Полезностью называют положительный эффект, который принесет техническое решение в случае его применения, причем не один раз, а многократно, стабильно.

Юридическое оформление означает оформление технического решения в виде патента. Патент есть юридический документ, удостоверяющий признание технического решения изобретением на основе экспертизы и фиксирующий авторство и приоритет (первенство). Авторское свидетельство, закрепляя за автором-разработчиком определенные права и льготы, наделяет наше государство правом монопольного использования изобретения. Юридически оформленные технические решения в виде авторских свидетельств являются первоисточниками для заявления нашей страной патентов в других странах с вытекающими из этого валютными поступлениями и установлением приоритета отечественной науки и техники. По характеру своей работы конструктору часто приходится оформлять авторские заявки на изобретения, обеспечивая охраноспособность разрабатываемой конструкции.

Патентная чистота характеризует непопадаемость данного технического решения под действием патентов той страны, где оно используется. В нашей стране такими патентами являются патенты исключительного права, заявленные иностранными гражданами и фирмами, а также зарегистрированные промышленные образцы и товарные знаки.

Патентная чистота является понятием локальным, т. е. определяется только в отношении конкретных стран и на определенную дату. Например, если конструкция предназначена только для внутрисоюзного применения и заведомо не подлежит экспортным поставкам, то проверять ее на патентную чистоту имеет смысл лишь в отношении СССР. Для таких случаев патентная служба предприятия имеет комплект патентов (их обычно не более нескольких десятков), выданных в СССР иностранным фирмам и гражданам по тематике предприятия и близкой к ней.

Значительно сложнее проверка экспортных поставок. В этом случае экспертизе на патентную чистоту должны подвергаться все конструкторские разработки как перед началом разработки (в ходе общих патентных исследований), так и на последующих стадиях. На стадии технического проекта проверяется патентная чистота общих компоновочных решений РЭА, кинематической и принципиальной электрической схемы, а на стадии разработки рабочих чертежей -- патентная чистота отдельных узлов. Если будет установлено, что разрабатываемая конструкция подпадает под какой-либо действующий патент (действующий на территории страны, где изделие будет передаваться потребителю), то следует принять заблаговременные меры к обходу мешающего патента, не допуская, однако, применения менее совершенных технических решений, ухудшающих технико-экономические характеристики изделия. Иногда имеет смысл купить патент. Знание особенностей прав зарубежных патентовладельцев необходимо разработчикам РЭА для преодоления ограничений в использовании их патентов.

Действие патента ограничено по сроку. Закон каждой страны предусматривает предельный срок (15--20 лет), по истечении которого патент теряет силу. В ряде стран закон предусматривает возможность продления срока действия патента с соответствующей публикацией об этом.

В зависимости от сложности РЭА могут содержать от небольшого числа (единицы-десятки) до значительного (сотни) различных технических решений, относящихся к объекту в целом или его деталям и узлам. Однако проверке на патентную чистоту подвергают только главные части, т.е. те, благодаря которым изделие приобретает качества, не присущие известным устройствам и выгодно отличающие его от изделий аналогичного назначения. Установлены три группы значимости: особо важная, основная и вспомогательная. В зависимости от принадлежности к той или иной группе значимости рассматриваемая часть конструкции приобретает соответствующий коэффициент весомости.

Обе группы свойств (охраноспособность и патентная чистота) проявляются вне прямой связи друг с другом. Объект может быть патенточистым, но не охраноспособным, когда его особенности описаны в технической литературе, открыто применялись или в свое время были защищены патентами, уже потерявшими действие. Объект может быть охраноспособным, но не патенточистым, если часть его особенностей подпадает под действие чьих-то патентов, а другие особенности обладают существенной новизной.

К промышленному образцу относят особенности внешнего вида изделия: его форму, очертания, элементы внешнего оформления, придающие изделию эстетические достоинства и отличающиеся новизной и оригинальностью. Охране подлежат внешние, видимые в готовом изделии черты, если она являются результатом самостоятельной творческой разработки.

Под товарными знаками понимают обозначения, помещаемые на изделиях с целью отличить товары одного предприятия-производителя от однородных товаров других предприятий. Товарный знак относится к изделию в целом, а не к его частям. Помещая товарный знак на изделие, изготовитель берет на себя ответственность за качество изделия в целом, включая входящие в него покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и материалы.

Первым условием обеспечения патентной чистоты в отношении товарных знаков является исключение из фирменных наименований отечественных изделий слов, употребление которых возможно в иностранных языках: «Пионер», «Прогресс», «Старт», «Люкс», «Авангард», «Рекорд» и т.п.

Рассмотренные патентно-правовые требования находят отражение в патентном формуляре -- конструкторском текстовом документе, составление которого обязательно при разработке конструкции изделия. Патентный формуляр начинает заполняться разработчиком с самого начала разработки и предъявляется на всех стадиях при утверждении документации на все изделия, в том числе предназначенные только для потребления внутри страны. В судебной практике по патентным спорам известны случаи, когда патентовладельцы выжидали по нескольку лет, не предъявляя иска, так как рассчитывали, что за это время их предполагаемые убытки возрастут и, следовательно, увеличится размер иска.

Оформление приоритета. По характеру своей творческой работы конструктору часто приходится составлять авторские заявки. Эта довольно трудоемкая процедура нужна инженеру для регистрации его творческих способностей и успехов, для подтверждения приоритета нашей страны, для патентования за границей. Патентная служба предприятия оказывает конструктору методическую помощь при отработке окончательного варианта описания изобретения.

Большинство авторских свидетельств, как и патентов, выдается не на кардинальные решения, знаменующие поворот в технике и науке (тогда это будет открытие), а на разработки, являющиеся пусть небольшим, но шагом вперед в данной области, приносящим технико-экономический эффект. Заявка на изобретение подается через предприятие в комитет по делам изобретений и открытий.

Главной частью комплекта документов, называемого заявкой, является описание изобретения. Описанием изобретения называют характеристику объекта изобретения, составленную в соответствии с правилами. Описание значительно отличается от других научно-технических документов, в частности статей. Особенности описания изобретения вытекают из специфики целевого назначения этого документа, носящего одновременно информационный и юридически-правовой характер.

Информационный характер описания ставит три условия: 1) раскрыть принципиально важные моменты, основную схему найденного автором решения; 2) содержать технологические указания для выполнения; 3) доказать, что решение осуществимо и пригодно для использования, т. е. любой специалист со средними знаниями в данной области с помощью общеизвестных приемов и средств техники может его внедрить, причем результат может быть получен не однократно, а многократно с экономической выгодой.

Юридически-правовой характер описания изобретения требует определения границ прав изобретателя и факта новизны изобретения. Для этого необходимо изложить состояние решения данной технической задачи до и после творческого вклада изобретателя. Различие между этими двумя уровнями и будет характеризовать новизну изобретения. В описании должно быть представлено обобщенное решение технической задачи, а не частное решение, пригодное только для одного объекта.

В конструкторской практике объектом изобретения является, как правило, устройство, поэтому в дальнейшем содержание описания изобретения будем рассматривать применительно к устройству, а не способу.

Описание изобретения строится по принципу от общего к частному. Логическую структуру описания можно представить в виде треугольника, содержащего разделы описания, расположенные друг под другом и сужающиеся по широте охвата темы к вершине.

Название изобретения 1 дает самые широкие, общие очертания той области техники, в которой проявлено творчество изобретателя. Указание на область применения 2 несколько сужает эти границы. Характеристика аналогов 3 ограничивает множество объектов аналогичными, уже существующими. Описание прототипа 4 является описанием той конструкции, которую решил улучшить изобретатель, чем еще больше ограничивается множество возможных объектов. Критика прототипа 5 указывает на те недостатки прототипа, которые устраняет данное изобретение.

Цель изобретения 6 подчеркивает направленность решения и ограничения, накладываемые критикой прототипа. Сущность изобретения 7 показывает средства, которыми изобретатель добился поставленной цели. Примеры 8 представляют собой один-два примера конкретного выполнения заявляемого устройства. Технико-экономическая эффективность 9 раскрывает все преимущества изобретения. В формуле 10 наиболее кратко и юридически четко определяются границы и признаки предложения автора.

В описании приняты новые признаки, являющиеся результатом изобретательского творчества, впервые упоминаемые только начиная с раздела 6 «Цель изобретения». В предыдущих разделах, называемых вводной частью (область применения, аналоги, прототип, критика прототипа), нельзя излагать изменения, вносимые изобретателем, и делать ссылки на чертежи.

Методы и средства конструирования

11 Стадии конструирования изделия

Изделие как предмет производства. Конструирование изделия есть многостадийный процесс выбора и отражения в КД структуры, размеров, формы изделия в целом и его частей, функциональных связей между частями, материалов и методов изготовления, включая конструкторское сопровождение производства.

Изделие есть предмет или совокупность предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии (ГОСТ 2.101 - 68). Различают изделия серийного и массового производства. Изделия серийного производства изготавливают периодически повторяющимися сериями в отличие от изделий массового производства, которые изготовляются непрерывно.

Соотношение алгоритмического и эвристического труда при конструировании. Процесс конструирования как процесс труда неоднороден (рис. 1). На разных его этапах совершаются различные действия с существенно отличающимся характером труда - от эвристического до алгоритмического. Эвристическим будем называть труд, основанный на способности исполнителя выбирать, обдумывать и принимать решения в сложных многокритериальных ситуациях. Алгоритмическим (нормативным) будем называть труд, для которого может быть задан алгоритм, т.е. инструкция, содержащая конкретные шаги процедуры для выполнения задания и требующая от исполнителя способности действовать точно так, как это предусмотрено заранее. К алгоритмическому труду относятся расчеты, выполняемые по методике, деталировка (вычерчивание деталей и простых узлов по чертежу общего вида), составление спецификаций и большинства размеров в текстовых документах, проверка КД нормоконтролем. Удельный вес эвристического труда обязательно уменьшается к концу процесса, а алгоритмический - обязательно растёт.

Рис. 1. Процесс конструирования как объект механизации и автоматизации.

Иногда повторный цикл может охватывать две первые фазы (обдумывание и конструирование общего вида), что происходит при невнимательном анализе задания, неполноте или двусмысленности пунктов задания, отсутствии личных контактов с заказчиком и т.д. В результате может значительно увеличиваться трудоёмкость всего процесса конструирования. По этой причине фазе обдумывания следует уделять особое внимание.

На основе статистического анализа трудоёмкости конструкторских работ при разработке рабочей КД опытного образца РЭА средней сложности может быть построена типичная гистограмма (рис. 2). Из девяти рассмотренных видов конструкторских работ наибольшую долю составляет вычерчивание (31%), наименьшую - расчеты (3%). Это не означает, что расчёты сами по себе играют малую роль: в основном они выполнены на предшествующих проектных стадиях.

Рис. 2. Примерное распределение трудоёмкости по видам работ при конструкторской разработке опытного образца РЭА средней сложности.

Общая характеристика стадий разработки КД. Стадией разработки КД называют период, в течении которого производится разработка проектной или рабочей КД определённых видов с определённой степенью выполнения принятых технических решений. Этапом называют законченную часть стадии разработки, в течение которой производятся отдельные работы из числа установленных для данной стадии. В многостадийности такого сложного процесса, как конструирование, заложен глубокий смысл, выработанный многолетней инженерной практикой: переход к более детальной проработке конструкции возможен только по завершении предшествующей разработки, проведённой в более общих чертах. Каждая стадия завершается подведением промежуточных итогов, согласованием и утверждением результатов с подразделениями, отвечающими в конструкторском коллективе за выполнение закреплённых за ними требований (безопасности, патентно - правовых, технологичности и др.). и за соблюдение регламентирующих требований предъявляемых к конструкторским документам.

Конструкторское проектирование является частью полного цикла разработка - производство - эксплуатация - снятие с производства изделия (табл. 3). Конструкторское проектирование в цикле разработка - производство разделяется на две группы стадий: проектную (поз. 3 и 4) и рабочую (поз. 5 - 7). Проектная группа стадий представляет собой многошаговое, постепенное формирование решения исходя из заявки на разработку и технического задания (поз. 1 и 2). Рабочие стадии посвящены разработке рабочей КД, по которой в производстве будет изготовлено изделие. На основании результатов предшествующих проектных стадий, согласно точным правилам оформления, по единой системе конструкторской документации (ЕСКД) выполняется комплект чертежей и текстовых документов, предназначенных первоначально для изготовления опытного образца. Комплект КД подвергается нескольким этапам корректировки (доработки) по мере изготовления и испытаний опытного образца (поз. 6 - 7 таб. 2 - 1), изготовления установочной серии (поз. 8), а также в результате авторского надзора в серийном производстве.

Таблица 3. Цикл жизни изделия: разработка - производство

Разработка ТЗ на изделие и частных ТЗ на разработку конструкции составных частей изделия выполняется в предпроектный период во время научно - исследовательской работы (НИР).

Техническое задание выполняется на основе исходного документа - заявку на разработку. В заявку на разработку входят исходные данные: назначение изделия, предполагаемый изготовитель, ориентировочная потребность в изделии, стоимость разработки и сроки, технико-экономическое обоснование, основные требования и условия эксплуатации. При разработке технического задания эти данные получают существенное развитие, перекрёстную оценку специалистов различных служб в процессе согласования с ними текста ТЗ.

Мы рассмотрели ТЗ на РЭА в целом как на эксплуатационно-самостоятельное изделие. В практике конструкторам чаще приходится иметь дело с частными техническими заданиями (ЧТЗ) на отдельные составные части РЭА, которые разрабатываются разными подразделениями в ходе параллельного конструирования. ЧТЗ имеют такую же структуру, но обычно составляются в сокращенном объеме по сравнению с общим ТЗ в отношении экономических и производственных требований. Объём технических требований в ЧТЗ должен быть более подробным и включать в себя дополнительные данные. Разработку ЧТЗ обычно выполняют на проектных стадиях, когда становятся известными дополнительные данные, вытекающие из взаимосвязи составных частей.

Проектная группа стадий. Проектную группу стадий обычно выполняют во время опытно - конструкторской работы (ОКР). Работа осуществляется под единым техническим и научным руководством в двух взаимосвязанных направлениях: по электрической схеме и по конструкции. Разработкой схем и принципа действия, включая макетирование и экспериментальную проверку электрических схем, заняты радиотехнические подразделения. Разработка конструкций РЭА и составных частей, выполняется конструкторскими подразделениями. Исследование опытных образцов изделий проводятся совместно.

В общем случае предусматриваются три проектные стадии: техническое предложение, эскизный проект, технический проект.

Техническое предложение (ПТ) представляет собой вид проектной КД на изделие, содержащий технико - экономическое обоснование целесообразности новой разработки и уточняющий требования к изделию.

Техническое предложение проводят на основе анализа ТЗ и выявления вариантов возможных технических решений, в том числе на основе патентных исследований. Сравнительную оценку вариантов проводят по показателям качества. ПТ разрабатывают для выявления дополнительных и уточнённых требований к конструкции, которые ещё не могли быть указаны в период подготовки, согласования и утверждения ТЗ, и это необходимо сделать на основе предварительной конструкторской проработки и анализа спорных вариантов.

В общем случае на стадии ПТ:

1) выявляют варианты возможных решений, учитывая тенденции и перспективы развития отечественной и зарубежной техники в данной области;

2) проверяют варианты по патентно - правовым требованиям, оформляют заявки на изобретения;

3) проверяют варианты по требованиям техники безопасности;

4) проводят оценку возможных вариантов по всем показателям качества и выбирают наилучший вариант с указаниями, на что следует обратить особое внимание на последующих стадиях. На стадии ПТ возможно изготовление и исследование макетов отдельных узлов.

Начиная с ПТ через все проектные стадии проходит шаговый принцип синтез - анализ - синтез для постепенного совершенствования первоначального замысла.

Эскизный проект (ЭП) представляет собой вид проектной КД на изделие, содержащий принципиальные конструктивные решения, дающий общее представление об устройстве и принципе работы изделия и содержащий данные, определяющие его соответствие назначению. Выбранный вариант подвергается детальной проработке для выявления возможности наиболее полного удовлетворения всех поставленных требований. Здесь разрабатываются электрические схемы с разбивкой на блоки и узлы, изготовляются отдельные макеты для обработки электрических схем, в том числе для определения температурных режимов. На этой стадии выбираются необходимые несущие конструкции (из унифицированных рядов). Макетирование режимов проводится на их основе. После согласования, защиты на техническом совете и утверждения эскизный проект служит основанием для следующей, заключительной проектной стадии (технического проекта) или, если это предусмотрено в ТЗ и не изменено в ходе эскизного проектирования, служит для рабочего проектирования.

Технический проект (ТП) есть вид проектной КД на изделие, содержащий окончательные технические решения, дающий полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и включающий в себя данные, необходимые и достаточные для разработки.

Здесь производится детальная и окончательная обработка схемных и конструкторских решений, включая создание чертежей на все важные узлы, блоки и приборы. Должна быть закончена проработка всех вопросов защиты от внешних воздействий, доступа при ремонте и контроле, привязки к объекту установки (носителю), уточнено расположение органов управления и т.п. Должны быть выполнены необходимые макеты, подвергаемые испытаниям. По завершении ТП должна быть предъявлена документация: пояснительная записка, сборочные чертежи всех разработанных блоков, полный комплект электрических схем, технические описания блоков и РЭА в целом, инструкция по эксплуатации и другие, а также программа и методика испытаний. В отчёте по результатам ТП проводятся уточнённые расчёты схем, обосновывается выбор конструкторских решений с расчётами (механической прочности, тепловых режимов, всех составляющих надёжности, эффективности экранирования и т.п.). ТП служит наиболее полным основанием для рабочего проектирования.

Различают три стадии рабочего проектирования:

а) стадия опытного образца

б) стадия установочной серии

в) стадия серийного производства

Необходимо уточнить понятие “опытный образец”.

Опытным образцом называют изделие, изготовленное по вновь разработанной рабочей КД для проверки его соответствия ТЗ, проверке конструкторский решений, определения объёма и характера необходимой последующей корректировки КД и подготовки технологического оснащения производства.

На стадии опытного образца разрабатывают КД для изготовления опытного образца, на основании которой проводят подготовку опытного производства, изготавливают опытный образец, проводят его заводские (предварительные) испытания. По результатам изготовления (из журнала записи выявленных ошибок) и испытания (из протокола испытаний) проводят корректировку КД, с присвоением литеры О. По откорректированной КД дорабатывают опытный образец до полного соответствия КД литере О, после чего образец предъявляют комиссии, которая проводит приёмочные испытания. Результаты приёмочных испытаний фиксируются в протоколе, на основании которого проводят корректировку КД с присвоением литеры О1 Обычно объём корректировки КД для присвоения литеры О1 невелик, если работы по присвоению литеры О были проведены квалифицированно и добросовестно. На основании КД с литерой О1 осуществляют подготовку серийного производства на заводе - изготовителе.

На стадии установочной серии на серийном заводе, куда была передана КД с литерой О1, изготавливают установочную серию изделий и подвергают их испытаниям для выявления недостатков, почему - либо оставшихся не замеченными в опытном образце или возникших в условиях производства на данном предприятии. По протоколу испытаний производят корректировку КД с присвоением литеры. А и передают подлинники КД на завод для управления ею.

На стадии установившегося производства при изготовлении головной серии корректируют КД по результатам авторского надзора с учётом возможных отклонений по мере отработки технологического процесса и обеспечивающей его оснастки.

12. Поиск конструкторских решений

Многошаговый поиск синтез - анализ - синтез.

Процесс поиска конструкторских идей и решений является трудно формализуемым эвристическим трудом конструктора. Вернёмся к самому началу процесса конструирования - к стадии технического предложения, когда формируется первичный вариант конструкторского решения. Часто самый первый вариант формируется ещё раньше - при разработке технических требований ТЗ, поэтому эта запись требования так, чтобы их осуществление было реальным делом, можно лишь опираться на мысленный образ заданного к разработке объекта. Практически основой такого образа является конкретный прототип, предшественник искомой конструкции, в котором чего - то недостаёт или есть что - то лишнее. Конструктор мыслит образами и описывает их словесно (вербально), или математически (числом либо соотношением величин), или графически (рисунком или чертежом). При конструировании РЭА, кроме пространственных и механических, необходимо установить сложные электрические связи и ограничивать электромагнитные поля, температуру и температурный градиент на заданных участках внутри изделия.

Оценка значимости связей, рассматриваемая в определённом контексте (необходимые, лишние, вредные), целиком зависит от решаемой конкретной задачи. Конструктор сам принимает решение, какие связи существенны, а какие нет, т.е. решение о тривиальности зависит от квалификации конструктора. Но в общем, виде необходимыми функциональными связями являются:

- электрические, определяемые монтажными соединениями;

- пространственные и механические, определяемые компоновкой и закреплением элементов.

Лишними связями, которые в конструкции должны быть ограничены верхним пределом, являются электромагнитные и тепловые связи. Эти связи возникают как побочный результат формирования первых трёх необходимых связей. Лишние связи представляют потенциальную опасность тем, что при неблагоприятных обстоятельствах могут перейти во вредные.

Установление структуры проектируемой конструкции и связей в ней представляет собой процесс синтеза. Процесс синтеза при конструировании всегда сопровождается анализом получаемых результатов для внесения коррективов в синтез, т.е. протекает шаговая процедура приближения к оптимуму по схеме синтез - анализ - синтез (рис. 3).

Таким образом, при конструировании РЭА попеременно действуют синтез и анализ: опирающейся на опыт и научную систему взглядов синтез, требующий развитой интуиции, и анализ, подвергающий контролю, расчёту и коррекции продукт синтеза.

Взаимосвязь между теорией и практикой в проектной части процесса конструирования оказывается сложной. Их связывает интуиция конструктора. Теория не создаёт алгоритма, по которому можно однозначно действовать при оптимизации (кроме простейших конструкций). Теория в конструировании РЭА создаёт систему взглядов на условия обеспечения каждого требования с учётом взаимных воздействий и помех. Учёт основан на научно обоснованных компромиссах для известных конструктору предшествующих частных случаев. На базе этой системы взглядов при опытном и тренированном мышлении возникают интуитивные решения. Каждый раз их подвергают научному анализу и расчёту, с тем, чтобы вновь сформулировать задачу дальнейшего шага по пути совершенствования предмета разработки.

Рис. 3 Системный образ многостадийного процесса конструирования.

Принятие компромиссных решений в условиях неопределённости. Такие решения возможны при использовании специальных, профессионально развитых интеллектуальных свойств конструктора на основе мыслительного процесса, называемого интуицией. Интуиция есть неосознанная обработка информации из предшествующего накопленного опыта с целью достижения многокритериальной оптимизации, происходящая на подсознательном уровне. Интуиция возникает на материале опыта, а не на пустом месте.

Эффективность интуиции зависит от природных данных индивидуума, которые конструктор должен развивать путём самосовершенствования, усиливая в себе семь главных интеллектуальных свойств: эрудицию - исходный объём знаний, интеллектуальный потенциал; память - накопление полученной информации, ассоциирование прошлых наблюдений; наблюдательность - умение выделить главное на фоне второстепенных подробностей; здравый смысл (фронезис) - способность оценивать без предвзятости, жертвовать чем - то ради достойной цели, понимать другие точки зрения; воображение - способность видеть ещё не существующий образ; ясность изложения мысли - умение формулировать умозаключения понятно для других; увлечённость - умение радоваться удачам, переносить неудачи и преодолевать трудности.

Чем в большей степени конструктор обладает этими свойствами, тем ближе к совершенному будет найденное им решение и тем быстрее оно будет найдено.

Талант конструктора измеряется не его способностью находить наиболее остроумное решение, а умением выбирать из многих возможных решений самое простое и экономичное. Простота решения конструкции - залог надёжности. Известны две причины запутанных, усложнённых решений: инертность решения, основанная на приверженности к сложившимся представлениям, и невежество, недостаток знаний.

Конструирование как психологический аспект проявляется во всей своей творческой части - от замысла до синтеза. Замысел должен быть настолько чётко математически и вербально сформулирован, чтобы предстал обобщенный технический образ будущей разработки. Это тем более важно, что в начале работы для её планирования необходимо построить логическую схему разработки, чтобы постепенно подключать всё более широкий коллектив разработчиков. Подготовка и обоснование технического решения является наиболее напряжённой в психологическом отношении частью работы.

Синтез конструкции основан на компромиссах, причём границы компромисса неформализуемы, их устанавливают интуитивно. Оптимальное решение вырастает из исследования соотношений между возможностями. Конструктор подвержен влиянию отвергнутых им вариантов. В этих условиях возможно возникновение психологического барьера, когда вырабатывается стойкий и верный стереотип подхода к решению. Он возникает в результате одностороннего видения проблемной ситуации, когда многочисленные попытки её разрешения сталкиваются с непреодолимыми трудностями. Преодолеть этот барьер можно только путем извлечения из ситуации её отличительных особенностей.

Процесс конструирования требует большего воображения, чем художественное творчество, хотя проявленная при этом изобретательность заметна в законченном произведении только специалисту. Большой психологической нагрузкой для конструктора является фактор времени, требующий эффективного творчества в ограниченные сроки.

Интенсификация интеллектуального процесса поиска решений. Применяют следующие четыре основных приёма для интенсификации психологического процесса: аналогию, инверсию, эмпатию и мозговой штурм.

Приём аналогии используют как для преодоления, так и для увеличения инерции мышления. Инерция мышления полезна, если стоит задача с наибольшей точностью повторить решение, найденное ранее в прототипе, внося изменения чисто количественно (изменить один - два размера и т.п.). Для разрушения инерции мышления аналогию необходимо искать между далёкими по характеру задачами, выбирая в целях конструктивного решения аналогию из какой - либо далёкой области. Например, идея вскрытия герметичного корпуса модуля путём надрыва шва заложенной в шов проволокой взята из конструкции консервной банки.

Приём инверсии основан на взгляде на явление с иной, часто противоположной стороны. Например, обращение вреда в пользу при устранении самоотвинчивания резьбовых соединений: попадание краски в резьбу затрудняет разборку резьбового соединения, но именно поэтому может быть использовано для законтривания.

Приём эмпатии (вживание в образ) позволяет конструктору ощутить мельчайшие подробности работы узла или протекающих в нём процессов, для того чтобы обнаружить недочёты, неразличимые при взгляде со стороны. Например, ощущение себя тепловым потоком, текущим от мощного, закреплённого на печатной плате транзистора, позволяет образно представить, ощутить преграды на его пути: неплотности и переходные слои в зоне контакта транзистора и платы, тепловое сопротивление самой платы при растекании теплового потока, неплотности в зоне прижима платы к массивному теплостоку. Одновременно с этим конструктор может “ощутить” конвективное рассеяние тепла и такие важные физические явления, как взаимное перемещение сопрягаемых деталей из - за различия коэффициентов расширения или накапливание внутренних напряжений при нагреве и охлаждении.

Приём мозгового штурма направлен на возбуждение коллективного генерирования новых идей по преодолению тупика в процессе выработки решения при создании конструкции. Проводится мозговой штурм следующим образом. Назначается временная (на 2-3 часа) группа специалистов, зарекомендовавших себя творчески способными, работающими в различных подразделениях предприятия, в составе 5 - 8 человек. Перед группой, собранной в отдельной комнате, оснащенной магнитофоном для записи высказываний, ставится хорошо сформулированная конкретная задача: как преодолеть возникшее техническое противоречие? Важно тщательно подготовить формулировку задачи, чтобы она была полной и лаконичной. Затем члены группы по очереди кратко (1-3 мин.) высказывают любые, в том числе на первый взгляд абсурдные, идеи. Разрешается другим участникам развивать высказанные предложения, но без слов критики или одобрения. На этом работа группы заканчивается.

Магнитофонную запись выступлений передают для тщательного анализа в подразделение, которое сделало заявку на мозговой штурм. Обычно это подразделение на период анализа записи усиливают несколькими специалистами родственного направления. В результате могут быть найдены удачные идеи, подлежащие более детальной проработке. Но даже если все выдвинутые идеи будут в конечном счёте отвергнуты, мозговой штурм будет содействовать преодолению инерции мышления и выдвижению в последующем продуктивных идей самими конструкторами данного подразделения.

Например, для мозгового штурма была выдвинута задача: предложить улучшение конструкции электрического контакта в зоне герметического разъёмного шва между крышкой и корпусом СВЧ - модуля, так как применяемая уплотняющая резиновая прокладка из электропроводной резины (резина с порошкообразным проводящим наполнителем) имеет повышенное электрическое сопротивление, особенно в диапазоне сверхвысоких частот, когда под действием верхностного эффекта электрический ток протекает в тонком поверхностном слое толщиной примерно десять микрометров. Из - за повышенного сопротивления в зоне шва между крышкой и корпусом недопустимо ухудшается экранирование модуля.

Во время мозгового штурма было предложено, в частности, обернуть резиновую прокладку тонкой металлической фольгой. Фольга должна быть настолько тонкой, чтобы не повлиять на эластичную деформацию резиновой прокладки, но обеспечить металлический контакт между крышкой и корпусом. Анализ предложения навёл на мысль заменить прокладку из электропроводной резины прокладкой из изоляционной резины, покрытой тонким слоем металлизации (химическим или вакуумным способом).

13. Документальное оформление конструкторских решений

Состав комплекта КД. Наряду со сложным творческим, мыслительным процессом в работе конструктора наиболее трудоёмкая часть - выполнение КД по строго регламентированным правилам. Конструкторские решения могут быть переданы в производство только после документального оформления, т.е. создания комплекта конструкторской документации. Состав комплекта, а также правила его оформления, выпуска и обращения с ним, включая коррекцию для внесения изменений, исправлений и дополнений, строго канонизированы.

Различают следующие типы конструкторской документов: текстовой (содержащий в основном текст) и графический, содержащий изображения изделия (или его составных частей) и принципа его работы.

Документы в зависимости от стадии разработки подразделяются на проектные (техническое предложение, эскизный проект, технический проект) и рабочие (рабочая документация). В зависимости от способа выполнения и характера использования конструкторские документы имеют различные наименования: оригинал, подлинник, дубликат и копия.

Оригиналом называют первичный документ (так называемый белок), предназначенный для изготовления по нему подлинника и заверенный подписями лиц, ответственных за выпуск документа.

Подлинником называют документ, выполненный на материале, позволяющем многократное воспроизведение копий и компактное хранение в архиве, и воспроизведённый с оригинала. Воспроизведение осуществляется со всеми подписями, заверяющими оригинал. Нормоконтролёр сличает подлинник с оригиналом.

Дубликат представляет собой копию подлинника, обеспечивающую идентичное воспроизведение подлинника и пригодную для снятия копий.

Копией называют документы, воспроизведённые с подлинника (дубликата) и предназначенные для непосредственного использования при разработке, в производстве, при эксплуатации и ремонте изделий. Копии существуют учтённые и неучтённые. Учтёнными копиями называют документы, которые находятся на учёте на предприятии - держателе подлинников, что обеспечивает отражение в них всех изменений, вносимых в подлинник.

Различают три варианта комплектности конструкторской документации на изделие (ГОСТ 2.102 - 68): основной конструкторский документ, основной комплект конструкторских документов, полный комплект конструкторских документов. Основной конструкторский документ в совокупности с поименованными в нём конструкторскими документами полностью и однозначно определяет данное изделие и его состав. Для деталей основным конструкторским документом является чертёж, а для сборочной единицы, комплексов и комплектов - спецификация.

В основной комплект входят документы, составленные на изделие в целом: сборочный чертёж, схемы, технические условия и т.д. - и не входят конструкторские документы на составные части. Полный комплект конструкторских документов содержит, кроме основного комплекта, основные комплекты на все его составные части.

Полный комплект конструкторских документов содержит, как правило, 20 наименований документов в четырёх группах: конструкторские графические (семь наименований), конструкторские текстовые (семь наименований), эксплуатационные текстовые (пять наименований) и ремонтные текстовые (один документ).

Группа конструкторских графических документов обычно в себя включает: чертежи, сборочные чертежи, чертёж общего вида, габаритный чертёж и электрические схемы - функциональную (Э2), принципиальную (Э3) и схему соединений (Э4). Чертежом детали называют документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для её изготовления и контроля. Сборочный чертёж (СБ) содержит изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для её сборки и контроля. Чертёж, содержащий данные, определяющие конструкцию изделия в целом, взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип работы изделия, называют чертежом общего вида (ВО).

Габаритный чертёж (ГЧ) содержит упрощённое контурное изображение изделия (обводы) с габаритными, установочными и присоединительными размерами.

Схемы как конструкторские документы. Схемой называют графический конструкторский документ, содержащий условные изображения или обозначения частей изделия и связей между ними. Схемы по ГОСТ 2.701 - 76 обозначают шифром из двух знаков (цифра и буква). В зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав конструкции, схемы подразделяются на следующие виды (с указанием первого знака шифра): электрические (Э), гидравлические (Г), пневматические (П), кинематические (К). В практике конструкторского проектирования РЭА в зависимости от основного назначения схемы подразделяют на типы (с указанием второго знака шифра): структурные (1), функциональные (2), принципиальные (3), соединений (4).

Наименование схемы определяется её видом и типом. Например, схема Э3 называется “схема электрическая принципиальная”, схема Э4 - “схема электрическая соединений” и т.д.

Структурной называют схему, определяющую основные функциональные части конструкции, их назначение и взаимосвязи. Эти схемы разрабатывают первыми, обычно на стадии технического предложения. Внешне похожая на неё функциональная схема разъясняет определённые процессы, протекающие в конструкции в целом или в отдельных её функциональных цепях. Функциональные схемы применяют преимущественно для изучения принципов работы, а также при наладке, регулировке, контроле и ремонте.

Особое значение для конструкции РЭА имеет принципиальная схема, определяющая полный состав элементов и связей между ними, дающая детальное представление о принципе работы изделия. Согласно ГОСТ 2.702 - 75 на принципиальной схеме изображают все электрические элементы, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, и все электрические связи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы, колодки и другие соединительные устройства), которыми заканчиваются входные и выходные цепи.

На принципиальной схеме около условных графических обозначений элементов, назначение или использование которых в условиях эксплуатации требует пояснения (переключатели, контрольные гнёзда и т.д.), должны быть помещены соответствующие надписи. Надписи, предназначенные для нанесения на изделие, на схеме заключают в кавычки. Рекомендуется указывать технические требования к схемам: характеристики входных и выходных цепей изделия (частота, напряжение и т.д.), а также параметры, подлежащие измерению на контрольных гнёздах. Эти требования помещают между основной надписью (штампом) и перечнем элементов на поле чертежа.

Схемой соединений называют схему, показывающую соединения составных частей изделия и определяющую провода, жгуты, кабели или трубопроводы (в гидравлических и пневматических схемах), которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединения и ввода (зажимы, разъёмы, сальники, проходные изоляторы, гермовводы и т.п.). Расположение графических обозначений устройств и элементов на схеме соединений должно давать примерное представление об их действительном расположении в изделии. Должны быть указаны марки, сечения, расцветка проводов, марки кабелей, число, сечение и занятость жил.

Текстовые конструкторские документы. В группе конструкторских текстовых документов содержится семь наименований: спецификация, ведомости, пояснительная записка (ПЗ), технические условия (ТУ), программа и методика испытаний (ПМ), патентный формуляр (ПФ), карта технического уровня и качества изделия (КУ).

Спецификация (ГОСТ 2.108-68) является документом, определяющим состав сборочной единицы, комплекса или комплекта. Она необходима для изготовления и комплектования конструкторских документов, для планирования запуска изделия в производство. В ней в определенном порядке записаны: составляющие документы, комплексы, сборочные единицы и детали, стандартные изделия, прочие изделия, материалы, комплекты (монтажных, сменных, запасных частей, инструмента, тары и т. д.).

Ведомости (восемь наименований) представляют собой выписки из комплекта конструкторских документов по выбранному признаку, для того чтобы можно было судить об изделии (и комплекте документов) именно по этому признаку.

Ведомость спецификаций (ВС) есть документ, содержащий перечень всех спецификаций составных частей изделия с указанием их числа и входимости (ГОСТ 2.106-68).Ведомость ссылочных документов (ВД) содержит перечень документов, на которые имеются ссылки в конструкторских документах. Ведомость покупных изделий (ВП) содержит перечень покупных изделий, используемых в разрабатываемом изделии; ведомость согласования, применения покупных изделий (ВИ) содержит перечень тех покупных изделий, применение которых согласовано с разработчиком с целью обеспечения правильности их использования для достижения высокого качества разрабатываемых конструкций, как правило - при отклонениях от требований, указанных в ТУ на эти покупные изделия (ГОСТ 2.117-71).

Ведомость держателей подлинников (ДП) содержит перечень предприятий, на которых хранят подлинники документов, разработанных и примененных для данного изделия (ГОСТ 2.112-70). Ведомости технического предложения (ПТ), эскизного проекта (ЭП) и технического проекта (ТП) содержат перечни документов, вошедших в комплекты по результатам соответствующих стадий.

Пояснительная записка (ГОСТ 2.106-68) есть документ, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений. В общем случае пояснительная записка должна содержать разделы: введение, назначение, техническую характеристику, описание и обоснование конструкции, расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность конструкции, ожидаемые технико-экономические показатели, уровень унификации.

Технические условия (ГОСТ 2.114-70) должны содержать все требования (совокупность показателей, норм, правил и положений) к качеству изделия, методы контроля, правила приемки и поставки. В ТУ концентрируются и некоторые основные данные, изложенные в других технических документах, для того чтобы можно было рассматривать технические условия как главный официальный документ, согласованный с заказчиком, предприятием-изготовителем и утвержденный министерством. ТУ должны содержать вводную часть, технические требования, правила приемки, методы контроля, правила транспортирования и хранения, указания по эксплуатации, гарантии поставщика.

Программа и методика испытаний (ГОСТ 2.106-68) есть текстовый документ, содержащий данные, подлежащие проверке при испытании изделия, порядок и методы контроля.

Патентный формуляр - ПФ (ГОСТ 2.110-68) содержит сведения о патентной чистоте изделия, а также о созданных и использованных при его разработке отечественных изобретениях.

Карта технического уровня и качества разработки (КУ) содержит данные, определяющие уровень качества изделия и соответствие его технических и экономических показателей достижениям мировой науки и техники, потребностям народного хозяйства (ГОСТ 2.116-71). Номенклатура показателей качества выбирается по ГОСТ 22851-77.

Раздел 1 карты уровня “Общие данные” заполняют постепенно по мере прохождения стадий разработки и накопления данных. Главное место в КУ занимают сравнительные данные. В качестве аналога выбирают изделие отечественного или зарубежного производства того же класса, функционального назначения, масштабов и условий применения. Необходимо принимать в качестве аналога лучший образец мирового уровня. В КУ указаны страны, являющиеся передовыми в области производства таких изделий, а также страны - возможные потребители данного изделия (на случай поставки на экспорт).

Эксплуатационные и ремонтные документы. Эксплуатационные документы (ГОСТ 2.601-68) предназначены для использования во время эксплуатации РЭА, при обслуживании и ремонте в условиях эксплуатации (т.е. не на специализированном ремонтном заводе). Эти документы включают в себя пять наименований: техническое описание, инструкцию по эксплуатации, формуляр, паспорт, ведомости ЗИП.

Техническое описание (ТО) предназначено для изучения изделия, и должно содержать сведения об устройстве, принципе действия, технические характеристики и другие данные, необходимые для изучения и обеспечения полного использования технических возможностей изделия при правильной эксплуатации. Инструкция по эксплуатации (ИЭ) содержит правила обращения с изделием при хранении, транспортировании, подготовке к работе и использовании по прямому назначению. Кроме того, ИЭ содержит дополнительные сведения для поддержания изделия в постоянной готовности к действию. Начало эксплуатации изделия отсчитывается с момента отправки изделия потребителю с предприятия - изготовителя. Документ ИЭ может объединяться с ТО. Объединенный документ выпускается под наименованием “Техническое описание и инструкция по эксплуатации” (шифр ТО).

Формуляр (ФО) составляют на изделие, для которых необходимо вести учёт их технического состояния (время работы, неисправности, виды ремонта и др.). ФО удостоверяет гарантированные предприятием-изготовителем основные показатели качества и технические характеристики изделия и включает в себя разделы для внесения сведений о техническом состоянии данного изделия в течение срока службы.

Паспорт (ПС) является документом, удостоверяющим гарантированные предприятием основные показатели качества и характеристики изделия, а также гарантийные обязательства и сведения о рекламациях. Ряд разделов паспорта по содержанию совпадает с разделами ФО, но в паспорте нет сведений о текущем состоянии изделия на данный момент, что есть в ФО. ФО и ПС никогда объединяют, так как у этих документов разные задачи. Для не очень сложных изделий паспорт часто объединяют с ТО и ИЭ, выпуская объединенный документ под шифром ПС. В этом случае содержание ПС разбивают на разделы: назначение изделия, технические характеристики, состав изделия и комплект поставки, устройство и принцип работы, указания мер безопасности, подготовка к работе и порядок работы, техническое обслуживание, характерные неисправности и их устранение, свидетельство о приемке, гарантийные обязательства, сведения о консервации и упаковке.

Ведомость ЗИП устанавливает номенклатуру, назначение, количество и место укладки ЗИП. ЗИП предназначен для эксплуатации и ремонта данного изделия. Различают три вида основного комплекта ЗИП в зависимости от их значения и особенностей использования: одиночный, групповой и ремонтный. Одиночный комплект поставляют с каждым изделием для использования на месте эксплуатации. Групповой комплект поставляется самостоятельно, отдельно от изделий. Он предназначен для обеспечения нескольких изделий (группы), его хранят на базе или складе. Ремонтный комплект также поставляют самостоятельно, как и групповой, но он предназначен для среднего и капитального ремонта. Документ ЗИП должен состоять из разделов: запасные части, инструмент, принадлежности, материалы. В разделе “Запасные части” выделяется подраздел “Принадлежности” - подраздел “Контрольно-измерительная аппаратура”. В пределах каждого раздела наименования составных частей записываются в алфавитном порядке.

Ремонтные документы (ГОСТ 2.602-68) выпускают только для среднего и капитального ремонта. Текущий ремонт производят по эксплуатационным документам на основе рабочей конструкторской документации, так же как изделия единичного и опытного производства. Средний и капитальный ремонт производят на специализированных предприятиях, поэтому ремонтные документы предназначены для этих случаев. Основным ремонтным документом является общее руководство по ремонту, составляемое для класса или группы однотипных изделий. Оно имеет шифр СО для среднего ремонта и КО - для капитального.

Размещено на Allbest.ru