Конструкторское проектирование

1.

Конструирование – процесс выбора структуры
пространственных и энергетических взаимосвязей
элементов и связей с окружающей средой и объектами,
выбора материалов этих элементов и связей, обработки и
установления на них таких норм, пользуясь которыми
можно изготовить изделие, отвечающее заданным
требованиям. Конструирование опирается на результаты
проектирования и уточняет все инженерные решения,
принятые при проектировании.
Конструирование РЭС – творческий процесс создания
новых конструкций радиоэлектронных средств, конечным
результатом которого является комплект рабочих
конструкторских документов для технологической
подготовки производства, изготовления
радиоэлектронных средств, его испытаний и
1
эксплуатации.

2.

• Конструкторское проектирование заключается в
реализации принципиальных схем в заданном
конструктивном базисе. При этом решаются вопросы выбора
форм и материалов, выбора типоразмеров, компоновки,
размещения элементов, трассировки соединений контроля.
• Конструкция РЭС – совокупность элементов и деталей с
различными физическими свойствами и формами,
находящихся в определенной пространственной,
механической, электрической, электромагнитной и тепловой
взаимосвязи. Связи определяются электрическими схемами и
конструкторской документацией и обеспечивают
необходимую надежность, точность, стабильность
функционирования РЭС в заданных условиях эксплуатации, а
также возможность производства при заданных
экономических требованиях в необходимом количестве
изделий.
2

3.

Основные задачи конструкторского проектирования:
• покрытие функциональных схем, т.е. получение
принципиальных электрических схем;
• конструкторский расчет;
• конструкторский расчет геометрических размеров
компонентов и площади размещения;
• компоновка элементов;
• размещение элементов с учетом конструкторских
схемотехнических и технологических ограничений;
• трассировка соединений;
• контроль топологии;
• проектирование фотошаблонов;
• выпуск конструкторско-технологической документации.
3

4.

• Процесс проектирования состоит из стадий, этапов,
проектных процедур и проектных операций.
• Основные стадии процесса проектирования:
• Предпроектные исследования и разработка
технического задания (ТЗ).
• Разработка эскизного проекта.
• Разработка рабочей, конструкторской и
технологической документации (рабочий проект).
• Изготовление, предварительные испытания опытного
образца.
• Приёмка опытно-конструкторской разработки (ОКР).
4

5.

• На этапе НИР формируется целевая функция
радиоэлектронных средств и совокупность
требований (функциональных, эксплуатационных,
конструктивных, технологических, эргономических,
эстетических, экономических и экологических),
которым должно отвечать разрабатываемое РЭС.
• Результатом НИР является согласование всех
требований между заказчиком и исполнителем,
которое оформляется в форме технического задания,
которое является юридическим документом и
согласуется руководством заказчика и исполнителя.
5

6.

• На стадии ТЗ определяется комплекс требований к
разрабатываемому устройству.
• Техническое задание – исходный технический
документ, устанавливающий комплекс технических
требований к создаваемой продукции, а также
требования к содержанию, объему и срокам
выполнения ОКР.
6

7.

• Порядок анализа и утверждения (согласования)
технического задания
Анализ ТЗ выполняют в соответствии со схемой анализа
ТЗ, приведенной далее. Деятельность по анализу ТЗ
является частью процесса проектирования и разработки
продукции.
При проведении анализа ТЗ формируются данные для
проектирования и разработки, обеспечивающие
разработку изделия, удовлетворяющего установленным
и предполагаемым требованиям заказчика и
оцениваются необходимые для выполнения ОКР
ресурсов.
ТЗ является основным исходным техническим документом
для разработки изделия.
7

8.

Схема анализа ТЗ
Договорной отдел выпускает приказ.
Ответственный по теме, рабочая группа.
Ответственный по теме, рабочая группа.
Ответственный по теме.
Ответственный по теме, рабочая группа.
Ответственный по теме, рабочая группа.
8

9.

Ответственный по теме.
Ответственный по теме.
Ответственный по теме.
Ответственный по теме, рабочая группа.
Ответственный по теме.
Ответственный по теме.
9

10.

С требованиями ТЗ должны быть ознакомлены ведущие
специалисты подразделений организации:
• отдела – разработчика изделия, его составных частей;
• конструкторского подразделения;
• технологического подразделения;
• подразделения стандартизации, нормативной и технической
документации;
• подразделения, отвечающего за применение
электрорадиоэлементов;
• отдела метрологии;
• отдела механических, климатических и электрических
испытаний;
• отдела – разработчика контрольно-измерительной аппаратуры;
• договорного отдела;
• планово – производственный отдела;
• отдела управления качеством;
• отдела комплектации и снабжения и т.п.
10

11.

• В ТЗ должны быть определены данные для
проектирования и разработки и требования к ним.
• Требования ТЗ анализируются на выполнимость,
полноту, однозначность, соответствие стандартизирующим
документам на изделие, экономическую оправданность.
• Содержание, изложение, оформление, порядок
согласования и утверждения ТЗ в зависимости от вида и
назначения изделия должны соответствовать требованиям
ГОСТов и стандартизирующих документов (при
выполнении, например, работ в рамках международного
сотрудничества).
• При разработке изделия в соответствии с требованиями
ГОСТ Р 15.201 конкретное содержание требований ТЗ
разработчик изделия определяет совместно с заказчиком, а
при инициативной разработке – самостоятельно.
11

12.

• При анализе ТЗ ответственный по теме и ответственные за
анализ ТЗ специалисты должны выявить, насколько в ТЗ
учтены требования к данному изделию (требования
стандартизирующих документов, государственных и
отраслевых стандартов, ТУ на изделие и т. д).
• При анализе ТЗ рабочей группой контролируется
соответствие ТЗ требованиям стандартизирующих
документов органов, осуществляющих надзор за
безопасностью, охраной здоровья и природы
(Ростехнадзор, Морской и Речной регистры и др.).
12

13.

• Если этапу разработки изделия предшествовали поисковые
работы и НИР, то вместе с ТЗ анализу могут быть
подвергнуты результаты НИР, аванпроектов, патентных и
маркетинговых исследований. Анализу могут быть
подвергнуты также опыт предыдущих разработок
аналогичных образцов изделия и их эксплуатации,
результаты изучения документов по стандартизации
заказчика, а также результаты проработок самого
заказчика. При необходимости могут быть учтены данные
о новейших достижениях и перспективах развития тех
областей науки и техники, которые имеют отношение к
разрабатываемому изделию.
13

14.

При наличии у заказчика индивидуальных требований к
разрабатываемому изделию, которые отличаются от
требований стандартизирующих документов, но не
снижают эффективности применения изделия в
оговоренных условиях, по результатам анализа ТЗ может
быть принято решение о получении заключения
Ростехрегулирования о возможности разработки и
производства данного изделия.
К анализу ТЗ могут привлекаться независимые эксперты
(консультанты) из числа специалистов организации,
непосредственно не связанных с выполнением работ по
данной ОКР, специалисты других подразделений, в том
числе заказчика или изготовителя разрабатываемого
изделия.
14

15.

• Если в процессе анализа ТЗ обнаружены несоответствия
отдельных его положений требованиям законодательства,
государственных стандартов, противоречивые, явно
невыполнимые или экономически невыгодные
требования, то специалисты, ответственные за анализ ТЗ,
должны подготовить предложения по уточнению,
изменению или отмене отдельных требований ТЗ и
передать их ответственному по теме. Предложения
оформляют с указанием обозначения анализируемого ТЗ,
фамилии исполнителя и даты составления.
• Ответственный по теме направляет предложения
заказчику для согласования.
15

16.

• После уточнения совместно с заказчиком отдельных
требований ТЗ ответственный по теме направляет в
соответствующие подразделения копии новой редакции ТЗ
или отдельных его разделов для повторного анализа.
Прежние копии должны быть изъяты из обращения.
• Результаты анализа ТЗ должны быть использованы при
проектировании изделия. В отчете, содержащем результаты
анализа, должна быть определена возможность разработки
организацией изделия с требуемыми техническими
параметрами и характеристиками, должны быть даны
предложения по выполнению работ на последующих
этапах (необходимость закупки нового оборудования,
измерительных приборов, освоения новых технологических
процессов, специальной подготовки персонала и т. п.).
16

17.

Ответственный по теме рассматривает отчеты и готовит
для утверждения или согласования проект протокола
рассмотрения и анализа ТЗ.
К подготовке проекта протокола рассмотрения и анализа
ТЗ могут привлекаться начальники подразделений и
независимые эксперты.
В протоколе рассмотрения и анализа ТЗ должны быть
определены возможности разработки организацией
изделия с требуемыми техническими параметрами и
характеристиками, экономические, правовые и другие
последствия в случае принятия согласованного ТЗ к
исполнению.
Если при анализе ТЗ не все требования могут быть
согласованы, то с заказчиком оговариваются сроки и
этапы уточнения этих требований.
17

18.

• В протоколе рассмотрения и анализа ТЗ должен быть
приведен перечень не согласованных с заказчиком
требований (разделов, пунктов, отдельных предложений и
т.п.), указаны сроки и этапы их согласования.
• Протокол рассмотрения и анализа ТЗ утверждает
начальник соответствующего отделения.
• Протокол рассмотрения и анализа ТЗ представляют
главному конструктору для принятия решения.
• Номенклатура подписей и виз ТЗ установлена в стандарте
организации.
• Подлинник утвержденного ТЗ сдается в бюро
технической документации.
18

19.

Содержание технического задания
Требования к содержанию и оформлению технического задания
регламентированы ГОСТ 15.016-2016. Рекомендуемые разделы ТЗ:
• Наименование, шифр разработки, основание, исполнитель и сроки
выполнения;
• Цель выполнения разработки, наименование и обозначения изделия;
• Технические требования к изделию;
• Технико-экономические требования;
• Требования к видам обеспечения;
• Требования к сырью, материалам и комплектующим изделиям;
• Требования к консервации, упаковке и маркировке;
• Требования к учебно-тренировочным средствам (при
необходимости);
• Специальные требования;
• Требования к документации;
• Этапы выполнения разработки;
19
• Порядок выполнения и приемки этапов разработки.

20.

Каждый раздел может включать несколько подразделов,
причем требования в каждом разделе располагают в
зависимости от степени их важности, характера и
формулируют так, чтобы исключить возможность их
неоднозначного толкования.
Номинальные значения величин, определяющих
количественные требования, характеристики (параметры),
нормы и показатели изделия и условий его применения,
приводят с допустимыми отклонениями. В случае
указания наибольших и (или) наименьших допустимых
значений величин должны быть указаны пределы
допускаемых погрешностей их измерений (оценки).
20

21.

1 Наименование, шифр разработки, исполнитель и сроки
выполнения
Здесь указывают:
- Наименование изделия.
- Полное наименование документа, на основании которого
должна выполняться разработка, номер и дата его
утверждения.
- Исполнитель;
- Сроки выполнения разработки;
- Шифр разработки – условное обозначение изделия
(записывают на титульном листе и в основной надписи
графических документов).
21

22.

Шифр разработки имеет следующую структуру кода классификационной
характеристики:
Код организации-разработчика присваивается заказчиком по кодификатору
организации разработчика. Например, для ТУСУР по ОС ТУСУР 01-2013.
Код классификационной характеристики следует назначать по
Классификатору изделий и конструкторских документов машиностроения
и приборостроения (классификатор ЕСКД ОК 012-93).
Порядковый регистрационный номер – трехзначный цифровой код (от 1 до
999).
Вид документа – по шифрам документов, установленных в
ГОСТ 2.701-2008. Например, ПЗ – пояснительная записка, Э3 – схема
электрическая принципиальная, СБ – сборочный чертеж и т.д.
22

23.

2 Цель выполнения разработки, наименование и обозначение
изделия
- Цель выполнения разработки – устанавливают подлежащие
достижению обобщенные результаты выполнения разработки.
- Полное наименование, обозначение (если имеется).
Назначение и область применения – указывается краткая
характеристика эксплуатационного и функционального
назначения и области применения создаваемого
(модернизируемого) изделия. При необходимости указывается
место создаваемого изделия в системе. Могут быть также
приведены характеристики объекта установки (уровень
пользователя, его возраст, место размещения и т.п.).
В разделе также могут быть указаны (при их наличии) научнотехнические достижения и изобретения, на основе которых
ведется разработка изделия.
23

24.

3 Технические требования к изделию
В этом разделе указывают требования, характеристики, нормы,
показатели и другие параметры, определяющие назначение,
эксплуатационные характеристики, условия эксплуатации и
применения изделия. Раздел может состоять из следующих
подразделов:
- Состав изделия (перечисляют основные составные части
изделия, при необходимости их назначение). Окончательное
уточнение состава изделия допускается при выполнении этапа
разработки эскизного или технического проекта.
- Требования назначения – характеристики (параметры),
обеспечивающие выполнение изделием своих функций в
заданных условиях применения, в том числе с учетом
аварийных ситуаций.
24

25.

- Основные технические характеристики (параметры), которые
влияют на выполнение возложенных на проектируемое РЭС
задач (характеристики входных и выходных сигналов, диапазон
рабочих частот, мощность, чувствительность, параметры
электропитания, рабочие напряжения и токи в схеме,
коэффициент полезного действия, точность измерения и т.д.).
- Требования к конструкции РЭС – устанавливают
совокупность требований к конструкции создаваемого изделия,
соблюдение которых обеспечивает соответствие изделия его
целевому назначению и заданному уровню качества в процессе
создания, производства и эксплуатации , указывая:
• Основные конструктивные требования (габаритные,
установочные и присоединительные размеры, способы
крепления, уровень пользователя, количество органов
управления, настройки, контроля, внешних соединителей и т.п.);
• Вид исполнения (форма конструкции, контейнерное, блочное,
25
моноблочное и др.);

26.

• Требования к конструктивному оформлению РЭС, к разработке
его в качестве базового и приспособленности конструкции изделия к
дальнейшей модернизации;
• Требования к комплексной миниатюризации РЭС (использовать
компоненты с выводами или для поверхностного монтажа);
• Требования к порядку заимствования ранее разработанных
составных частей изделия;
• Массу изделия (при необходимости) и ограничения по массе
отдельных частей изделия и др.
- Требования к надежности определяют в соответствии с порядком и
правилами, регламентированными ГОСТ 27.003. Устанавливают
номенклатуру и количественные и количественные значения
показателей надежности в соответствии с ГОСТ 27.002-2015.
«Надежность в технике. Термины и определение», критерии отказов,
применительно к которым устанавливают показатели надежности,
общие требования к методам оценки (контроля) соответствия
изделия заданным требованиям надежности на различных этапах
жизненного цикла и мерах по ее повышению.
26

27.

Как правило в ТЗ задается один из основных показателей
надежности – ориентировочное среднее время наработки на
отказ для различных групп РЭС. Кроме этого показателя, в ТЗ
могут быть заданы вероятность безотказной работы в пределах
заданной наработки на отказ, средний срок службы и среднее
время восстановления и др. Эти параметры зависят от вида и
назначения от вида и назначения РЭС, общего количества
РЭС, общего количества электрорадиоэлементов, способов их
резервирования и режимов работы, количества интегральных
микросхем, типов и количества различных конструктивных
крепежных элементов.
27

28.

• Требования эргономики, обитаемости и технической
эстетики устанавливают эргономические требования к
организации и средствам деятельности человекаоператора, требования к изделию по обитаемости (к
условиям жизни и деятельности, обеспечивающим
сохранение здоровья и работоспособности персонала), а
также требования технической эстетики, определяющие
композиционную целостность, композиционную
выразительность, рациональность формы и культуры
производственного исполнения создаваемого изделия
(варианты цветовых решений, расстояние от пользователя
до устройства, условия его работы и т.д.).
28

29.

• Требования к эксплуатации, хранению, удобству
технического обслуживания и ремонта устанавливают
требования к рабочим и предельным условиям эксплуатации,
во время и после которых изделие не должно разрушаться и
сохранять свои параметры, требования к численности, составу
и квалификации обслуживающего персонала, требования к
видам (календарное, по ресурсу, по техническому состоянию),
периодичности и объему технического обслуживания, а также к
удобству ремонта и к условиям хранения.
Разрабатываемая конструкция должна обеспечить надежное
функционирование РЭС во всех диапазонах планируемых
дестабилизирующих факторов.
29

30.

В зависимости от вида и назначения РЭС указывают предельные
характеристики условий эксплуатации, при которых
обеспечивается качественное применение РЭС с заданными
техническими показателями:
-допустимые воздействия климатических условий (температуры,
влажности, атмосферного давления, циклические воздействия
инея и росы, радиации, агрессивных сред, пыли и т.п.)
-для тропических условий эксплуатации дополнительно
указывают биологические факторы – влияние плесени,
насекомых, грызунов;
-допустимые воздействия механических нагрузок (вибрационных,
ударных, скручивающих, ветровых и др.);
-колебания напряжения сети, допустимый перегрев и др.
30

31.

Требования к стандартизации и унификации устанавливают
количественные требования стандартизации и унификации,
зависящие от серийного выпуска изделий.
• Требования электромагнитной совместимости
устанавливают требования, обеспечивающие их
электромагнитную совместимость, помехоустойчивость, а
также требования, обеспечивающие защиту от
электромагнитных излучений естественного и искусственного
происхождения, в том числе устойчивость функционирования
РЭС в условиях изменения среды распространения таких
излучений в соответствии с ГОСТ 28934-91.
31

32.

• Требования безопасности характеризуют конструктивнотехнические особенности создаваемого РЭС, обеспечивающие
безопасность на всех стадиях жизненного цикла изделия
(охрану труда, здоровья при проектировании, изготовлении,
эксплуатации и обслуживании, пожарной и
электробезопасности, взрывозащищенности, от движущихся
частей, теплового (светового) воздействия, высокочастотных,
радиационных, электромагнитных полей, ядовитых паров и
газов, вибраций и акустических шумов и др.). Устанавливают
также требования по экологической безопасности и утилизации,
уничтожению и (или) захоронению изделия, отходов от него и
удалению опасных отходов, требования по охране окружающей
среды в соответствии с надлежащими стандартами.
32

33.

- Требования технологичности (ГОСТ 14.201-83) устанавливают
требования к производственной, эксплуатационной и ремонтной
технологичности, обеспечивающие достижения заданных
показателей качества создаваемого изделия при минимальных
затратах на изготовление, техническое обслуживание и ремонт, а
также требования технологической рациональности системных,
схемных и конструктивных решений.
При необходимости в подразделе указываются технологические
ограничения (учет особенностей конкретного производства,
требования применения унифицированного и типового
оборудования, технологической оснастки в процессе
производства изделия, а также в процессе его эксплуатации и
ремонта, требования по элементной базе, материалам, серийность
выпуска изделий и контролепригодности).
При необходимости в подразделе устанавливают требования
технологической независимости изделий, создаваемых с
применением электронных компонентов иностранного
33
производства

34.

При необходимости в подразделе устанавливают требования
технологической независимости изделий, создаваемых с
применением электронных компонентов иностранного
производства, которая должна обеспечиваться в изделиях
единичного производства, закупкой необходимого количества
электронных компонентов иностранного производства с целью
создания страховых запасов, а в изделиях серийного
производства, а также условиях западных санкций – заменой
электронных компонентов иностранного производства на
отечественные аналоги.
• Технико-экономические требования устанавливают
требования, выполнение которых обеспечит разработку
изделия, отвечающего условиям экономической
целесообразности его создания.
34

35.

• Требования к видам обеспечения устанавливают требования
и нормы по видам обеспечения изделия для достижения
заданной эффективности в процессе его применения и
эксплуатации. Он должен состоять из подразделов:
- требования к нормативно-техническому обеспечению;
- требования к метрологическому обеспечению;
- требования к диагностическому обеспечению;
- требования к математическому, программному и
информационно-лингвистическому обеспечению.
• Требования к консервации, упаковке и маркировке
устанавливают требования к консервации с учетом сроков и
условий хранения изделия, требования к упаковке в
зависимости от сроков и условий хранения и перевозки,
требования к маркировке (содержание основных маркировок –
наименование изделия, условное обозначение, порядковый
номер, дата изготовления) и способ ее нанесения на изделие и
35
упаковку.

36.

• Требования к документации устанавливают требования к
конструкторской документации, документам разрабатываемого
изделия согласно стандартам ЕСКД ГОСТ 2.001, ГОСТ 2.102 и
ГОСТ 2.103 и требования технологической документации
согласно ГОСТ 3.1001, ГОСТ 3.1102 и др.
• Этапы выполнения разработки. В этом разделе указывают
наименования обязательных этапов и конкретный перечень
работ выполняемых на каждом этапе.
• Порядок выполнения и приемки этапов разработки.
В этом разделе согласовывают методики проведения всех
категорий и видов испытаний (последовательность и время
действия внешних факторов, параметры, характеризующие эти
факторы – температуру, влажность, механически нагрузки и
др.). Устанавливают порядок проведения испытаний, а также
параметры РЭС, подлежащие контролю до после испытаний,
перечень необходимых технических документов, критерии
36
приемки этапов разработки РЭС.