Новые самураи: современные тенденции развития японского станкостроения

Вызовы японской промышленности

Почему японские станки долгие годы доминировали в мировой промышленности? Ответ кроется в уникальной комбинации: высочайший профессионализм рабочих, инновационный менеджмент и программа развития прогрессивных технологий. Но сегодня промышленный «самурай» столкнулся с новой реальностью.

Что это значит на практике? Растущая конкуренция со стороны Китая на фоне собственных экономических проблем Японии создаёт беспрецедентное давление. Признаться честно: игнорировать этот факт — значит рисковать лидерством.

Заметьте: даже при текущих сложностях японское станкостроение сохраняет значительную долю мировой торговли. Но удерживать позиции становится всё труднее. Вот почему компании вынуждены меняться.

Экономические проблемы и рыночное давление

Традиционные рынки США теряют значение. Если раньше экспорт распределялся: США (50%), Азия (25%), Европа (25%), теперь — по 33% на каждый континент. Это требует пересмотра стратегий сбыта.

Удлинился срок службы станков. Заказчики требуют максимального использования инвестиций — значит, время простоя должно быть минимальным. Не все компании могут обеспечить требуемый уровень сервиса. Это может привести к снижению доли японских станкостроителей, как случилось с США десяток лет назад.

Стратегия НИОКР как основа конкурентоспособности

«Сильные НИОКР — ключ решения проблем», — считает К. Ивакура, директор Mitsui Seiki Inc. Для выживания в текущих условиях фирмы должны обновлять продукцию и инвестировать в будущее. Растущий бюджет исследований играет решающую роль.

Инвестиции в будущее

НИОКР — часть производственных затрат. Иногда заказчики оказывают финансовую поддержку для получения станка, который действительно им требуется. Прогрессивные предприятия полупроводниковой и автомобильной промышленности, медицинский и аэрокосмический сектора — вот драйверы спроса.

Многокоординатные системы управления

А теперь — важный нюанс. Спрос на высокоточное оборудование растёт, но физика неумолима: скорость обработки и точность — «враги». Решение? Многокоординатные систем управления с контролем частоты вращения шпинделя.

Но и это не панацея. Вместо универсальных решений предлагается управление скоростью резания в соответствии с требованиями конкретной детали. Тренд очевиден: переход от крупносерийного к единичному и мелкосерийному производству с использованием 5-координатных станков. Пять лет назад они составляли 5% продукции, теперь — 30%.

Переход к мелкосерийному производству

Несмотря на разговоры о необходимости управления всеми операциями станка, создать единый стандарт сложно. Каждым заказчиком используются собственные системы производства. Хотя многие требуют интеллектуальных машин, ни один не представил своих потребностей и способов их удовлетворения.

Автоматизация и роботизация

«Вы должны внедрять автоматизацию для продолжения существования», — замечает Ш. Ойама, президент Fanuc Ltd. Компания направляет усилия на создание полного пакета заводской автоматизации: системы ЧПУ, ПЛК, робототехнику с ПО управления и мониторинга.

Роботизированные ячейки Fanuc

Надёжность — приоритет. Каждый робот проходит 100-часовые испытания перед отгрузкой. Коэффициент надёжности: 0,01 (одна поломка на 100 месяцев). НИОКР имеет первостепенное значение: 9 лабораторий, треть персонала.

Последняя роботизированная ячейка включает пять многоцелевых станков, обслуживаемых роботами. Требуется всего один оператор для контроля. Эта новая производственная система обеспечивает высокую конкурентоспособность даже в условиях рынка высококачественной продукции Японии.

Подача материалов и оснастки

Подача заготовок и материалов — с одной стороны, технологической оснастки — с другой. АТТ подают материалы к станции, роботы с техническим зрением автоматически загружают заготовки в приспособление, а затем на паллету.

АТТ подают установленную заготовку к обрабатывающим центрам, выполняющим серии заданных операций. Обработанная деталь возвращается на роботизированную станцию, где автоматически снимается и передается на сборку.

Датчики и системы технического зрения

Проблема многих производителей — дефицит квалифицированных операторов. При росте требований к точности это требует встраивания большего интеллекта в изделия. Fanuc начал производить быстродействующие датчики и системы технического зрения, увеличившие гибкость наладки.

Будущие конструкции будут оснащаться датчиками с более высоким интеллектом и надёжностью. Одновременно повысится интеллект систем управления, позволяя заменить опытных операторов.

«Тотальные решения» для заказчиков

«Необходимо предоставить заказчику тотальные решения», — считает Д. Ханаки, исполнительный директор Okuma Corp. Компания — мировой лидер в производстве компьютеризованных станков и систем.

100 лет качества

В основе успеха — столетие качества. Как только качество станет недостаточным, рыночное превосходство будет потеряно. Долгосрочное планирование требует стабильного подхода к бизнесу.

Ожидаемые перемены в отрасли

В следующие годы Okuma ожидает следующих перемен:

• ✓ Централизованное управление и мониторинг станков и целых цехов
• ✓ Энергосберегающие системы из-за ограничений на двигатели и трансформаторы
• ✓ Технологии без масел и нефти
• ✓ Станки со шпинделями 50 000–100 000 об/мин для микрокомпонентов
• ✓ Автоматизация с многоцелевыми роботами
• ✓ Прогрессивные ЧПУ с базами знаний режимов обработки

Системы ЧПУ на базе персональных компьютеров

Прогрессивные системы ЧПУ смогут использовать базы данных с аккумулируемыми знаниями режимов механообработки. Системы на базе ПК станут главными звеньями, центрами управления станков и систем.

Китай: угроза или возможность?

«Мы на перекрёстке», — отмечает Т. Ониши, председатель Toyoda Machine Works. Продажи снизились, расширение рынка маловероятно. Китай представляет особую опасность. Ответ? Выпуск продукции с очевидно низкой стоимостью, нивелирующей преимущество дешёвой рабочей силы.

Партнёрство как необходимость

Т. Эма, директор экспортного отдела Makino Milling Machine, подчёркивает: японские фирмы сильно зависят от личных связей. Исполнительный директор посещает семьи поставщиков и заказчиков, участвует в свадьбах и похоронах. Это очень важно в бизнесе.

Фирма Makino видит в Китае и конкурента, и возможность. Китайская продукция пока уступает по качеству, но это вопрос времени. Совет: не бояться, а быть подготовленными. Оружие — качество, а не цена.

Производственные затраты: Япония vs Китай

Производственные затраты в Китае — до 1/5 от японского уровня. Заработная плата составляет 1/20 от японского уровня. Но качество китайской продукции всё ещё отстаёт — на его улучшение потребуется время.

Глобальная система сервиса

Toyoda создала глобальную систему, позволяющую потребителям соединиться с центрами технического обслуживания. Эксперты могут оказать быструю помощь удалённо. Модели 2003 года сочетают автоматизацию, обработку штампов и пресс-форм, систему связи ремонта и обслуживания.

Высокоскоростные технологии

«Наши станки пользуются спросом», — отмечает К. Окура, директор Mori Seiki Co., Ltd. Горизонтальные многоцелевые станки продаются по 60–70 единиц в месяц.

Высокоскоростные шпиндели (12 000–60 000 об/мин)

Станки имеют частоту вращения шпинделя 12 000 об/мин при высокой скорости резания, быстрой сменой инструмента, точности и сходной цене. Главное внимание — шлифовальным станкам.

Шлифовальные центры высокой гибкости

Серия вертикальных станков и шлифовальные центры позволяют осуществлять внутреннее и наружное шлифование одновременно. Области применения: керамика, закалённые стали. Производительность — ключевой фактор для предприятий по изготовления штампов и пресс-форм (35% сбыта).

Микрообработка и пневмомагнитные подшипники

Перспективен рынок микрообработки. Предлагается система с концевой фрезой диаметром 0,5 мм, частотой вращения 60 000 об/мин на пневмомагнитных подшипниках. Специальная шарико-винтовая передача с воздушным охлаждением обеспечивает высокую точность.

Метрология: от механики к цифре

«Успех требует постоянных инноваций», — полагает К. Тезука, президент Mitutoyo Corp. Компания — крупнейший в мире производитель метрологического оборудования. Каждый год осваивается 100 модифицированных изделий для высокоточных измерений.

Эволюция продукции: от механики к электронике

Начинали с микрометров и концевых мер, затем освоили оптические системы (компараторы), теперь — электронные приборы и координатно-измерительные машины. Программные средства стали важной частью.

Цеховые измерения и неконтактные системы

Недавний переход — на измерительные средства для цеховых условий. Производственники предпочитают иметь инструменты поблизости, прямо на станках. Неконтактное измерение заняло важное место: лазерные системы для отверстий диаметром от 0,003 мм.

Лазерные системы для хрупких деталей

Небольшие, очень хрупкие или быстро перемещающиеся детали нельзя измерять тактильными датчиками. Для этих целей разрабатываются различные лазерные системы. Через несколько лет они стали частью средств метрологии.

Экология и энергосбережение

Вопросы охраны окружающей среды злободневны для Японии: ограниченные площади, отсутствие естественных источников топлива, опасность загрязнения. Поэтому поиск энергосберегающих установок с двигателями пониженного потребления — приоритет.

Сокращение цикла разработки и сборки

T. Ямазаки, главный управляющий Yamazaki Mazak Corp., подчёркивает: цена должна быть очевидной. Нужно исследовать весь производственный процесс. Поставляется не только станок, но и все элементы цикла: фрезерование, сверление, шлифование, термообработку.

Сокращение цикла разработки нового изделия: с 18 до 10 месяцев. Время сборки: с 4,5 до 2,5 месяцев, цель — 1,5 месяца. Это снижает затраты на хранение и незавершённое производство.

Сервис и поставка запчастей

Очень важен сервис. Заказчики не терпят простоев станков как новых, так и старых (иногда 20-летней давности). Теперь возможно поставлять большинство запчастей в течение суток. Ключ к успеху — автоматизация. Нужно сокращать долю живого труда в стоимости продукции.

Оснастка и режущий инструмент

«Больше зажимной оснастки и внутрицехового транспортного оборудования», — считает С. Ватабане, директор Kitagawa. Быстрозажимные патроны диаметром 203 мм — основа роста.

Зажимные патроны Kitagawa

В последние годы освоены патроны большего размера для автомобильных заводов (например, для зажима ободов колёс). Выход за рамки серии патронов: программируемые столы для увеличения числа координатных осей существующих станков.

Переход на электронные приводы

В конструкциях постепенно переходят от гидравлических приводов к электронным. Преимущества: простота конструкции, решение экологических проблем, ликвидация температурных деформаций. Электронное управление обеспечивает повышенную точность и силу зажима.

Режущие пластины Sumitomo: КНБ и алмаз

«Мы переходим на производство специальных режущих пластин», — говорит М. Маеда, генеральный управляющий Sumitomo. Компания — мировой лидер НИОКР и производства инструмента для металлообработки.

Твёрдое точение для автомобилестроения

Особый интерес: пластины из поликристаллического КНБ и алмаза для твёрдого точения в автомобилестроении (обработка деталей трансмиссий и шестерён). Стратегическая цель — аэрокосмическая промышленность.

Рост спроса на сухую механообработку из-за ужесточения норм охраны окружающей среды с запретом слива Сож и повышением её стоимости.

Точное фрезерование Yasda

«Станки для станкостроителей», — считает Х. Хашиума, президент Yasda Precision America Corp. Фирма известна станками для точного тяжёлого фрезерования с точностью в пределах 0,002 мм.

Саморегулируемые шпиндели с предварительным натягом

Уникальная конструкция саморегулируемого шпинделя с предварительным натягом. В отличие от обычных систем, шпиндели Yasda самоустанавливаются и сохраняют оптимальный предварительный натяг во всём диапазоне частот вращения. Это обеспечивает оптимальную жёсткость при финишной обработке независимо от перепадов температуры.

Что в сухом остатке? Японское станкостроение стоит на перепутье. С одной стороны — наследие качества, инноваций и надёжности. С другой — растущая конкуренция, экономические вызовы, экологические требования.

Компании реагируют по-разному: усиление НИОКР, автоматизация, «тотальные решения», глобальный сервис, партнёрские связи. Но объединяет их одно: понимание, что будущее — за интеллектуальными, энергоэффективными, гибкими системами.

Заметьте: ключ к успеху — не в цене, а в качестве и способности адаптироваться. Те, кто инвестирует в технологии и людей, сохранят лидерство. Остальным придётся довольствоваться ролью догоняющих. Выбор за каждым игроком рынка.