль конструкторів у їх творчій праці.

Прикладом автоматизації проектних розрахунків з використанням САПР може слугувати система проектування силових приводів промислового обладнання. Ця система передбачає розподіл функцій між конструктором та персональним комп’ютером в процесі ескізного проектування, коли конструктор виконує операції творчого змісту, а ПК виконує операції рутинного характеру. Наприклад, конструктор задає ПК “німу” кінематичну схему машини, яку він проектує, а також її головні параметри (потужність, кількість обертів двигуна, розміри приводу тощо). ПК на основі отриманих від конструктора даних здійснює підбір всіх інших параметрів приводу (валів, підшипників та інших деталей). Вибір цих параметрів ПК здійснює, виходячи з умов міцності, рівня шуму, розмірів та інших вимог до виробу, що проектується. Структура технічного комплексу САПР, який включає в себе АРМ показана на рис. 13.1.

Рис. 13.1.Система автоматизованого проектування САПР на двох рівнях

Застосування в проектно-конструкторських роботах САПР найбільш ефективне при проектуванні груп виробів, які мають конструктивну, технологічну та експлуатаційну схожість. САПР також доцільно застосовувати при проектуванні типових конструкцій певних виробів. Прикладом таких конструкцій можуть бути штампи, зубчаті передачі, редуктори, насоси тощо.

Обсяги робіт, які виконуються в ході проектно-конструкторських робіт за допомогою ПК, постійно збільшуються. На підприємствах необхідно запроваджувати комплексну механізацію та автоматизацію робіт, які пов’язані із збереженням, обміном, пошуком та розмноженням конструкторської документації. Для цих цілей може використовуватись одна із підсистем САПР, а саме інформаційно-пошукова система (ІПС).

ІПС в проектно-конструкторських організаціях є складовою частиною технічної підготовки виробництва. Це дозволяє: суттєво підвищити рівень уніфікації та стандартизації конструкцій за рахунок оперативного пошуку необхідних стандартів та конструкторських рішень; покращити систему обліку змін, які вносяться до конструкторської документації; забезпечити конструкторів широкою інформацією у питанні, яке вирішується, починаючи від патентних формулярів і закінчуючи оригіналами та копіями раніше розроблених креслень конструкцій, які мають схожі ознаки. Принципова схема роботи ІПС у відділі головного конструктора підприємства показана рис. 13.2.

Рис. 13.2. Система роботи ІПС в конструкторських службах підприємства

У зв’язку з виконанням значного обсягу робіт технічними засобами змінюються самі функції проектно-конструкторських служб підприємств. Вони вивільнюються від збору та обробки інформації, розрахункових та графічних робіт. Досить часто конструктори підприємств, які зайняті в САПР, готують вихідні дані для розрахунків на ПК та аналізують отриману інформацію. В структурі конструкторських підрозділів на підприємствах може відокремлюватися спеціальна служба, яка займається підготовкою та збором інформації. Під час виконання креслярсько-графічних робіт важливе значення має креслення, яке є одним з найбільш складних документів машинобудівного виробництва.

Креслення орієнтує людину-виконавця на візуальне сприйняття інформації. Автоматизація креслярсько-графічних робіт є дуже актуальною проблемою тому, що близько половини свого робочого часу, конструктор витрачає саме на ці роботи. В той же час, автоматизація креслярсько-графічних робіт є досить складним завданням, яке пов’язане з великими витратами на розробку прикладних програм та придбання коштовного обладнання. Не зважаючи на значні витрати на впровадження САПР у проектно-конструкторських роботах, підприємство може отримати суттєвий економічний ефект, джерела якого полягають у зменшенні трудомісткості конструкторських робіт та підвищенні якісної сторони їх розробок.

Планування, фінансування і звітність про виконання науково-дослідних та проектно-конструкторських робіт

План НДР на підприємстві узагальнює усі види робіт за такою структурою: 1) найменування теми чи комплексної проблеми; 2) найменування етапу чи виду робіт; 3) обсяг робіт, у т. ч. з розбивкою по роках (кварталах, місяцях); 4) калькуляція витрат (устаткування, матеріали, заробітна плата, нарахування на заробітну плату та ін.); 5) джерела фінансування; 6) відповідальний керівник теми і склад виконавців; 7) субпідрядники; 8) термін виконання; 9) очікувані результати та форми реалізації, економічний ефект.

План НДР (довгостроковий – на п'ять років) чи середньостроковий (на рік-два) у науковій установі формується на підставі угод на створення (передачу) науково-технічної продукції. В угоді вказується місце і дата її укладення, дані про виконавця і замовника, їх керівників.

У першому розділі визначається предмет угоди, тобто який вид науково-технічної продукції виконавець передає, а замовник приймає. Зазначаються наукові, технічні, економічні та інші вимоги до науково-технічної продукції, яка є предметом угоди. Замовник несе відповідальність за актуальність заявленої ним роботи, термін та масштаби практичного використання отриманих виконавцем результатів. Виконавець повинен забезпечити високий рівень та якість виконуваної роботи. Зміст і термін виконання основних етапів визначаються календарним планом, який є невід’ємною частиною договору. Прийняття і оцінка науково-технічної продукції здійснюється згідно вимог технічного завдання (ТЗ).

У другому розділі угоди вказується вартість роботи та порядок розрахунків. Замовник зобов’язується перерахувати виконавцю відповідно до протоколу про договірну ціну певну суму, у тому числі з розбивкою по етапах. Оплата за виконання НДР проводиться по етапах і, зазвичай, з авансовою платнею. Рахунки виконавця сплачуються замовником у встановленому порядку на підставі актів здачі-приймання науково-технічної продукції за виконаний етап чи після завершення НДР.

Третій розділ угоди передбачає порядок здачі і прийняття робіт. Перелік наукової, технічної та іншої документації, яка підлягає оформленню і здачі виконавцем замовнику на окремих етапах виконання та в цілому за угодою, порядок приймання науково-технічної продукції, визначений технічним завданням, яке є невід’ємною частиною угоди. У разі заміни під час виконання угоди замовником чи виконавцем виду роботи, сторони укладають додаткову угоду. Після завершення робіт виконавець подає замовнику акт здачі-приймання науково-технічної продукції з додатком до нього комплекту наукової, технічної та іншої документації, передбаченої технічним завданням і умовами угоди.

Четвертий розділ передбачає визначення відповідальності сторін за виконання укладеної угоди.

У п’ятому розділі угоди враховуються особливості дотримання прав сторін на науково-технічну продукцію та інші умови на розсуд учасників НДР.

У шостому розділі визначається термін дії угоди та юридичні адреси сторін. До угоди додаються технічне завдання, а також протокол договірної ціни.

При формуванні плану НДР (тематичного плану) здійснюється низка розрахунків, з яких найбільш важливе значення мають розрахунки тривалості циклів виконання робіт і калькуляція собівартості. Так, розрахунок тривалості циклу виконання НДР ( ) здійснюється за формулою:

, (13.1)

де – сумарний робочий час по всім етапам, необхідних для виконання НДР; – чисельність науковців, залучених до виконання НДР; – коефіцієнт паралельності виконання робіт; – коефіцієнт відволікання працівників від виконання теми; - додатковий час на затвердження і узгодження теми, етапів робіт, вирішення організаційно-фінансових питань; – час, необхідний для оформлення наукового звіту.

Якщо в плановій системі господарювання фінансування НДР відповідало певним нормативам, регламентам, то в ринкових умовах цей процес значно розширився, поповнився новими формами. Серед основних джерел, які використовуються для фінансування інноваційної, науково-технічної діяльності, назвемо такі: бюджетне асигнування державного та регіонального рівня; кошти Держіннофонду; кошти спеціальних позабюджетних фондів, фінансування яких формується інноваційними проектами, регіональними органами управління; власні кошти підприємств, які формуються з прибутку або входять до складу витрат виробництва; фінансові ресурси комерційних структур (інвестиційних компаній, комерційних банків, страхових товариств, фінансово-промислових груп тощо); кошти фондів науково-технічного і соціального розвитку; кредитні ресурси інвестиційних банків; конверсійні кредити для НДР оборонного комплексу; іноземні інвестиції промислових і комерційних фірм, компаній; кошти національних і зарубіжних наукових фондів; приватні накопичення фізичних осіб.

Порядок фінансування НДР у кожному конкретному випадку, на кожному конкретному підприємстві, при виконанні кожної конкретної НДР має свою специфіку і безпосередньо пов’язаний з характером планування та організації виконання інноваційного проекту.

Загальноприйнятими методами визначення обсягу коштів на проведення науково-дослідних робіт є такі: міжфірмові порівняння; метод постійного відношення до суми обігу; метод постійного відношення до прибутку; метод планування “від бази”; метод розрахунку витрат на узгоджену програму. Наведені методи визначення бюджету на проведення науково-дослідних робіт, зрозуміло, мають враховувати обставини, за яких здійснюється такий розподіл. У деяких випадках варто одночасно застосовувати декілька методів, приймаючи до відома: витрати на науку конкурентів; попередню практику фінансування; цілі, які ставить перед собою керівництво науково-дослідної частини й вище керівництво підприємства; необхідність стабільності в діяльності наукових підрозділів, фахівців; фундаментальні й пошукові дослідження дають результати не відразу, а через певний період і до цього треба ставитися виважено.

Підприємства усіх форм власності та організаційно-правових форм господарювання зобов’язані регулярно (щоквартально, щорічно) звітуватися перед органами державної статистики за місцем знаходження та перед своєю вищестоящою організацією за виконання науково-технічних робіт (форми № 1 – наука, № 3 – наука тощо). Так, формою № 1 – наука “Звіт про виконання науково-технічних робіт” передбачено кодування форми документа, ідентифікаційний код організації, території, виду економічної діяльності, організаційно-правової форми господарювання, міністерства, відомства, концерну, асоціації, вищестоящої організації, галузі наук.

У звіті за виконання науково-технічних робіт вказується: фактичний обсяг виконаних і прийнятих замовником робіт усіх видів; вартість робіт, у т. ч. виконаних власними силами; фактичні витрати; середньорічна вартість основних засобів науково-дослідної (конструкторської) діяльності; загальна площа власних приміщень, з них здано в оренду; джерела фінансування робіт; кількісний та якісний склад спеціалістів, які виконують науково-дослідні, проектно-конструкторські та технологічні роботи; розподіл спеціалістів, які виконують НДДКР, за галузями наук.

Форма № 3 – наука “Показники наукової діяльності” відображає такі основні дані: із загального обсягу закінчених і прийнятих замовником робіт – роботи, що виконані для замовників на території: України, зарубіжних країн; прибуток (збитки) від закінчених, прийнятих замовником і оплачених робіт; кількість закінчених та прийнятих замовником розробок, з них по створенню і удосконаленню техніки, у т. ч. технічний рівень яких перевищує кращі світові аналоги, відповідає світовому рівню; розробки, у яких використані винаходи; укладено ліцензійних угод; кількість діючих патентів, одержаних за кордоном на кінець звітного року; кількість друкованих робіт, публікацій у міжнародно-визнаних журналах; посилань у міжнародно-визнаних журналах на роботи організації (індекс цитованості); демонстрація робіт на виставках; кількість виїздів наукових працівників за межі України, всього у т. ч. з метою: стажування, навчання, підвищення кваліфікації, викладацької роботи, проведення наукових досліджень, участі у міжнародних семінарах, конференціях тощо; кількість міжнародних конференцій, семінарів, проведених організацією (установою); кількість вчених-іноземців, які приїздили до організації (установи); кількість грантів, отриманих науковими працівниками від міжнародних фондів.

Основним критерієм при визначенні ефективності здійснюваних науково-дослідних робіт виступає всебічна обґрунтованість вибору напрямів розвитку науки і техніки, створення нових технологій, устаткування, ліній, комплексів, які б були конкурентноспроможними на внутрішньому і зовнішньому ринках. При цьому слід дотримуватися принципів ефективності і економічності, тобто створення конкурентноспроможної техніки має супроводжуватися мінімальними витратами часу і ресурсів на розробку, виробництво, експлуатацію та утилізацію.

Ефективність наукових досліджень певним чином можна визначити за допомогою показників, згрупувавши їх на науково-технічні, організаційні, соціальні та економічні. До науково-економічних показників оцінки ефективності НДР відносять: кількість публікацій, монографій, статей, доповідей на конференціях, симпозіумах, семінарах, у тому числі міжнародного рівня; захист дисертацій; науково-технічний рівень розробок; патентоспроможність завершених досліджень; вплив розробок на організаційно-технічний рівень виробництва.

До показників організаційної доцільності відносяться: складність і тривалість циклу наукової підготовки виробництва; організаційна структура відділів і підрозділів науково-дослідної організації; режим роботи (фонд часу, коефіцієнт завантаження виконавців і підрозділів; ступінь галузевої диференціації і спеціалізації наукового закладу).

Показники соціальної значимості характеризують зміни професійного і кваліфікаційного складу науково-виробничого персоналу, підвищення рівня механізації, автоматизації, комп’ютеризації їх праці, інформаційного забезпечення, покращення умов, умотивованості праці.

Економічні показники можна поділити на такі три групи: 1) часткові (скорочення тривалості циклу наукової підготовки виробництва, вивільнення наукових працівників за рахунок скорочення циклу наукової підготовка виробництва, впровадження нових методів організації праці, комп’ютерної техніки); 2) узагальнюючі (продуктивність праці, капітальні вкладення, кошторис); 3) результуючі (економія приведених витрат, термін окупності витрат на розробку, коефіцієнт порівняльної ефективності).

Вибір методів та засобів визначення ефективності НДДКР залежить як від цілей аналізу, так і від обсягу наявної інформації на даній стадії наукового пошуку. Так, на стадії розробки технічного завдання у наявності досить обмежене коло даних, ось чому розрахунки основних показників носять досить орієнтовний характер. Широко при цьому використовуються методи екстраполяції, моделювання, аналогів тощо.

При оформленні результатів НДДКР, коли стало відомо про основні характеристики об’єкта дослідження, розрахунки щодо доцільності проведення дослідно-конструкторських робіт та впровадження наукових розробок у виробництво повинні бути більш точними, ніж на попередньому етапі. При цьому широко застосовуються методи математичного моделювання з врахуванням ієрархічної схеми об’єкту, його основних техніко-економічних характеристик, результатів досліджень, впроваджень. Можливим варіантом розрахунку річного економічного ефекту від розробки та використання результатів наукових досліджень є визнання різниці приведених витрат за базовим і новим об’єктами.

Коефіцієнт ефективності НДР визначається співвідношенням частки річного ефекту витрат на науково-дослідні роботи , приведених до року впровадження:

, (13.2)

де – коефіцієнт, який характеризує частку участі НДР у розподілі загального економічного ефекту.