С.С. Ткаченко, А.В. Янтовский, М.А. Иоффе. Эволюция в процессе создания металлообрабатывающего оборудования через модернизацию заготовительных производств

Во втором выпуске журнала «Вестник арматуростроителя» опубликован материал о станкостроении в РФ.

● Ткаченко Станислав Степанович, президент ЛенАл, заместитель директора научно-исследовательского сектора филиала Российской академии художеств «Творческая мастерская «Литейный двор»;
● Янтовский Александр Викторович, генеральный директор ООО «ТЕХСТАНКО-21»;
● Иоффе Михаил Александрович, директор ООО «Литье-Сервис».

Если мы будем повторять других, рискуем оказаться в позиции догоняющих. Надо создавать собственные конкурентные технологии, товары и сервисы. В. В. Путин.

О модернизации и возрождении станкостроения уже более 20 лет пока только идут разговоры. Различные приказы, концепции, стратегии Минпромторга ни к чему не привели. После резкого провала выпуска станков в 2008 году министр Христенко издает приказ к 2011 году повысить выпуск металлообрабатывающего оборудования (МОО) и кузнечно-прессового оборудования (КПО) в 4 раза от базы 2007 года, как самого успешного после ликвидации Минстанкопрома. В цифрах это выглядит следующим образом: МОО произвести 25 тысяч единиц, КПО – 10 тысяч единиц. Естественно, номенклатура станков, производители и потребители не были определены, поэтому к 2011 году дело не сдвинулось с мертвой точки.

Приказ был откорректирован (с теми же цифрами на 2016 год). Но воз и ныне не там. В 2017 году выходит новая концепция и стратегия развития станкостроения до 2030 года. Она готовилась неизвестно кем, без рекомендаций опытных станкостроителей и литейщиков. И мы твердо уверены, что к 2030 году эта «псевдостратегия» не принесет положительных результатов.

Во-первых, ликвидированы все чугунолитейные цеха по производству крупного чугунного литья, отливку для станка массой выше 10 тонн в России сделать сегодня проблематично. Во-вторых, практически нет опытных конструкторов, способных модернизировать наши станки до уровня передовых зарубежных, нет ИТР и рабочих литейных профессий. В-третьих, при постоянном необоснованном удорожании основных вспомогательных материалов и энергоносителей производство цельнолитых крупных чугунных базовых отливок становится крайне убыточным. Предлагаются направления бережливости основных и вспомогательных материалов, сокращение сроков изготовления станков за счет революционного подхода к принципам конструирования и создания базовых деталей из унифицированных модульных литых заготовок.

Быть или не быть?

Раньше это выражение воспринималось абстрактно, лишь как красивая литературная фраза. Но теперь, в условиях обострения политической и экономической обстановки в мире, введения всевозможных санкций (Скрипали, Донбасс, Крым, да и просто потому что мы Россия), наглой информационной лжи о и вокруг России, у большинства россиян значительно укрепилась уверенность в необходимости интенсификации национального проекта модернизации.

Модернизации на базе инновации технологических процессов и революционных конструкторских решений, создания принципиально нового отечественного металлообрабатывающего оборудования. Импортозамещение и модернизация национальной экономики должны стать сегодня национальной идеей, связанной с подъемом внутренней обрабатывающей промышленности и совокупного спроса, с укреплением экономической независимости и государственной безопасности. В сложившейся ситуации модернизацию производств невозможно осуществить без возрождения отечественного станкостроения на базе принципиально новых конструкций металлорежущего оборудования с технико-экономическими параметрами, превышающими аналогичные зарубежные образцы.

В последние годы приток иностранных станков составлял около 15 тысяч ежегодно, а отечественных новых, но старой модификации производилось не боле 150 единиц в год. Оставшиеся станкозаводы и сомнительные производственные образования занимаются капитальным ремонтом списанного оборудования с дальнейшим представлением его как нового. Такая практика ведет к безусловному техническому, экономическому отставанию (от Китая, Кореи, Чехии и др.) и ослаблению нашей национальной безопасности. Возникает вопрос: быть или не быть? Ответ зависит от состояния и уровня развития отечественного, авторского станкостроения. Внедрение информационных технологий в производство получило название «третья промышленная революция», и она подходит к своему концу.

В 2011 году немецкий ученый и экономист Клаус Шваб сформулировал концепцию четвертой промышленной революции, получившей название «Индустрия 4.0». За ней стоят реальные проекты, которые входят в нашу жизнь, вызывают эволюционное развитие всех отраслей промышленности и жизнедеятельности – это объединение достижений промышленности и цифровых технологий, приводящих к созданию цифровых производств или «умных заводов», где все устройства, машины, продукция и люди общаются между собой посредством цифровых технологий и интернета. Однако все указанное – это средства революции, научно технический потенциал.

Ни одна революция не происходит сама по себе! Для нее должны созреть объективные предпосылки. Сложившаяся в настоящее время международная политическая и экономическая ситуация сама предопределяет новую, пятую, волну промышленной революции. В нашем быстро меняющемся мире такой предпосылкой оказалось неожиданное резкое подорожание (в мировом масштабе) всех видов ресурсов. Это и создает классическую революционную ситуацию, когда верхи, в нашем случае потребитель станочного оборудования, не могут жить по-старому, т. е. покупать оборудование по постоянно растущим ценам, а низы, в нашем случае производители оборудования, не хотят снижать цены, обусловленные ростом собственных затрат. Такое состояние определяет предреволюционную ситуацию, которая традиционно может быть разрешена двумя способами:

• эволюционно, за счет снижения себестоимости и повышения производительности самого оборудования, путем реформирования конструкторско-технологических методов проектирования и изготовления с повсеместным усилением встроенного и внешнего компьютеризированного контроля за его эксплуатацией на всех уровнях от станочного до обще цехового и заводского;
• революционно, через массовое банкротство нереформированных производств, как производителей (низов), так и потребителей (верхов), и создание новых, учитывающих текущие конъюнктурные особенности.

В настоящее время разработан ряд концепций и конструкторско-технологических решений, ориентированных на тех, кто задумывается о своем будущем существовании в производственных процессах, позволяющих провести назревшие преобразования эволюционным методом. Пока речь идет в основном о взаимодействии с потребителем на уровне интернета вещей. Проблема же глобальной автоматизации кроется в производстве средств производства, а именно в саморепликации машин. Эта задача не решается мощностью процессора и объемом передачи данных. Скорость модернизации оборудования зависит от инновационных конструкций изделий и технологических процессов в производстве. Мы живем в такой век, когда все технологические процессы, производимые машины и механизмы должны соответствовать требованиям «основного закона времени» – экологическому равновесию, бережливости и качеству при постоянно повышающихся к производительности требований.

«В России сейчас формируется колоссальный гарантированный спрос на промышленную и высокотехнологичную продукцию. Для того чтобы выйти на высокие темпы роста, нужно решить системные проблемы в экономике. Главная проблема в числе приоритетных – это обеспечение опережающего темпа роста производительности труда», – заявил президент РФ Владимир Путин. И прежде всего в производстве станков (потому что, как говорил Черчилль, «станки стреляют дальше пушек»). В станкостроении наибольшая трудоемкость приходится на изготовление базовых деталей – станин, стоек, саней, столов и др. Сроки создания новых станков весьма длительны из-за этих деталей (рис. 1).

Мы постоянно пытаемся доказать, что производство крупных базовых отливок убыточно и нецелесообразно, особенно в существующей ситуации с литьем и станкостроением. Нужны новые подходы к созданию конструкций станков и базовых деталей – мехатронное модульное производство из унифицированных литых заготовок, с применением новых композиционных конструкционных материалов [1]. По теории бережливости модульный принцип производства МОО значительно повысит производительность труда, снизит себестоимость готовой продукции за счет кратного снижения использования всех технологических материалов, механизации и автоматизации процессов формообразования унифицированного литья, кратного сокращения сроков изготовления МОО и, естественно, значительной экономии энергоресурсов и формовочных материалов [2].

В условиях многолетних санкций ежегодное и перспективное увеличение стоимости материальных ресурсов и энергоносителей (хотя непонятно, почему у нас в стране, обладающей всеми этими ресурсами, без всяких причин, без опубликования сметы расходов лесоматериалы, металлы, металлолом, энергоносители вдруг подорожали втрое и вместо нашего конкурентного преимущества превратились в тормоз развития) приводит к увеличению себестоимости литых заготовок, к значительному увеличению стоимости металлообрабатывающего оборудования и снижению их конкурентоспособности. С целью устранения этой проблемы и подъема отечественного станкостроения, хотя бы на половину «вершины», достигнутой станкостроителями в советские годы (130 тысяч станков в год), предлагается практический подход к теории бережливости основных и вспомогательных материалов, сокращение массы и сроков изготовления станков за счет революционного подхода, не имеющего аналогов в мире, к принципам конструирования мехатронных станков с использованием базовых деталей из унифицированных модульных литых заготовок. Однако, ориентируясь на мировой опыт, по нашему мнению, резкий рост цен на энергоресурсы и, естественно, на металлы, химическую продукцию, лесоматериалы и др., подобно действиям санкций, даст новый толчок к значительному техническому прогрессу – пятой технической революции, связанной с пересмотром отношения к заготовительным производствам и способствующей резкому эволюционному развитию производства средств производства [3].

Традиционный процесс изготовления крупных станков весьма трудоемкий и долгосрочный, связанный с потребностью большого количества формовочных и вспомогательных материалов, длительной задолженности рабочих площадей в модельных цехах, на стержневых, формовочно-заливочных, термообрубных участках [4]. Цикл поставки литого станкокомплекта в механосборочный цех от начала разработки модельно-литейной технологии занимает от 9 до 12 месяцев. Поэтому производство крупных базовых отливок во все времена было убыточным (несмотря на необходимость), но об этом скромно умалчивали, а «в условиях развитого социализма» нерациональные затраты списывались на общезаводские расходы. Однако в настоящее время экономическая и внешнеполитическая ситуации непредсказуемо меняются, и, если не пересмотреть коренным образом технологический подход как к производству станкостроительной продукции в целом, так и к ее заготовительному переделу, в первую очередь к производству цельно литых базовых заготовок, то стоимость конечного продукта возрастет в разы, что скажется и на стоимости всех товаров как промышленного, так и бытового назначения, что уже наблюдается и сейчас.

Следовательно, либо инфляционные ожидания начнут резко возрастать, либо будут найдены технические решения ресурсосбережения – от заготовительных производств за счет унификации литых деталей до модульных принципов проектирования и изготовления узлов конечного продукта.

В условиях постоянного развития инженерно-технических программ конкурентоспособными могут быть только те предприятия, которые ориентированы на работу в стремительно меняющейся экономической ситуации. «Если технологии и общество быстро развиваются, а предприятия не в состоянии адаптироваться к новым условиям, то, по теории эволюции, это приводит к исчезновению определенных типов компаний» [5]. Недопущение этого достигается грамотным применением различных инструментов современного менеджмента и системного подхода. В настоящее время преимущественное применение получили концепции бережливого производства, быстрореагирующего производства, процессного подхода, встроенного качества и др. Синтез указанных систем при их совместном применении обеспечивает получение синергетического эффекта, что характерно для модульного станкостроения. Системно-синергетический подход стал использоваться передовыми предприятиями для решения проблем, которые не поддавались решению классическими методами [6].

Синергетика – это учение о взаимодействии множества элементов в рамках единой системы. В начале 90-х годов прошлого столетия профессором Раджаном Сури была разработана концепция быстрореагирующего производства (QRM), которая представляет собой систему управления производством, позволяющую значительно повысить эффективность его функционирования за счет сокращения времени выполнения заказа. Подход быстрого реагирования успешно согласуется с принципами бережливого производства. Концепция бережливого производства предусматривает, что «предприятие, независимо от финансовых показателей, должно совершенствовать свои процессы» [7]. Синергетический подход в процессе непрерывного постоянного повышения эффективности, примененный на основе принципов бережливого производства и быстрого реагирования, усиливает их значимость для достижения положительных результатов [8]. В станкостроении это достижимо при условии производства унифицированных литых заготовок для базовых деталей мехатронных станков. Сегодня многие станкостроители и литейщики, воспитанные на классической теории (принципе) производства станков, считают «модульное производство» фантазией. Но как показывает жизнь и развитие общества, многие, даже самые невероятные, «фантазии» отдельных личностей становятся действительностью и обычным делом.

Вот один из примеров. В 1861 году в Москве разгорелся необыкновенный скандал. Судили обывателя Никитина – он пропагандировал и уверял москвичей, что человек полетит на Луну и достигнет других планет. «Этого не может быть, потому что это вредная фантазия», — решила Церковь. И суд решил выселить Никитина из Москвы подальше, чтобы его никто не видел и не слышал. И сослали его на Байконур, откуда началась новая космическая эра.

Учитывая бурное развитие электроники, одним из самых перспективных инженерных направлений в мире, по данным ЮНЕСКО, является мехатроника. Особенно отмечается ее роль в развитии станкостроения, в частности в станках с ЧПУ, приводимых в качестве примера использования мехатронных узлов. Несмотря на то, что классическое определение мехатроники в области науки и техники основано на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными и компьютерными компонентами, обеспечивающими их функциональное движение, проектированию и изготовлению самих механических элементов мехатронной конструкции уделяется недостаточно внимания. Необъяснимая возрастающая стоимость основных материалов для литейного производства (древесина, шихтовые и формовочные материалы), механической части, энергоресурсов и трудозатрат вызывает объективную необходимость проектировщиков нового металлообрабатывающего оборудования уделить особое внимание созданию многофункциональных мехатронных станков на основе модульных базовых деталей из унифицированных литых заготовок. Однако о термине «мехатроника» сама часть «меха» до настоящего времени воспринимается как нечто второстепенное, хотя, вероятно, роль механического исполнительного механизма играет в этой системе не последнюю роль. И если конструкторы – станкостроители не включатся в этот революционный процесс уже сейчас, нас опередят другие. И мы опять спрашиваем: быть или не быть нашему отечественному станкостроению?

Революционная ситуация созрела, и либо мы будем снесены новым революционным потоком со всеми вытекающими отсюда последствиями, либо, проведя мероприятия по модернизации, часть из которых обозначена в статье, эволюционно вольемся в назревающее экономическое и технологическое завтра.

Литература

1. С. С. Ткаченко, В. О. Емельянов, К. В. Мартынов, А. В. Янтовский. Композиционные материалы – надежная основа модульного производства станков // Станкоинструмент. – 2021. – № 3.
2. Джеймс П. Вумен, Дэниэл Т. Джонс. Бережливое производство. Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании // «Бизнес Букс». – С. 205-473.
3. С. С. Ткаченко. Предпосылки к пятой технической революции // Вестник арматуростроителя. – 2022. – № 5.
4. С. С. Ткаченко, В. О. Емельянов, К. В. Мартынов. Обоснование необходимости модульного производства базовых деталей станков // Металлургия машиностроения. – 2019. – № 2.
5. Армин Ротт. Мир станкостроения. Индустрия 4.0. Пустая шумиха или революция // Техносфера. – 2020.
6. Хакен Г. Тайны природы. Синергетика: учение о взаимодействии. Москва – Ижевск. Институт компьютерных исследований. – 2003. – С. 320.
7. Б. Л. Кузнецов. Синергетический менеджмент в машиностроении. – 2003. – С. 400.
8. М. А. Иоффе, Г. А. Косников, Ю. А. Синев. Ресурсо- и энергосбережение в литейном производстве. – 2006.