Рост эффективности и производительности — важнейшая задача для российской промышленности. Существует даже национальный проект «Производительность труда», задачей которого является повышение производительности труда к 2024 году на средних и крупных предприятиях несырьевых отраслей более чем на 20%. За счет чего данный показатель может быть достигнут в машиностроении, рассматривали на ежегодной конференции «День технологии — 2021», организованной Национальным союзом поставщиков оборудования и инструмента для металлообработки (НСПОИМ) и YG‑1 (крупнейший в мире производитель концевых фрез и генеральный партнер мероприятия) при поддержке компаний DMG MORI, «Промарсенал» и информационного партнера журнала «РИТМ машиностроения».
Как отметил Андрей Соколов, генеральный директор «DMG MORI Россия» и представитель принимающей стороны, этот день был инвестирован участниками в знания. Спикеры поделились опытом, который позволяет повысить эффективность производств, продуктов и процессов. Рассмотрим некоторые представленные решения.
Цифровизация металлообрабатывающего производства
Станислав Мазалов, Николай Собянин, «DMG MORI Россия»
Четвертая промышленная революция предполагает автоматизацию и цифровизацию производства, создание умного производства, т. е. постоянно развивающегося, эффективного и гибкого, готового быстро адаптироваться к изменяющейся среде. В этих процессах большую роль играет скорость обработки информации, то есть главный экономический потенциал Индустрии 4.0 заключается в способности ускорить корпоративные процессы принятия решений на производстве и повысить его эффективность. Какие же системы и технологии могут быть предложены и какие производственные проблемы они могут устранить?
1. Мониторинг станочного оборудования позволяет контролировать производственное оборудование, его полезную загрузку, причины потерь. Сбор данных о статусе станочного оборудования осуществляется в автоматизированном и ручном режимах с помощью специальной платформы. Результат: повышение эффективности использования оборудования, прозрачность производства и выделение узких мест, получение информации о фактическом количестве произведенной продукции.
2. Использование специальных технологических циклов позволяет расширить функционал станков. Выделяются циклы наладки, измерения на станке, обработки, контроля (например, точности оборудования). Результат: снижение времени наладки, обработка специфических поверхностей без специального ПО, контроль точности всех систем, снижение вероятности возникновения брака.
3. Применение CAD/CAM & SIMULATION-систем позволяет узнать, используется ли весь потенциал и возможности станочного оборудования, сколько станки простаивают по причине отладок в цехе по УП и как устранить этот простой. С их помощью осуществляются: моделирование (CAD), проектирование траекторий в CAM (формирование УП через постпроцессор), изготовление детали на станке, симуляция/верификация (создается кинематическая модель станка). Главное условие в данном случае — подобрать систему под решаемую задачу. Используя среднюю систему для сложной задачи, можно не получить желаемого результата. Результат: реализация всего потенциала и возможностей станочного оборудования, исключение дорогих отладок и тестирований в цехе, снижение времени обработки по УП, оптимизация траектории обработки.
4. Управление данными об инструменте посредством систем жизненного цикла позволяет ответить на вопросы: почему при наполненности складов постоянно не хватает инструмента, какой инструмент наиболее востребован, а какой лежит мертвым грузом. Причем для того чтобы комплексно управлять инструментом, данная система должна иметь возможность передавать данные в другие внешние системы. Результат: снижение простоя оборудования по причине отсутствия или несвоевременной подготовки инструмента, обеспечение прозрачности инструментооборота на производстве, использование технологами в первую очередь инструмента из наличия.
5. Контроль качества с использованием систем измерения и контроля инструмента и детали позволяет в процессе обработки проверять и сообщать оператору, годен ли инструмент для дальнейшей обработки или нет, а также проверять деталь, не извлекая ее из рабочей зоны станка. Результат: исключение брака из-за поломки инструмента, точное определение эталонных размеров детали за счет исключения человеческого фактора, существенная экономия времени производства.
6. Противоаварийная защита оборудования и предиктивная аналитика. Оснащая станок вибрационными датчиками, можно защитить его от аварий и перегрузок. Сравнивая фактические данные и показатели математической модели, по возникающим отклонениям прогнозируют ресурс работы станка. Результат: минимизация аварийных ремонтов — повышение готовности оборудования, прогнозирование потребности расходных материалов и запасных частей.
7. Управление сервисом. Использование цифровых платформ и систем по управлению сервисом станочного оборудования позволяет добиться сокращения простоя оборудования по причине внепланового сервисного обслуживания, обеспечить прозрачность в его планировании.
8. Управление производством на уровне цеха, оперативное планирование производства с использованием соответствующих систем позволяет выполнить план в срок, увеличить объем выпуска продукции, снизить издержки на производстве, сбалансированно загружать оборудование и персонал.
Комплексный подход, по мнению представителей компании, позволяет создавать синергию от внедрения предложенных решений.
Поскольку конференция «День технологии — 2021» проходила в «Центре технологий и решений» DMG MORI — в так называемом «Дворце машиностроения», экскурсия по демонстрационному залу с новейшими образцами металлообрабатывающего оборудования компании, показанными в работе, стала своеобразной иллюстрацией к выступлению.
Вклад металлорежущего инструмента в повышение экономической эффективности производства
Алексей Киселев, YG-1 RUS
Эффективность производства — это отношение результата к затратам. Что влияет на себестоимость детали? В первую очередь, стоимость и качество заготовки (чем хуже заготовка, тем дольше и дороже будет технологический процесс) и инструмент. Другие факторы, о которых знают, но не всегда думают: станок (амортизация), стоимость обслуживания помещения (отопление, освещение и др.), персонал (сотрудники завода), оснастка, СОЖ, накладные расходы. Рассмотрим вопросы, которые касаются инструмента.
Можно ли экономить на инструменте, закупая самый дешевый, как предписывается тендерами? Можно, но, выбирая самый дешевый вариант, надо понимать, что краткосрочная экономия затрат на закупку может обернуться низкой стойкостью инструмента и частой его заменой. То есть при сокращении затрат на инструмент можно получить неприглядную картину: детали дороже и процесс медленнее (в том числе за счет лишних простоев при более частой замене).
Лучше подбирать аналоги или новый инструмент под задачу?
Это один из самых частых вопросов от заказчика. Подобрать аналоги относительно несложно, но по статистике получается, что примерно в 70% случаев инструмент ранее был подобран некорректно или выбран давно без учета современных достижений инструментальной промышленности, 20% — инструмент подобран правильно, но работает на некорректных режимах, и лишь 10% — правильно подобранный оптимальный для данной задачи инструмент. Поэтому куда лучше решать прямую задачу — подбирать инструмент под конкретную деталь и условия. В качестве практической демонстрации — пример одного из заказчиков, показавший, что замена корпусной фрезы с небольшими пластинками и чистовой четырехзубой фрезы для обработки детали из титана на шестизубую фрезу (в данном случае — фреза YG‑1 серии V7 Plus) позволила уменьшить время обработки детали с 2 часов до 40 минут! Минимальное изменение технологии сократило время обработки в три раза без каких-либо затрат!
Как подобрать режимы работы станка, чтобы минимизировать конечную стоимость изделия?
В решении этого вопроса должны учитываться параметры: скорость подачи, стоимость и стойкость инструмента (следовательно, частота смены инструмента). Приходится искать оптимум между скоростью подачи и стоимостью детали.
Согласно зависимости стойкости инструмента от скорости подачи инструмента, которую предложил Фредерик Уинслоу Тейлор (рис. 1), ориентировочно получаем, что повышение скорости на 20% приводит к понижению стойкости инструмента на 50%.
Рис. 1.
Из рис. 2 (один из примеров заказчика) видно, что точки минимума скорости и максимума производительности довольно близко расположены, то есть уход в сторону и малых, и больших подач — заведомый проигрыш!
Рис. 2. Минимальные затраты — максимальная производительность из расчета на одну деталь: красная сплошная линия — суммарные затраты на обработку детали (важна точка, где затраты минимальные), черная линия — затраты на инструмент, синяя линия — станочные затраты (медленно растут, искать оптимум не стоит), пунктирная красная линия — производительность (оптимум — максимум, рост наблюдается при повышении производительности за счет роста скорости резания, снижение — со снижением стойкости инструмента и более частой его смене), синяя пунктирная линия — стойкость инструмента.
MES как ключевой фактор повышения эффективности производства
Павел Нестеров, «Корпорация Телевик Инжиниринг»
В последние 15–20 лет и в мире, и в России идет серьезный переход от массовых, серийных производств к мелкосерийным и единичным. И теми ручными способами, которыми предприятия справлялись ранее, теперь работать не получается.
По признанию планировщиков на российских заводах, в вопросах цехового планирования, диспетчеризации производства наблюдается отставание от передовых предприятий Японии, Европы и США на 20–30 лет, а по уровню производительности труда — в 6–10 раз. По приблизительной статистике, доля станков с ЧПУ у нас — 15–20%, в то время как в ведущих странах — 80–90%. Применение MES-систем — один из путей повышения производительности труда.
MES — это система автоматизированного управления производством. Ее целевой уровень управления — цех. Основные функции MES — это составление плотного производственного расписания, диспетчеризация производства, выдача плана на рабочее место и получение обратной связи о его качественном выполнении. Ее задача в том, чтобы все детали были изготовлены точно в срок и переданы на сборку или другой передел, причем с нужным качеством и минимальной себестоимостью.
Принципы Генри Лоренса Гантта по управлению дискретным производством, которые, к сожалению, практически не используются в России, предполагают:
1. Планирование производственных процессов должен осуществлять не мастер в цехе, а «белый воротничок» в конторе.
2. Мастер в цехе должен не искать работу рабочим, а отслеживать выполнение ими составленного в конторе расписания.
3. Рабочие, выполняющие производственное расписание, награждаются, рабочие, нарушающие расписание, наказываются.
Общемировые показатели при внедрении MES:
• 30–50% — сокращение длительности производственного цикла,
• 15–30% — высвобождение «замороженных» в незавершенном производстве оборотных средств,
• 15–20% — увеличение прибыли,
• 10–15% — снижение количества дефектов выпускаемой продукции,
• оптимизация инвестиционных программ,
• средний срок окупаемости инвестиций на внедрение — 12 месяцев и менее!
Российский рынок открыт для кратного увеличения производства. Загрузка на большинстве предприятий сейчас порядка 40%, а может быть и 70, и 80%.
MES нужна собственникам предприятий, которые хотят на действующих мощностях без изменения технологий производить продукции больше в 1,5–2 раза. Это позволит увеличивать прибыль и оптимизировать инвестиционные программы.
Возможности для того, чтобы внедрять MES имеются:
• набор базовых отечественных технологий/решений уже доступен для внедрения;
• отдельные компоненты программно-аппаратных комплексов (ПАК) уже внедрены в промышленность РФ;
• в наличии российский персонал, имеющий необходимые знания и опыт;
• имеются действующие государственные стандарты (ГОС Р МЭК 62264).
Нужна только воля собственников и генеральных директоров заводов и холдингов собрать эту мозаику.
Системы мониторинга для регулирования производственных процессов
Юлия Шмакотина, ГК «Цифра»
Согласно исследованию McKinsey & Company, внедрение цифровых решений на производстве увеличит к 2025 году ВВП РФ на 2 трлн руб. Основные источники прироста производительности — это повышение эффективности существующих активов: оптимизация производственных и логистических операций, повышение производительности оборудования, снижение расхода ресурсов и потерь.
Цифровизация — это поэтапный процесс. Карта цифровизации от ГК «Цифра» содержит следующие этапы:
• внедрение мониторинга промышленного оборудования и автоматизированных рабочих мест (нет данных — нет цифровизации);
• анализ эффективности оборудования;
• полная интеграция с ERP, MES, PDM;
• анализ эффективности оборудования;
• управление производством и контроль;
• мониторинг параметров технологического процесса для уменьшения брака;
• мониторинг энергопотребления;
• мониторинг и контроль инструмента и процесса сборки;
• использование ИИ для умного контроля технологического процесса и предиктивного технического обслуживания.
Направления повышения эффективности производства можно проследить на примере возможностей, которые предоставляет внедрение системы мониторинга промышленного оборудования «Диспетчер». Так, определение времени работы станка позволяет оптимизировать его загрузку, например, за счет управленческих мер. Контроль среднего времени обработки с привязкой к производственному персоналу, технологическим операциям и изделиям позволяет фиксировать любые отклонения от нормативов и анализировать первопричины, что приводит к улучшению трудовой дисциплины и оптимизации работы операторов, улучшению технологии. До 5% рабочего времени высвобождается, если мы выравниваем ритмичность работы. Таким образом, с «Диспетчером MES» вы производите только то, что нужно, сколько нужно и когда нужно; исключаете лишние действия, ожидание, очереди. Работа идет без перебоев; сокращается производственный цикл, понижается цена, повышается качество изделий. Кроме того, «Диспетчер» позволяет осуществлять ввод/вывод управляющих программ; за счет функции «АРМ холдинг» (АРМ — автоматизированное рабочее место) открывает доступ данных для топ-менеджмента холдингов. За счет контроля инструмента обеспечивается наличие необходимого инструмента на производстве, подбираются оптимальные режимы его работы, пресекается воровство инструментов, оптимизируются текущие запасы на складе, сокращается время подготовки производства, а за счет контроля режимов обработки и постоянного мониторинга состояния инструмента повышается качество изделий.
Важнейший блок системы «Диспетчер» касается автоматизированной поддержки работы сервисных и ремонтных служб предприятия. Контроль фактического состояния станка и система оповещения сотрудников о нештатных ситуациях позволяют избежать аварийных ситуаций и осуществлять профилактические и ремонтные меры по мере необходимости. Результаты внедрения системы «Диспетчер ЕАМ» (диспетчеризация и ТОиР) — это:
• предотвращение и сокращение продолжительности внеплановых простоев и увеличение срока службы оборудования;
• оценка объемов трудоемкости и результативности профилактических и ремонтных работ;
• выработка рекомендаций и обучение специалистов оптимальному проведению типовых ремонтных работ;
• учет и прогнозирование потребности в запасных частях и материалах;
• снижение затрат на обслуживание оборудования;
• возможность регистрации специалистов сервисно-ремонтных служб на АРМ ремонтника с последующей детализацией проводимых работ;
• статистика по работе сервисно-ремонтной службы.
Быстрое реагирование на проблемы, возникающие с оборудованием, и полный контроль за этапами выполнения сервисно-ремонтых заявок ускоряют восстановление работоспособности оборудования.
Примеры внедрений, приведенных в докладе, обеспечивали повышение эффективности производства на 9–34% за счет повышения загрузки оборудования, увеличения машинного времени, снижения аварийных простоев, сокращения времени наладки оборудования, повышения производительности труда. Сложностями, которые пришлось преодолевать при исполнении проектов, стали: станочный парк с УЧПУ разных вендоров и разной готовностью подключения к сети, станки без УЧПУ, уникальное оборудование; подключение робототехнических комплексов, электроэрозионных станков и установок лазерного спекания; интеграция с другими внедренными цифровыми решениями; сопротивление работников внедрению системы; специфика предприятия, не позволяющая проводить развертывание системы силами собственного подразделения пусконаладки компании «Цифра»; адаптация системы под требования предприятия и др.
Приведенные докладчиками данные о направлениях цифровизации в промышленности, правильность которых подтверждена мировым опытом, а также примеры внедрений показывают, что может и должно сделать промышленное предприятие, желающее оставаться конкурентоспособным в современных условиях. Думаю, что данное мероприятие стало хорошим вкладом в объявленный президентом РФ Год науки и технологий, хотя и не вошло в официальную программу.
И это еще далеко не все!..
В продолжение технологической темы на данной конференции в рамках круглого стола были рассмотрены особенности изготовления такого массового, наукоемкого и сложного в производстве изделия, как лопатка газотурбинного двигателя, а также существующие эффективные процессы, позволяющие добиваться необходимого для заказчика качества. На сессии «Как они это делают: лопатки ГТД» прозвучали выступления специалистов и руководителей Наро-Фоминского машиностроительного завода (ведущий специализированный производитель лопаток, входит в «Объединенную двигателестроительную корпорацию»), «Би Питрон СП» (программное обеспечение), Starrag (ведущий мировой производитель швейцарских фрезерных станков), «Униматик» (инжиниринговая компания), «ЦАТ «Основа» (производитель деталей, выращенных методом 3D-печати), «ВАДЗА» (инжиниринговая компания), «МС Метролоджи» (специалисты в области измерения и контроля) и «СЕМАТ» (российский производитель станков для электрохимической обработки и ультразвукового деформационного упрочнения).
На следующем круглом столе были подведены итоги начатой на предыдущих встречах дискуссии по теме «Импортозамещение в станкоинструментальной промышленности: очевидная польза и возможный вред». Данная дискуссия является уже третьей и завершающей, а предыдущие записи в YouTube уже набрали многотысячные просмотры, что подтверждает большой интерес профессионального сообщества и серьезность проблематики. На встрече был проведен субъективный анализ показателей рынка станкоинструментальной продукции и существующих постановлений правительства, обеспечивающих господдержку подтвержденных Минпромторгом немногочисленных российских производителей станков и инструмента. Активный диалог экспертов позволил рассмотреть ситуацию критически с точки зрения обеспечения рынка качественным оборудованием и инструментом и повышения конкурентоспособности продукции.
Актуальность темы, профессионализм спикеров (а в составе участников были в том числе представители крупнейшего потребителя — «Ростех» (ОДК и «КамАЗ»), конструктивный диалог при участии онлайн-
аудитории привлекли к конференции большое внимание и в этот раз. В завершение обсуждения, длившегося около полутора часа, коллеги обратились к истории царской России, чтобы напомнить прошлый опыт, применимый и по сей день. Видеозапись конференции с каждым днем набирает все больше просмотров и комментариев, и вы можете с ней ознакомиться по ссылке
Предварительная деловая программа основных утвержденных мероприятий НСПОИМ на 1‑е полугодие 2022:
28–30 января (г. Магнитогорск) — ежегодное собрание НСПОИМ и посещение ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат»;
15–16 февраля (г. Калуга или г. Санкт-Петербург) — бизнес-делегация с посещением производственных предприятий и круглый стол «Как они это делают: шестерни»;
23–27 мая (г. Москва) — экспозиция в павильоне 4 и конференция «Индустрия 4.0» в рамках выставки «Металлообработка–2022»;
5–6 июля (г. Екатеринбург) — бизнес-делегация с посещением производственных предприятий и панельная дискуссия в рамках выставки «Иннопром».
Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 10-2021
