Армалит-1

+7 812 603-40-77

Rus / Eng Карта сайта

Статьи

Современные технологические возможности повышения рентабельности производства судового машиностроения

Современную оборонную промышленность Российской Федерации и особенно судостроение определяет многономенклатурность и мелкосерийность производства. Фактически, такая ситуация приводит к малорентабельности крупных производственных комплексов и поиску путей развития десятков предприятий, имеющих огромную историю, но сталкивающихся с новыми и новыми проблемами, в том числе в условиях модернизации производств (закупки нового оборудования, внедрения новых технологий и т.п.). АО «Армалит» не исключение.


 

Фактическое производство мелкосерийных и одиночных партий изделий приводит к чрезмерным издержкам на этапе разработки технологического маршрута изготовления, и, в конечном итоге, делают продукцию предприятия неконкурентоспособной по цене и срокам производства.

В данной статье я хотел бы рассмотреть основные пути выхода из сложившейся ситуации.

Основным способом, позволяющим уменьшить потери от мелкой серии, является групповой подход к обработке, который начал применяться несколько десятков лет назад. Суть метода состоит в том, что разные детали объединяются в группы по конструктивным признакам, а оснастка, тело чпу-программы и технологический процесс составляется на группу однотипных деталей. Соответственно, изготавливается настраиваемая по отличительным признакам детали оснастка, в чпу-программах корректируется только обработка отличительных элементов, то же работает и для технологического процесса. Так, примерно, определялся способ групповой технологии 20-25 лет назад.

В настоящее время, благодаря повсеместному применению 3D-моделей, и развитию компьютерных технологий, есть возможность шагнуть на следующий уровень групповой технологии. Внедрение предлагаемого принципа очень трудозатратно и ресурсоемко, однако, на выходе мы можем получить очень привлекательный экономический эффект.

Идея состоит в том, что, если вдуматься, все детали состоят из некоторого количества повторяющихся элементов, таких как, отверстия, резьбы, канавки, чистовые поверхности и т.д. Все однотипные элементы, как правило, имеют одинаковый алгоритм обработки. Если формализовать все эти алгоритмы, занести их в базу, а также разработать дополнительные алгоритмы последовательности выполнения операций над элементами, то в итоге мы получим продукт, благодаря которому технологические процессы будут разрабатываться автоматически, вплоть до написания управляющей программы на станок.

Теперь подробнее. Также как и раньше детали, базируясь на их конструктиве, объединяют в группы. 3-D модель полностью разрабатывается только для одного представителя, получая модели остальных деталей параметризацией или добавлением элементов, исходя из групповых признаков. Имея 3-D модели деталей, можно применять специальные программы распознавания геометрии детали, а именно, при автоматическом распознавании определяются геометрические свойства элементов поверхностной или твердотельной модели. Например, простые и ступенчатые отверстия с резьбой или без резьбы, открытые или закрытые карманы. При этом автоматически генерируются параметры, которые необходимы для программирования и выбора инструмента. Для отверстий, например, — это допуски, шероховатость, соосность и т.п.. Для каждого подобного элемента пишется мини-технологический процесс, определяется привязка к оборудованию, необходимый инструмент, машинное время его изготовления, а также чпу-программа для его изготовления. Каждой детали на основании технологического процесса ее изготовления присваивается технологический код. В этом коде учитываются почти все значительные характеристики детали: способ формообразования, размеры, материал, точность, шероховатость обрабатываемых поверхностей, геометрические особенности и многое другое. Все эти параметры являются фильтрами в отборе параметров для группировки элементов 3D-модели.

Также технологический код необходим для проектирования групповой оснастки, то есть приспособлений, способных крепить к станку ни одну деталь, а целую группу. Обычно групповая оснастка проектируется на базе универсально-сборных приспособлений, с добавлением специальных элементов, выбираемых исходя из характеристик группы. Основываясь на технологическом коде, составляются стандартные алгоритмы последовательности технологических операций для однотипных деталей. Например, для отверстия – это центровка, сверление. Если в технологическом коде есть указание на высокую точность или требования к шероховатости, то автоматически добавляется расточка или развертка и т.д.

Вся это информация хранится в специальных базах, откуда при анализе 3-D модели извлекается автоматически. Фактически, используя данную систему, технологу остается просто контролировать полученный технологический процесс. Сложные элементы детали, такие как ступенчатые чистовые отверстия, можно описывать целым набором мини-техпроцессов, объединенных в макросы. Впоследствии, благодаря такому подходу, можно узкоспециализировать определенный тип оборудования под определенные макросы, тем самым существенно уменьшив подготовительное время станка, упростив подбор инструмента и ускорив работу оператора.

Благодаря строгой привязке каждого макроса к определенному типу оборудования, а также осуществленному в ИТРП точному планированию производства, на стадии разработки технической документации уже можно будет определить реальные сроки изготовления изделия. Более того, если взять, например, план на следующий квартал, разложить все изделия по макросам, затем сгруппировать макросы по типу оборудованию, умножить на трудоемкость каждого из них и сравнить со средней трудоемкостью станка, мы сможем оценить загрузку оборудования. То есть, фактически, за 3 месяца, мы будем знать, какой станок у нас будет простаивать, а который перегружен.

На основании этих данных предприятие может корректировать свою работу по привлечению новых заказов. Например, если служба продаж за 2-3 месяца получит информацию, что производству необходима загрузка токарных станков, она сможет за этот временной лаг найти необходимый заказ, заключить все необходимые договора, а служба закупок успеет обеспечить станок заготовками. В идеале, при точной работе системы, завод сможет обеспечить трехсменный бесперебойный режим работы каждой единицы оборудования, что позволит серьезно увеличить прибыль.

Эту информацию можно использовать для эффективного проведения планово-предупредительных ремонтов оборудования, без отрыва станка от работы, а соответственно, не неся финансовых потерь, существенно облегчится процесс подборки нового оборудования.

Современный метод групповой технологии на основе 3D моделирования позволяет решить ещё одну проблему современных производств. На большинстве предприятий остро стоит вопрос снижение времени запуска партии деталей. Особенно это касается новых, опытных изделий. Очевидно, что вопрос быстрого освоения того или иного изделия, начинается с процесса разработки этого изделия. К сожалению, современным конструкторам приходится разрабатывать документацию, основываясь на морально устаревших нормативах, что приводит к невозможности применения современных технологий в полном объеме. Самый простой пример: на большинстве чертежей оставляется технологический конус во внутреннем отверстии под сверло, однако, современные свёрла, в большинстве случаев, делаются с плоским торцом. Или, другой пример, традиционно выполняемая вручную или на универсальных станках локально около каждого отверстия обратная подрезка фланцев может быть заменена круговой подрезкой фланца на ЧПУ. Казалось бы, мелочи, но у заказчиков часто это вызывает вопросы. И формально они правы, деталь не соответствует чертежу. Заводу приходится, борясь за технологичность изделия, бесконечно согласовывать все эти нюансы и терять такое ценное время.

Эту проблему может серьёзно облегчить электронный обмен документацией между проектантом и изготовителем, в идеале 3D-моделями. Помимо ускорения процесса освоения новых изделий такой подход существенно снизит технологические «ляпы», на модели всегда легче объяснить конструктору вопросы технологичности (например, используя средства визуализации CAM-систем), сделает процесс прозрачным и удобным для всех участников.

После согласования всех нюансов с проектантом (заказчиком) на подготовительном этапе встает вопрос освоения детали на производстве, без остановки уже освоенных изделий. Во-первых, тут сильно поможет групповая технология, описанная выше, а во вторых специальное современное оборудование типа многопаллетных станков или гибких автоматизированных линий.

Плюсы многопаллетных станков очевидны. Компоновка оборудования позволяет настраивать одну деталь в момент обработки другой, при условии наличия системы с количеством паллет более двух, или же гибкие системы автоматизированного производств. Гибкие производственные системы используются для автоматизации работы центров механической обработки с транспортировкой материалов между ними на паллетах. В состав этих систем входят станции загрузки, место хранения паллет, как пустых, так и с налаженными деталями, и комплексные обрабатывающие станки. Система осуществляет оборот паллет внутри системы автоматически, благодаря чему становится возможной заблаговременная загрузка несколько паллет при минимальном времени настройки. Основой большинства подобных систем является современное управляющее программное обеспечение, которое может планировать технологический процесс, основываясь на данных производственных заказов, выполнять автоматический подбор и загрузку в нужное оборудование чпу-программ и вести руководство полностью автоматизированным производством. Наиболее сложные системы включают в себя автоматические склады паллет с заготовками, а также автоматический подбор паллет по типоразмеру, управляя, таким образом, эффективной загрузкой оборудования без переналадки инструмента. Также в возможности гибких автоматизированных систем включают в себя управление центральным хранилищем металлорежущего инструмента и данные о том, на каких деталях он применяется, какой конкретно инструмент налажен на станке, информацию по его стойкость и, соответственно, потребное количество инструмента на партию деталей. Оператор может задавать и изменять последовательность работ и сохранять их в виде рабочей программы, рассчитанной на определенный временной промежуток, тем самым позволяя строить «реальные» рабочие планы, создавать производственный заказы, ведь производство будет планироваться в соответствии с конкретной датой в производственном заказе и наличия заготовки и крепежной оснастки, указанной в программе. Все это позволяет работать системам в автоматическом режиме, например, в ночное время или по выходным, а в будни привлекать минимальное количество рабочей силы, что приведет к снижению себестоимости изделия.

Большинство современных предприятий за неимением качественных отечественных аналогов вынуждено использовать в своей работе импортные расходные материалы (инструмент, ГСМ, иногда даже металлы). В связи с этой ситуацией встает вопрос о сокращении сроков поставки необходимой продукции. Обычно минимальный срок поставки, например, инструмента (при отсутствии его на складе в России) составляет 2 недели. Здесь опять нам придут на помощь вышеописанные современнейшие технологические возможности. Что бы уменьшить время простоя оборудования по причине отсутствия инструмента, необходимо заказывать его превентивно. Что бы эффективно управлять этим процессом на основе эмпирических данных создаются таблицы средней стойкости инструмента в зависимости от вида обработки и материала детали, что позволяет, зная план производства, эффективно закупать инструмент за месяц до его реальной потребности. Разумеется, на предприятии также должен быть сформирован некий стратегический запас и для срочных, непредвиденных работ. Примерно также обстоят дела и с другими расходниками.

Возвращаясь к модернизации производств и замене оборудования, не будем забывать, что современные технологии позволяют объединить разнотипные операции в одной, экономя тем самым время и деньги. Например, есть возможность осуществлять наплавку прямо на токарном станке, с последующей механообработкой. Реализовано это следующим образом: в револьверную головку станка устанавливают устройство, представляющее собой комбинированную с лазером катушку с проволокой из наплавляемого материала, конец проволоки подводится к месту наплавки и лазер нагревает до температуры плавления проволоку в точке соприкосновения с деталью. В комбинации с вращением токарного шпинделя, зажимающего деталь, получается удобный и эффективный инструмент для наплавки поверхностей вращения. Весь процесс можно описать чпу-программой. Похоже реализован и процесс напыления. Подобные описанной меры могут привести к отказу предприятия от специализированных по виду обработки участков, что также приведет к существенному снижению накладных расходов.

Отдельно хотел бы поговорить о формообразовании сложных заготовок. Мое мнение, что везде, где это возможно технологически стоит предпочитать поковки и штамповки литью. Развитие технологий привело к существенному увеличению скорости обработки материалов резанием, и машинное время серьезно сократилось. Соответственно сократилась и стоимость обработки. Также повсеместно внедряется 4-х и 5-координатная обработка, что позволяет получать криволинейные поверхности, недоступные ранее. Литейные детали предполагают литейные дефекты, исправление которых, как правило, в современной ситуации дороже, чем дополнительная мехобработка поковки на станках. Тем более что по стоимости, механическим и физическим характеристикам заготовки, получаемые обработкой давлением, намного превосходят литейные аналоги.

Применение групповой технологии и гибких автоматизированных систем позволят решить еще одну очень важную проблему. Я имею в виду проблемы с инженерными кадрами на предприятиях. Существует острая необходимость повсеместно в отрасли проводить повышение квалификации существующих инженерных, особенно конструкторских, кадров в направлении новейших тенденций в механической обработке, да и не только в ней.

Что касается свежей струи, то из-за демографического провала 90-х и общего снижения в общественном мнении престижности технических специальностей на рынке труда практически нет высококвалифицированных специалистов по доступной для завода стоимости. Это приводит к серьезному дефициту кадров как инженерных, так и рабочих специальностей. Многие необходимые профессии вообще вымерли. К примеру, мое предприятие уже более года не может найти готового специалиста по проектированию крепежной оснастки, и похожие проблемы есть у всех. Заводам приходится растить свой собственный персонал, начиная буквально от выпускников школ или студентов младших курсов. Зачастую обученный заводом специалист, отработав заранее оговоренный контрактом срок, ищет возможность перейти на более высокооплачиваемую должность на другое предприятие (и легко находит ее), а самый простой способ увеличивать зарплаты сотрудникам без повышения фонда оплаты труда, это сокращение количества сотрудников, чего, как раз, и позволяют достичь предложенные меры.

Кроме развития групповой технологии стоит задуматься о более узкой специализации предприятий, сейчас большинство заводов имеют полный цикл изготовления деталей, начиная от заготовки, заканчивая гальваникой. Парк оборудования, как правило, сильно изношен и требует замены, однако на модернизацию всего комплекса необходимы огромные деньги, поэтому имеет смысл судостроителям принять общую программу модернизации таким образом, чтобы сконцентрировать определенный вид операций на определенном заводе, тем самым, кстати, и существенно повысив рентабельность производств в целом.

Справочник

  1. Словарь
  2. Интересно
  3. Статьи
  4. Поставщикам
  5. Материалы