Стратегия развития техники и технологии производства сложных наукоёмких изделий

КАЧЕСТВО И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ

СТРАТЕГИЯ РАЗВИТИЯ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ НАУКОЁМКИХ ИЗДЕЛИЙ И.А. Стрижанов, канд. экон. наук, доцент

Воронежский государственный технический университет

В статье рассмотрены основные положения стратегии технико-технологического развития производств сложной наукоёмкой продукции. Сформулированы закономерности влияния технологии изготовления сложных наукоёмких изделий на себестоимость производства. Также рассматривается современное состояние технологии машиностроительного производства сложной наукоёмкой техники в России

Исходя из общих особенностей производства сложной наукоёмкой продукции машиностроения [2] представляется возможным сформулировать следующие технологические ограничения, сдерживающие достижение высокой экономической эффективности российских машиностроительных предприятий, работающих в отраслях высоких технологий:

• Уровень стабильности качества выпускаемых компонент и изделий, обеспечиваемый применяемыми технологиями производства и методами проектирования. Увеличение наукоёмкости и сложности при использовании традиционных технологий приводит к снижению эффективности производства, что проявляется в следующем: 1) рост числа выявленных производственных дефектов; 2) рост затрат на исправление дефектов; 3) рост затрат на доводочно-доделочные работы, необходимость в проведении которых выявляется в процессе сборки изделия, 4) рост затрат на конструктивные доработки и изменения, возникающие из-за ошибок в конструкторско-технологической документации; 5) рост длительности производственного цикла за счёт добавления времени устранения дефектов и отклонений; 6) снижение производительности труда.

• Уровень технологической гибкости производства, то есть способности производственной системы предприятия быстро и без больших затрат ресурсов переключаться на новое задание при сохранении стабильности качества выпускаемых изделий. Данный параметр становится особенно критичным при росте наукоёмкости продукции, а, следовательно, при снижении серийности производства.

• Уровень автоматизации технологических и прочих производственных процессов, обеспечивающий снижение доли физического труда, а также рост стабильности и повторяемости технических параметров выпускаемых изделий.

Уровень трудоёмкости конструкторско-технологических разработок в производстве. Увеличение данного уровня влечёт за собой рост штата конст-рукторско-технологических служб, что приводит к росту негативного влияния эффекта производственного рычага в условиях повышения наукоёмкости продукции.

• Трудоёмкость изготовления специальной технологической оснастки. Затраты на дорогостоящую специальную технологическую оснастку могут являться существенным ограничением достижения экономической эффективности производства в условиях малой серийности и небольших объёмов выпуска наукоёмкой продукции.

Трудоёмкость изготовления единицы продукции. Данный параметр в наибольшей степени зависит от уровня прогрессивности используемых технологий производства. При превышении некоего предельного уровня наукоёмкости и сложности изделий в условиях действующей технологии производительность системы может упасть до критических значений, при которых обеспечение конкурентоспособности и безубыточности производства становится практически невозможным.

Уровень длительности производственного цикла. Длительность цикла не только является фактором привлекательности производства для потенциальных покупателей, но в значительной степени влияет на обеспечение рентабельности производства через оборачиваемость оборотных средств.

В следующей таблице показано негативное влияние роста наукоёмкости и сложности выпускаемой продукции на экономическую эффективность производства с точки зрения затрат, обусловленных наличием существующего материально-технического базиса и действующих производственных технологий.

Таким образом, из данной таблицы видно, что по нескольким причинам, связанным с наличием пределов технологического потенциала предприятия, в условиях производства сложной наукоёмкой продукции возникают тенденции к росту себестоимости, а, следовательно, к снижению рентабельности производства продукции.

Особенно актуальны выявленные закономерности в отраслях высоких технологий, где существует конкуренция с зарубежными производителями сложной наукоёмкой продукции (самолётостроение, вер-толётостроение, судостроение и др.). Именно по причине указанных технологических ограничений, на взгляд автора, в нашей стране были утрачены компетенции производства изделий в некоторых стратегически важных областях - производство компьютерной техники, роботостроение, производство гибких автоматизированных станочных комплексов и т.п. Недофинансирование и потеря кооперационных связей в сфере разработки и производства наукоёмкой техники при переходе к рыночной экономике привели к значительному технологическому отставанию российских предприятий, что, в свою очередь, в условиях обострения конкуренции на внешних и, особенно, внутренних рынках привело к значительному падению объёмов или прекращению производства высокотехнологичных изделий.

Закономерности влияния технологических ограничений на себестоимость производства сложной наукоёмкой _продукции_

Ограничения традиционных технологий производства Увеличение наукоёмкости продукции Увеличение сложности продукции Влияние на себестоимость продукции

Стабильность качества Число дефектов увеличивается из-за снижения специализации на рабочих местах. Растёт вероятность возникновения дефектов по вине рабочих. Растёт объём доводки на этапе сборки из-за «отклонений» и «конструктивных доработок». Рост затрат на устранение дефектов и конструктивные доработки

Технологическая гибкость Необходимо увеличивать гибкость по причине снижения серийности Требуемый рост гибкости обеспечивается ростом квалификации основных рабочих при снижении производительности труда, что ведёт к росту себестоимости изделий.

Уровень автоматизации Возможности традиционной автоматизации снижаются из-за снижения серийности Увеличение удельного веса ручных работ из-за снижения технологичности конструкции изделий Снижение производительности при росте затрат на оплату труда.

Трудоёмкость кон-структорско-технологических разработок Увеличивается за счёт роста числа объектов проектирования Увеличивается за счёт роста времени проектирования каждого объекта Рост затрат на конст- рукторско-технологическое сопровождение производства - увеличение накладных расходов

Трудоёмкость изготовления специальной технологической оснастки Увеличивается за счёт роста номенклатуры оснастки Увеличивается за счёт роста номенклатуры оснастки и роста сложности изготовления оснастки Увеличение затрат на изготовление спецоснастки - рост накладных расходов в структуре себестоимости изделий

Трудоёмкость единицы продукции Увеличивается из-за снижения специализации на рабочих местах Увеличивается из-за роста количества и сложности выполнения технологических операций Рост прямых затрат на оплату труда основных рабочих

Длительность производственного цикла Увеличивается за счёт роста трудоёмкости и количества детале-операций, а также числа переналадок Увеличивается из-за роста количества и трудоёмкости выполнения технологических операций Рост накладных расходов в структуре себестоимости изделий

Анализ уровня производственных технологий изготовления заготовок и деталей на нескольких наукоёмких предприятиях г. Воронежа, выполненный автором в рамках работы по прогнозированию технологической модернизации машиностроения Воронежской области на период до 2030 года, показал наличие значительных технологических препятствий для достижения высокого уровня экономической эффективности производства.

Так, в сфере получения заготовок преобладают устаревшие технологии литья в земляные формы, объемной и листовой штамповки с применением мо-

лотов, свободной ковки, что обуславливает большие затраты на последующую обработку деталей и высокую длительность производственного цикла.

При раскрое заготовок из металлопроката преобладает использование механообрабатывающего оборудования (отрезные и раскройные станки), гильотинных ножниц. Лишь небольшое число предприятий внедряет передовые методы получения заготовок, такие как точное литьё, лазерная или плазменная резка, пакетное фрезерование по программе, использование прессов с программным управлением.

В сфере обработки деталей резанием преобладает обработка на морально устаревших универсальных металлорежущих станках, определяющих высокую трудоёмкость станочных работ, многооперационные технологические маршруты и необходимость доводки деталей вручную или на станках/прессах на этапе сборки. Ряд предприятий внедряет современное оборудование типа «Обрабатывающий центр», однако количество такого оборудования пока явно недостаточно, причём установленное оборудование не интегрируется в единую информационную систему предприятия, а работает как обычные станки (отсутствует автоматизированное управление совместной работой оборудования).

Также проанализированные предприятия испытывают дефицит квалифицированных рабочих и инженерных кадров, необходимых для поддержания и развития используемых технологий. Это связано в первую очередь с падением престижа рабочих и инженерных профессий (прежде всего из-за низкого уровня оплаты и тяжелых условий труда), а также со снижением или прекращением подготовки кадров по некоторым востребованным рабочим и инженерным специальностям. При этом часто уход с предприятия квалифицированного рабочего означает потерю технологии изготовления сложных деталей и требует разработки альтернативных процессов. В некоторых случаях это приводит к невозможности продолжения производства деталей и передаче их на аутсорсинг, в том числе, зарубежным производителям.

В результате проведённого анализа технологического потенциала можно выделить следующие основные проблемы предприятий, выпускающих сложную наукоёмкую продукцию:

1) Высокий моральный и физический износ применяемого основного технологического оборудования, а также оборудования, обеспечивающего технологии изготовления продукции - транспорт, энергетические установки, инженерные сети и коммуникации;

2) Низкий уровень автоматизации технологических процессов и высокая доля ручного труда;

3) Высокий удельный вес слесарных/доводочных операций в структуре трудоёмкости изделий.

4) Низкий удельный вес современного оборудования с ЧПУ в структуре парка оборудования.

5) Низкий удельный вес высокоточных методов получения заготовок, не требующих больших затрат на последующую механическую обработку.

6) Низкий уровень применения современных прогрессивных материалов, в том числе полимерных композитов на основе угле- и стекловолокна.

7) Низкий удельный вес высокоточных станков и методов обработки заготовок деталей.

8) Низкая степень формализации детальных технологических приёмов обработки и сборки на уровне операционных процессов на рабочих местах.

9) Большая зависимость качества процессов от квалификации основных производственных рабочих.

10) Постепенная потеря квалификации и компетенций изготовления сложных наукоёмких изделий по причине ухода с предприятий квалифицированных рабочих и инженерных кадров, а также сверхнормативного износа дорогостоящего специального оборудования и технологической оснастки.

Анализ проблем и ограничений, современных тенденций НТП в наукоёмком машиностроении и предложений поставщиков оборудования в России и за рубежом позволяет автору сформулировать стратегию технико-технологического развития российских производств сложной наукоёмкой продукции, включающую в себя следующие основные положения:

1) Цель развития техники и технологии производства - обеспечение роста объемов производства конкурентоспособной на мировом рынке сложной наукоёмкой продукции.

2) Задачи развития техники и технологии наукоёмкого производства:

• снижение себестоимости продукции,

• рост производительности труда,

• сокращение длительности производственного цикла.

3) Совершенствование технологий и оборудования производства сложной наукоёмкой продукции должно опираться на создание единой цифровой технологии разработки и производства продукции, основанной на создании полной электронной конструк-торско-технологической модели изделия, позволяющей определить с высокой точностью необходимые координаты всех деталесборочных 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 конструкторско-технологической модели позволяет значительно снизить трудоёмкость сборки изделий и избавиться от необходимости доводочно-доделочных работ и конструктивных доработок в

процессе сборки, сократить номенклатуру дорогостоящей сборочной оснастки.

4) 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.

5) 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. Здесь необходимо заметить, что рост гибкости и сокращение длительности производства являются важнейшими факторами инновационного развития современного предприятия [3].

6) Разработка и реализация проектов организации труда на участках высокопроизводительного гибкого автоматизированного оборудования [4]. Организация труда в данном случае должна основываться на комплексном и своевременном обеспечении произ-

водства всеми необходимыми ресурсами и создании условий для высокопроизводительной бесперебойной работы оборудования. Только рациональная комплексная подготовка подобных производств способна обеспечить достижение поставленных задач развития и гарантировать инвесторам (в том числе государству) окупаемость затрат на внедрение новых технологий и модернизацию производства.

Литература

1. Туровец, О. Г. Современные проблемы организации производства на наукоёмких предприятиях [Текст]: монография / О.Г. Туровец и др. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2012. - 136 с.

2. Стрижанов, И. А. Понятие и особенности производства сложной наукоёмкой продукции [Текст] / И. А. Стрижанов // Организатор производства. -2012. - № 3. - С. 20-21.

3. Туровец, О. Г. Организация производства как важный фактор модернизации инновационного развития предприятий [Текст] / О. Г. Туровец, В. Н. Родионова // Организатор производства. - 2013. - № 1 (56). -С. 23-26.

4. Голубь, Н. Н. Совершенствование организации и оперативного управления производством в цехах машиностроительного предприятия [Текст]: монография / Н. Н. Голубь, И. А. Стрижанов. Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011. - 145 с.

9 8 (473) 2-43-76-67

Ключевые слова: наукоёмкие изделия, сложные изделия, технологические ограничения, стратегия развития, технология производства, эффективность производства.