Состояние станкостроения РФ

Состояние станкостроения РФ

Станкостроение, являясь фондообразующей основной совершенствования машиностроения, в значительной степени определяет интенсивность  развития всей промышленности страны. Этот тезис в настоящее время многократно озвучивается из уст руководства РФ, различных думских партий, бывших и нынешних руководителей промышленных предприятий, а также, к сожалению,  огромной армией дилетантов.

При этом многие авторы «технического прогресса» исходят из позиции обязательного восстановления производства станков как отраслевой, сформированной по методике, похожей на госплановскую систему СССР. Причем современные нюансы организации производств новых станков не анализируются, а предлагается все решать по формуле — НАДО!

Для справки. Завод «Красный Пролетарий» развивался более 50 лет на дореволюционной основе завода Брамлея; «Станкозавод им. С. Орджоникидзе» создавался на основании специального Постановления Советского Правительства в 1932 году и только в 40-вых годах им были изготовлены первые агрегатные станки для обработки деталей метростроя; Ивановский завод тяжелого станкостроения начинал свою деятельность на площадках ремонтных мастерских, а первые отечественные «обрабатывающие центы» были изготовлены в 70-х годах прошлого столетия.

Подобных примеров можно привести много. Из чего следует, что проблему становления станкостроения как отрасли, только по директивным  указаниям или чьим-то конъектурным соображениям, в современных обстоятельствах решить нельзя.

Некоторые особенности, сложившиеся в области отечественного станкостроения

Обновление парка технологического оборудования предприятий всегда осуществлялось за счет пополнения его новой, более прогрессивной, номенклатурой металлорежущих станков (МРС), чаще с ЧПУ. Примерно с 1991 года политика совершенствования технологического потенциала — базы металлообработки — в силу известных обстоятельств, практически была сведена к нулю.

Анализируя технический уровень станкостроения в настоящее время, следует выделить несколько причин, повлиявших на негативное состояние станкостроения в настоящее время.

1. Прежде всего, необходимо помнить, что возрастная структура действующего парка России мало отвечает высоким современным эксплуатационным требованиям, предъявляемым к МРС. Парк станков выглядит следующим образом: до 10 лет работы МРС составляют около 42%, от 10 до 20 лет — 34% и выше 20 лет — 24%. Таким образом, более 50% парка МРС уже морально устарели. Это первая особенность.
2. Парк МРС за последние 15-20 лет периодически пополнялся зарубежными станками, которые закупались на бюджетные средства, в основном, для предприятий оборонного комплекса. Импортное оборудование приобреталось стихийно, в зависимости от наличия денежных средств и конкретных технологических задач на предприятиях, и поэтому установить удельный вес его в доле эффективности  действующего в РФ парка станков трудно.

3.Значительная часть станкостроительных заводов, после политического раздела страны, осталась за пределами России. Фактически технический потенциал отрасли металлообработки сократился на производство следующих технологических групп МРС: тяжелых и уникальных токарных станков; прецизионных и тяжелых кругло-шлифовальных станков, включая специальные исполнения; крупных радиально-сверлильных станков; токарных многошпиндельных автоматов и полуавтоматов; прецизионных алмазно-расточных станков; протяжных и балансировочных станков; прецизионных сверлильно-фрезерно-расточных станков малых и средних размеров; термопласт автоматов. Частично станкостроительная промышленность России лишена производства некоторых исполнений автоматических линии и агрегатных станков.

Многие станкостроительные предприятия России по разным причинам прекратили выпуск станков. Для примера, только в Москве закрылись производства следующих предприятий: Московского завода шлифовальных станков, МЗКРС, станкозаводов им. С. Орджоникидзе, «Красного пролетария», «Станкоагрегата», «Станкоконструкции»,  а также нескольких инструментальных заводов. Отраслевые институты резко сократили объемы научно-исследовательских работ или вовсе прекратили свою деятельность. Достаточно вспомнить судьбу экспериментального научно-исследовательского института металлорежущих станков (ЭНИМС).

4.До настоящего времени в учебных пособиях  технических заведениях РФ номенклатуру станков продолжают изучать по классификации, которая была разработана академиком В.И. Дикушиным еще в 30-годах прошлого столетия. Разработанная классификацией МРС, в свое время позволила, решить две главные задачи отрасли станкостроения: во-первых, на основе технологической потребности промышленности отечественного машиностроения формировалась структура металлообрабатывающего оборудования и, во-вторых, была решена проблема специализации станкостроительных заводов на территории государства. Как первая, так вторая задачи, в зависимости от изменения потребительского спроса, директивных указаний Правительства или иных обстоятельств, пополнялись новыми видами станков, а также совершенствовались за счет модернизации, не изменяя при этом, основные принципы построения классификации станков.

Естественно, принцип классификация МРС также был принят в основу прикладной станкостроительной и инструментальной науки, а также в разработку методических и учебных программ по дисциплинам, читавшихся долгое время в высших и средних учебных заведениях страны. События 90-х годов изменили специализацию станкостроительных предприятий страны, внося, таким образом, принципиальную идеологическую деформацию системы классификации, благодаря чему сегодня практическая значимость классификации МРС потеряна. Причем, системного представления о структуре отечественного оборудования на рынке машиностроительной продукции также практически не существует.

4. Следующая особенность возможного развития отечественного станкостроения тесно связана с необходимостью проведения сравнительного анализа рыночных структур станков отечественных и зарубежных производств. Этот анализ удобно провести, используя метод естественного представительства станков на всевозможных выставках, симпозиумов, и иной дополнительной информации, которую можно определить из проспектов, интернета и др. На основании чего, с некоторой доверительной вероятности, можно допустить, что организаторы перечисленных мероприятий формируют реальную ситуацию о статистическом анализе тенденций развития станкостроения через номенклатуру рынка.

На основании информации о станках, собранной за 12-15 лет, можно выделить несколько основных технологических групп МРС:

— станки токарной группы универсального назначения, как с ручным управлением, так и с ограниченным использованием средств автоматизации;

— станки фрезерной группы в основном консольного исполнения, в том числе, консольные инструментальные;

— станки сверлильной группы небольших размеров с ручным управлением;

— шлифовальные станки;

— станки электроэрозионной обработки;

— многоцелевые станки (МЦС) с ЧПУ.

Конкретные модели перечисленных выше технологических групп станков рассматривать не имеет смысла, поскольку многие заводы станкостроения по разным причинам поменяли свои специализации или вовсе прекратили свое существование. Продукция этих предприятий практически изготавливается по «старым» чертежам и выпускается на вновь организованных площадках бывших производств.

Известно, что в промышленности используются станки с различными уровнями автоматизации (смотри рисунок 1), которые в Европе называются интеллектуальными интерфейсами. К простым станкам относятся широко распространенные в промышленности универсальные МРС. Они просты в управлении, обладают широкими технологическими возможностями и, в подавляющих случаях использования, считаются экономически выгодными. Геометрия и формы поверхностей обрабатываемых деталей на универсальных станках зависят от совокупности движений инструмента по координатным осям, осуществляемых квалифицированными операторами (интеллектуальный интерфейс человека). Простые станки в будущем будут долго использоваться в производствах вспомогательного назначения.

Рисунок 1. Области использования металлорежущих систем: АЛ – автоматические линии; МРС универсальный металлорежущий станок; МРС с ЧПУ –  станок с ЧПУ широкого назначения; ГПМ – гибкий производственный модуль с ЧПУ; ГПС – гибкая производственная система с ЧПУ; СПФ с ЧПУ – станок с ЧПУ с переменной конфигурацией.

 

В отличие от простых станков, станки, имеющие интеллектуальный интерфейс «человек-станок», обладают способностью отследить на ранней стадии ошибку человека в управлении, что своевременно исключает изготовление изделий низкого качества (МРС с ЧПУ, ГПМ, ГПС). Происходит это благодаря срабатыванию специальных коммуникационных интерфейсов, контролируемых самыми подходящими для данного случая видами устройств (клавиатурой, мышью, голосом, гибкостью и т.д.), используя при этом, также графические интерфейсы или адаптивные объясняющие подсказки для различных действий человека.

Интеллектуальный контроль и станки со способностью к восприятию и пониманию внешнего мира являются, по мнению специалистов, важнейшими задачами создания станков будущего (СПФ). Технологии таких станков должны быть основаны на искусственном интеллекте и микроэлектроники с автономными способностями предсказания, обучения и самостоятельной оптимизации.

Интегрируя различные механические процессы в одной машине, открывается широкое поле новых способов производства деталей с более высокой продуктивностью и точностью (меньше манипуляций, меньше время простоя на одну деталь и т.д.). По возможности, различные процессы резания должны производиться на одном станке (точение, сверление, растачивание, фрезерование и т.п.).

Таким образом, частично отечественный рынок по структуре станков совпадает с европейской структурой, особенно по простым станкам. Существенная разница состоит только в том, что российские станки, во-первых, не отличаются большим разнообразием моделей станков и, во-вторых, значительная часть моделей МРС (более 50%) устарела. Правда некоторая часть станков до 10-летнего возраста в принципе была усовершенствована за счет некоторой модернизации путем оснащения их современными узлами, комплектующими (гидравлическими, пневматическими, электронными и др.) и упрощенными устройствами ЧПУ.

Место МРС с ЧПУ в современной стратегии рыночных отношений

Для современных рыночных отношений характерными отличительными признаками, например, от форм «плановых» хозяйственных отношений между предприятиями машиностроения, является частая смена номенклатуры изделий и возрастание требований к точности их изготовления. Сложившиеся обстоятельства потребовали проведение глубокой реформы  производства в мире на основе использования принципа «производственная гибкость», которая  характеризуется:

— способностью изготавливать многочисленные модели изделий на одном предприятии в одном технологическом процессе;

— способностью добавлять изделия в производство с минимальными потерями, в минимальное время и при минимальных расходах;

— способностью осуществлять быструю смену и организацию производства при изготовлении различных новых изделий.

Таким образом, новое толкование производства это есть непрерывно развивающийся процесс освоения и совершенствования прогрессивных технологий, связанных с необходимостью расширять номенклатуру продукции предприятия, и формировать признаки, характеристики и требования по оснащению предприятий необходимым технологическим оборудованием.

В мировой практике машиностроения дальнейшее широкое применение в производствах получили МЦС с ЧПУ, география использования которых в настоящее время распространена во многих условиях  производства. Использование МЦС с ЧПУ  при переходе на технологию обработки деталей с многономенклатурным характером потребительского спроса, является в настоящее время практически безальтернативным решением при выборе технологического оборудования.

Согласно известной стратегии, МЦС с ЧПУ создаются (или приобретаются) с учетом технологической и конструкторской концепций. Первая концепция отражает создание (или выбор) станка по служебному назначению с учетом типа и характера производства, вторая – конструкция станка по своему служебному назначению должна обеспечивать полную  загрузку станка. Таким образом, если номенклатура рыночного спроса на товары производителя будет известна, выбор технологического оборудования различного назначения с различными системами управления, в том числе и с ЧПУ, может быть использована с высокой эффективностью. Подобный метод в выборе станков в России не используется, видимо из-за ограниченного выбора МЦС с ЧПУ на рынке машиностроительной продукции. Использование импортного оборудования, из-за введенных санкций, также практически ограничено.

Технические требования МЦС с ЧПУ

При организации отечественного производства МЦС с ЧПУ высокого технического уровня целесообразно учитывать тенденции мирового станкостроения.

В мировой практике, при проектировании и организации станков с ЧПУ  последних лет, в качестве показателей потребительских свойств МЦС с ЧПУ предлагается учитывать три главных показателя: надежность, точность и интеллект.

Во всех случаях, фактор надежность принимается во внимание одним из первых среди других ключевых факторов при выборе машины.

          Точность – это фактор, на который возлагаются большие надежды, как на ключевой элемент конкурентоспособности.

         Интеллект — это понятие включает в себя целый ряд рабочих возможностей станков, дополнительных по отношению к ключевой задаче обработки, которые оптимизируют и упрощают поведение станков.

В противопоставление к таким критериям, как надежность, точность и интеллект, часто подменяется понятием производительность станка или системы станков, которые зависят, главным образом, от применения. Так производительность можно измерять в «объеме снятия стружки по отношению ко времени обработки деталей» (массовое производство), а для производства, например, авиационных деталей, понятнее использовать некоторые сравнительные показатели типа «деталь в час» или «стоимость обработки детали».

Полезное использование эксплуатационных возможностей МЦС с ЧПУ в различных производствах часто не дает желаемого результата в силу неучтенных особенностей самых станков этого класса, или из-за не подготовленных условий для их эксплуатации на производстве заказчика.     Так проведенный мониторинг использования импортных станков с ЧПУ на предприятиях оборонного комплекса в период до 2014 года показал, что эффективность использования их по времени весьма низкая. Причин здесь несколько:

— во-первых, приобретение МЦС с ЧПУ часто связано с простой заменой действующей технологии обработки деталей определенной номенклатуры на более производительную технологию (как правило, с избыточными возможностями МЦС с ЧПУ). Поскольку заменяемая технология основана на использовании определенного состава вспомогательного и основного инструментария, а также ограниченного набора режимов резания, в совокупности составляющего лишь часть эксплуатационно-технологические возможности МЦС с ЧПУ;

— во-вторых, рекламные сведения о МЦС с ЧПУ часто не соответствуют продаваемым вариантам станков, а для доведения их до необходимого технического уровня требуются дополнительные немалые затраты;

— в-третьих, избыточные эксплуатационные и технологические возможности МЦС с ЧПУ также являются причинами снижения эффективности использования станков в промышленности;

— в- четвертых, часто станки закупались впрок, которые в конечном итоге не используются в дальнейшем;

— в-пятых, дефицит квалифицированных операторов, обслуживающих станки с ЧПУ, снижает эффективность использования станков в отдельных случаях до 50%.

Резюме

1.В условиях действующих санкций, организация производства МЦС с ЧПУ в России является острой необходимостью. Форма такой организации должна иметь фирменный признак (как во всем мире). Производителями МЦС с ЧПУ должны стать города,  где сохранился творческий и коммерческий интерес к производству станков соответствующих класса. Всю техническую политику по созданию и производству высокопроизводительных МЦС с ЧПУ, вопросы коопераций, выбор и обеспечение современными комплектующими, кадровая политика решаются городами самостоятельно. По идеи, станкостроительные  предприятия, в большей степени,  должны обеспечивать региональных заказчиков станками, с соответствующими технологическими возможностями.

2. Система подготовки молодых специалистов требует глубокой модернизации, поскольку уровень их знаний не всегда соответствует потребительскому спросу промышленности. Подготовка операторов станков с ЧПУ в образовательных учреждениях Министерства образования РФ не производится.
3. Научное сопровождение технического уровня станков с ЧПУ отсутствует.
4. Необходимо создание научного центра станкостроения (лучше на базе профильного учебного заведения) для постоянного проведения исследований по развитию станков, удовлетворяющих тенденциям мирового станкостроения и требованиям отечественного машиностроения.

 

Использованная литература:

1. Аверьянов О.И., Аверьянова И.О. Эффективное использование металлообрабатывающих станков с ЧПУ при диверсификации производства: монография / О.И. Аверьянов, И.О. Аверьянова.– Старый Оскол: ТНТ, 2015. – 396 с.
2. 2. Аверьянова И.О. Методика подготовки операторов для обслуживания станков с ЧПУ / И.О. Аверьянова. – М.: МГИУ, 2010. – 265 с.
3. 3. Ассоциация производителей станкоинструментальной продукции «СТАНКОИНСТРУМЕНТ». Технические отчеты по выставкам ЕМО (2005 г., 2007 г., 2009 г., 2011 г.).