Текущее технологическое оснащение российских металлообрабатывающих производств зачастую не соответствует современным требованиям. Для сохранения конкурентоспособности на отечественном и мировом рынке, предприятиям приходится задумываться об обновлении основных фондов и внедрении интеллектуальных технологий управления.

Поворот на обновление

За последние годы в ряде отраслей промышленности со сложными непрерывными техпроцессами (нефтегазоперерабатывающей, химической, пищевой и т.д.) произошла достаточно серьезная модернизация производственных мощностей, и сегодня такие предприятия могут похвастаться технологическими линиями и системами автоматизации, соответствующими мировому уровню. Тем же, кто не сделал этого, попросту пришлось покинуть рынок. А вот предприятия машиностроения, судостроения и ОПК до недавнего времени могли оставаться конкурентоспособными, несмотря на устаревающее оборудование металлообрабатывающих переделов. Действительно, до определенного момента высокая культура производства и наличие уникальных станочников высочайшей квалификации могли компенсировать недостатки слабого технологического оснащения.

Однако сегодня руководство заводов вынуждено задуматься и о перевооружении механообрабатывающих мощностей. Требования к качеству и срокам выпуска продукции растут. Опытные рабочие постепенно выходят на пенсию и их некем заменить. Конкуренция усиливается, и в этих условиях может выжить только тот, кто способен минимизировать себестоимость изделий и эффективно использовать сырье и энергоресурсы.

«Для ряда предприятий вопрос замены морально устаревшего и физически изношенного оборудования стоит крайне остро, — считает Кирилл Козлов, руководитель проектов, системного интегратора «ИМПУЛЬС-ИВЦ». — Нередки случаи, когда более половины парка представлено универсальными станками возрастом более 50 лет. Их замена на современное оборудование с ЧПУ сопряжена с рядом проблем. Это и высокая стоимость новых станков, и введенные ограничения на покупку западной продукции, и нехватка квалифицированных сотрудников, способных работать со сложным оборудованием. Процесс обновления парка оборудования зачастую требует кардинальной перестройки всей производственной цепочки предприятия, а в условиях поддержания объемов выпуска продукции — это непростая задача».

«Положение дел с технологическим оснащением промышленных предприятий в России крайне непростое, — отмечает и Леонид Хазанов, заместитель главного редактора журнала «Металлоснабжение и сбыт». — За последние четверть века они не раз сталкивались с падением спроса, изменениями налоговой нагрузки, ростом процентных ставок по кредитам коммерческих банков и сложностями с их получением, колебаниями курсов валют и иными проблемами, Соответственно, одни заводы попросту приказали долго жить, другие влачат жалкое существование. Впрочем, есть и те, которые вполне успешно развиваются, причем зачастую это отнюдь не государственные предприятия».

Очевидно, что для завода, чей основной технологический фонд находится на грани разрушения, первоочередной задачей будет приобретение новых станков, а внедрение систем автоматизации и тем более воплощение в жизнь технологий четвертой промышленной революции звучат как повестка очень далекого будущего. Тем не менее, ведущие мировые производители систем управления говорят, что занимаясь заменой станочного парка полезно параллельно оценить и перспективы новейших информационных технологий. Зачастую их стоимость составляет 1-3 % от общего проекта модернизации, а вот дальнейшая экономия средств и рост производственных возможностей может быть весьма существенным.

«По нашим наблюдениям, уровень автоматизации в различных производственных компаниях существенно отличается, — говорит Дмитрий Пилипенко, заместитель генерального директора SAP СНГ. — Ряд из них пока автоматизируют только функции учета, не затрагивая при этом производственный процесс. Однако у них также есть понимание, что переход к цифровому предприятию — условие их конкурентоспособности, как на российском, так и на мировом рынке, и работают над тем, чтобы трансформировать процессы в соответствии с концепцией «умного» производства».

«Известным фактом является то, что производительность труда и, в частности, степень автоматизации производства в России в разы ниже, чем в ведущих технологических державах, — констатирует Кирилл Козлов. — Большую долю парка оборудования занимают универсальные станки без ЧПУ, а проектирование изделий зачастую все еще ведется на бумаге. Оптимизм, однако, внушает тот факт, что руководство крупнейших промышленных предприятий страны уже пришло к осознанию того факта, что старые методы производства неприемлемы в современных экономических условиях. Почти каждое предприятие озабочено вопросами автоматизации тех или иных производственных процессов. Скорость и успешность внедрения этих решений будут зависеть, в основном, от энергичности и инициативности руководства и ведущих специалистов предприятий».

Как у нас и как у них?

По мнению экспертов, российские предприятия в отличие от западных пока не так тщательно на практике работают над увеличением эффективности и производительности труда, сокращением издержек и снижением нагрузки на окружающую среду. Еще одна проблема — высокая энергоемкость большинства отечественных производств, являющаяся следствием относительно низких цен на энергоресурсы по сравнению с европейскими.

«В развитых странах важны постоянные улучшения: производительность должна увеличиваться, а себестоимость — снижаться, — считает Константин Разумов-Раздолов, начальник управления производственного развития ООО «Русэлпром». — Поиск эффективных решений идет в ежедневном режиме, причем каждый работник должен вносить свои предложения. Разрабатываются программы, стимулирующие такую активность. Подобные подходы сегодня в России встречаются не часто.

Существенная разница между российскими и западноевропейскими заводами заключается и в том, что в Европе существует специализация и разделения труда, следствием чего явилось возникновение т.н. «класса поставщиков». Так предприятие может приобретать детали и узлы высокого качества по кооперации и не тратить ресурсы на содержание и развитие соответствующих технологических процессов у себя. При этом специализация такова, что, например, в Италии, существуют семейные предприятия по выпуску металлорежущих станков. В силу того, что нет необходимости перевооружать все технологические процессы, больше ресурсов остается на переоснащение мощностей, обеспечивающих конкурентоспособность.

У российских предприятий есть и свои преимущества: они пользуются более низкими ценами на энергоресурсы, а потенциал внутреннего рынка весьма значителен».

«К слабым сторонам отечественных заводов я бы отнес сильный износ производственных фондов, ограниченность финансовых возможностей, недоверие потребителей к продукции российского производства (у нас почему-то заграничное считается лучшим), сильную зависимость от импортных комплектующих, нехватку профессиональных кадров и низкий уровень оплаты труда сотрудников. Но есть и сильные стороны — к примеру, способность работать в экстремальных условиях, которых нет ни в Европе, ни в США», — говорит Леонид Хазанов.

Российские металлообрабатывающие производства пока отличает и довольно низкая степень роботизации. «По оценкам западных аналитиков уровень роботизации производств в Европе в период 2020 – 2025 гг. с высокой вероятностью достигнет 50%, — говорит Константин Разумов-Раздолов. — Косвенно о высоком уровне роботизации свидетельствует способность европейской продукции конкурировать с китайской, причем китайские производители оказываются в менее выгодных условиях из-за роста заработной платы и общего уровня жизни в стране».

О пользе автоматизации

Общеизвестно, что автоматизация производственных операций уменьшает число ошибок, повышает качество и скорость изготовления продукции, снижает издержки. Если говорить о механообрабатывающих участках, то первый шаг к автоматизации — это переход на станки и обрабатывающие центры с ЧПУ, внедрение CAM-систем, оцифровка конструкторско-технологической документации (PDM-системы) и т. п.

Автоматизация процессов приводит к повышению эффективности даже на уровне отдельных единиц оборудования. К примеру, внедрение современного программного управления способствует повышению качества и производительности работы станка, повышает его точность. Весьма актуальна автоматизация грузоподъемных механизмов, обслуживающих механообрабатывающие участки. Она облегчает труд машиниста крана (в данном случае — оператора), снижает требования к его квалификации. Встроенные алгоритмы позволяют перемещать грузы без раскачки, что существенно повышает скорость работы кранов.

Куда более выраженных эффектов можно добиться за счет подключения каждой единицы оборудования к единой сети, иными словами, благодаря переходу к концепции промышленного интернета вещей (IIoT — Industrial Internet of Things) и созданию «умных» заводов.

«Важное условие конкурентоспособности сегодня — переход к «умному» производству, — констатирует Дмитрий Пилипенко. — Такой подход позволяет в режиме реального времени получать актуальную информацию о ходе производственного процесса, изменении потребностей клиентов и менять оперативно производственные планы. Это совместная работа системы формирования клиентских заказов, ERP-системы, MES-систем и их интеграция с системами, автоматизирующими технологические процессы, выполняемые непосредственно на станках (АСУТП). Такой уровень автоматизации позволяет существенно повысить клиентоориентированность компании и эффективность производственных процессов.

Так, уже сегодня в России есть предприятия, где реализован сквозной сценарий интеграции процессов сбыта, планирования и исполнения производства. Такой сценарий позволяет планировать производственные задания на основе сбытовых заказов с ранжированием всей номенклатуры деталей по величине отставания от даты исполнения заказа клиента. Эти задания автоматически передаются для исполнения в цех как основа оперативного цехового планирования, выполняемого посуточно на недельном горизонте, с подготовкой комплектования для исполнения этих заданий и назначением конкретного исполнителя, подготовкой требуемого инструментария для его исполнения. Тем самым обеспечивается максимальная загрузка персонала и оборудования, а заказ клиента выполняется в оптимальный срок.

Интеграция процессов позволяет уделять больше времени анализу клиентского портфеля, планированию продаж и способствует их увеличению, оставляя выполнение производственных операций за информационными системами, с возможностью их существенной роботизации. Таким образом, современные информационные технологии позволяют сократить или даже исключить участие человека в производственных процессах — создаются роботизированные производственные линии, стремительно развиваются технологии 3D-печати и пр., оставляя персоналу задачи по анализу и принятию решений, взаимодействию с клиентами».

Комплексные системы автоматизации помимо прочего помогают контролировать загрузку персонала и эффективность использования рабочего времени. Они отслеживают расход материала и энергоресурсов, предотвращая неоправданные издержки.

Вывести промышленные сети на глобальный уровень

За интеграцией внутренних процессов, протекающих на предприятии, должен последовать и выход данных за пределы заводов — в единое пространство, объединяющее целые цепочки поставщиков сырья, материалов, оборудования, инструмента, собственно производителя продукции и ее потребителей. Это станет вторым этапом начавшейся промышленной революции.

«Мы видим несколько вариантов применения технологий IIoT в металлообработке, — поясняет Алексей Кульчицкий, директор проектов IIoT АО «Рестрим». — Во-первых, это мониторинг и анализ работы производственного оборудования. Объединение станков и производственных линий в единую сеть, снятие технологических данных и их последующий анализ позволяет увидеть, как загружены станки, планировать распределение производственных заданий. Учитывая, что индустриальный интернет — это, прежде всего, Big Data (большие данные), накопленные массивы технологической информации позволят построить предикативную аналитику по выходу станков из строя. Кое-где подобные решения уже используются производителями станков для анализа работы оборудования и его гарантийного ремонта, но все это локальные продукты, не допускающие выхода данных за пределы предприятия. Будущее же за платформенными решениями, предоставляющими более удобные и эффективные сервисы, объединенные в глобальную промышленную сеть».

Другими словами, на основе данных, непрерывно поступающих от каждой единицы оборудования, служба эксплуатации сможет видеть актуальную и точную информацию о состоянии своего парка, своевременно получит напоминание о необходимости техобслуживания или предупреждение о работе в режимах, близких к аварийным. Устранение причин сбоев на ранних стадиях предотвратит поломки, внеплановые остановы, а значит, защитит от массы финансовых, временных и репутационных потерь. И в то же время такой подход избавит от затратной и утомительной схемы планово-предупредительных ремонтов по графику.

Когда данные от оборудования становятся доступными не только эксплуатантам, но и производителю промышленного оборудования, возможности системы выходят на новый уровень. Производитель может сам отслеживать состояние оборудования, при необходимости вносить коррективы в его работу, внедрять новые программы для ЧПУ и т.д. Это избавляет завод от необходимости держать в штате высококвалифицированных технологов-программистов и ремонтный персонал. Накапливая знания об использовании своих продуктов, производитель получает возможность их совершенствования.

Предполагается, что в перспективе развитие индустриального интернета вещей в совокупности с роботизацией породит такую картинку: деталь сама подходит по конвейеру к обрабатывающему центру (либо ее доставляет робот), вшитый в деталь чип передает станку информацию о том, какие операции необходимо выполнить. После положенной обработки деталь движется дальше и «рассказывает» о себе следующему станку в технологической цепочке. Преимуществами IIoT станут не только «безлюдные технологии», но и высокая прослеживаемость с точки зрения обеспечения качества, а также высокая гибкость производственных участков, возможность выпуска штучных деталей по цене массового производства.

Объединение ряда предприятий в единую систему позволит автоматизировать и размещение заказов у комплектантов. За человеком останутся такие функции, как генерация идей, касающихся разработки новых продуктов и повышения эффективности действующих производств.

«Сдерживающим фактором быстрого развития индустриального интернета на предприятиях металлообработки на сегодня является недоверие со стороны служб безопасности, — Алексей Кульчицкий. — В России до сих пор не определен правовой статус технологических данных, нет нормативно-правовых актов, регламентирующих обмен подобной информацией. Создается ситуация, когда предприятие не хочет выпускать данные за пределы завода, что делает невозможным использовать IIoT платформу и, как следствие, ограничивает возможность цифровизации как конкретного предприятия, так и отрасли в целом. Особенно это заметно в военно-промышленном комплексе и других стратегически важных производствах».

Для дальнейшего развития технологий IIoT разработчикам и системным интеграторам также предстоит доказать свою способность обеспечивать кибербезопасность производств.

Развитие средств автоматизации и промышленных сетей неминуемо будет сопровождать эволюция человеко-машинного интерфейса. На смену привычным громоздким панелям с кнопками постепенно придут промышленные сенсорные экраны с технологией мультитач. В производственных цехах активно будут использоваться смартфоны, планшеты и носимые устройства, позволяющие оперативно отслеживать состояние оборудования и протекание техпроцессов. Мобильные устройства смогут получать данные по беспроводным каналам или считывать показания QR-кодов на отдельных станках и агрегатах. Параллельно стоит ожидать активного использования облачных технологий и появления большого количества интеллектуальных периферийных устройств.

Одним словом, спустя некоторое время традиционные цеха приобретут совершенно иной облик. И, несомненно, этот облик будет куда более привлекательным для молодых работников. Но, главное, «умные» заводы будут куда более эффективными и производительными. Открытым остается главный вопрос: когда эта новая эпоха достигнет российских заводов?