Взявшись за тему гидравлики, мы обнаружили, что неоткуда взять систематизированную информацию об отрасли, ее месте на рынке, как, впрочем, и о самом рынке. Когда-то промелькнула информация о том, что несколько лет назад российскую ассоциацию производителей гидравлического оборудования приняли в европейский комитет по гидравлике и пневматике (СЕТОР), но указанный в машиностроительных справочниках сайт ассоциации ведет к новостям… агропрома. На сайте европейской СЕТОР российский след обнаружить также не удалось.
Намерение нащупать контуры рынка через экспертные мнения его игроков и понять направление технологического движения гидравлики привело нас в российский офис компании Bosch Rexroth AG. Нашим собеседником стал Максим Сонных, руководитель отдела промышленной автоматизации ООО «Бош Рексрот».
Словосочетание «интеллектуализация гидравлики» прочно вошло в тексты публикаций. Силе ума не хватает? Куда в принципе движется мировая гидравлика?
Я бы не противопоставлял ум и силу, потому что в гидравлике эти вещи неразрывно связаны. Ум и сила востребованы везде, но в странах с развитой экономикой востребованы еще энергоэффективность и управляемость.
Общее направление движения определяет мехатронный подход, когда доля традиционных механических компонентов снижется и замещается компонентами электронными и программными. Это ведет к распределению интеллектуального потенциала внутри системы управления. Если в традиционных машинах все управляющие функции шли от системы управления верхнего уровня, то узлы современных машин отличаются большей автономностью, переход от централизованной к децентрализованной структуре управления ведет к увеличению эффективности всей машины и достижению её масштабируемой структуры. Теперь каждый узел машины, обладая неким интеллектуальным потенциалом, часть задач в состоянии решать самостоятельно, например, самодиагностику. Скажем, у нас есть гидравлическая сервоось, которая отвечает за позиционирование. Система верхнего уровня формулирует ей задачу: занять определенную позицию и прийти в нее по определенному профилю движения. Как это решалось раньше? Система управления верхнего уровня генерировала управляющие установки, как правило, аналоговые, чтобы исполнительная часть машины пришла в нужную точку по заданному закону управления, но контролировала исполнение система верхнего уровня. С децентрализованной системой управления та же задача определяется так: система верхнего уровня посредствам цифрового протокола передачи данных реального времени в численном виде пересылает целевые значения позиции, дискретности, скорости, профиля движения, после чего интеллектуальная ось переходит в эту позицию, в каждый момент времени сообщая системе управления о своем прогрессе: нахожусь в такой точке, двигаюсь с такой скоростью и так далее. Иначе говоря, то, что традиционно присуще так называемым электрическим следящим приводам, в полной мере относится и к гидрооси.
Агрегат ABPAC – реализация концепции «Индустрия 4.0».
Что получил потребитель от соединения гидравлики и электрики и каков тренд?
В гибридных приводах физические принципы гидравлики никуда не уходят, потому что требуются высокие усилия, высокие крутящие моменты, чего не могут дать электрические приводы, или, если могут, то при других массогабаритных ограничениях. Здесь можно говорить о двух направлениях.
Первое — это продукты с частотно-регулируемыми моторно-насосными группами, которые называются у нас Sytronix. Речь идёт о замене традиционной пропорциональной техники, реализующей управление положением исполнительного органа, на гибридный привод, где вместо асинхронного электродвигателя используется сервопривод, который непосредственно управляет работой гидронасоса и замыкает обратную связь с датчика положения исполнительного органа, тем самым реализуя функционал следящего привода. Данный функционал, как правило, как правило, востребован в нише прессов.
Существуют и более простые реализации системы Sytronix. Это могут быть преобразователи частоты с контролем и обратной связью по давлению, используемые в металлорежущих станках для реализации вспомогательных функций машины. В базовый состав такой системы входит асинхронный мотор с внешним охлаждением, датчик давления и простой преобразователь частоты. Все компоненты бюджетные, нет аксиально-поршневой техники, синхронных электрических машин. В результате при компактном размере агрегата и сравнительно экономичной аппаратной базе мы решаем задачу интеллектуального управления даже простыми операциями в составе станка. Сам принцип не нов, работы по частотно-регулируемым приводам были и в Советском Союзе, но именно системное решение — это некое ноу-хау компании под брендом Sytronix, которое имеет вид серийной модификации для решения как простых, так и сложных задач в масштабируемом мощностном диапазоне. При этом мы можем оценить экономический эффект от внедрения Sytronix в понятных заказчику величинах, выраженных численно: при переходе от традиционного гидропривода к частотно-регулируемому вы получите такие-то энергоэффективность, экономию электроэнергии, снижение шума, снижение вероятности перегрева.
Второе. Кроме гибридных приводов, у нас есть такая инновационная вещь, как интегрированные линейные электрогидравлические оси, которые составляют единый продуктовый ряд с электромеханическими осями. Речь идет о полном интегрированном решении с замкнутым контуром регулирования. Такая гамма продуктов обеспечивает требуемые заказчику характеристики по развиваемому усилию, скорости, точности позиционирования, величине хода при различном принципе действия компонентов системы.
Есть интересные глобальные тенденции в сфере электрификации гидравлики как на уровне трендов, так и на уровне цифр. Так, согласно маркетинговым исследованиям, проведённым по заказу Bosch Rexroth, доля традиционных гидравлических продуктов в таких базовых для этой сферы отраслях, как металлургия и прессостроение, в долгосрочной перспективе имеет тренд к снижению с динамикой около 3–5 % в год. Это связано с замещением традиционных гидравлических приводов электрическими и гибридными машинами.
Станкостроение находится в русле этих тенденций?
С одной стороны, в русле, с другой стороны, есть особенности. В станкостроении традиционно стоит вопрос высоких точностей и высоких скоростей обработки. Кроме того, усилия, которые традиционно развиваются при резании, не столь велики, и часто традиционные гидрооси, в частности, в машинах хонинговального типа, которые всегда приводились гидравликой, заменяются на электрические сервооси с применением более современных передач, например, ролико-винтовых пар. Так что в станкостроении есть тренд к отказу от гидравлических осей и к переходу к осям электромеханическим, но полностью это сделать невозможно. Остается ниша уникальных и тяжелых станков, где сервоось управляется гидравлическим приводом, и ниши вспомогательных функций — зажим инструмента, поджим задней бабки в составе токарных машин, — которые, так или иначе, остаются гидравлическими. Это вопрос не столь масштабный, как управление следящим приводом в составе гидропресса, но здесь стоят амбициозные задачи экономии энергии, зачастую связанные еще и с уменьшением тепловыделения, потому что любое возникающее в станке тепло передается на станину, и машина теряет точность.
Где наиболее востребована интеллектуальная гидравлика?
Сложное гидравлическое управление востребовано в тех областях, где нужно развивать, во‑первых, большое усилие при сравнительно небольших габаритах, и, во‑вторых, развивать это большое усилие с высокими требованиями к точности и управлению процессом. В станкостроении это те уникальные машины, где гидравлические оси остались в качестве приводных, то есть это следящие оси в хонинговальных машинах или тяжелых станках, прессовом оборудовании, где нужно реализовывать сложный профиль движения, где итоговое качество поверхности зависит от того, насколько точно гидропривод отрабатывает движение. Ума требует такая тематика, как испытательная техника, сейсмостенды, а также тестовое оборудование для испытаний в авиапроме, где с высокой повторяемостью и точностью необходимо моделировать те нагрузки, которые воздушное судно и его компоненты, скажем, крылья или стойки шасси, будут получать в любой момент полёта. И, конечно, с помощью интеллектуальной гидравлики решаются задачи прецизионного управления технологическими процессами в металлургии. Это самые важные для нас направления, но в принципе применений может быть масса.
Некоторые решения, доведены до серийного уровня, а что остается в секторе единичном?
Я бы так вопрос не ставил. Компания представляет решения серийные, но инновационные. Это значит, что концепция продукта прозрачна, но при этом машиностроитель понимает, что существует масса нюансов, которые могут возникнуть при использовании, что вызывает опасения. Это связано с некоторой инертностью машиностроительной отрасли, которая к тому же находится в кризисе. У нас есть проработки по сервопрессам, но они пока не вышли в серию. Что касается металлорежущих станков, то с небольшой компанией Спецагрегатстанок из Белгорода есть уже сданные проекты с Sytronix-агрегатами для нужд РЖД. Есть стратегическое сотрудничество со штаб-квартирой компании СТАН и ее стерлитамакской и коломенской производственными площадками. Проекты пока в прототипной фазе, испытываются, дорабатываются, но в принципе мы уже на пути внедрения на российском станкостроительном предприятии. Внедрение агрегатов с частотно-регулируемым управлением предполагается на ульяновском заводе DMG MORI.
Насколько российский потребитель восприимчив к вашим интеллектуальным решениям в гидравлике?
Конечный потребитель, особенно компании с современными подходами к менеджменту, такие как Объединённая металлургическая компания и, в частности, Выксунский металлургический завод, восприимчивы. Что касается машиностроителей, интерес есть, но на пути реализации этого интереса стоит кризис. А иногда просто нет людей, которые могли бы заняться внедрением. Попытки активизировать спрос на российскую продукцию есть, вспомним то же самое постановление 1224, но уровень доверия к российским машиностроителям пока недостаточен, хотя позитивная динамика есть. В частности, компания СТАН, получая контракты на продукцию коломенской площадки от тех предприятий, с которыми она ранее не работала, очень ответственно относится к их реализации и понимает, что смотреть результаты будут придирчиво и второго шанса может не оказаться.
Что сегодня в фокусе внимания вашей компании?
Индустрия 4.0. Компания уделяет этой теме огромное внимание и вкладывает в нее весомые инвестиции. Это видно по новым гидравлическим продуктам, таким как Sytronix, те самые линейные следящие оси, и готовые гидроагрегаты. Например, агрегат ABPAC — серийный гидравлический агрегат, который отличается от других тем, что имеет на борту огромное количество датчиков — загрязненности, давления и др. Здесь же в гидроагрегате может быть установлен контроллер, который все эти данные считывает, таким образом, на уровне гидроагрегата организован сбор и обработка информации о том, что происходит с гидросистемой. Впоследствии агрегат будет способен посредством интерфейса реального времени поделиться этой информацией с системой управления верхнего уровня и напрямую с мобильными устройствами при помощи возможностей Open Core Engineering. Вот это и есть «Индустрия 4.0», реализованная в серийном изделии.
