Повышение эффективности производства в тяжелом машиностроении

Ян Ларссон (Jan Larsson),
старший директор по маркетингу систем проектирования изделий в Европе, на Ближнем Востоке и в Африке компании Siemens PLM Software

В тяжелом машиностроении происходят значительные перемены. Как сказал Уинстон Черчилль, «улучшение есть изменение; быть совершенным — это часто меняться». Глобальный рынок быстро растет, причем спрос в развивающихся экономиках превышает спрос в развитых странах. Нормативы вредных выбросов в разных странах различны, но при этом они становятся всё более жесткими. Производители всё чаще размещают свои заводы во многих странах мира, при этом они должны сохранить стабильное качест­во продукции. Потребители же хотят, чтобы приобретаемые ими изделия были максимально персонализированными. В настоящей статье Ян Ларссон (Jan Larsson), старший директор Siemens PLM Software по маркетингу систем проектирования изделий в Европе, на Ближнем Востоке и в Африке (EMEA), рассматривает указанные проблемы и предлагает пять этапов, выполнение которых позволит производителям быстрее реагировать на потребности заказчиков, точно выполнять требования законодательства, повышать эффективность и снижать себестоимость распределенного производства.

Большие машины — большие задачи

В отрасли тяжелого машиностроения всё имеет огромные размеры: заводы, изделия, цепочки поставок, затраты и стоимость продукции. Не менее велики и стоящие перед индустрией задачи. Кроме того, рынок тяжелого оборудования вступил в эпоху перемен.

Одна из самых важных тенденций — рост объемов выпуска штучных изделий на заказ. К примеру, раньше считалось, что трактор вполне удовлетворяет потребности большинства фермеров. Сегодня же требуются машины, построенные с учетом условий на конкретной ферме: видов выращиваемых злаков, ландшафта, климатических условий и иных требований. Недавно компания John Deere сообщила, что всего за год она изготовила трактор базовой модели 8R в 7800 различных исполнениях, причем каждый вариант конструкции в среднем выпускался всего 1,5 раза1. Действительно, большинство изготовителей предлагают тысячи вариантов комплектаций изделий. Встроенное программное обеспечение и системы дистанционного управления находят всё более широкое применение, что еще больше повышает сложность выпускаемых машин. Наличие предлагаемых заказчику гибких вариантов комплектации — отличная новость для отделов продаж. Но наш опыт показывает, что такой подход вызывает и ряд трудностей.

Производители тяжелого оборудования применяют новые подходы к технологическому проектированию, что позволяет быстро создавать высококачественные изделия

Из­за колоссального объема вносимых в конструкцию изменений происходят сбои в выполнении процессов подготовки производства. Разработчики, от которых в производство поступают извещения об изменениях, файлы CAD­систем и технологические процессы, могут принимать потенциально ошибочные решения. Например, выполнение пожелания пользователя может занять больше времени, чем ожидалось, либо предлагаемое изменение требует изготовления новой станочной оснастки. В итоге произойдет задержка с выполнением заказа. Кроме того, существует проблема разработки управляющего программного обеспечения машин. Исторически сложилось, что предприятия машиностроения не занимались этим вопросом, и теперь им нужны новые подходы к проектированию, тестированию, выпуску и повторному использованию ранее созданного программного кода в новых изделиях.

Производители должны выпускать изделия с всё более высокими характеристиками при одновременном снижении себестоимости

Глобализация и спрос на развивающихся рынках приводит к еще большему росту сложности. Хотя оптимальным решением является размещение производственных мощностей рядом с ключевыми рынками, цепочки поставок становятся по­настоящему глобальными. Изготовителям приходится не просто обеспечивать высокое и стабильное качество выпускаемой продукции, но и гарантировать качество комплектующих, получаемых от сторонних поставщиков.

Ситуация осложняется тем, что у большинства производителей имеются централизованные службы разработки, которые направляют рабочую документацию партнерам и региональным предприятиям компании. При этом изменения должны реализовываться на всех заводах одновременно. Более того, если в состав компании входят заводы в Китае, США и Бразилии, то уровень квалификации сотрудников этих заводов может существенно различаться. При направлении на завод требований к выпускаемому изделию нужно знать, способно ли данное предприятие их выполнить. Например, если заказчик в Бразилии желает приобрести двигатель в особом исполнении, которое сложно получить на местном заводе, то изделие придется заказывать с завода в другой стране. В связи этим возникает потребность в совместной работе глобально распределенных групп специалистов, чтобы к моменту сборки были выполнены все необходимые процессы производственного цикла. Однако нередко мы видим, что конструкторы, технологи и производственники используют для работы различные системы. Отсутствие интеграции между информационными системами сильно затрудняет совместную работу и не позволяет исключить человеческие ошибки. Инженерам приходится разрабатывать различные изделия во многих вариантах для выпуска на разных заводах по всему миру. Это с высокой долей вероятности приводит к росту затрат и удлинению сроков работ. Поэтому мы полагаем, что улучшения в процессах управления изменениями — один из важнейших резервов снижения себестоимости производства.

Следует задуматься и о том, как организована работа в цехах. До сих пор нередко используются бумажные 2D­чертежи. Проблема заключается в том, что двумерное изображение не дает полного представления о геометрии и может восприниматься по­разному. К тому же бумажные чертежи нередко оказываются устаревшими и не соответствующими текущему варианту конструкторского проектного решения. Более того, если рабочий в цехе выявляет несоответствие, то информация об этом поступает сначала к мастеру, а потом к главному технологу, который направляет запрос разработчикам. В итоге выявленная проблема устраняется (или нет, что тоже случается нередко). Учитывая значительный прогресс в сфере мобильных устройств и технологий 3D­моделирования, можно предложить более эффективные подходы к работе. Далее автор рассмотрит ряд областей, в которых возможны улучшения.

Время для совместной работы в машиностроении

Совершенствование систем управления жизненным циклом изделия привело к появлению единой платформы, объединяющей всех специалистов, которые занимаются конструкторско­технологической подготовкой производства и управлением проектами. Мы называем такой подход «совместным производством». Единая цифровая платформа объединяет процессы изготовления деталей, проектирования и производства технологической оснастки, разработки технологичес­ких процессов, конструирования электромеханических узлов, а также интегрированные инструменты численного моделирования изделий и процессов.

Для достижения столь высокого уровня совместной работы необходимы программные продукты, способные решать следующие пять важнейших задач:

1. Управление себестоимостью. Крайне важно наличие централизованной системы управления конструкторскими спецификациями, в которые входят все изготавливаемые и поступающие на сборку детали. Эта же система должна управлять технологической документацией, оценивать себестоимость изготовления изделий и отслеживать любые отклонения в процессе производства. Применение стандартных программных решений для расчета и анализа себестоимости позволяет выявить те места, в которых постоянно возникают проблемы.
2. Управление изменениями. Оптимизация процесса передачи конструкторских изменений в производство — один из наиболее очевидных способов снижения затрат. Внедрение централизованной системы управления изменениями позволяет незамедлительно уведомлять все группы разработчиков о каждом новом конструкторском изменении. Кроме того, существуют интеллектуальные решения, предупреждающие о том, что предлагаемые изменения могут вызвать затруднения на последующих этапах производственного процесса. Это позволяет лучше понимать последствия предлагаемых изменений и существенно облегчает их передачу на заводы. Наконец, производственники получают возможность информировать разработчиков о возникающих затруднениях.
3. Визуализация. Системы совместной работы, предназначенные для сложных машиностроительных производств, предоставляют заводским специалистам подробные трехмерные модели и четкие технологические инструкции. Более того, пошаговый процесс сборки изделия представлен в динамике. Чертежи можно рассматривать и изучать на планшетах (с поддержкой панорамирования, изменения масштаба и угла поворота), а все возникающие вопросы незамедлительно передаются разработчикам. Данная технология сокращает потребность в обучении рабочих: представленный визуально процесс сборки более понятен. Затраты снижаются также за счет быстрого устранения выявленных в производстве проблем и удобного управления изменениями.
4. Оптимизация использования ресурсов. Программные средства помогают принять решение о том, какой из заводов и поставщиков обладает наиболее подходящими оборудованием и компетенциями для изготовления конкретного узла по запросу заказчика. Вся необходимая информация имеется в системе, и при выборе подлежащей изготовлению детали инженерам предлагается ряд рекомендуемых вариантов.
5. Полное управление процессами. Не существует какой­то одной системы, способной управлять всеми процессами конструкторско­технологической подготовки производства и изготовления изделий. Поэтому обращайте внимание на решения, основанные на открытых стандартах, — они способны интегрировать самые различные инструменты с созданием единого процесса совместной работы сотрудников, что позволяет прослеживать текущее состояние каждой детали и каждого изделия на предприятии.

Предприятиям тяжелого машиностроения необходимо постоянно создавать инновации и оптимизировать конструкции выпускаемых изделий

Высокоэффективное решение

Многие считают, что рынок тяжелого машиностроения существенно отличается от других рынков сложной промышленной продукции. Предполагается, что на этом рынке все происходит более медленно. Однако это уже не соответствует действительности. Потребности заказчиков в росте производительности, создание новых технологий, нормативные требования и конкуренция превратили тяжелое машиностроение в современный, инновационный и динамически развивающийся сектор экономики. Для поддержки таких преобразований требуются интегрированные программные средства.

Наши решения по управлению жизненным циклом изделия, в основе которых лежит платформа Teamcenter, обеспечивают надежную совместную работу конструкторов, технологов и производственников. Одним из преимуществ автоматизации процессов подготовки производства является создание единого хранилища всех конструкторских проектных решений и интеллектуальной собственности компании. Кроме того, оптимизация процесса проведения изменений позволяет на ранних этапах выявлять возможные проблемы, что сокращает сроки вывода изделий на рынок. Более того, доступ в реальном времени ко всем данным о состоянии производства поддерживает принятие оптимальных решений, что, как показывает опыт, ускоряет инновации, сокращает расходы и улучшает рабочие процессы. 

САПР и графика 8`2015