Развитие организации производства сложных наукоемких изделий

ТЕОРИЯ И МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

РАЗВИТИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ НАУКОЕМКИХ ИЗДЕЛИЙ К.С. Кривякин

В статье рассматриваются актуальность и основные направления развития организации производства сложных наукоемких изделий, раскрывается содержание закономерностей развития организации наукоемкого производства. В работе сформулированы цель и задачи развития организации производства сложных наукоемких изделий, перечислены виды нового оборудования и технологий, предполагающие сквозное проектирование и производство продукции в рамках интегрированной производственной информационной среды, где технические требования заказчика через компьютерное моделирование преобразуются в управляющие программы для оборудования и сборочные инструкции. В связи с реализацией программ техперевооружения в статье представлены направления развития информационных компьютерных технологий на машиностроительных заводах, участвующих в изготовлении сложной наукоёмкой продукции. Предложены варианты технического перевооружения производства сложной наукоемкой продукции, определены векторы развития традиционных технологий и технологий машиностроения на наукоёмких предприятиях. Приведены примеры новых прорывных технологий машиностроения, востребованных в производстве некоторых видов сложных наукоемких изделий

Ключевые слова: наукоемкое производство, сложные наукоемкие изделия, технология производства, организация производства

Важной задачей современной экономики России является активизация инновационных процессов с целью получения новых знаний, создания на их основе производственных прототипов, внедрения их в производство и увеличения выпуска наукоемкой продукции. Изготовление наукоемкой продукции следует рассматривать как результат совместной работы отраслевых научно-исследовательских институтов, производственных предприятий, проектных организаций, научно-производственных объединений, высших учебных заведений. В то же время в деятельности предприятий наукоемкого сектора российской экономики наблюдается разобщенность: результаты научно-исследовательских разработок не находят применение в производстве [3].

Общей закономерность развития производства, в том числе и наукоемкого, является абсолютное и относительно удешевление создаваемых и эксплуатируемых орудий труда под влиянием непрерывного научно-технического прогресса особенно в условиях конкурентной борьбы производителей за рынки сбыта своей продукции. Абсолютное удешевление выражается в снижении на единицу производительности - удельной стоимости машин (на единицу производи-

тельности) при увеличении их выпуска и снижении издержек производства. Относительное удешевление является результатом замены применяемых машин более экономичными и выражается в снижении их стоимости в расчете на единицу производимой с их помощью продукции. При этом следует различать относительное снижение стоимости машин и стоимости их эксплуатации. Удешевление эксплуатации новых машин повышенной стоимости достигалось за счет экономии затрат живого труда обслуживающих рабочих. Современный научно-технический прогресс характерен комплексной автоматизацией не только процессов производства, но и управления ими. При этом доля живого труда наладчиков оборудования в себестоимости продукции уменьшается, доля стоимости машин значительно увеличивается. Это обстоятельство предъявляет более жесткие требования к относительному удешевлению оборудования, т.е. повышению его фондоотдачи при замене прежнего.

Основная закономерность технического развития наукоемкого производства заключается в чередовании эволюционных и революционных (скачкообразных) стадий. Для эволюционной стадии характерны постепен-

ное совершенствование конструкций, подготовка условий для принципиальных (качественных) изменений, т. е. перехода к революционной стадии развития. Революционная стадия проявляется в новом качестве результата, достигнутого вследствие преодоления выявленного противоречия эволюционного развития между необходимостью и возможностью получения желаемого результата. Результатом разрешения технического противоречия является изобретение. Примером может служить изменение принципа действия конструкции, качества вещества или способа выполнения работы, коренным образом увеличивающим эффективность использования продукции или работы.

Единство и борьба противоположностей является другой, взаимосвязанной закономерностью развития. В качестве примера назовем технологическое противоречие между усложнением машин и ускорением темпов их сменяемости. Усложнение машин не может быть положительным фактором развития, оно есть следствие развития. Увеличенная производительность машины требует большей мощности двигателей, больших динамических нагрузок, большей прочности, сложности и массы конструкции, а следовательно, и большей ее стоимости. Значительное увеличение стоимости машины существенно изменяет соотношения эксплуатационных затрат и соответствующих показателей производства конечной продукции.

Подчиняясь закономерностям развития техники и материального производства, наукоемкое производство стремится быть более адаптивным к эволюционным и революционным скачкам развития, создавать инновационную продукцию быстрее, чем устаревают и теряют актуальность технологии, соблюдать рациональные темпы обновления основных производственных фондов. В этой связи появляются технико-экономические особенности, которые характеризуют материально-производственную базу наукоемкого предприятия и комплексное использова-

ние ресурсов. Технико-экономические показатели можно применять для планирования и анализа организации производства и труда, уровня техники, качества продукции, использования основных и оборотных фондов, трудовых ресурсов. Помимо этого система технико-экономических расчетов эффективности развития производства, новой техники и качества продукции позволит:

- унифицировать расчеты эффективности производства на всех уровнях и стадиях технического прогрессом и этапах разработки и освоения новой техники;

- осуществить нормативное проектирование техники гарантированной эффективности исходя из социально-экономических и научно-технических прогнозов развития отраслей;

- разработать комплекс алгоритмов и программ для автоматизации расчетов эффективности, анализа, прогнозирования и планирования производства и новой техники;

- создать подсистему автоматизированного информационного обеспечения технико-экономических расчетов [2].

Один из важнейших показателей, который не только характеризует уровень науко-емкости, но также способен охарактеризовать использование ресурсов наукоемкого предприятия - это показатель отношения расходов на НИОКР в расчете на единицу отгруженной, валовой или товарной продукции. При анализе данного показателя важно учитывать его циклический характер, т.е. этап разработки и освоения новой техники и технологии, который отличающийся высоким уровнем расходов на НИОКР, сменяется этапом структурной перестройки и последующим расширением масштаба производства продукции [1]. Цикличность изменения наукоемкости наблюдается как для целой отрасли, так и для конкретных предприятий.

Анализ проблем и ограничений, современных тенденций НТП в наукоёмком производстве и предложений поставщиков оборудования в России и зарубежом позволяет

сформулировать цель и задачи развития организации производства сложных наукоемких изделий на отечественных предприятиях.

Цель развития организации производства сложных наукоемких изделий - обеспечение роста объемов производства конкурентоспособной на мировом рынке сложной наукоёмкой продукции.

Задачи развития организации производства сложных наукоемких изделий:

- снижение себестоимости продукции,

- рост производительности труда,

- сокращение длительности производственного цикла.

Совершенствование технологий и оборудования производства сложной наукоёмкой продукции должно опираться на создание единой цифровой технологии разработки и производства продукции, основанной на создании полной электронной конструктор-ско-технологической модели изделия, позволяющей определить с высокой точностью необходимые координаты всех деталесбо-рочных единиц и агрегатов, места стыковки компонент и систем изделия. Электронная конструкторско-технологическая модель изделия даёт всю необходимую информацию для точного определения координат перемещения рабочих органов оборудования с ЧПУ в процессе изготовления заготовок и деталей, что обеспечивает высокий уровень геометрической точности изготовления компонент при полном исключении из производственного процесса физических носителей геометрической информации (шаблонов). Это позволяет экономить издержки производства на изготовлении шаблонов и снизить практически до нулевого уровня риск возникновения дефектов в производстве. Точное определение мест и способов стыковки агрегатов и узлов в электронной конструк-торско-технологической модели позволяет значительно снизить трудоёмкость сборки изделий и избавиться от необходимости до-водочно-доделочных работ и конструктивных доработок в процессе сборки, сократить

номенклатуру дорогостоящей сборочной оснастки.

Формирование единой цифровой информационной среды производства сложной наукоёмкой продукции. Данное положение основано на интеграции и электронизации всех информационных баз предприятия, включая базы конструкторско-

технологической подготовки производства, системы управления высокопроизводительным автоматизированным оборудованием, управления производственными ресурсами и экономических расчётов. Причём очень важно, чтобы базы технической информации предприятий, входящих в цепочки кооперации по НИОКР и производству сложных наукоёмких изделий, могли обмениваться данными без дополнительных затрат ресурсов и времени. Для этого необходимо использовать единое программное обеспечение технической подготовки производства у всех участников проектов создания и освоения новой техники.

Технологическая модернизация производства, базирующаяся на применении гибкого высокоточного и высокопроизводительного оборудования с высокой степенью автоматизации для производства заготовок и деталей, основанного на современных системах ЧПУ. Только такое оборудование, органично встроенное в интегрированную цифровую производственную информационную среду предприятия, позволяет реализовать задачи малосерийного наукоёмкого производства: снижение издержек при росте производительности и сокращении длительности производственного цикла.

Разработка и реализация проектов организации труда на участках высокопроизводительного гибкого автоматизированного оборудования. Организация труда в данном случае должна основываться на комплексном и своевременном обеспечении производства всеми необходимыми ресурсами и создании условий для высокопроизводительной бесперебойной работы оборудования. Только рациональная комплексная под-

готовка подобных производств способна обеспечить достижение поставленных задач развития и гарантировать инвесторам (в том числе государству) окупаемость затрат на внедрение новых технологий и модернизацию производства.

Техническое перевооружение производств сложной наукоёмкой продукции, необходимо осуществлять по следующим основным направлениям [3]:

1. Внедрение станков для лазерной, плазменной и гидроабразивной резки листовых материалов и другого проката.

2. Внедрение современных многокоординатных обрабатывающих центров механической обработки, использующих высокопроизводительные режимы обработки и быстрорежущий инструмент.

3. Повышение удельного веса автоматизированных методов литья с использованием литейных машин, особенно в сфере литья пластмассовых деталей.

4. Внедрение современного прессового оборудования с программным управлением

5. Замена изношенного термического, гальванического и универсального металлообрабатывающего оборудования.

6. Внедрение современных технологических комплексов специального оборудования по производству материалов и деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ), включающих в себя оборудование для обеспечения технологии получения материалов (препрегов), раскроя материалов с применением лазерных систем позиционирования, технологии формообразования, механообработки и неразрушающего контроля изделий из ПКМ.

7. Внедрение 3-0 принтеров и сканеров для применения аддитивных технологий стереолитографии в производстве деталей из полимерных материалов и пластмасс, а также автоматизированном производстве мастер-моделей для точного литья металлических деталей.

8. Внедрение 3-0 принтеров и сканеров для применения аддитивных технологий лазерного спекания металлических порошковых материалов в производстве деталей из металлических сплавов небольших габаритов сложной геометрической формы, что позволяет резко сократить число технологических операций, значительно повысить коэффициент использования материалов, повысить гибкость и скорость проектирования за счёт автоматизации технологических расчётов, а также отказаться от применения дорогостоящей оснастки.

Перечисленные виды нового оборудования и технологий органично встраиваются в современную концепцию интегрированного гибкого цифрового производства, предполагающего сквозное проектирование и производство продукции в рамках интегрированной производственной информационной среды, где технические требования заказчика через компьютерное моделирование преобразуются в управляющие программы для оборудования и сборочные инструкции.

Создание современного цифрового производства основано на применении информационных компьютерных технологий управления производством, которые уже в настоящее время масштабно внедряются на предприятиях машиностроения.

В связи с реализацией программ техпе-ревооружения дальнейшее развитие информационных компьютерных технологий на машиностроительных заводах, участвующих в изготовлении сложной наукоёмкой продукции, должно, выстраиваться в трёх направлениях:

- концентрации усилий в области автоматизации проектирования изделий по полному циклу разработки;

- автоматизация управления работой автоматизированного технологического оборудования предприятий;

- интеграция информационных систем проектирования и производства на основе применения новейших разработок в области корпоративных информационных систем,

учитывающих специфику и сложность производства высокотехнологичных изделий в машиностроении.

Само по себе развитие технологий машиностроения на наукоёмких предприятиях может осуществляться по двум направлениям:

- совершенствование традиционных технологий машиностроения, основанных на применении традиционных материалов при внедрении нового оборудования и/или инструмента, нацеленное на повышение производительности и рост конкурентоспособности продукции предприятий машиностроения;

- внедрение новых перспективных (прорывных) технологий машиностроительного производства, основанных на применении новых материалов и оборудования, обеспечивающих многократную интенсификацию производства и значительный скачок в сфере производительности и/или качества, а также рост коэффициента использования материалов.

Развитие традиционных технологий на наукоёмких машиностроительных предприятиях будет осуществляться по следующим направлениям[3]:

- в сфере проектирования новой техники - применение современных CAD-CAM систем «сквозного» проектирования изделий, обеспечивающих переход к новому «цифровому» производству в машиностроении;

- в сфере раскроя заготовок из металлопроката (листа, профиля, прутка, трубы) -применение установок лазерной и плазменной резки с ЧПУ, раскройных фрезерных станков с ЧПУ, в том числе для пакетного фрезерования, применение автоматического листоправильного и листозачистного оборудования, что позволит повысить КИМ и скорость производства, уменьшить объём слесарных операций и избавиться от ручных разметочных операций;

- в сфере литья - снижение удельного веса процессов литья в земляные (песчаные) формы в пользу высокоточных методов (ли-

тьё под давлением, литьё в постоянные металлические формы - кокили, литьё в корковые оболочковые формы, центробежное литьё), рост автоматизации и механизации процессов литья;

- в сфере объёмной кузнечной обработки - применение прессов с ЧПУ, снижение удельного веса процессов свободной ковки и штамповки на молотах;

- в сфере механообработки объёмных деталей - применение гибких производственных модулей и систем на основе использования точных многокоординатных обрабатывающих центров, применение быстрорежущего сборного инструмента;

- в сфере контроля деталей - применение многокоординатных координатно-измерительных машин на основе лазерных или оптических технологий, выполнение автоматического контроля на обрабатывающих центрах без снятия изделий со станка, применение аппаратуры неразрушающего контроля;

- в сфере покраски - рост уровня автоматизации за счёт применения современных автоматизированных окрасочных камер;

- в сфере управления совместной работой автоматизированного оборудования -внедрение APS- и MES-систем, работающих в единой операционной среде с CAD-программами и системами управления производством класса ERP.

В качестве примера новых прорывных технологий машиностроения, востребованных в производстве некоторых видов сложных наукоемких изделий, можно назвать следующие направления [3]:

1. Замена традиционных металлических материалов на полимерные композиционные материалы (ПКМ), обладающие необходимыми прочностными и эксплуатационными характеристиками и значительно меньшей массой. За счёт технологической возможности получения монолитных конструкций сложной формы, переход на композиционные материалы также позволит значительно

сократить трудоёмкость всего цикла изготовления машин и механизмов.

2. Технологии изготовления оснастки из ПКМ для формообразования деталей, изготавливаемых из ПКМ методом вакуум-автоклавного формования. Данные технологии необходимы для решения проблемы потери качества и производительности, возникающей из-за разницы коэффициентов линейного теплового расширения деталей из ПКМ и металлической оснастки в процессе автоклавирования.

3. Технологии стереолитографии и лазерного спекания металлических и полимерных порошков, используемые для быстрого (в один переход) изготовления готовых деталей сложной формы с требуемыми параметрами качества, а также прототипов, используемых в конструкторском проектировании новых изделий.

4. Технологии стереолитографии и лазерного спекания, используемые при изготовлении мастер-моделей для точного модельного литья.

Таким образом, организация производства сложных наукоемких изделий должна отличаться использованием труда высококвалифицированных научных, инженерно-технических, производственного персонала. Кадровый потенциал должен быть достаточным для создания конкурентной на мировом рынке продукции, удержании лидерства в развитии определенных научных и технологических направлениях, а также своевременного внедрения результатов НИОКР в производственную деятельность. Во многом

именно высококвалифицированный персонал позволит производству быстро адаптироваться на эволюционные и революционные изменения в развитии техники и технологии.

Перечисленные основные направления развития организации производства сложных наукоемких изделий требуют значительных инвестиционных вложений в уникальное оборудование, а также подготовки высококвалифицированных инженерных и рабочих кадров.

Литература

1. Анискин, Ю.П. Корпоративное управление инновационным развитием [Текст]: монография / Ю.П. Анискин. - М.: «Омега-л», 2007. - 411с.

2. Туровец, О.Г. Современные проблемы организации производства на наукоемких предприятиях [Текст]: монография / О.Г. Туровец; под. ред. О.Г. Туровца. - Воронеж: ФГБОУ ВПО ВГТУ, 2012. 136 с.

3. Туровец, О.Г. Проблемы эффективного функционирования системы организации наукоемкого производства [Текст]: монография / О.Г. Туровец; под. ред. О.Г. Туровца. -Воронеж: ФГБОУ ВПО ВГТУ, 2013. 165 с.

4. Исаева, О.В. Системный подход к формированию и оценке организационно-экономического механизма контроллинга наукоемкого предприятия. Экономика. Инновации. Управлением качеством: науч. -теоретич. журнал. Воронеж. 2015. № 3 (12). С. 112-113.

Кривякин Кирилл Сергеевич, кандидат экономических наук, доцент кафедры экономики и управления на предприятии машиностроения, Воронежский государственный технический университет (г. Воронеж, Российская Федерация), brad@bk.ru

THE DEVELOPMENT OF THE ORGANIZATION OF PRODUCTION OF COMPLEX

HIGH-TECH PRODUCTS

K.S. Krivyakin, Voronezh State Technical University, Voronezh, Russian Federation, brad@bk.ru

The article discusses the relevance and main directions in the organizational development of manufacturing high-tech products, and discloses the essence of patterns governing the organizational development of science-based production. The paper formulates the objective and the tasks of developing the organization of manufacturing complex high-tech products. The types of new equipment and technologies have been listed, assuming the interface engineering and product manufacturing as part of integrated working information environment, in which customer specifications are converted into equipment control programs and assembly instructions through computer modelling. In relation to implementing the re-equipment programs, the article presents the trends in the development of informational computer technologies at machine-construction plants, involved in manufacturing complex high-tech products. The options for technical re-equipment of manufacturing complex high-tech products have been proposed. The vectors of development of traditional and machine-construction technologies at science-based enterprises have been determined. The article gives examples of new breakthrough machine-construction technologies, demandedfor manufacturing certain types of complex high-tech products

Key words: science-based production, complex science-based products, production technology, production organization

References

1. Aniskin J. P. Korporativnoe upravlenie innovacionnym razvitiem [Tekst]: monografiya: [The corporate management of innovative development [Text]: a monograph]. Moscow: «Omega-L», 2007. - 411 p.

2. Turovets O. G., Sovremennye problemy organizacii proizvodstva na naukoemkih predpriya-tiyah [Tekst]: monografiya [The contemporary problems of production organization at science-based enterprises [Text]: a monograph]. Edit. by O.G.Turovets - Voronezh: FSBEI HPE VSTU, 2012. 136 p.

3. Turovets O. G., Problemy ehffektivnogo funkcionirovaniya sistemy organizacii naukoem-kogo proizvodstva [Tekst]: monografiya [The problems of effective functioning of the system of science-based production organization [Text]: a monograph]. Edit. by O.G.Turovets - Voronezh: FSBEI HPE VSTU, 2013. 165 p.

4. Isaeva O. V. Sistemnyj podhod k formirovaniyu i ocenke organizacionno-ehkonomicheskogo mekhanizma kontrollinga naukoemkogo predpriyatiya [The systematic approach to formation and evaluation of the organizational and economic mechanism for science-based company controlling]. Ekonomika [Economics]. Innovacii [Innovations]. Upravlenie kachestvom [Quality Management]. Voronezh. 2015. № 3 (12). PP. 112-113.