В. Опытно – конструкторские разработки, их характеристика
Этапы выполнения НИР
Порядок проведения научно – исследовательских работ (НИР) прикладного характера и регламентируется ГОСТ 15.101 – 80. Стандарт устанавливает порядок разработки и утверждения технических заданий, этапы проведения, порядок рассмотрения и приемки научно – исследовательских работ.
НИР является начальной стадией комплекса работ по созданию и освоению новой техники. Технические задания (ТЗ) на НИР основываются на проведении исследований и выработке наиболее эффективных решений. Последние используются затем в процессе опытно – конструкторских работ (ОКР) и опытно – технологических работ (ОТР).
ТЗ НИР является исходным обязательным документом, определяющим цель, содержание, порядок проведения и намечаемый способ реализации НИР. Этапы НИР в общем случае предусматривают работы, перечисленные в табл. 1.1.
При разработке ТЗ НИР допускается исключение или дополнение отдельных этапов работ, разделение или совмещение этапов, а также уточнени5е их содержания.
Полученные в процессе НИР решения, которые могут составить предмет изобретения или открытия, должны оформляться соответствующими заявками на любом этапе НИР и направляться в Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий в установленном порядке.
Таблица 1.1. Этапы проведения НИР
| Этапы НИР | Состав работ |
| Разработка ТЗ НИР | · Научное прогнозирование; · Анализ передовых достижений отечественной и зарубежной науки и техники: · Анализ результатов поисковых НИР; · Изучение патентной документации; · Учет требований заказчика. |
| Выбор направления исследования | · Сбор и изучение научно – техничес- кой литературы, нормативно тезничес-кой документации, информации об аналогах и других материалов, относя-щихся к разрабатываемой теме; · Проведение патентных исследований; · Составление аналитического обзора; · Формулирование возможных направлений решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и сравнитель-ная оценка; · Выбор и обоснование принятого нап-равления исследований и способов решения поставленных задач; · Сопоставление ожидаемых показате-лей изделий – аналогов или с действующей нормативно – технической документацией; · Оценка ориентировочной экономичес -кой эффективности от внедрения новой продукции с ожидаемыми показателями по результатам НИР на основе научного прогнозирования на время разработки, освоения и срока морального старения выпускаемой продукции; · Разработка общей методики проведения исследований (программы работ, план – графика); · Составление промежуточного отчета и его рассмотрение (при необходимости) |
| Теоретические и эксперимента льные исследования | · Разработка рабочих гипотез, построение моделей объекта исследований, обоснование допущений; · Выявление необходимости проведе- ния экспериментов для подтверждения отдельных положений теоретических исследований или для получения конкретных значений параметров (коэффициентов), необходимых для проведения расчетов; · Разработка методики эксперименталь -ных исследований, подготовка моделей (макетов, экспериментальных образцов), а также испытательного оборудования; · Проведение экспериментов, обработ- ка полученных данных; · Сопоставление результатов экспери-мента с теоретическими исследованиями · Корректировка теоретических моде-лей объекта; · Проведение при необходимости дополнительных экспериментов; · Проведение технико – экономических исследований эффективности внедрения объекта исследования в народной хозяй-ство*; · Составление промежуточного отчета и его рассмотрение. |
| Обобщение и оценка результатов исследований | · Обобщение результатов предыдущих этапов работ; · Оценка полноты решения задач; · Проведение при необходимости дополнительных исследований, в том числе патентов; · Разработка рекомендаций по исполь- Зованию результатов проведенных НИР. Формулирование технических требова-ний для технического задания на разра-ботку продукции; · Составление и оформление отчета. Рассмотрение результатов, проведенных НИР, и приемка работы в целом. |
Результаты законченных НИР рассматривают на научно – техническом совете организации (предприятия) – исполнители НИР с приглашением заказчика.
На совете рассматриваются соответствие проведенных исследований требованиями ТЗ НИР; обоснованность рекомендаций по разработке продукции и технических уровень, патентоспособность и патентная чистота продукции; научно – технических уровень проведенных исследований.
Каждый из этапов НИР характеризуется использований соответствующих методов расширения проблем. Усложнение объектов исследования сопровождается в условиях научно – технической революции требованиями комплексности их изучения, поэтому набор используемых методов разнообразен. Среди современных методов, применяемых на стадии НИР, различают:
а) методы эмпирического исследования:
- наблюдение;
- сравнение;
- измерение;
Эксперимент.
б) методы эмпирического и теоретического исследования:
- абстрагирование;
- анализ и синтез;
- индукция и дедукция;
- моделирование.
в) методы теоретического исследования:
- восхождение об абстрактного к конкретному;
- идеализация;
- формализация;
- аксиометрический метод.
Для прикладных НИР, которые входят в состав цикла СОНТ, распространенным методом проведения исследований проблем электронной техники является эксперимент.
Под экспериментомпонимается изучение объекта, основанном на активном целенаправленном воздействии на него путем создания искусственных условий, позволяющих выявить рассматриваемые свойства, характеристики, зависимости объекта. Сделать поведение экспериментатора целенаправленным, организованным, повысить производительность его труда и надежность получаемых результатов позволяют современные методы статистического планирования многофакторных экспериментов.
Планирование эксперимента – это процедура выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных для решения поставленной задачи с требуемой точностью. Одним из методов, относящихся к этой категории, является метод – Уилсона. Основу метода составляет организация серии опытов, в каждой из которых одновременно варьируется по определенным правилам все факторы, от которых зависят результаты опытов. После математической обработки предыдущей серии выбираются условия выполнения последующей серии опытов. После математической обработки предыдущей серии выбираются выполнения последующей серии опытов. Такой эксперимент получил название активного. Последовательно, шаг за шагом, в соответствии с разработанным планом достигается область оптимума. Основными особенностями этого метода можно считать: стремление к минимизации общего числа опытов (а следовательно, и затрат на их применение); одновременное варьирование всеми переменными по специальным алгоритмам; выбор четкой стратегии принятия решения после каждой серии опытов.
К задачам поиска оптимальных условий проведения эксперимента можно отнести выбор оптимального состава многокомпонентных смесей или сплавов, определение направлений повышения качества продукции, производительности оборудования и так далее. Для решения поставленной задачи объект исследования представляется в виде кибернетической системы. Изучение ее выполняется с помощью математической модели, представляющей уравнение связи (функцию отклика) параметра оптимизации с факторами, воздействующими на объект. Каждый фактор имеет несколько уровней значений. Фиксированный набор уровней факторов определяет одно из возможных состояний объекта. Если перебрать все возможные состояния, то получится полное множество состояний объекта, то есть число возможных опытов. Но такое число оказывается очень большим и равняется числу p уровней факторов, возведенных в степень, равную числу факторов k, то есть pk. Задача планирования эксперимента и сводится к тому, чтобы сократить количество опытов до разумного минимума.
Для этого выполняется ряд процедур: определяются границы областей определения факторов (рис. 1.1.); выбираются уровни факторов (в том числе основной уровень); устанавливаются интервалы варьирования факторов – каждый из них имеет два – верхний (+1) и нижний (-1); выполняется варьирование k факторов на двух уровнях (при числе уровней каждого фактора, равном 2, имеет место полный факторный эксперимент типа 2k, в котором реализуются все возможные сочетания двух уровней для k факторов); составляется матрица планирования (рис. 1.2.), то есть условий эксперимента, где строки соответствуют опытам, а столбцы – кодированным факторам.
x1, x2 – варьируемые факторы;
7 y1,y2,y3,y4 – границы параметра оптимизации
6 y3 (-1,1) y4 (1,1)
5
4
3
2 y1 (-1,-1) y2 (1,-1)
100 110 120 x1
Рис. 1.1. Полная факторная площадь эксперимента.
| Номер Опыта | x0 | x1 | x2 | x1x2 | y |
| -1 | -1 | ||||
| -1 | -1 | ||||
| -1 | -1 | ||||
Рис. 1.2. Матрица планирования эксперимента.
II. Патентные исследования проводят в зависимости от стадий жизненного цикла объектов техники соответствующие организации, функции которых установлены требованиями ГОСТ 15.101 – 80. В частности:
- головная организация выполняет патентные исследования при составлении научно – технических прогнозов развития отрасли, планов развития науки и техники, вопросов охраны промышленной собственности, лицензионной торговли;
- основной потребитель (заказчик) – при составлении технических требований на разработку;
- исполнитель НИР – при разработке задания на НИР и при других этапах НИР;
- разработчик – при разработке ТЗ на создаваемый или совершенствуемый объект техники, во время других этапов разработки изделия, включая обоснование целесообразности его экспорта и экспонирования на международных выставках;
- изготовитель (держатель подлинников чертежей) – при производстве и совершенствовании продуктов, вневедомственной оценке ее уровня, а также при решении вопросов экспорта и экспонирования продукции.
Патентные исследования обязательны также при экспертизе технико–экономических показателей продукции и в процессе функционально – стоимостного анализа изделий.
Основные направления использования патентной литературы – это прогнозирование, экспертиза и информация. Эти направления охватывают множество различных задач, которые могут быть решены только при просмотре и изучении патентной информации.
Определение тенденций развития техники на основе патентной литературы позволяет при конструировании изделий и проектировании новых технологических процессов не повторять уже известные образцы и методы, а добиваться новых прогрессивных решений, предвидеть развитие техники.
В последние десятилетия разрабатываются различные методы прогнозных оценок на базе использования патентной информации. Наибольшее распространение получил метод статистической обработки патентов и построения кривых интенсивности патентования. Анализ сглаженных кривых интенсивности патентования позволяет оценить сравнительные тенденции развития во времени конкурирующих технических направлений, определить, на какой ступени развития они находятся: начали развиваться, развиваются быстрыми темпами, замедлили свое развитие или регрессируют.
Информационное направление изучения патентных фондов и литературы преследует следующие основные цели: определение достигнутого уровня техники в отдельных странах; использование запатентованных конструктивных схем и способов производства в качестве отправной точки для дальнейшего прогресса в данной области; перенос опыта из одной области техники в другую.
в. Опытно – конструкторские разработки, их характеристика.
Общий порядок разработки новой продукции, согласования и утверждения технических заданий, проведение экспертизы технической документации, испытаний опытных образцов и контрольных испытаний продукции единично, серийного и массового производства входят в регламентируемую ГОСТ 15.001 – 73 стадию опытно – конструкторской разработки (ОКР). На этой стадии оформляются также разрешения для постановки на производство новой и модернизированной продукции и снятия ее с производства. Для каждой отрасли разрабатываются и утверждаются соответствующие отраслевые стандарты.
Продукция, подлежащая разработке и постановке на производство, должна по техническому уровню и качеству соответствовать требованиям высшей категории качества на момент освоения ее в производстве. Для этого требования, заложенные при разработке продукции, должны гарантировать выпуск изделий с показателями, находящимися на уровне (или выше уровня) лучших отечественных и мировых достижений.
В разработке изготовлении, приемке и эксплуатации продукции принимают участие объединения и предприятия, которые могут выполнять соответственно функции заказчика, разработчика, изготовителя и потребителя или совмещать некоторые из них.
Задачи и содержание этапов ОКР приведены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Содержание этапов ОКР и их исполнителя