Основы инженерного проектирования (ОИП). Лекция 2

Рассматриваемые вопросы:
Стадии проектирование и конструирования изделий
Перечень работ, выполняемых при проектировании нового изделия
Авторский надзор проекта
Эргономика
Парадоксы проектной практики
Безопасность проектируемых объектов
Экологическая оценка проекта
Экспертиза проекта

1. Стадии проектирования и конструирования изделий
Техническое задание – это подробный план-график выполнения работ по данному проекту, в котором описаны требования к продукции (предмету разработки), намечены основные этапы работы и сроки выполнения каждого этапа.
В составлении технического задания принимают участие как заказчики так и разработчики.

2. Техническое предложение – совокупность документов, содержащих техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки изделия.
3. Эскизный проект - совокупность документов, содержащих принципиальные конструкторские решения, дающие представление об устройстве и принципе работы изделия, определяющие его назначение и основные размеры.
4. Технический проект – совокупность конструкторских документов, содержащих данные для разработки рабочей конструкторской документации. Он содержит окончательные конструкторские решения.
5. Рабочий проект (конструкторская документация) – совокупность документов, по которым можно изготовить и проконтролировать качество изделия. Разрабатывается для создания опытного образца.
Разработка рабочей документации связана с технологической подготовкой производства. Рабочий проект наиболее продолжителен и требует наибольших затрат времени и средств.

2. Последовательность работ, выполняемых при проектировании нового изделия
Определяется целевое назначения изделия.
Разрабатываются кинематические схемы. Задача конструктора подобрать кинематическую схему с минимальным количеством звеньев.
Определение усилий и действующих нагрузок, выбор материалов, основных размеров.
Силовой расчет – определение сил, действующих на изделие.
Компоновка изделия. Производится на основе выполненных расчетов и требует высокой уровень подготовки конструктора.
Определение веса и себестоимости изделия.
Определение экономической эффективности изделия в эксплуатации. Рассчитывается КПД, если он низкий – пересматривается кинематическая схема.
Проверочные расчеты.
Конструирование общего вида изделия.
Расчет размерных цепей, допусков, посадок.
Разработка рабочих чертежей деталей.

Готовый проект должен пройти контроль:
Технологический контроль - проверка соблюдения установленных технологических норм и требований к объекту проектирования (технолог просматривает рабочие чертежи и вносит замечания, которые должен учесть конструктор).
Нормализованный контроль - проводится нормоконтролером. Цель – соответствие рабочих чертежей стандартам.
Критерий совершенства реальной конструкции - удаление реального качества изделия от эталона (если удаление значительное, то конструкцию можно считать ошибочной).
Ошибка конструирования – это отклонение результата проектирования и конструирования он принятых норм.
Явные ошибки – обнаруживаются на контроле технической документации при сравнении конструкции изделия с эталоном (ошибки в размерах, расчетах и т.д.).
Скрытые ошибки – выявляются экспериментально, при испытаниях нового образца, в новых разработках.

3. Авторский надзор проекта
После разработки рабочей документации, конструктор продолжает курировать все этапы существования изделия. Авторский надзор выявляет много недостатков конструкции изделия и документации на него.
Цель авторского надзора: обеспечить выполнение всех требований, заложенных в документации и устранить технические недостатки.
Авторский надзор проводит организация-разработчик, привлекая автора-разработчика.
Предприятие-изготовитель, на основе авторского надзора, проводит работу по внедрению предложений и устранению недостатков.

4. Эргономика
Эргономика – это наука, основанная на физиологии, технике и психологии того, как люди взаимодействуют со своей рабочей средой.
Цель эргономики – представление рекомендаций по повышению эффективности и комфорта при обустройстве рабочей среды.
При проектировании новой техники образуется система человек – техника – производственная среда.
Конструкция техники должна соответствовать психофизиологическим возможностям человека, а условия его труда должны быть максимально комфортными.
Под эргономическим обеспечением проектирования понимают установление эргономических требований и формирование эргономических свойств системы человек – техника – производственная среда.

При проектировании с учетом эргономики решаются задачи:
Проектируемые изделия должны иметь свойства, при которых вся система эффективно функционирует при минимальном расходе ресурсов человека (количество персонала, время профессиональной подготовки, вероятность проф. заболеваний и травм, уровень физического и психологического напряжения).
У человека должна быть максимальная удовлетворенность содержанием и условиями труда и отдыха.
Проектируемые изделия должны быть удобны для лиц с пониженной трудоспособностью и инвалидов.

Учет требований эргономики – неотъемлемая часть процесса проектирования.
Эргономические требования – это требования, предъявляемые к системе человек – техника – производственная среда в целях оптимизации деятельности человека с учетом его физических, психологических, социальных, эстетических и пр. характеристик и возможностей.
Созданный в процессе проектирования и конструирования продукт проходит эргономическую экспертизу согласно ГОСТу 15467-79 «Качество продукции, эргономические показатели. Номенклатура».
При проектировании предприятия эргономической оценке подлежит его оборудование, на основе полученной экспертизы составляется эргономическая оценка всего предприятия, включая его производственные процессы и прочую его деятельность.

На основе эргономического анализа системы человек – техника – среда составляется профессиограмма, включающая в себя требования, которые предъявляет деятельность к техническим средствам и физиологическим свойствам человека.
Методы получения информации, необходимой для составления профессиограммы:
Описательное профессиограмирование (анализ технической и эксплуатационной документации, эргономическое и инженерно-психологическое обследование, наблюдение за ходом рабочего процесса и поведением человека и т.д.).
Инструментальное профессиограмирование (измерение показателей факторов среды, измерение энергетических затрат и состояния организма работающего, регистрация факторов отвлекающих внимание, влияющих на принятие решений и т.д.).

Методы решения эргономических задач:
Соматографический – это метод схематического изображения человеческого тела в технической документации, с помощью которого можно проверить:
- соотношение пропорций фигуры с формой и размерами
рабочего места,
- досягаемость и удобство расположения органов управления,
- хороший обзор и условия зрительного восприятия,
- удобство формы рабочего места и подхода к нему.
2. Экспериментальный (макетный) – это метод макетирования
проектируемого оборудования в масштабе.
Данный метод позволяет:
- увязать сложные конструкции между собой,
- достигать соразмерности оборудования человеку,
- испытать еще проектируемое оборудование на удобство
работы с ним,
- отработать пространственные параметры рабочего места на
удобство работы с ним.

Вывод: Использование эргономики в проектной практике позволяет перейти от техники безопасности к безопасной технике надежной и удобной в эксплуатации и обслуживании.

5. Парадоксы, возникающие в проектной практике:
Парадокс кратковременной эффективности новой техники
Продолжительность эффективности новой техники каждые 20 лет сокращается в 2 раза. К началу 2000-х гг. эффективность составляла 4-5 лет, а срок разработки и внедрения 3-4 лет, т.е. техника устаревает за время своего создания и остается эффективной короткое время.
2. Парадокс приоритета легко внедряемых решений
Предпочтение отдается не наиболее эффективным решениям, а более легко реализуемым. Выдвинуто принципиально новое требование – создавать технику и технологии, обладающие долгоживущей эффективностью 20-30 лет.
3. Парадокс опережающей стоимости
Стоимость новых технических объектов растет быстрее, чем их эффективность. В станкостроении рост эффективности станков – 15%, а рост стоимости станков 220-250%.
4. Парадокс силового нажима (характерен для плановой экономики)
Создание новой техники и технологий планировалось сверху, не за чет внедрения прогрессивных решения, а за счет наращивания мощностей, роста потребления сырья, материалов, энергии.

6. Безопасность проектируемых объектов
Проектируемые аппараты и машины относятся к объектам повышенной опасности. Для обеспечения безопасности проектируемого объекта выполняют следующие действия:
1. Анализируются конструктивные особенности проектируемого
оборудования.
2. Делаются выводы о его соответствии требованиям безопасности труда.
3. Разрабатываются мероприятия по обеспечению безопасности
обслуживающего персонала в случае ЧС.
Общие требования к производственным процессам и оборудованию должны соответствовать ГОСТ 12.3.002 – 75, ГОСТ 12.2.003 – 91.
Опасные и вредные производственные факторы делятся:
Физические (движущиеся машины и механизмы; повышенная или пониженная температура, влажность; повышенный уровень шума, вибраций, статического электричества и т.д.).
Химические (по характеру воздействия на организм – канцерогенные, мутагенные и т.д., по пути проникновения - через органы дыхания, ЖКТ, слизистые оболочки и т.д.).
Биологические (вирусы, бактерии, грибы и т.д.).
Психофизиологические (умственное и физическое перенапряжение, монотонность труда, нервные перегрузки и т.д.)

К основным требованиям безопасности проектируемого объекта (производственного процесса) относятся:
Устранение непосредственного контакта работающего с исходными материалами, заготовками, отходами производства,
Замена травмоопасных технологий на безопасные.
Герметизация оборудования.
Внедрение систем, работающих на аварийное отключение оборудования.
Возможность своевременного удаления взрывоопасных и воспламеняющихся отходов.
В процессе проектирования и конструирования проводится паспортизация рабочих мест проектируемого предприятия.
Цель – дать комплексную оценку условий труда каждого рабочего места.

7. Экологическая оценка проекта
Экологический раздел проекта содержит:
Экологическую экспертизу .
Характеристику выбросов, сбросов и промышленных отходов на проектируемом объекте.
Меры профилактики загрязнений окружающей среды.
Уровень энергетического воздействия технологического оборудования на персонал.
Экологический паспорт.
Цель экологической экспертизы – предупреждение превышения допустимого уровня вредного воздействия на окружающую среду.
Главная задача экологической экспертизы – определение полноты мер по обеспечению экологической безопасности.
Экологический паспорт - включает в себя общие сведения о предприятии, природно-климатические характеристики района, характеристики выбросов в атмосферу, характеристики водопотребления и водоотведения, характеристики отходов, сведения о рекультивации нарушенных земель, сведения о транспорте предприятия, сведения об эколого-экономической деятельности предприятия.