После двух лет ограничений, вызванных всемирной пандемией, и связанных с ними сбоев в поставках оборудования и комплектующих в 2022 году промышленность России сталкивается с новыми проблемами. В условиях нарастающего санкционного давления многие вынуждены искать новые пути к спасению. Если в прежние времена разумным казалось вложение средств в расширение парка оборудования и наращивание мощностей, то нынешняя ситуация заставляет искать другие варианты решения старых и новых задач.

Рынок современного металлообрабатывающего оборудования перестраивается в условиях дефицита отдельных комплектующих крайне медленно, а стремительный рост цен и вовсе останавливает все вливания в существующие производственные мощности.

Сегодня сложился неприемлемый для экономики российского машиностроения разрыв между высокой стоимостью импортного металлорежущего оборудования (в 2–3 раза выше, чем для европейских резидентов) и крайне низкой производительностью из-за отставания технологических компетенций, выбора архаичных стратегий обработки и режимов обработки, далёких от расчётных.

Потери от крайне низких уровней загрузки главных приводов станков (меньше 10%) умножаются на высокую долю простоев высокопроизводительных рабочих мест при архаичных графиках работы, игнорировании доступного российского ПО оптимизационного планирования и контроля выработки, пренебрежении методами встроенной подготовки производства и быстрой переналадки.

Средством для восстановления сил отечественной производственной отрасти после продолжительной болезни может стать реинжиниринг по Хаммеру и Чампи — фундаментальное переосмысление и радикальное перепроектирование бизнес-­процессов для достижения существенных улучшений в ключевых для современного бизнеса показателях результативности. В рамках такой всеобъемлющей трансформации первым шагом может и должен стать ньюинжиниринг — пересмотр текущих технологических процессов с точки зрения наилучших доступных технологий (НДТ). Грамотный ньюинжиниринг позволит уменьшить в 10 и более раз время обработки большинства деталей, соответственно увеличить объёмы производства, уменьшить стоимость изделий на 30–50%, нарастить фондоотдачу, получить высокую прибыльность инвестиций.

Примерный порядок действий, которые необходимо будет выполнить для достижения показателей НДТ:

• Создание цифрового двой­ника технологического процесса средствами отечественного ПО ADEM–VX. А именно — формирование комплексной информационной модели ТП, которая соответствовала бы требованиям полноты, актуальности, непротиворечивости данных, соответствующих НДТ.

• Подтверждение эффективности нового ТП в условиях реального производства. Добившись значительного повышения производительности оборудования, получить детали в металле.

• Формирование критериев оценки эффективности предлагаемых технологических решений. И в дальнейшем, уже на их основе — формирование методики цифровой трансформации производственных компетенций всего предприятия.

Описание типовой ситуации:

Привычная скорость съёма металла для алюминиевых деталей в известных примерах предприятий авиапрома и автопрома составляет 1…3 г/минуту на 1 кВт мощности шпинделя, стальных деталей — 1…5 г/минуту на 1 кВт (так тоже бывает!).

Параметры НДТ, рекомендуемые станкостроителями и инструментальщиками для станков с мощностью шпинделя 30 кВт, — съём 3…6 кг/минуту, или 0,1…0,2 кг на кВт в минуту! Что в сто раз превышает сложившуюся практику, игнорирующую снижение сил резания при росте производительности (см. «кривая Соломона»). Ресурс оборудования при этом не страдает, поскольку нагрузка на приводы станка и шпиндель не превышает 50% максимально допустимой. В объёмных показателях на станках средней мощности съём может достигать 180…200 кг/час, а в некоторых случаях и до 400 кг/час (по алюминию).
Для достижения таких показателей не обойтись не только без современного оборудования и специализированного режущего инструмента, но и без соответствующего инструмента инженера-­технолога — САМ-системы с поддержкой функций высокоскоростной и высокоэффективной обработки.

Программный комплекс ADEM–VX — 2020 — российское инженерное ПО, разрабатываемое специалистами, обладающими уникальными компетенциями. Позволяет быстро, с рекордной гибкостью и низкой стоимостью проводить в цифре конструкторско-­технологическую подготовку производства, чтобы во много раз повысить производительность механической обработки и многократно ускорить как появление первой детали, так и серийное производство.

По опыту специалистов группы компаний ADEM, удавалось достигать следующих показателей: в обработке деталей из типовых конструкционных сталей — съём до 250…300 кг/час; при обработке деталей из спецсплавов — съём 20–30 кг/час в сравнении с рекомендованными НИАТ 6 кг/час.

Для большинства деталей (до 80%), техпроцесс токарной и фрезерной обработки может быть сгенерирован комплексом ADEM–VX в автоматическом режиме, с формированием всех параметров ТП — формирование технологических переходов, их последующее оснащение режущим и мерительным инструментом, назначение режимов и т. д. с незамедлительной выдачей «цифрового» техпроцесса.

Учитывая инновационный, целевой характер предлагаемого подхода, введение научно ­обоснованной измеримости в процессы обработки для достижения уровня НДТ, более корректно этот новый процесс будет обозначить новым термином «ньюинжиниринг».

Специалисты ГК ADEM уверены в высоком качестве технических решений, реализованных в программном комплексе ADEM–VX: он позволяет автоматически сформировать наиболее стабильный и эффективный процесс обработки резанием на станках с ЧПУ. В противовес шаблонному подходу, характерному для зарубежных систем, в российской системе на порядок больше функциональных параметров, которыми может управлять квалифицированный технолог при разработке стратегии обработки, чтобы наиболее выгодно использовать особенности конкретного станка и инструмента, особенности их геометрических и кинематических характеристик.

Широкое применение программного комплекса ADEM–VX при изготовлении деталей на станках с ЧПУ может быть рассмотрено как основа для поточного создания цифровых двой­ников деталей с компетенциями и параметрами на уровне НДТ.

Ньюинжиниринг механообработки позволяет в любой отрасли, на любом конкретном станке и для любой детали за один заход многократно превысить целевые показатели производительности труда, сформулированные в национальном проекте. Это позволяет, за счет применения отечественного ПО, многократно снизить инвестиционный голод нашей обрабатывающей промышленности; довести темп окупаемого обновления оборудования до уровня мировых стандартов; минимум на 20–30% снизить себестоимость конечных изделий; создать тысячи высокотехнологичных рабочих мест с достойной зарплатой для всех участников: конструкторов, технологов, рабочих — без существенных инвестиций.

Мы предлагаем вкладываться не в новые заводские корпуса и станки, а в компетенции, что позволит не только многократно увеличить выпуск промышленной продукции, но и сделать это наиболее эффективно и быстро. И по большому счёту — на существующих производственных мощностях осуществить полноценную реиндустриализацию для масштабного импортозамещения и диверсификации. Это, в принципе, за срок в несколько лет позволит вернуть машиностроению РФ второе-­третье место в мире и заместить его продукцией экспорт энергоресурсов и другого сырья.

Например, темп производства необходимых сейчас пассажирских самолётов можно увеличить в 10 раз без существенных инвестиций. Резонно ожидать, что и себестоимость каждого экземпляра уменьшится на несколько сот миллионов руб­лей.

Показательны примеры реинжиниринга, реализованные на отечественных предприятиях. Примеры выполненных работ:

На площадке ОАО «НАПО им. В. П. Чкалова» показано — применение САМ-модуля системы ADEM позволяет (рис. 1):

• сократить время обработки детали приблизительно в 2,2 раза;

• практически полностью избежать трудоёмкой слесарной доработки изделия за счёт повышения точности обработки;

• сократить расходы на инструмент — как за счёт повышения периода стойкости инструмента, так и за счёт оптимизации стратегии обработки.

Предприятие «Малая механика» (ПАО «Ижорские заводы») — время изготовления патрубков энергетического реактора было сокращено (рис. 2):
• для детали XXX.08.203 c 14 часов до 1 часа 40 минут — в 8,4 раза;
• для детали XXX.02.206 c 9,5 часов до 1 часа 10 минут — в 8,1 раза.

НИАТ — технологи ГК ADEM разработали уникальную технологию обработки поверхностей лопаток ГТД, которая позволяла:
• сократить время чистового фрезерования на 15…20%;
• исключить последующие операции шлифовки поверхностей пера лопатки и слесарной обработки.

Центр цифровой трансформации ПАО «КАМАЗ» (оптимизации контрактной технологии изготовления серийной детали — рис. 3) — время фрезерования удалось уменьшить в 2,5 раза, при модернизации оснастки — до 5 раз. Это позволяет радикально улучшить экономику обработки, окупить станок за 1 млн евро менее чем за 3 года — даже при условии, что цена серийных деталей автопрома не может быть высокой, для обработки поковки — 235 руб/кг.

Полученные результаты закономерны, поскольку основаны на более чем тридцатилетнем опыте российских инженеров и программистов, выходцев из предприятий ОПК, на компетенциях в области разработки и применения программного комплекса ADEM и пригодны для тиражирования.

Для реализации поставленных задач необходима разносторонняя поддержка на каждом этапе:

• Постановка жёстких целей по достижению уровня НДТ для предприятий с госучастием и тех, которым оказывается господдержка.

• Содействие в организации интенсивной подготовки и переподготовки кадров на базе технических университетов, их инженерных школ. Совместно с учебными центрами предприятий — овладение технологией создания цифровых двой­ников техпроцессов (на сегодняшний день опыт уже имеется у КАМАЗа и КАИ). Реинжиниринг нужен предприятиям машиностроения с объёмом производства 5 трлн руб. Опыт показывает, что на 100 млрд руб. выручки нужен один цифровой технолог, итого — в масштабах страны есть потребность подготовки 500 высококлассных специалистов, для этого достаточно 2–3 квартала.

• Лучший критерий истины — практика. Необходимо провести массовый аудит производительности резания на имеющемся оборудовании, опираясь на данные из таблицы 1; рассчитать истинный уровень загрузки оборудования, исходя из возможности работы 20 смен в неделю с перекрытием перерывов — 8760 часов в год.

• Профинансировать проведение пилотных проектов с участием специалистов группы компаний ADEM и участников интенсивного обучения реинжинирингу.

• Жёстко отследить достижение параметров НДТ, производственные и экономические результаты проведения реинжиниринга, тиражировать опыт.

• Во многих случаях, пока не будет завершены разработка и сертификация новых изделий, могут возникнуть проблемы сокращённого рабочего дня, неполная занятость. Потребуется развитие широкой кооперации предприятий и корректировка законодательной базы, чтобы ничто не могло помешать воплощению в практику «закона экономии рабочего времени» и бизнес-­модели быстрореагирующего производства.

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 4-2022