ТЕМА 8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ НОВОГО ПРОДУКТА

В практике функционирования организаций в различных областях производства, снабжения, сбытовой и управленческой деятельности осуществляется большое разнообразие инноваций. Принципиальное значение для содержания инновационного процесса имеет предметная область инновационной деятельности. В соответствии с этим признаком принято различать инновации, связанные с развитием:

продуктов,

технологий,

сырья и материалов,

элементов систем управления,

рынков реализации продукции и услуг.

Продуктовые инновации, предусматривающие создание новых или усовершенствование выпускаемых продуктов, представляют собой тип инноваций наиболее распространенный и важный для обеспечения конкурентоспособности производственного предприятия.

Создание новых продуктов, обладающих высокими техническими, потребительскими и экономическими параметрами, представляет собой весьма сложный процесс, требующий значительных затрат времени и ресурсов, привлечения большого числа как внешних, так и внутренних исполнителей, теснейшим образом связанный со всеми другими сферами деятельности предприятия. Можно выделить три основные фазы инновационного процесса:

исследовательская фаза или формирование концепции продукта;

проектирование нового продукта;

освоение производства нового продукта и продвижение его на рынок.

На первой фазе – фазе формирования концепции продукта проводится комплексный анализ экономической и научно-технической информации о возможном спросе на новую продукцию, ситуации на рынках, конкурентных позициях других производителей, научных и технических возможностях и ограничениях в развитии продукта, экономическом и научно-техническом потенциале предприятия. Основными инструментами такого аналитического исследования выступают инструменты и методы инновационного маркетинга в сочетании с методами научно-технического прогнозирования. Результатом первой фазы инновационного цикла должен стать вывод об экономической целесообразности, технической возможности и основных параметрах нового продукта. Совокупность этих выводов принято называть концепцией продукта.

На второй фазе инновационного процесса осуществляется собственно проектирование нового продукта. Основная задача этой фазы заключается в детальной инженерной проработке нового изделия. Она включает проведение необходимых исследований, выполнение опытно-конструкторских разработок, изготовление и испытание опытных образцов новой продукции и разработку детальных чертежей для ее изготовления. На фазе проектирования

продукта закладываются уровень его конкурентоспособности и длительность жизненного цикла. Именно на этой фазе инновационного процесса определяются экономические и организационные параметры будущего производства.

Третья фаза инновационного процесса – фаза освоения производства и продвижения нового продукта на рынок заключается в проведении комплекса работ по проектированию нового производства, начиная с его технической подготовки, организационного проектирования производственных процессов и включая наращивание производства, достижение проектной мощности и заданной себестоимости. Инновационный процесс завершают работы по продвижению нового продукта на рынок и связанная с этим дистрибьюторская деятельность предприятия.

Каждая из перечисленных фаз инновационного процесса включает выполнение относительно самостоятельных стадий создания и проектирования нового продукта. Эти стадии могут выполняться во времени последовательно или параллельно друг другу. Для предприятия важно максимально возможное сокращение длительности инновационного процесса. Это важно с точки зрения конкуренции, и в целях сокращения инвестиционных потребностей. В последнее время широко распространяется практика ускоренного проектирования на основе совмещения отдельных фаз и стадий инновационного процесса, получившая название совмещенного проектирования (concurrent engineering, CE). Принцип совмещенного проектирования используется, как правило, на фирмах, осуществляющих неоднократные масштабные инновационные проекты, направленные на обновление ассортимента выпускаемой продукции, развитие технологии и организации производства, расширение рынков сбыта продукции. В этих условиях появляется возможность формировать устойчивые группы специалистов, тесно взаимодействующих между собой и в рамках межпроектной координации и интеграции. Как правило, технической и организационной основой такой интеграции является внутрифирменная типизация и стандартизация процессов и узлов, позволяющая использовать принципы модульного проектирования для создания новых или модернизации имеющихся образцов продукции.

Инновационные процессы представляют собой крайне специфические объекты управления, требующие использования специальных приемов и методов подготовки и обоснования управленческих решений. Их специфика проявляется в следующем:

комплексный характер процесса, предусматривающий необходимость выполнения большого числа взаимосвязанных разнородных работ - от проведения исследований до продвижения нового товара на рынок;

низкий уровень технологической регламентации процесса вследствие его однократности и не повторяемости;

неопределенный, вероятностный характер процесса и связанные с этим риски его участников;

персонифицированный характер творческого труда участников процесса, определяющий высокую степень зависимости конечных результатов от индивидуальных условий и потенциальных способностей исполнителей;

высокие темпы морального устаревания научно-технической информации, полученной в результате творческого процесса;

нематериальный во многих случаях характер конечных и промежуточных результатов труда, выражающихся в новой научно-технической информации, сложность возникающих в инновационном процессе отношений собственности.

В рамках одной организации одновременно, как правило, осуществляется не один, а несколько инновационных проектов по различным изделиям или видам деятельности. Все они независимо от конкретного содержания взаимосвязаны между собой, так как конкурируют по ресурсам, часто направлены на замену уже освоенных в производстве продуктов.

Развитие современного производства конкурентоспособной продукции немыслимо без масштабных, ориентированных на долгосрочный период научных исследований. Наука создает для постоянного прогресса в области выпускаемой техники и используемой в производстве технологии новые научные знания, открытие новых законов и закономерностей, явлений в природе и технике появляются как результат научных исследований, составляющих начальную стадию процесса создания новой продукции.

Научно-исследовательские работы (НИР) – это целенаправленная деятельность, имеющая своей задачей создание новой информации об объектах, явлениях или процессах, происходящих в природе, обществе или технике. В зависимости от целей, содержания и характера результатов различают:

фундаментальные исследования;

поисковые исследования;

прикладные исследования.

Фундаментальные исследования, как правило, имеют наиболее общий и абстрактный характер. Они направлены на расширение знаний и понимание наиболее общих закономерностей, действующих в природе, технике и обществе, без проникновения в области их конкретного применения. На основе результатов фундаментальных исследований определяются научно-технические проблемы поискового и прикладного характера, решение которых способствует созданию новой техники. Фундаментальные исследования имеют ярко выраженный индивидуальный характер и отличаются наибольшей неопределенностью содержания и структуры научного процесса. Они с трудом поддаются управленческому регулированию. В них крайне важен индивидуальный подход, учитывающий персонифицированный характер труда и высокую степень зависимости процесса и результатов исследования от индивидуальных склонностей и способностей исследователей.

Поисковые исследования выполняются, как правило, на базе полученных результатов фундаментальных исследований и направлены на создание научного задела в целях его дальнейшего использования в прикладных разработках. Необходимость в поисковых исследованиях возникает при отсутствии ясности в направлении использования полученных данных, возможных способах их трансформации для решения научных и технических проблем. Главные задачи поисковых исследований заключаются в:

изучение возможности применения известных или вновь открытых явлений и закономерностей для создания новой техники, технологии или материалов;

оценка и прогнозирование развития отдельных направлений науки, техники и технологии;

поиск сфер, областей и изучение условий применения новых решений и открытий (так называемые аппликационные исследования).

Результатом поисковых исследований являются новые направления конструирования, новые подходы к решению традиционных задач, новые виды технологий и способы управления производственными процессами. Цели и задачи поисковых исследований формулируются более конкретно, чем в фундаментальных работах. Содержание процесса и ожидаемые результаты отличаются большей направленностью на конкретные практические потребности. Планирование и организация поисковых работ характеризуются меньшей неопределенностью.

Прикладные исследования направлены на решение конкретных научно-технических и организационно-экономических проблем, связанных с выполнением последующих проектных разработок. Прикладные исследования выполняют задачу технического и экономического обоснования возможности, целесообразности, а также путей проектирования нового продукта. Прикладные исследования включают:

поиск путей улучшения существующих конструкций, технологий или материалов в целях повышения конкурентоспособности продуктов;

для постоянного прогресса в области выпускаемой техники и используемой в производстве технологии. Новые научные знания, открытие новых законов и закономерностей, явлений в природе и технике появляются как результат научных исследований, составляющих начальную стадию процесса создания новой продукции.

определение способов использования новейших достижений науки и техники для создания новой конкурентоспособной продукции;

проведение аналитических работ по обобщению опыта конкурентов и исследованию рыночной конъюнктуры;

выполнение модельных разработок, проведение экспериментальных и испытательных работ.

Выполнение прикладных исследований, как правило, связано с большими объемами экспериментальных и испытательных работ по конкретным объектам новой техники. Этот вид исследований непосредственно ориентирован на создание определенных образцов продукции или технологий. По этому признаку принято различать четыре группы прикладных исследований, направленных на создание:

технических объектов (машин, приборов и т. п.);

технологий;

видов материалов;

способов и систем управления.

Новое изделие появляется в результате сложного процесса его проектирования, изготовления многочисленных макетов, опытных и экспериментальных образцов, их испытания, корректировки и отработки рабочей документации. Весь этот комплекс разнообразных работ в отечественной практике составляет содержание опытно-конструкторских разработок (ОКР) и конструкторской подготовки производства (КПП) нового продукта.

Опытно-конструкторские разработки – это комплекс работ, осуществляемых с целью создания новых видов техники с заданными технико-экономическими параметрами в виде опытного образца, опытной установки и рабочей документации для их промышленного изготовления и использования. По своему содержанию ОКР являются органическим продолжением выполненных прикладных исследовательских работ, подтвердивших техническую возможность и экономическую целесообразность создания нового продукта. Конструирование нового продукта при этом сводится к разработке необходимого комплекса конструкторских документов, к работам по изготовлению, отладке и испытаниям опытного образца. Главная задача при этом состоит в создании конкурентоспособного продукта, отличающегося высоким научно-техническим уровнем инженерных решений, способного удовлетворять потребительский спрос рынка.

Опытно-конструкторские разработки, выполняемые в определенной области техники, в отличие от научно-исследовательских работ характеризуются достаточно устойчивым составом стадий, этапов и работ. Технология их проведения, приемы инженерных разработок и расчетов регламентируются, как правило, специальными отраслевыми или внутрифирменными нормативными документами, основанными на разработанной в стране системе государственных стандартов, определяющих состав этапов ОКР, порядок их проведения и требования к оформлению документации. Комплекс работ по конструированию нового продукта обычно включает три относительно самостоятельные стадии ОКР:

подготовительную;

разработку проектной документации;

разработку рабочей документации.

На подготовительной стадии конструирования нового продукта обосновывается необходимость его создания и согласовывается состав его основных технико-экономических параметров. На этой стадии изучается рыночная ситуация, проводятся маркетинговые исследования, анализируется и прогнозируется спрос на новый продукт, устанавливаются технологические ограничения на условия производства нового продукта. Результаты расчетов и согласований отражаются в утверждаемом техническом задании (ТЗ) на разработку. На подготовительной стадии осуществляется регламентация процесса выполнения проекта: определение состава этапов и работ, последовательности и календарных сроков их выполнения, установление состава исполнителей и распределение заданий между ними, выявление контрагентов и планирование кооперации. Планирование и организация работ по проекту включает определение организационной формы проведения работ (самостоятельно или сторонней организацией), формирование рабочих групп, составление календарных графиков работ по проекту, расчет потребных ресурсов и их обеспечение и т. п.

Разработка проектной документации предусматривает выполнение комплекса работ, определяющих концептуальные решения по новому продукту: выбор принципа действия, общую компоновку продукта* требования к составу узлов и функциональных блоков, инженерный и стоимостной анализ функциональной структуры продукта, проведение экспериментальных работ и испытаний отдельных узлов и компоновочных решений и т. п. Эта стадия проектирования продукта включает выполнение этапов разработки технического предложения, эскизного проекта и технического проекта. Завершение каждого из перечисленных этапов сопровождается, как правило, подготовкой соответствующей проектной документации, проведением согласований с заказчиком по достигнутым промежуточным результатам.

На стадии разработка рабочей документации завершается проектирование нового продукта и осуществляется подготовка комплекса конструкторской документации, необходимой для материального воплощения проектируемого изделия. Рабочий проект предусматривает наиболее полную детализацию разрабатываемой конструкции, обеспечивающую возможность изготовления, контроля и приемки отдельных деталей и узлов, а также сборки, испытания и эксплуатации продукта у потребителя. Рабочая документация включает подготовку рабочих чертежей деталей, сборочных единиц и узлов изделия, производственной и эксплуатационной документации (паспорт изделия, описание для пользователя, инструкция по эксплуатации, документы сервисного обслуживания, гарантийная документация и пр.). При проведении инженерных расчетов обосновывается выбор системы допусков, проверяются размерные цепи, оптические, механические, электрические и прочие параметры, характеристики отдельных деталей и узлов. Спецификации составляются в виде специальных ведомостей деталей и узлов изделия, а также могут быть представлены в графической форме, отражающей иерархическую структуру построения изделия.

Главная задача ОКР заключается в обеспечении высокого научно-технического уровня (НТУ) создаваемого продукта и его конкурентоспособности на рынке. Поэтому в процессе проектирования продукта на разных стадиях его создания осуществляется расчет и уточнение параметров научно-технического уровня (НТУ). Показатели научно-технического уровня выступают в качестве основных критериев при формировании тематических планов НИР и ОКР в организациях.

Научно-технический уровень – это относительная характеристика основных технико-экономических параметров разрабатываемых изделий в сравнении с высшими отечественными или зарубежными достижениями. В практике применяются различные количественные и качественные методы оценки научно-технического уровня продукта. В их основе в большинстве случаев лежит использование многокритериального подхода, основанного на применении разнообразных частных характеристик, определяющих эксплуатационные, эргономические, эстетические, технические, экономические и другие параметры, сводимые затем в обобщенную интегральную характеристику.

Конструкция нового продукта должна учитывать масштабы и условия его производства и ориентироваться на минимальные производственные затраты. С этой целью осуществляется комплекс работ, который составляет содержание конструкторской подготовки производства.

Конструкторская подготовка производства (КПП) – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих техническую готовность предприятия к выпуску нового продукта в установленные сроки с заданными параметрами качества, объемом производства и уровнем затрат.

Главная задача конструкторской подготовки заключается в целесообразном и эффективном приспособлении отработанной конструкции продукта к условиям его будущего производства при обязательном сохранении заложенных в конструкцию параметров качества.

В конструкторской подготовке производства, последовательно отрабатываются качественные параметры продукта и решаются две главные задачи:

повышение уровня унификации и стандартизации конструкции;

обеспечение технологичности продукта.

Унификация – комплекс мер, направленных на устранение необоснованного многообразия типов и конструкций продуктов и их узлов, форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок материалов. Основанная на применении в конструировании типовых технических решений, унификация представляет собой одно из эффективных направлений, позволяющих повысить качество продуктов, уменьшить трудоемкость и сократить сроки проектирования и освоения производства нового продукта. В качестве основных направлений конструктивной унификации выступают:

сокращение номенклатуры изделий, сборочных единиц и узлов, имеющих одинаковое или сходное эксплуатационное назначение и параметры;

заимствование отдельных деталей, узлов для нового продукта из числа ранее освоенных в производстве на основе конструктивной преемственности;

создание параметрических рядов продуктов, аналогичных по конструктивному решению, но различных по габаритам, мощности и другим эксплуатационным параметрам;

типизация форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок используемых материалов.

Стандартизация представляет собой высшую форму унификации. Международная организация по стандартизации (ИСО) приняла следующее определение стандартизации. « Стандартизация – это процесс установления и применения правил с целью упорядочения деятельности в данной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности, для достижения всеобщей максимальной экономии, с соблюдением функциональных условий и требований безопасности».

Стандарты устанавливают обязательные для выполнения нормы, образцы, типы решений и распространяются не только на конструкцию продукта, но на все другие факторы производства.

Прогрессивной формой конструирования новой продукции на основе унификации и стандартизации является агрегирование, позволяющее осуществлять так называемое модульное проектирование продукта. Агрегирование – это система проектирования продукта путем компоновки его из ограниченного числа унифицированных элементов.

Обеспечение технологичности продукта при его проектировании составляет одну из важнейших задач конструкторской подготовки производства независимо от места проведения базовой конструкторской разработки: внутри предприятия или за ее пределами. Различают производственную и эксплуатационную технологичность как существенный фактор конкурентоспособности продукта. Под производственной технологичностью принято понимать совокупность характеристик продукта, определяющих степень соответствия конструкции продукта организационно-технологическим условиям его производства на конкретном предприятии. Организационно-технологические условия производства нового продукта характеризуются масштабом производства, его организационным типом, применяемыми методами организации производственных процессов, составом производственного оборудования, квалификационной и профессиональной структурой персонала и многими другими параметрами, которые должны учитываться разработчиками в процессе конструкторской подготовки. Производственная технологичность продукта оценивается тремя группами показателей:

конструктивными показателями – масса изделия и его элементов, количество и разнообразие составных элементов, уровень унификации и стандартизации конструкции, разнообразие используемых материалов и т. д.;

технологическими показателями – материалоемкость, выход годного продукта, нормы расхода материалов, квалитет, класс шероховатости поверхностей и пр.;

экономическими показателями – масштаб и трудоемкость производства, себестоимость, длительность производственного цикла и т. п.

Эксплуатационная технологичность характеризует степень соответствия продукта рациональным условиям его эксплуатации. Для ее оценки используются показатели удельной трудоемкости профилактического обслуживания продукта, надежности конструкции, трудоемкости ремонта, удельные затраты на текущее обслуживание и ремонт и др.

Технологичность конструкции обеспечивается конструктивными решениями практически на всех стадиях и этапах проектирования нового продукта. Высоких результатов в этой области можно достичь лишь при координации работы и сотрудничестве всех участников процесса проектирования и освоения производства нового продукта и прежде всего конструкторов, технологов, производственников и менеджеров.

Выпуск нового продукта на основе разработанной конструкции возможен лишь при наличии тщательно проработанной технологической документации и с использованием средств технологического оснащения производственных процессов. Технологическое обеспечение нового производства осуществляется в рамках самостоятельного комплекса работ, составляющих содержание технологической подготовки производства.

Технологическая подготовка производства (ТПП) – это совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску нового продукта в установленные сроки, с заданными параметрами качества, объемом производства и уровнем затрат. В рамках ТПП решаются следующие основные задачи проектирования производства нового продукта на предприятии:

обеспечение технологичности конструкции изделия;

выбор и разработка технологических процессов по всем стадиям производства и составным элементам нового продукта;

проектирование и изготовление средств технологического оснащения производственных процессов;

управление процессами технологической подготовки нового производства.

Решение этих задач может осуществляться как собственными технологическими службами предприятия (внутризаводская подготовка), так и внезаводскими специализированными организациями на основе кооперации.

По характеру различают единичные, типовые и групповые технологические процессы.

Единичные технологические процессы предназначены для изготовления продукта одного наименования, назначения или типоразмера независимо от количества и типа производства.

Типовой технологический процесс применяется для совокупности однородных по технологическим и конструктивным признакам деталей, сборочных единиц или изделий. Он разрабатывается на типового представителя и содержит максимально возможный перечень операций для всей совокупности деталей данного типологического класса.

Групповой технологический процесс применяется для изготовления предметов с различными конструктивными, но общими технологическими признаками. Он разрабатывается на комплексный предмет, содержащий все конструктивные элементы данной группы предметов. Использование групповой технологии, соответствующих средств технологического оснащения и оборудования позволяет применять прогрессивные партионные методы организации в единичном и мелкосерийном производстве. Групповая технология является основой для создания групповых поточных линий и гибких автоматизированных производственных систем в различных сферах и отраслях народного хозяйства.

Завершается технологическая подготовка проектированием, изготовлением и отладкой технологической оснастки для реализации разработанных технологических процессов.

По формам организации различают внутризаводскую и внезаводскую технологическую подготовку производства. На предприятии технологическое обеспечение производства осуществляют службы главного технолога. К ним относятся отдел главного технолога, конструкторские бюро по оснастке, инструментальные производства, нормативно-плановые службы. Планирование и координацию всех работ по подготовке производства новых продуктов осуществляет, как правило, специальная служба – бюро планирования подготовки производства (БППП), находящееся в подчинении главного инженера предприятия.

Организация работ по проектированию продуктов как одна из функций производственного менеджмента представляет собой совокупность правил и управленческих решений, направленных на формирование и обеспечение эффективности инновационных процессов на предприятии. Специалисты различают пространственную и временную организацию процессов создания и освоения новых изделий на предприятии. Временная организация устанавливает календарную последовательность и сроки выполнения отдельных заданий, стадий и этапов проектирования, загрузку исполнителей. Пространственная организация выражается через разделение заданий на отдельные задачи и операции, объединение их в однородные группы или комплексы и закрепление за определенными специально создаваемыми структурными подразделениями предприятия.

Понятие организационной структуры достаточно емкое и включает совокупность рабочих мест, должностей, производственных подразделений и органов управления процессами создания и освоения производства новых продуктов.

Организационная структура формируется исходя из требований обеспечения конкурентоспособности и экономической эффективности результатов, целесообразности и рациональной кооперации участников. В рамках организационной структуры независимо от масштабов и направленности инновационной деятельности предприятия выделяют две составляющие – структуру управления и научно-производственную структуру.