Организация научно-исследовательских работ

Выполнение научно-исследовательских работ регламентирует ГОСТ 15.101—98, который устанавливает: общие требования к организации и выполнению НИР, порядок выполнения и приемки НИР, этапы выполнения НИР, правила их выполнения и приемки, порядок разработки, согласования и утверждения документов в процессе организации и выполнения НИР, а также порядок реализации результатов НИР.

Процесс выполнения НИР в общем случае включает в себя следующие этапы:

• • выбор направления исследований;
• • теоретические и экспериментальные исследования;
• • обобщение и оценка результатов исследований, выпуск отчетной научно-технической документации;
• • предъявление работы к приемке и ее приемка.

Выбор направления исследований проводят на основе детального анализа состояния исследуемой проблемы, в том числе результатов патентных исследований, и сравнительной оценки вариантов возможных решений с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичным проблемам. Теоретические и экспериментальные исследования проводят с целью получения достаточных оснований для решения поставленных перед ПИР задач. Обобщение и оценка результатов исследований необходимы для оценки эффективности полученных результатов, но сравнению с современным научно-техническим уровнем (в том числе оценки создания конкурентоспособной продукции и услуг).

Этапы конкретной НИР, а также необходимость их приемки должны быть определены в ТЗ и в контракте на ее выполнение. Эти этапы допускается разделять на самостоятельные отчетные подэтапы, что также должно быть оговорено в ТЗ и в контракте.

В процессе выполнения НИР должны быть выполнены требования ТЗ, в том числе:

• • по обеспечению безопасности для жизни и здоровья людей и охраны окружающей среды, совместимости и взаимозаменяемости;
• • стандартизации, унификации и метрологическому обеспечению;
• • ограничению номенклатуры применяемых материалов и комплектующих изделий;
• • экономическому и рациональному использованию топливно-энергетических и материальных ресурсов при создании и эксплуатации создаваемой продукции;
• • обеспечению конкурентоспособности продукции, намечаемой к созданию.

В процессе выполнения НИР могут появиться результаты, указывающие на невозможность выполнения заявленных требований ТЗ и, как следствие, нецелесообразности продолжения работ. В этом случае исполнитель НИР представляет Заказчику обоснованное заключение о прекращении работ. Основанием для прекращения НИР является совместное решение исполнителя НИР и Заказчика либо решение руководства исполнителя НИР (при отсутствии Заказчика).

Эффективность и достаточность разработанных требований и принятых мер, но их реализации оценивают при приемке этапов НИР и НИР в целом.

К приемке этапа предъявляют: утвержденную отчетную документацию завершенного этапа, проект программы приемки этана (если она разрабатывалась), протокол о рассмотрении этапа НИР на НТС (секции НТС), а также другие технические материалы, предусмотренные ТЗ и контрактом. Этап НИР принимает комиссия, необходимость создания которой, ее состав и сроки работы устанавливает руководство исполнителя НИР по согласованию с заказчиком. Результаты приемки оформляют актом приемки этапа НИР, утверждаемым руководством исполнителя НИР. Утвержденный акт является основанием для того, чтобы считать этап НИР завершенным.

На приемку НИР в целом исполнитель НИР предъявляет:

• • утвержденное ТЗ;
• • утвержденные акты приемки завершенных этапов НИР;
• • утвержденный научно-технический отчет по НИР и другую документацию по НИР, предусмотренную ТЗ и контрактом;
• • макеты, программы и методики испытаний макетов, если это предусмотрено ТЗ и контрактом;
• • рекомендации и предложения, но реализации и использованию результатов НИР;
• • другие материалы по предложениям инстанций, утвердивших ТЗ или программу приемки НИР.

Приемка НИР заключается в рассмотрении и проверке результатов выполненных работ на соответствие ТЗ, анализе качества принятых технических решений, а при необходимости и в подтверждении результатов исследований проведением испытаний макетов. При приемке НИР оценивают научно-технический уровень исследований, обоснованность предлагаемых решений и рекомендаций по реализации и использованию результатов НИР для создания конкурентоспособной продукции и услуг.

Законченную НИР считают реализованной, если в соответствии с целями, поставленными в НИР, ее результаты использованы при разработке:

• • основных направлений или федеральных (региональных, межгосударственных) целевых программ развития техники;
• • новых (модернизации существующих) образцов продукции или их составных частей;
• • технических заданий, по которым разрабатывают новые (модернизируют существующие) образцы продукции;
• • решения о коренном изменении направлений отдельных научноисследовательских, опытно-конструкторских или опытно-технологических работ;
• • технических заданий на другие НИР;
• • нормативных, технических и организационно-методических документов (стандартов, положений, методик, инструкций, руководств), используемых при разработке, производстве, эксплуатации и ремонте продукции;
• • программ и методик испытаний новых (модернизированных) образцов продукции.

Рассмотрим методы решения типовых задач на стадии НИР. К ним относятся выбор физического принципа действия и синтез оптимального варианта построения ИУ.

Выбирая физический принцип действия, рассматривают различные физические явления и схемы известных ИПр, приборов и систем, пытаясь подобрать те из них, которые обеспечивают наиболее эффективное достижение поставленных целей.

Например, если объектом проектирования является весоизмерительное устройство, то на стадии НИР нужно выбрать основной измерительный преобразователь силы, его конструкцию, схему включения, информативный параметр выходного сигнала и многое другое. Осуществляя такой выбор, кроме требований ТЗ, опыта проектирования, интуиции и традиций, сложившихся в проектной организации, используют справочные и другие данные. Они составляют основу различных информационно-поисковых систем, в том числе специализированных систем, содержащих базы данных по датчикам физических величин (давления, температуры, силы и т. д.). Такие системы, как правило, имеют программное обеспечение для автоматического поиска необходимых датчиков. Информация об объектах поиска должна удовлетворять определенным требованиям. Во-первых, параметры датчика, подлежащего поиску, должны быть представлены в специальной форме, во-вторых, необходимо задать приоритеты желаемых параметров датчика.

В табл. 11.1 показан пример оформления данных, которые нужно представить, если требуется найти датчик давления с нужными характеристиками. Во второй колонке этой таблицы указываются наименования параметров датчика, которые являются наиболее важными для потребителя.

Таблица 11.1

Данные об объекте поиска.

Приоритет каждого параметра оценивается коэффициентом /С, (г — номер строки), числовое значение которого тем больше, чем больше приоритет этого параметра (К_х = 10, К₂=8, К₃ = 6, К_А = 4, К₅ = 3). Приоритет i-ro параметра понижается с увеличением номера строки, т. е. К_х > К₂ > К₃ > К_А > К₅.

В третьей колонке таблицы указываются требуемые значения параметров датчика, в четвертой — их интервальное представление, переход к которому увеличивает вероятность получения более полных результатов поиска. Процедуру задания и корректировки интервальных значений параметров датчика перед началом процесса поиска можно осуществлять программным путем. В результате поиска потребителю кроме перечня датчиков, удовлетворяющих заданным требованиям, представляется тот из них, который имеет максимальное значение многокритериальной оценки. С помощью полученных данных синтезируется исходное техническое предложение, которое во многом определяет дальнейший ход проектирования и его конечные результаты.

При выборе проектных решений используют методики сравнения конкурирующих (альтернативных) вариантов объекта проектирования, основанные на системно-морфологическом подходе (СМ-подходе). Такой подход позволяет найти новые, эффективные и конкурентоспособные варианты проектных решений не вследствие случайного творческого озарения, а путем системного поиска. Его можно использовать не только на начальных, но и на любых других стадиях проектирования.

При использовании СМ-подхода генерируется множество альтернативных вариантов А_{ объекта проектирования и для каждого из них определяется комплексная числовая оценка — коэффициент степени совершенства гр, учитывающая морфологические (т.е. наиболее существенные) показатели качества И У К_;. В качестве последних используют наиболее важные для потребителя характеристики ИУ. Каждая из них оценивается определенным коэффициентом (К,), например: точность (К), надежность (К₂), стабильность (К₃), однозначность функции преобразования (К_л), направленность действия (/С₅), т. е. отсутствие влияния нагрузки в выходной цепи на режим работы входной цепи, устойчивость к возмущениям (К_б), взаимозаменяемость (К₇), технологичность конструкции (К₈), стоимость (К₉), удобство монтажа (К₁₀) и др. Приоритет г-го показателя качества учитывается ранговыми (т.е. качественными) соотношениями, например

Приведенные соотношения означают, что устойчивость проектируемого ИУ к возмущениям для потребителя важнее, чем направленность действия; последняя столь же важна, как надежность, однозначность характеристики, технологичность, удобство монтажа И У и взаимозаменяемость элементов ИУ, которые, в свою очередь, более важны, чем точность и стабильность, а последняя столь же важна, как и стоимость ИУ.

Поиск варианта, наилучшим образом удовлетворяющего заданным требованиям, разбивается на ряд последовательно выполняемых этапов: определение области исследования; выбор основы для сравнения; оценка показателей качества; сужение области исследования; выбор окончательного решения. Определение области исследования связано с детальной проработкой постановки задачи и ТЗ на проектирование ИУ. На этом этапе проводится тщательное исследование всех доступных данных, связанных с решением поставленной задачи, предлагаются возможные варианты построения ИУ и проводится их первичный анализ с целью исключения заведомо неверных технических решений и грубых ошибок. В результате создается конечное число альтернативных вариантов построения ИУ, которые и являются основой для выбора окончательного варианта. Каждый альтернативный вариант оценивается на соответствие требованиям ТЗ. Кроме того, определяются ориентировочные оценки тех характеристик, которые могут быть получены в случае реализации И У. В результате выявляются ранговые и количественные оценки альтернативных вариантов, которые используются для выработки окончательного решения в пользу того или иного варианта. Чем больше альтернативных вариантов и показателей качества вовлекается в анализ, тем больше достоверность итоговой оценки.

Покажем пример определения такой оценки [6]. Пусть ранговые соотношения показателей качества проектируемого ИУ определяются условиями (11.1). Для определения значимости этих показателей строится специальная матрица предпочтимости критериев, элементами которой являются результаты попарного сравнения показателей качества. При их сравнении руководствуются следующими правилами: если показатель более важен, чем показатель, т. е., если К_х >Kj, то принимается К_{ =5, Kj = 1; если нельзя отдать предпочтение ни одному из сравниваемых показателей, т. е., если Kj = Kj, то им присваиваются равные оценки К_х = К ? = 3.

В табл. 11.2 показан пример заполнения матрицы с использованием этих правил для случая (11.1).

Таблица 11.2

Матрица предпочтимости критериев.

В последнюю колонку заносятся результаты анализа — искомые коэффициенты значимости показателей качества (3,. Они вычисляются, но формуле где величины q_x и Q равны.

В формулах (11.3) (Ху — оценки, назначенные в результате попарного сравнения показателей качества К, и Kj (берутся из табл. 11.2); N — число рассматриваемых показателей качества (в рассматриваемом примере N = 10).

В табл. 11.3 даны экспертные оценки показателей качества для шести альтернативных вариантов построения прибора А_1у А₂, Л₃, А₄, Л₅, _у назначенные в результате анализа предполагаемых характеристик соответствующих ИУ.

Эти оценки назначаются в условиях существенной неопределенности, связанной с незавершенностью процесса проектирования. Поэтому в процессе их формирования проводятся дополнительные исследования, патентные поиски, консультации с ведущими специалистами, имеющими опыт проектирования аналогичных устройств и пр. Применяют различные правила формирования этих оценок. В рассматриваемом примере сумма оценок сохраняет одинаковое значение для каждого из альтернативных вариантов.

Таблица 113

Экспертные оценки альтернативных вариантов.

Пригодность варианта Д для последующего рассмотрения оценивается, но величине коэффициента степени совершенства Г|_;, который вычисляется по формуле

где (З_у — коэффициент значимости у-го показателя качества (берется из последней колонки табл. 11.2); г- — оценки альтернатив (берутся из табл. 11.3).

В табл. 11.4 показаны результаты расчета этих коэффициентов для выбранных вариантов построения ИУ. В левых верхних углах полей этой таблицы для каждого варианта Д даны оценки показателей качества г-ф а в правых нижних углах — произведения этих оценок на коэффициенты значимости показателей качества (3,. Две нижние строки таблицы содержат результаты расчета: значения коэффициентов и, и процентные соотношения рг_х, характеризующие распределение альтернатив Д по степени их пригодности для последующего проектирования.

Наивысшую оценку имеет вариант Л₅, для которого г₅ = 4,19, рг₅ = 100%. Для этого варианта имеем.

что весьма близко к соотношениям (11.1). Среди остальных оценок наиболее близким к наилучшему варианту является вариант Д, для которого г|₃ =3,9, рг₃ =93%.

Таким образом, СМ-подход основан на методах комбинирования морфологических признаков разрабатываемого ИУ и принятия окончательного решения после их многокритериальной оценки.