Требования к разрабатываемому изделию. Основные качественные свойства патентной информации. Прогнозирование технических разработок.

Разработка новых изделий связана с конкретной производственной необходимостью и конкретными требованиями быта. Подготовка производства, изготовление и эксплуатация изделия происходят в конкретных производственных и эксплуатационных условиях. Это налагает определенные ограничения на работу конструктора, с которыми он должен считаться в процессе разработки. В противном случае коррективы, вносимые в конструкцию в процессе производства и эксплуатации изделия, могут повлечь за собой дополнительные затраты труда и материалов.

Требования к изделию должны обеспечить максимальное соответствие изделия конкретным условиям применения.

1. Основными требованиями к любому изделию независимо от области его применения являются соответствие своему назначению и высокая производительность, обеспечение высокого качества, надежности и ремонтопригодности. Этими требованиями обеспечивается сохранение функциональных свойств изделия на расчетный (гарантийный) срок годности, а также на межремонтный период после проведения плановых восстановительных ремонтов.

2. Разрабатываемое изделие должно иметь конкретное целевое назначение (применение), что предъявляет к изделию конкретные требования. Оно должно обладать: удобством применения; функциональными свойствами, необходимыми для выполнения нужных операций.

Условия применения изделия оговариваются в паспорте или инструкции по эксплуатации. Специализация или универсальность применения изделия налагает свой отпечаток на его конструкцию, и конструктор не должен упускать этого из виду.

3. Конструкция изделия и конструкторская документация на него разрабатываются
с учетом изготовления этого изделия конкретными технологическими способами на
конкретном производстве.

Существенный отпечаток на конструкцию налагает программа выпуска изделий. Например, изделия, предназначенные для массового производства, непригодны для изготовления в единичном производстве и наоборот. Эта пригодность диктуется экономической целесообразностью. Например, детали массового производства, изготовляемые литейным способом или штамповкой, для индивидуального производства окажутся нетехнологичными. Здесь более удачной будет сварная конструкция.

4. Конструкторская документация должна разрабатываться для изготовления
изделия на конкретном производстве. Производственная база предприятия-изготовителя должна обеспечить возможность изготовления изделия с наименьшими затратами. Конструктор должен считаться с существующим на соответствующем предприятии оборудованием и оснасткой, необходимыми для изготовления, сборки и контроля изделия. Необходимо также учитывать квалификацию персонала, изготовляющего изделие, и состояние технологической дисциплины на предприятии. В то же время конструкция изделия и конструкторская документация на него не должны препятствовать внедрению более прогрессивной технологии и ее непрерывному улучшению. Использование конструкторской документации, непригодной для конкретного производства, влечет за собой доработку и переработку этой документации.

5. Разрабатываемое изделие должно соответствовать конкретным условиям
технической подготовки производства и быть согласованным со службами,
предприятиями и организациями, участвующими в изготовлении изделия.

Выпущенная промышленная продукция - результат труда различных предприятий из разных отраслей промышленности. Материалы, заготовки и комплектующие изделия изготовляются специализированными предприятиями. Разрабатывая изделие, конструктор должен считаться с поставками по кооперации материалов и комплектующих изделий, используемых в разработке, а также с дефицитностью и возможностью их получения в необходимом количестве.

При получении конструкторской документации из других организаций и предприятий необходимо провести входной конструкторский, технологический и нормализационный контроль документации.

6. Разрабатываемое изделие должно соответствовать требованиям стандартов,
технических условий, правил, инструкций, норм. Изготовление изделия в соответствии с
действующими нормативно-техническими материалами будет способствовать охране
труда обслуживающего персонала и охране окружающей среды. Основными нормативно-
техническими материалами являются: стандарты Системы стандартов безопасности труда
(ССБТ); Правила безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов; Правила устройства и
безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением; Правила устройства
электроустановок (ПУЭ) и др.

7. Разрабатываемое изделие должно соответствовать всем требованиям,
предъявляемым в конструкторской документации. Чтобы обеспечить соответствие
изделия информации, заложенной в конструкторской документации, документация
должка соответствовать следующим требованиям:

1- быть четкой и ясной и содержать все сведения, необходимые для изготовления,

эксплуатации и ремонта изделия без дополнительного изобретательского

творчества;

2- обеспечивать однозначное выполнение детали, сборочной единицы, комплекса или

комплекта изделия. Варианты оформляются отдельными чертежами или

графическими изображениями на том же чертеже с самостоятельными

обозначениями. В изготовлении принимается тот или иной конкретный вариант в

зависимости от условий изготовления или эксплуатации изделия;

3- исключать дублирование размеров и другой информации, что уменьшает

трудоемкость разработки, вероятность появления ошибок, обеспечивает четкое

внесение изменений в документацию (изменение элементов необходимо

выполнить только один раз) и др.;

4- иметь иерархическую структуру обозначений, где каждый документ имеет

определенное место и определенное условное обозначение. Основной

конструкторский документ в отдельности и в совокупности с другими,

записанными в нем конструкторскими документами, полностью и однозначно

определяет данное изделие и его состав; основным конструкторским документом

для сборочных единиц, комплексов и комплектов является спецификация, а для

детали - чертеж детали;

5- все параметры, размеры изделия, которые подлежат исполнению, должны

задаваться с предельными допустимыми отклонениями; выполнение размеров в

любом значении поля допуска должно обеспечить изготовление годной детали,

обеспечив максимальную экономичность изготовления;

6- не содержать технологических указаний, что позволяет для изготовления изделия

применять любую технологию и непрерывно улучшать ее. В отдельных случаях,

когда для изготовления выбран оригинальный технологический процесс или он

является единственным, обеспечивающим изготовление изделия высокого

качества, технологический процесс указывается в чертежах;

7- содержать все необходимые технологические требования на изготовление,

контроль и испытание изделия.

Прогнозирование технических разработок

 

В наше время, в век научно-технического процесса, нет изделий, которые не претерпевали бы существенных изменений. Каждая новая выпускаемая модель значительно отличается от предыдущей как по форме, удобству применения, так и по технико-экономическим показателям. Конструкции становятся более рациональными за счет устранения многих излишеств. Изделия улучшаются, в основном, за счет совершенствования принципа их работы. Повышение потребительских качеств изделий, определяемых новым принципом работы, является движущей силой прогресса.

Техника развивается по определенным законам, зависящим от технического потенциала и уровня производства, от достижений науки и т.д. При этом на передний план выдвигаются конкурентоспособные изделия. Малоэффективные изделия, работающие на базе устаревшей технологии, должны становиться неконкурентно -способными и сниматься с производства. Изготовление и эксплуатация их приводят к экономическим убыткам и в результате к отставанию от передовых направлений развития техники.

Техника имеет множество путей возможного развития. Все они способствуют росту научно-технического потенциала, но не все направления развития имеют далекую перспективу. Хотя в какой-то конкретный период или в каких-то конкретных условиях они дают экономический эффект народному хозяйству, все же могут тормозить развитие техники в будущем. Как правило, перспективу имеет один или несколько путей развития, способных решать множество проблем, которые будут возникать в будущем. Например, автоматическое обрабатывающее оборудование (станки-автоматы), обеспечивающее наибольшую производительность труда в определенных условиях массового производства, не может иметь перспективу в будущем. Развитие обрабатывающего оборудования пойдет по пути создания гибких автоматизированных производств (ГАП), приспособленных для обработки малых партий изделий и быстрой переналадки на выпуск новых.

Главные направления развития технических средств устанавливаются прогнозированием. Прогнозирование играет важную роль в управлении научными исследованиями и конструкторскими разработками. Научное прогнозирование определяет, что и при каких условиях может произойти в будущем. Прогнозирование максимально уменьшает влияние неопределенностей на результат решений. Прогнозирование - это исследовательский процесс, в результате которого получают вероятностные данные о будущем состоянии прогнозируемого объекта. С помощью прогнозов определяется предполагаемый ход развития важных для народного хозяйства процессов и явлений в экономике, науке и технике. Объектами научно-технических прогнозов могут быть отдельные отрасли науки, различные технические вопросы, технологические процессы, различные виды изделий, функциональные узлы и др.

В основе прогнозирования лежит предположение, что процессы, события, тенденции, имеющие место в прошлом, действующие в настоящем, будут продолжаться и в будущем. Подобное предположение основано на том, что процессы, действующие в природе, науке и технике, в основном непрерывные и им свойственна некоторая инерционность развития. Так называемые инерционные прогнозы основываются на предположении, что тенденция развития объекта прогнозирования будет сохраняться в будущем на период разработки прогноза. Прогнозная тенденция - это качественная характеристика развития объекта прогнозирования в прошлом и состояние его в настоящем. При применении методов прогнозирования выявляются возможные варианты этой тенденции в будущем. Эти варианты, разработанные на определенный период времени, являются прогнозом.

Прогнозная тенденция выявляется путем изучения информации об объекте прогнозирования. Из информации о развитии объекта прогнозирования в прошлом, так называемой ретроспективной информации, получают данные для опорных точек построения графика тенденций развития. Полученный график развития прогнозной тенденции по времени (тренд) подлежит анализу и математической обработке. Выявляется математическая функция тренда и проводится его математическая экстраполяция, которая дает возможные значения прогнозной тенденции в будущем.

Новое рождается в недрах прошлого. Развитие технических средств связано с преемственностью и последовательностью научных исследований и технических разработок. Любая новая технология зарождается на основе новых научных исследований и опытных разработок.

В основу развития техники положены научные достижения - научный задел, позволяющий, с одной стороны, прогнозировать пути развития техники, с другой - развитие самой науки. Тщательное прогнозирование развития науки п правильное планирование научных разработок являются ключом технического прогресса. Планирование научных разработок сводится к планированию изобретений и открытий. Тем самым процесс изобретения превращается в планируемый, управляемый процесс, а не представляет собой результат счастливых совпадений.

В наши дни наука и техника достигли такого уровня, что им посильно решение многих проблем, стоящих перед человеком. Ученые и конструкторы разработали для многих изделий ряд функциональных узлов, значительно улучшающих качество и технический уровень этих изделий. Однако их выпуск в настоящее время может быть задержан такими причинами, как отсутствие потребных материалов, недостаточная стабильность режимов работы, отсутствие надежности, дороговизна и др. Поэтому в каждом отдельном случае подобные вопросы рассматриваются учеными, и при получении положительных результатов даются рекомендации по выпуску этих изделий.

Прогнозирование обеспечивает пропорциональность развития отраслей техники, тем самым создает условия для нормального использования их достижений. Так, развитие автомобильной промышленности немыслимо без развития производства топлива, сети станций технического обслуживания, строительства автомобильных дорог и др. Прогнозирование, использующее комплексный подход, позволяет создать более реальную основу для предполагаемого развития. Прогнозирование является сложным трудоемким процессом. Его выполняют специалисты, широко используя в своей работе математические методы. Прогнозные расчеты проводятся на ЭВМ.

В практическом прогнозировании развития объектов науки и техники принимается множество методов. Но фактически все они основываются на двух основных методах прогнозирования; эвристическом и математическом.

Эвристические методы являются наиболее старыми методами прогнозирования. Они основываются на предвидениях высококвалифицированных специалистов той отрасли, к которой относится объект прогнозирования. Хотя суждения экспертов подлежат математической обработке, сами эксперты не пользуются математическими методами. При эвристических методах прогнозирования мнение каждого эксперта является субъективным.

Достоинство математических методов заключается в объективности полученной с их помощью информации и ее высокой точности. Математические методы прогнозирования применяются в тех случаях, когда тенденция развития объекта прогнозирования поддается математическому описанию. Основным принципом математических методов прогнозирования является вышеуказанная прогнозная экстраполяция.

Создание новых изделий осуществляется в условиях неопределенности. Порой трудно предсказать, как будет вести себя новое изделие, каким будет качество его работы (предполагается, что изделие будет функционировать). Чтобы во всем многообразии технической неопределенности найти наилучший и самый правильный выбор конструкции нового изделия, прогнозирование и управление процессом создания новой техники должно вестись на всех стадиях создания изделия. На начальных стадиях создания изделия неопределенность особенно велика: много различных предположений и чрезвычайно мало подтверждений этим предположениям. В этих случаях решение по созданию нового образца техники можно назвать прогнозом. На начальных стадиях технические решения принимаются исходя из предположения, что похожие ситуации должны вызывать похожие решения. Для принятия технического решения используются все теоретические исследования и практические работы, прямо или косвенно способствующие принятию решения. С увеличением объема выполненных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ неопределенность все более уменьшается и точнее можно оценивать преимущества или недостатки принятого решения.

После завершения очередной фазы проектных работ и оценки их результатов заново проводится прогнозирование хода развития темы. На основе прогнозных исследований принимаются решения о дальнейшем продолжении работ и их направлениях. Все ранее принятые решения при этом теряют сил. Если результаты выполненной работы не удовлетворяют требованиям их использования и не вырисовывается дальнейшее направление развития объекта разработки, то принимается решение о прекращении работ по теме как неперспективной.

Техника, развиваясь в каждом достаточно небольшом промежутке времени непрерывно, в целом имеет скачкообразное развитие. В основе каждого скачка лежат открытия или крупные изобретения, коренным образом меняющие существующие принципы в технике и технологии. Они вызывают лавину новых изобретений, совершенствующих новый принцип. Новые открытия и изобретения расчищают путь для технического прогресса не только в той отрасли, к которой сами относятся, но и в смежных отраслях. Сами открытия и изобретения, коренным образом меняющие существующие принципы, появляются при определенном состоянии науки и техники и являются результатом последовательного, методического труда. Технология, основанная на данном открытии или изобретении, имеет все предпосылки для бурного и длительного развития. Возникновение новой технологии непосредственно связано с необходимостью разработки новых конструктивных решений. Чтобы понять такую зависимость, необходимо проанализировать любое изделие, которым пользуется человек. Каждое изделие выполняет какие-то определенные функции, служит для какой-то конкретной цели (технологическое применение). Потребность в новой технологии, потребность в применении существуют до того, как появилось новое изделие, способное осуществить эту технологию, это применение. Только тогда, когда создана технология, разрабатываются изделия (оборудование, оснастка, приборы и т.п.). Технологические свойства изделия определяют его структуру, внешний вид, качество, поэтому целесообразно проследить, как развивается любая технология.

Любая технология проходит три периода развития (рис. 1).

 

Рис. 1. Периоды развития новой технологии.

Сначала она новая, перспективная, и объем внедрения постоянно растет (период времени ). В конце этого периода развитие стабилизируется, технология подходит к технической и экономической насыщенности (период Т3-Т4). В этом периоде каждое усовершенствование связано со все возрастающими затратами при одновременном снижении эффективности. Наступает момент, при котором дальнейшее техническое развитие нецелесообразно (время тз) - технология становится бесперспективной. Аморальное устаревание технологии I дает толчок к изобретению принципиально новой технологии II, которая будет иметь аналогичное развитие.

Закономерность циклического развития технологий и смена одной технологии другой позволяет установить пути развития и прогнозировать появление новой технологии III, которая заменит старые. Рабочий принцип и структура новой технологии III до ее появления не известны широкому кругу специалистов, но задатки этих характеристик и ссылки на них можно найти в технической и патентной информации.

Процесс проектирования изделий, относящихся к новой технике, во многих отношениях подобен процессу прогнозирования. И в том и в другом случае изучается имеющаяся информация, отражающая всю предыдущую историю проблемы. Результатами разработок являются объекты, созданные воображением человека. Так же как новое изделие создается на базе известных, ранее разработанных составных частей, так и прогноз имеет прямую связь с предыдущей практикой.

Прогнозирование является дорогостоящим процессом, для выполнения которого требуется много времени. Не всем проектным организациям под силу иметь свои подразделения по прогнозированию. В таких случаях при необходимости привлекаются специалисты централизованных организации по прогнозированию, которые совместно с местными специалистами проводят разработку прогноза.

Любая инженерная работа, в частности работа проектировщика и конструктора, постоянно заставляет исполнителя принимать решения по выбору определенных параметров изделия, показателей качества, выбору технологического исполнения и т. п. В любом указанном случае оптимальное решение могло быть принято при наличии прогноза. Так как разработка прогноза целесообразна только для крупных объектов народнохозяйственного значения, решение общих вопросов проектирования не может основываться на прогнозах.

Повышению эффективности проектных решений могут служить использование разработчиком некоторых принципов, применяемых при прогнозировании:

1 - сбор ретроспективной информации с целью выявления тенденций развития параметра;

2 - анализ тенденций развития и попытка вообразить влияние этих тенденций на интересующий разработчика параметр в будущем;

3 - использование ранее разработанных прогнозов, встречающихся в технической информации и позволяющих определить развитие параметра. Эти прогнозы могут относиться непосредственно к интересующему разработчика вопросу или иметь к нему определенное отношение;

4 - проведение консультаций с крупными специалистами данной отрасли по интересующим разработчика вопросам.

В ретроспективную информацию, используемую при определении параметров новых изделий, могут входить: стандарты, промышленные каталоги, статистические отчеты, справочники и др. Особое место при прогнозировании будущего развития объекта занимает патентная информация. Патентная информация обладает рядом свойств, которые характеризуют ее как потенциальный источник научно-технического прогресса. Она опережает по времени любые другие источники информации. Патентная информация характеризуется качественным уровнем, определяющим значимость патента в дальнейшем развитии интересующего нас вопроса. Назовем основные качественные свойства патентной информации.

1. Новизна - одна из наиболее объективных ее черт. Патентная информация ценна
также тем, что приоритет новизны технологического решения зафиксирован конкретной
датой. Зная то, что от момента зарождения новой мысли до ее широкого практического
применения проходит 10-15 лет, можно приблизительно установить предполагаемое
время внедрения технического решения.

2. Достоверность информации, которую гарантирует заключение о новизне технического решения, возможных областях его применения в народном хозяйстве и ожидаемом технико-экономическом или ином эффекте.

3. Значимость патента как носителя информации при определении развития объекта прогнозирования. По патентной информации можно установить техническую политику на долгие годы. Для этого необходимо провести анализ технического решения с целью выяснения его важности. Анализ показывает, что многие технические решения пополняют ранее известные изобретения и сами по себе не имеют инженерно-технической значимости.

Однако некоторые патенты характеризуются широтой, перспективностью проблемы. Значимость и полноту патентной информации подтверждает сложность технического решения, степень и качество его оформления, выражающегося объемом описания изобретения, числом чертежей, числом ссылок на перекрестные патенты. Количественные факторы патентования позволяют выявить динамику патентования. Динамика патентования дает возможность оценить перспективу реального развития объекта. Для этого необходимо установить число патентов, касающихся этого объекта, и тенденцию увеличения или уменьшения их. О хорошей перспективе объекта свидетельствует увеличение этих патентов, а также увеличение числа стран, в которых изобретение запатентовано.

Ознакомление с патентной информацией позволяет разработчику находить ответы на многие вопросы, связанные с разработкой. Патентная информация позволяет выявить также, над какими вопросами и в каком направлении работают специалисты ведущих организаций и ведущих стран по интересующей отрасли. Это способствует ведению новых разработок на высоком техническом уровне.