Современное предприятие не работает просто так, у него есть цель, к которой оно стремится, а чтобы знать, куда идти, мы должны понимать, где находимся.
Производство — это не черный ящик с бесконечными затратами, а ценнейший актив с людьми, оборудованием и материальными ресурсами, качество работы которого определяет основной доход компании. При анализе производства ключевое значение имеют не только финансово-экономические показатели с выводами, какие затраты можно сократить и куда направить инвестиции, а прежде всего, необходимость рассмотреть, как сократить потери и время простоя оборудования.

 

 

 

Он говорил со мной десять минут, навалил работы на десять лет, думая, что я покончу с ней в десять дней.
Г. Эмерсон

 

 

Лакмусовой бумагой эффективности современного производства в России становится роботизация. Президентом поставлена задача многократно повысить количество роботизированных систем на производстве. Низкий уровень продуктивной работы оборудования, большие временные и финансовые потери становятся недопустимыми в возможности конкурировать с ведущими промышленными странами.
Так что нам мешает работать более продуктивно? Персонал, спрос или технологическое отставание? Полагаю, все это вместе.
Персонал — это ключевая проблема. Когда его не хватает, начинается опережающий рост зарплаты относительно производительности труда, падает конкуренция за рабочие места, снижается общая культура производства и культура дисциплины.
Эффективность производства всегда находилась в прямой зависимости от спроса. Отсутствие устойчивого спроса в промышленности России — это давняя болезнь, за исключением нескольких предыдущих лет, когда санкции сыграли положительную роль.
Технологическое отставание дает свои плоды. Тренд на автоматизацию работы производства в целом долгое время фактически отсутствовал.

 

С 2022 по 2024 г. в Россию ввезли по импорту и изготовили внутри страны около 100 000 единиц металлообрабатывающего оборудования с ЧПУ. В подавляющем большинстве предприятиям поставлено оборудование, которое не подготовленно к автоматизации. В оборудовании от разных производителей обычно разные системы с ЧПУ, отсутствуют универсальные протоколы, маленькая емкость инструментальных магазинов, не подготовлены рабочие столы и т. д. Следовательно, провести полноценную интеграцию этих станков в роботизированные комплексы сложно или вообще невозможно. Поэтому и продолжаем работать в традиционной системе: один человек — один станок. Масштабировать такую систему из-за низкой эффективности и отсутствия персонала, не имеет смысла. Следовательно, мы обязаны создать и научиться работать в системах, где один человек обслуживает 4–6 станков, с высокими показателями ОЕЕ времени работы оборудования.

 

Станки приносят прибыль, только когда они производят продукцию. Все, что имеет значение, — это получить как можно больше продуктивных часов от наших машин. Рассмотрим время простоя оборудования, как самый очевидный фактор затрат. Цель — 24 часа в сутки, 365 дней в году — это 8760 часов, вычитая 20% на ТОиР оборудования, получим 7008 часов, которые должен работать станок, эффективно снимая стружку. Итак, наш организационно-технический предел — около 7 000 маш. ч /год.
В ходе производственного процесса на фрезерных станках с ЧПУ мы вынуждены неоднократно прерывать обработку, проводить измерения, затем снова выставлять заготовки, проводить межоперационный перенос и т. д. Простой машин только за одну смену измеряется часами. Годовые потери машинного времени составляют тысячи часов.
В качестве примера приведу предприятия Швейцарии, Германии, а сегодня и Китая, где мне удалось побывать, на которых время продуктивной работы фрезерных станков, интегрированных в роботизированные комплексы (!), около 7 000 часов в год, т. е. эффективность почти 80%. В России при схеме работы 24/7 этот показатель в среднем около 3 000 продуктивных маш. ч в год, что в два раза меньше, чем у мировых лидеров отрасли. Справедливости ради отмечу: такие же показатели эффективности еще несколько лет назад были нормой работы и нашего предприятия. 

 

Окупаемость оборудования с такой эффективностью становится фактором неопределенным. Причины такого низкого уровня эффективности не только в большом количестве нерегламентированных простоев, связанных с трудовой и технологической дисциплиной, но прежде всего — в потерях времени, затраченного на операции по подготовке инструмента и оснастки, установке и привязке детали, в измерениях, которые осуществляются внутри станка, когда он простаивает. Эти потери составляют не менее 40% машинного времени. Очевидно, что единственной возможностью принципиально увеличить эффективное время работы оборудования является вынос всех подготовительно-заключительных операций за пределы станка. Этот шаг позволяет снизить потери и в дальнейшем автоматизировать производство с максимальной гибкостью и масштабируемостью.

 

Рассмотрим упрощенную формулу производительности оборудования:
Q_пр = 1/(Т_пр + Т_хп), 
где Т_пр — время продуктивной работы оборудования, а Т_хп — это все холостые потери времени на операции, которые осуществляются внутри станка и приводят к простою оборудования. Следовательно, увеличить производительность мы можем, уменьшив до минимума Т_хп. Снижение времени простоя станка — это одна из задач, которую призвана решить автоматизация оборудования.
Итак, касательно автоматизации…

 

Существует прикладная, хорошо структурированная модель, включающая в себя четыре шага для автоматизации работы любого процесса, — это концепция «Грамат»: «Стандартизация — ­организация — ­роботизация — интеграция». Концепция «Грамат» — не просто набор инструментов, а принципиально другой подход к деятельности предприятия. Это целостная система, которая меняет логику производственного персонала в вопросах стандартизации и организации производства при автоматизации рутинных операций.

 

 

Стандартизировать производственные процессы, определить конструктивно-­технологическое подобие деталей, создать явно выраженные базы и признаки заранее ориентированной заготовки, позволяющие использовать стандартную оснастку, поможет модульная система нулевого базирования «Грамат Z». Система нулевого базирования решает главную задачу — позволяет вынести наладку оборудования за пределы станка, что принципиально сокращает время на замену обрабатываемых деталей и переналадку оборудования. При размещении наладки на рабочем столе машине нужно точно знать, где находится заготовка, — это и определяют специальные зажимные палеты с нулевой точкой. Зажимные палеты «Грамат Z» позволяют выполнить фиксацию, быстрый и точный зажим, привязку заготовок и деталей как на станке, так и вне станка, на всех технологических переделах и измерительных машинах, соблюдая единство базовых точек. Пока одна деталь, установленная на палете, обрабатывается на станке, другая за счет единства базовых точек закрепляется наладчиком на другой палете, но уже вне станка. Таким образом, функции оператора сводятся к простой смене палет с заготовками, что занимает не более 30 секунд. То есть формируется модульная система оснастки для базирования обрабатываемых деталей по нулевой точке, или так называемый механический интерфейс, использование которого позволяет осуществлять сквозной рабочий процесс.

 

 

Организовать процессы. Подготовить оборудование с высоким уровнем концентрации операций или возможностью групповой обработки изделий. Удобно расположить рабочую зону для совместной работы с манипулятором. Накопить определенное число ориентированных заготовок на начальной позиции. Организовать хранение межоперационного задела. Сформировать подготовительно-­заключительные операции в простые повторяемые движения. Обеспечить транспортировку оснастки с заготовкой от одной рабочей позиции на другую, а также переориентацию изделий. Все вышеназванное, включая предварительный пресетинг (измерения), входит в раздел организации. Одно из ограничений в палетной системе — значительное увеличение общего веса оснастки с установленной на нее заготовкой. Средний вес комплекта составит от 15 до 100 кг. Оператор не может руками перемещать его в зону обработки, это физически очень тяжело и недопустимо по нормам охраны труда. Нужно средство транспортировки. Для этих целей нами разработаны стационарный и передвижной манипуляторы «ГРАМАТ», позволяющие оператору за счет бокового выноса более 1 м быстро, точно, аккуратно захватить, переместить и установить в зону обработки станка тяжелые комплекты оснастки или заготовки весом до 100 кг. Захваты палет производятся двух типов: механический пазл-захват и пневматический для автоматизированных систем. Манипуляторы «ГРАМАТ» позволяют выполнять многопалетную обработку даже в обычном фрезерном станке с ЧПУ или объединять несколько станков в хорошо скоординированное решение, повышая гибкость и производительность процесса. Получена возможность организовать производственные процессы в достаточно простые и, главное, повторяемые операции. Эти организационно-­технологические решения по комплексной механизации подготовительно-заключительных операций позволили нашей компании увеличить эффективное время работы оборудования в среднем до 4 500–5 000 маш.  ч/год.
Итак, мы подходим к главному — автоматизации производства. Автоматизация становится естественным процессом, это как дышать.

 

 

Роботизация производственного оборудования.
Нет никакой причины стоять рядом с машиной и ждать, пока ­какую-то деталь нужно будет заменить. Внедрение робота становится очевидным и ограничивается условиями производства, видом продукции и вопросом инвестиций.
Первый робот-­манипулятор мы приобрели в 2020 году, это EROWA Robot Easy 250, что позволило нам сформировать роботизированную ячейку с 3-осевым фрезерным центром с ЧПУ. Эффективная работа станка выросла в два раза: до 6 500 машиночасов в год. Нужно сказать, что при его внедрении на собственном производстве нами был допущен ряд «детских» ошибок, которые, к счастью, стали нашим опытом. Сегодня мы активно продолжаем проекты автоматизации нашего производства.

 

 

Интеграция роботизированного оборудования в единую цифровую технологическую, а также исполнительные MES, ERP производственные системы является завершением этапа автоматизации производства. Мы имеем возможность широко использовать цифровые технологии в автоматизации и роботизации, что позволяет быстро перенастраивать оборудование под разные задачи, сохраняя экономию масштаба. Лидеры индустрии доказали, что эффективность массового производства не противоречит индивидуальному спросу, если технологии становятся инструментом гибкости.

 

Переход от комплексной механизации к роботизированным ячейкам, а затем от роботизации рутинных операций к безлюдным технологиям — это этапы, которые меняют не только организационно-технологические процессы, а всю парадигму бизнеса от инвестиций до логики управления. Поэтому предприятия часто откладывают инвестиции в автоматизацию, предпочитая точечные решения, которые не предполагают пересмотра всей бизнес-­модели и не дают стратегически эффективных результатов. Нельзя прыгнуть из понедельника в среду. Нужно пройти весь путь, и начинать его нужно сегодня.

 

По вопросам сотрудничества и приобретения продукции «Грамат Z» обращайтесь в компанию НПП «Грань»:
Тел.: 8 (4812) 35-78-59 
info@nppgran.com 
www.nppgran.com 
г. Смоленск, ул. Губенко, д. 26г

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 6-2025