Товажнянский Л.Л., Грабченко А.И. и др. Интегрированные технологии ускоренного прототипирования и изготовления
Подождите немного. Документ загружается.
9
С оздание м атериалов с новы м уровнем
ф изико-м еханических свойств.
С оздание наном атериалов и нанообъектов.
П рецизионны е способы обработки.
У льтрапрецизионны е способы обработки.
Т ехнологическое управление состоянием материала
поверхностного слоя.
Ц еленаправленное изменение состава и структуры
материала поверхностного слоя локальны м лазерны м
и другим видом воздействия.
Ф изико-химическиеспособы ф орм ообразования
(атомно-молекулярны й уровень).
Ф орм ообразование по м етоду послойного
наращ ивания.
С интез м ногослойны х покры тий.
3D измерения поверхности.
Ф изические методы исследования материала.
поверхностного слоя.
Н анотехнологии.
Н овы е принципы конструирования поверхности и
поверхностного слоя
Н овы е возмож ности получения поверхностей,
поверхностного слоя с наперед заданны ми
ф ункциональны ми свойствами принципиально нового
уровня
Рисунок 1 - Новые технологические возм ожности формирования
поверхностей и поверхностного слоя
10
во всем комплексе и сохранить окружающую среду,
получают очень высокие шансы победить в условиях
международной конкуренции.
На современных заводах доля затрат на заработную
плату и выплат по социальному страхованию составляет
сегодня около 50-70% от общих производственных расходов
без затрат на материалы. Вследствие такого развития при
изготовлении продукции стало заметно меньше людей.
Созидательная доля работ все больше смещается в сторону
планирования и управления, т.е. все дальше отходит от
непосредственного процесса изготовления.
Происходит перемещение производственного персонала
из области непосредственного изготовления в область
планирования и управления или в сферу обслуживания
средств производства.
Глобализация, создание международных стратегических
альянсов привело к тому, что конкуренция между
предприятиями приняла интернациональный характер.
Поэтому разработка и освоение новых технологий имеет
значение уже не только для отдельных предприятий, но и для
отрасли в целом. Это означает, что стимулирование
разработок новых технологий диктуется как
внутрифирменными интересами, так и интересами всей
отрасли.
Ориентирование на новые технологии и быстрый
прогресс производственной техники привело к возникновению
прогрессивной и гибкой концентрации производства,
которая нашла свое выражение в концепции
компьютеризированного интегрированного производства
(CIM). Сокращение длительности производственного цикла,
уменьшение фондов, запасов в соединении с изготовлением
продукции по принципу «точно во время» дало производству
определенные резервы. Одновременно производственные
процессы и станки стали соединяться в сложные
высокопроизводительные системы, в которых
11
технологические и организационные цепочки все больше
зависят друг от друга.
Высокопроизводительные и гибкие производственные
системы смещают свою деятельность из области
непосредственного изготовления в область планирования и
управления, т.е. в область накладных расходов.
Автоматизация производственного снабжения и утилизации
отходов требует сравнительно высоких первоначальных
затрат и в конечном счете приводит к увеличению доли
накладных расходов при снижении затрат на
непосредственное изготовление продукции.
Инвестиции в гибкие производственные системы
усиливают необходимость их максимального использования
по времени и техническим возможностям. Ошибки и
нарушения процесса быстрее приводят к простоям этой
дорогой системы, чем при традиционном или ручном
изготовлении. Согласно исследованиям многие ошибки и
нарушения процесса изготовления вызваны не
производственным оборудованием и не в цепочке
непосредственного процесса обработки, а преимущественно в
области планирования и снабжения. Таким образом,
экономичность производственного оборудования может быть
прямо или косвенно значительно улучшена путем повышения
качества периферийных, т. е. предварительных и
дополнительных работ. Решающую роль здесь играет то,
удастся ли полностью оптимизировать производственные
цепочки и сделать их безошибочными. Для многих
предприятий это является огромной проблемой.
Для того, чтобы иметь конкурентоспособное
производство, надо научиться обеспечивать работу сложных
компьютерных производств с максимальной
производительностью и качеством. Высокоразвитое
прогрессивное производство с высококвалифицированным
персоналом имеет дополнительные преимущества в том
случае, если речь идет об освоении сложных комплексных
12
процессов.
Таким образом, CIM может рассматриваться как
глобальная ведущая концепция промышленного производства
второй половины XX столетия.
Наибольшего прогресса в освоении CIM достигли
большие предприятия авиа- и автомобилестроения,
электронной индустрии. В последнее время стали
преуспевать многочисленные частные предприятия, которые
очень далеко продвинулись в реализации CIM.
Успехи были тем значительнее, чем настойчивее
претворялись в жизнь передовые организаторские и
технические концепции. В том случае, если успехи
невозможно было определить в экономических масштабах
одного предприятия, было обще признано, что только CIM в
состоянии активизировать обширный потенциал
рационализации во всех областях производства (рис. 2).
Высокая стоимость рабочей силы и
непродолжительный рабочий день, а также постоянный
контроль исполнения производственных заданий ускоряет
процесс применения автоматизированного производства.
Однако полная автоматизация и компьютеризация
производства является еще только теорией.
Несмотря на огромные достижения в области CIM, не
все проблемы оказались решенными. Многие ожидали
значительной прибыли от внедрения CIM, однако, реальные
затраты стирали грани получаемого эффекта. Фактические
затраты и длительность реализации оказывались на практике
совершенно не такими, как это предусматривалось. Только
очень небольшое количество проектов удалось реализовать в
намеченные сроки и при запланированных объемах расходов.
По некоторым данным, в мировой практике только
около 10% начатых разработок находят свое воплощение в
рыночных товарных инновациях. В тоже время, например, в
электронике запаздывание запланированного этапа
разработки нового продукта на шесть месяцев может
13
14
привести к потере 30% чистой прибыли.
На основе новейших научных достижений в области
физики твердого тела, физики высоких давлений, оптики,
биохимии, микроэлектроники и др. создано множество новых
технологий, которые привели к революционным изменениям
в товарном насыщении в таких отраслях, как энергетика,
транспортная техника, коммуникации, компьютерная
техника, генная инженерия и т.д.
В 1999 г. 75% объема оборота фирмы Siemens давали
товары, разработанные за последние 5 лет. В
машиностроении Германии около 80% роста объема оборота
и около 90% роста объема прибыли достигнуто за счет
товаров, которых 5 лет назад не было.
Важнейшим этапом развития производства стала
реализация японской концепции «Lean Production» - «тощего
производства».
Для «Lean Production» можно сформулировать ряд
основных принципов.
На каждого сотрудника возлагается максимальное
количество задач и ответственность за их выполнение.
Недостатки и проблемы в производстве устраняются
тотчас же.
Обширная информационная система, которой может
воспользоваться каждый сотрудник, обеспечивает
высокую гибкость и быструю реакцию на нарушения
или изменения производственного процесса.
Рабочие группы обладают высоким уровнем
независимости.
Производственный климат подчинен единой стратегии
предприятия и определяет взаимную ответственность за
качество работы.
Анализ этих принципов показывает, что интеграция
производства и устранение непроизводственных потерь стоят
на первом месте. Здесь системная технология уже сместила
классическое разделение труда. Системы автоматического
15
регулирования и высокая надежность способствуют
значительному повышению производительности. Эти
положения являются предпосылками для высокой
эффективности автоматизированного производства.
Совокупность принципов «Lean Production» позволяет
производить постоянное улучшение процесса производства в
виде непрерывного (монотонного) или ускоренного
(скачкообразного) снижения расходов путем сокращения
расточительных (непроизводительных) затрат.
Ускоренный процесс освобождает краткосрочные
резервы рационализации производства. С помощью этих
процессов систематически изучается структура статей
«чистой себестоимости». Все, что непосредственно не
способствует изготовлению продукции, считается
расточительными (непроизводственными) расходами и
устраняется за исключением самой необходимой
деятельности косвенных сотрудников. В этих процессах
непосредственно отражаются и реализуются результаты
усилий всей команды. В качестве критериев оценки
используются длительность производительного цикла, сроки
и затраты на изготовление, объем фондов и качество
продукции.
Концепция развития производства на рубеже
тысячелетий базируется на сочетании достоинств концепции
«тощего производства» и концепции CIM первого поколения,
поскольку обе преследуют одни и те же цели, следуют одним
и тем же принципам. Интеграция принципов этих концепций
может привести к другим концепциям, способным
обеспечить повышение эффективности производства на путях
его приращения и децентрализации, учета ведущей роли
человеческого фактора, который не может быть заменен
никаким уровнем развития ЭВМ.
Для реализации принципов «Lean Production» в поле
концепции CIM необходимо:
упростить системы и процессы;
16
выполнять простые процессы с помощью
вычислительной техники;
децентрализовать системы;
устранить разделение труда;
усилить и ускорить прохождение информации по каналам
связи;
сделать системы более надежными;
систематически устранять причины ошибок;
устранять выявленные ошибки тотчас же;
сократить пути прохождения изделий.
Эта концепция, конечно же, связана с надежностью
технологических процессов, технологическими процессами на
пределах возможного, управлением комплексного протекания
процесса способными к обучению эволюционными системами
производства, использованием новых архитектур
вычислительных средств. Системы пользования должны
следовать децентрализованной структуре организации
производства. Централизованная система выявляет более
высокий процент помех и ошибок, чем децентрализованная,
которую проще поменять, заменить или модифицировать.
Высокомощные сети и распределенные банки данных делают
возможным индивидуальное построение компьютерного
обслуживания. Введение нейронных сетей и эволюционных
алгоритмов позволяют наилучшим способом управлять
процессами.
Современное промышленное производство
характеризуется тем, что большинство технологических
процессов реализуется в области, граничащей с предельными
возможностями.
Высокая производительность и качество, интенсивное
использование оборудования – это те характеристики,
которые принципиально исключают друг друга. Чем шире мы
раздвигаем границы производительности и качества в
технологическом процессе, тем ненадежнее он становится. С
другой стороны, процессы в области высоких скоростей
17
удается эксплуатировать и одновременно добиваться высокой
экономии времени обработки и затрат. Классическое
противоречие может быть решено путем управления
технологическим процессом, технологической системой.
Промышленное производство, динамично
изменяющееся, требует столь же динамичного изменения
организационных структур. С учетом того, что
производственные и технологические циклы сокращаются,
техника производства и все процессы становятся
комплексными, природные ресурсы сокращаются, возрастает
роль ориентации на экологические факторы, возникает
необходимость ухода от централизованных организационных
структур на более строгой лестнице и линейной модели
мышления поиска более динамичных, гибко
приспосабливающихся современных структур.
18
2. РОЛЬ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ИНТЕГРИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Технологии являются возможно главными
объективными предпосылками экономического развития и на
этой основе удовлетворения потребностей с помощью новых
продуктов, новых материалов, новых процессов или их
возможных комбинаций.
Современное понятие технология трактуется как
совокупность управленческих, научно-исследовательских,
опытно-конструкторских и инжиниринговых процессов,
являющаяся фундаментом продуктивной деятельности
людей. Это более широкое понятие, чем «совокупность
методов средств по переработке сырья, материалов,
полуфабрикатов, изделий и т. д. в материальном
производстве». Оно также предполагает важную роль
человеческого фактора и отраслевых технологий:
промышленных и оборонных, транспортных и
коммуникационных, ресурсосберегающих и
природоохранных, информационных и гуманитарных и т. д.
Промышленные технологии как основные принципы
получения новых материалов, изделий с заданными
функциональными свойствами, построения
производственных процессов и их эффективного надежного
функционирования оказывают решающее влияние на жизнь
человеческого общества, во многом определяют области и
способы деятельности людей, открывают новые возможности
гармонизации жизни и творчества человека с окружающей
природой в глобальных масштабах. Собственно глобализация
стала порождением развивающихся технологий. Именно
технологии (особенно информационные, транспортные,
коммуникационные, аэрокосмические) разрушили иллюзию
представлений о бесконечных земельных просторах и дали
много доказательств тому, что мир тесен.
Подчеркнем важное: уровень всего индустриального
производства в различных странах и их научно-технический