Автоматизация как метод эффективного техперевооружения предприятий

Автоматизация – емкое понятие, формы проявления которой  весьма многоплановы. Целевая ориентация накладывает специ­фику исполнения и выбора средств автоматизации в конкретных производственных условиях.

Целевые показатели назначения автоматизации:

1. Сокращение сроков производства и выпуска конечных изделий.
2. Повышение качества и выбор адекватной системы его менеджмента ISO 9000 («Just in Time»; «бережливое» производство (Lean manufacturing); «теория ограничений» (Theory of Constraint); «шесть сигм» (Six Sigma) и др.).
3. Повышение фондоотдачи и исполнение заданных парамет­ров производственного ритма путем диспетчеризации технологических процессов.
4. Снижение зависимости выходных показателей производства от квалификации кадров и субъектов управления (в пределе – это исключение ручного труда и внедрение экспертно­формализованных форм поддержки принятия решений).
5. Обеспечение «прозрачности» производства и эффективного управления им за счет применения средств и методов, соответствующих уровню его сложности, масштабу и типу.
6. Другие показатели, гарантирующие конкурентоспособность российских предприятий.

Технологическое перевооружение предприятий невозможно без современных средств автоматизации. При этом должны учитываться тенденции в развитии и модернизации отечественных предприятий:

1. Быстроизменяющая номенклатура продукции предполагает организацию реконфигурируемого производства даже в условиях текущей крупносерийности (что характерно для российской промышленности).
2. Комплексность технических решений при реализации производственных задач. Это предполагает замену устаревшего оборудования участками (от 5 до 20 единиц) вместо используемых сейчас локализованных (точечных) решений (1…3 ед.).
3. Широкое внедрение в производственные процессы наукоемких технологий и средств оснащения обрабатывающих производств мирового уровня. Применение самых современных технологий обработки материалов и инструмента для достижения гарантированного высокого качества, энергоэффективности и ресурсосбережения.
4. Востребованность интеллектуализованных и комплексированных мехатронных станочных систем, обеспечивающих многоцелевой функционал и компактность обрабатывающего производства [1].
5. Расширение спектра экспертно­инженерных услуг по технологическому обоснованию модернизационных проектных решений, промышленному маркетингу, оценке инвестиционных рисков для эффективного  использования  вложений в реинжиниринг предприятий.
6. Повышение квалифицированности дистрибуций технологического оборудования, что определяется жесткими требованиями высокотехнологичных предприятий машиностроительного и военно­промышленного комплекса. Они обновляют и модернизируют производственную инфраструктуру под портфель госзаказов за бюджетные инвестиции под федеральные целевые программы.
7. Необходимость инновационного развития обрабатывающих переделов и станкостроения, проявляющихся, в частности, через компактность производственной инфраструктуры и глобализованные кооперационные связи предприятий.

Автоматизация дифференцируется по видам технической реализации (hard­аспект) и информатизации (soft­аспект) производства. Техническая сторона автоматизации  реализуется через средства роботизации техпроцессов, мехатронизации станочных обрабатывающих комплексов, компьютеризации управления и средства контроллинга основных и вспомогательных средств оснащения производств во всех переделах машиностроения (заготовительных, обрабатывающих, сборочных, тестирующих, логистических).  Информатизация  технической подготовки производства и управления производственными и бизнес­процессами осуществляется на основе современных компьютерных средств и специализированных IT­технологий (CAD­CAM­PDM­САПР­MES­MRP­ERP). Рассмотреть все аспекты индустрии автоматизации – это значит попытаться «объять необъятное»: она также обширна как само машиностроение. В данной статье остановимся на проблемах технологического перевооружения предприятий, напрямую связанных с автоматизацией и обусловленных ею.

Одной из проблем, в решении которых инструменты «информационной» автоматизации играют ключевую роль,  является задача формирования планов техперевооружения предприятий, которая определяет выбор инструментов реинжиниринга машиностроительных технологий и поэтапность реновации станочного парка. План включает ряд аспектов и направлений модернизации предприятия, в первую очередь, его производственной инфраструктуры [2]:

• реструктуризацию инфраструктуры и системы управления предприятием;
• замену/реновацию станочного парка на основе «прозрачной» модели производства;
• выбор и внедрение адекватных средств управления производственными процессами (АСУПП)[3];
• формирование современных средств автоматизации труда технологов (АРМы)[3] и т.п.

Рис. 1 Структура реинжиниринга машиностроительных технологий предприятия

На рис.1 показаны уровни модернизации предприятия через обновление станкопарка при реинжиниринге машиностроительных технологий. Традиционно первичные шаги модернизации производства обычно начинаются «снизу» по восходящей с технического задания (ТЗ) на дистрибуции (нижний IV уровень) и внедрения нового оборудования (III уровень). Безусловно, что это должны быть автоматизированные  станочные комплексы, оснащенные самыми современными IT­средствами их технологической поддержки и управления [1,6]. Формирование основ плана техперевооружения предприятия  по обновлению станкопарка соответствует II уровню, а комплексный бизнес­план с оценками инвестиционных рисков, актуальных управляющим компаниям – I уровню [2]. Имитационное моделирование производственных процессов предприятия позволяет реализовать нисходящий подход к реинжинирингу технологий и реновации станкопарка (I>IV), чтобы сформировать «прозрачный»  план техперевооружения [6]. Правильным и обоснованным является встречный принцип планирования, позволяющий получить модернизационное решение, удовлетворяющее как производственным запросам  «снизу» «по применяемости» и «внедрению» станочной техники, так и интересам инвесторов по «прозрачности» и минимизации ресурсов. 

Сформировать гармоничный план перевооружения предприятия под инвестиции различного статуса (как правило, частно­государственные ресурсы) – дело ответственное и сложное. Оно требует применения наукоемких методик проведения производственного аудита, экспертных оценок, технико­экономического обоснования нововведений и стратегического анализа[2]. Затраты, вложенные на данной стадии планирования инвестиций относительно невелики, но риски и цена ошибок весьма высоки, поскольку именно здесь закладывается будущая структурная основа производства на долгие годы вперед, ее конкурентоспособность, и формируются параметры инвестиций.

Рис. 2 Перечень направлений деятельности предприятия,
определяющих комплексное планирование его технологического перевооружения [2]

Предприятия обновляют свое производство «под портфель заказов», что зависимо от госзаказов, рыночной конъюктуры и  прогнозов. Теория и опыт говорят, что нельзя поручать формирование таких планов «своим» специалистам  – инженерным службам. Их взгляд «замылился» – стереотипы мышления трудно преодолеть. Недостаток системных знаний и наукоемких практик реализации современного реинжиниринга часто не позволяет заводчанам найти оптимальное решение. Это порождает «лоскутную» модернизацию, локализованную на частных проблемах и фрагментарно их решающих. И оправдать такую «философию» техперевооружения ограниченностью финансовых средств нельзя. Здесь главное не деньги, а выверенные инженерные решения. Задачи реновации станкопарка наиболее ресурсо­ и наукоемки и потому определяют ключевые направления обновления предприятия. Однако кроме производственных процессов планом перевооружения должны охватываться и иные подразделения и виды деятельности предприятия в силу их взаимосвязанности (рис. 2) [2].

Практика последних десятилетий показала, что закупленное предприятиями России  зарубежное оборудование используется неэффективно – денежные средства  часто затрачены или впустую или нецеленаправленно. Такие «потемкинские технопарки» – нередкая производственная картина из дорогостоящих «технологических памятников», которые практически не функционируют.  На сегодняшний день всем стало ясно, что модернизация предприятий должна быть плановой, системной, инновационной и «с внедрением». Достичь этого можно только на основе современных подходов в подготовке комплексных планов технологического перевооружения. Они включают не только приобретение нужной техники, но и ее «оживляющее» внедрение в производство; кадровую поддержку; инженерно­сервисное обеспечение; управление производством; комплексную автоматизацию и др.

На российском рынке практически отсутствуют экспертно­инжиниринговые компании, способные объективно формировать инновационные планы техперевооружения и выполнять серьезные модернизационные проекты для высокотехнологичных предприятий. Дело не только в дефиците инженерных кадров, способных выполнять инновационные проекты и формировать бизнес­планы реинжиниринга. Нужен опыт и наработка решений,  «набитая рука» опытных экспертов­технологов. Кроме того, важен независимый статус экспертизы и аудита – ангажированность российской экономики широко известна. Что важнее: объективность и научная обоснованность решений или их аффилированный «подгон» под бренд­портфель компании­разработчика плана и поставщика техники или под субъективное решение руководства предприятия?! Госинвестиции в оборонный комплекс уже не дают альтернативы! Ведь стране нужны реальные машины и техника, а планы техперевооружения и станки – лишь важный и необходимый инструментарий достижения стратегических целей машиностроения и военно­промышленного комплекса по выходу на конкурентоспособный уровень.

Рис. 3 Один из алгоритмов интеграции наукоемких методов инженерной экспертизы и имитационного
моделирования производства «под план техперевооружения» предприятия

Так как системообразующей роли государства в формировании промышленной политики перевооружения высокотехнологичных предприятий пока не просматривается, то этот процесс в отраслях решается, в основе своей, бессистемно. К сожалению, дистрибьюторские фирмы­поставщики станочной техники пока не доросли до требуемого уровня инжиниринга. Практически ни один из дистрибьюторов задачу техперевооружения предприятия комплексно решить не может: либо мал бренд­портфель по технологическим переделам, либо не хватает квалификации в сфере инжиниринга, либо все вместе взятое. Консолидация усилий дистрибьюторов в этом направлении пока невозможна  из­за рыночной конкуренции. До сих пор, к сожалению, эти фирмы занимаются «частным бизнесом» и «лоскутно» решают государственные задачи предприятий по обновлению их производств. Это является также следствием отсутствия  квалифицированных инженерных подразделений и ученых­практиков в составе этих  бизнес­структур. С государственной точки зрения актуально создание специализированной  экспертной структуры, проводящей мониторинг, аудит и экспертизу производств ключевых отечественных предприятий, входящих в СоюзМаш России, с целью интеграции усилий для разработки методик и отраслевых стандартов техперевооружения и инновационной модернизации.  При этом задачи формирования планов техперевооружения могут решаться частными инжиниринговыми компаниями под контролем государственных экспертов, особенно при госинвестициях. В таких инженерно­экспертных структурах должен быть сплав теории и практики, научных методик и знаний специфики бизнес­процессов предприятий, владения специализированными программными продуктами, на основе которых проводится аудит и оценка производственных технологий, выявлений их маркетинговых перспектив и потенциала.  При этом должен учитываться зарубежный опыт реинжиниринга, технологических модернизаций и инновационных тенденций, а также практика их применения в конкретных отраслях. Без серьезной поддержки и развития системы экспертных структур, специализирующихся на систематизации практик техперевооружения машиностроительных предприятий и разработке методик их рациональной модернизации в отраслевой специфике, трудно ожидать прорыва в этой сфере.

Производственный аудит и инженерная экспертиза, основанные на мониторинговых инструментах и имитационном моделировании логистических потоков производства,  дают ответы на серьезнейшие вопросы, стоящие  перед  руководителями предприятия, управляющими компаниями и инвесторами:  Какие  станки подлежат замене в первую очередь?  Какова значимость конкретного станкоместа  в производственных потоках предприятия?  По каким критериям нужно оценивать приоритетность замены оборудования? Как «расшить» узкое место в производстве? Какой уровень автоматизации производства применить? Как распланировать по срокам замену станков, чтобы не только минимизировать потери, но и сохранить на период реновации эффективность производства? Насколько эффективно израсходованы инвестиции на обновление станкопарка? Как составить обоснованный план техперевооружения? Кто вправе и способен объективно подготовить бизнес­план реинжиниринга  под выделяемые госинвестиции?

Эффективно управлять производством – широким комплексом  материальных, информационных и человеческих ресурсных потоков, синхронизированных во времени и размещенных в ограниченном пространстве,  невозможно «вручную». Если на  «выходе»  нужно достигать прецизионного качества деталей,  минимизации сроков их поставки в сборочные комплекты по принципу «just­in­time»(точно в срок) при низкой себестоимости – то данная инженерная задача  является наукоемкой. Столь сложную задачу управления многономенклатурным производством нельзя решить эвристическими (субъективно зависимыми) приемами принятия решений. Современные информационные средства автоматизации, такие как САПР ТП, SKADA, MES, MRP­системы,  являются инструментами АСУПП  (автоматизированных систем управления производственными процессами) и эффективно применяются [3,4]. Именно эти программные средства позволяют  правильно организовать машиностроительное производство так, чтобы удовлетворять требованиям международных стандартов ISO 9000 для обеспечения конкурентоспособности в выпуске продукции не ниже мирового технического уровня. Технический контроллинг производства формирует параметры состояния станочного парка, что дает объективную основу его замены или планового ремонта [5].

Резюмируя, подчеркнем, что обоснованное формирование планов техперевооружения предприятий является наукоемкой задачей, требует высокой инженерной квалификации и адекватного применения инструментов мониторинга и средств автоматизации. Часто инструментами решения таких проектов являются современные  широко известные информационные средства управления производством и специализированные программные продукты технологической направленности.  Однако только специалист­эксперт «разглядит» такую применяемость и способен осуществить нужную интерпретацию результатов на стадии оценочного прогноза и формирования плана для конкретного предприятия.

Для создания плана требуется выполнить ряд экспресс­проектов маркетингового, инжинирингового и экспертного характера. Экспертная оценка деятельности предприятия и объективные параметры его инфраструктуры позволяют имитационно смоделировать производственные процессы и оценочно выявить влияние входных параметров производства на его  выходные показатели (рис. 3). Сформированные экспресс­модели разносторонне и компактно отражают наиболее важные и значимые процессы и взаимосвязи существующего производства [6]. Таким образом, автоматизация  «планирования» техперевооружения закладывает основу для «производственной» автоматизации. Заказчики получают прозрачную модель будущего производства, познают характер и возможности soft­автоматизации, поддерживающей будущие автоматизированные hard­технологии и новые средства  оснащения реального производства, оценивают весомость достигаемого технико­экономического эффекта. Главное достоинство подхода – формируется «прозрачность» по инвестициям при организации и управления дискретным многономенклатурным производством с малой серийностью (рис. 3) [2,3,6].

Теория и практика управления машиностроительным производством, современный опыт его техперевооружения говорят о том, что наиболее важное и первичное звено в  «автоматизационной проблеме» лежит в сфере правильной организации производственной инфраструктуры  и управления предприятием, а затем уже переходит во вторичные стадии обновления устаревшего станкопарка. Здесь безусловно действует фундаментальный закон технологии машиностроения: «технология первична – средства оснащения вторичны». Взаимосвязь реинжиниринга производственных технологий и реновации станкопарка находятся в этой же зависимости, что реализуется через правильно сформированный план техперевооружения.

Подчеркнем, что проблема подготовки кадров для автоматизированных технологических процессов, для профессиональных дистрибуций оборудования и решения задач модернизации машиностроительных производств должна решаться принципиально по­новому и это скоро станет критичным для нашей промышленности. Наиболее востребованы сейчас инженеры­технологи машиностроительного производства, обучение которых требует использования креативных образовательных технологий, специализированных практик и тренингов, которых пока нет в отечественных технических вузах.

В заключение отметим, что  автоматизация является эффективной и актуальной формой интеллектуализации бизнес­процессов российских предприятий, в первую очередь, производственных. Правильно сформированный «прозрачный» план технологического перевооружения закладывает инновационный базис для достижения конкурентоспособности и определяет оптимальность инвестируемых ресурсов на реинжиниринг машиностроительных технологий и реновацию станочного парка.

Макаров В.М.

д.т.н., профессор кафедры «Станки»
главный научный сотрудник Центра технологического перевооружения машиностроительных предприятий Государственного инжинирингового центра МГТУ «Станкин»

Лукина С.В.

 д.т.н., профессор кафедры «Автоматизированные станочные
системы и инструменты» МГТУ «МАМИ»

Литература:

1. Макаров В.М. Комплексированные обрабатывающие системы. ­ Ритм № 8, 2011 с.20­23.

2. Лукина С.В. Управление стоимостью инновационного обновления парка средств оснащения обрабатывающих производств. Сборник докладов III конференции «МТИ­2010». – М., МГТУ «Станкин», 2010, с. 137­142.

3. Фролов Е.Б., Крюков В.В. Нужна ли директору «прозрачность» производства. ­ Станочный парк, № 9, 2010, с.56­61.

4. Кондрашов И.В., Чернышов В.Н., Медведева Г.М. Производственные исполнительные MES­системы ­ необходимое звено в процессах развития отрасли. ­ Станочный парк, № 6, 2011.

5. Савинов Ю.И. Обслуживание станков по фактическому состоянию. ­ Ритм, № 4, 2011.

6. Макаров В.М., Лукина С.В., Лебедь П.А. Имитационное моделирование в задачах технологического инжиниринга. ­ Ритм, № 2, 2012, с. 20­26.

"