ПРОБЛЕМА ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются вопросы импортозамещения оборудования для создания гибких производственных систем в условиях современной экономической ситуации. Проводится анализ доступного оборудования, требуемого для создания гибких производственных систем. Сравниваются оборудование, требуемое для создания гибких производственных систем по техническим характеристикам. Приводится схема компоновки гибкой производственной ячейки из доступного оборудования.

Ключевые слова: способ организации производства, гибкая производственная система, гибкая производственная ячейка, технологическое оборудование, робототехнический комплекс, контрольный комплекс, транспортный комплекс.

На Уральском заводе гражданской авиации, специализированном на ремонте двигателей авиационной и наземной техники, есть необходимость в повышении производительности труда и уменьшения брака из-за человеческого фактора при производстве корпусных деталей, весом от 10 до 20 кг, диаметром от 200 до 400 мм, имеющих сложную конфигурацию и высокие требования. Также ввиду специфики ремонта двигателей необходима быстрая переналадка оборудования для механической обработки, с этими целями предлагается создать гибкую производственную ячейку (далее ГПЯ) для механической обработки. Однако, ввиду введенных санкций на поставку оборудования, есть необходимость в создании ГПЯ силами отечественного, либо доступного на данный момент оборудования. Требуется провести сравнительный анализ доступного и санкционного оборудования для создания ГПЯ и проанализировать возможность создания ГПЯ из доступного оборудования с целью выявления достоинств, недостатков для модернизации и рекомендаций к разработке отечественного оборудования для создания ГПЯ.

Представление ГПС из санкционного и из доступного оборудования

Автоматизация производственных процессов является передовой задачей в машиностроении, требующая создания нового и современного оборудования, организацией производственных процессов и управления ими. Автоматизация позволяет повысить производительность труда, коэффициент загрузки оборудования, понизить уровень брака и травмоопасность.

Гибкие производственные системы (ГПС) – это управляемая средствами вычислительной техники совокупность технологического оборудования, состоящего из разных сочетаний гибких производственных модулей и (или) гибких производственных ячеек, автоматизированной системы технологической подготовки производства изделий, разновидности которых ограничены технологическими возможностями оборудования [1]. Другими словами, ГПС это комплекс оборудования, соединенного между собой транспортной системой, управляемой центральным компьютером.

ГПС называются «гибкими» ввиду того, что система способна создавать продукцию разной конфигурации и размеров, а объемы производства можно регулировать в соответствии с изменяющимися моделями спроса.

Гибкие производственные системы являются наиболее передовым методом изготовления продукции в производстве на данный момент.

Частью ГПС являются гибкие производственные ячейки (ГПЯ), отличие заключается в том, что ячейка представляет собой комплекс из одного либо несколько станков, складской и транспортной систем, манипулятора, а также дополнительных рабочих мест – для мойки, сушки и контролирования размеров.

Корпусные детали, производимые в авиастроении, имеет форму тела вращения сложной конфигурации, ввиду чего обработку таких деталей желательно производить на 5-осевых токарно-фрезерных обрабатывающих центрах с числовым программным управлением (ОЦ с ЧПУ).

Основой ГПЯ является обрабатывающий центр, который должен отвечать параметрам гибкости и иметь широкие возможности для обработки разных по конструктивным особенностям деталей, должен иметь противошпиндель и фрезерную головку, автоматическую смену инструмента и обеспечивать 5-освевую обработку. Для качественного сравнения характеристик оборудования требуется сравнить самое передовое оборудование.

В качестве основы для ГПЯ из санкционного оборудования был выбран токарно-фрезерный многоосевой ОЦ с ЧПУ Puma SMX 2600 Южнокорейской фирмы Doosan [2]; многоцелевой токарно-фрезерный центр VMT-X200 Тайваньской фирмы VICTOR Taichung [3]; токарно-фрезерный станок CTX beta 800 TC Немецко-Японской фирмы DMG MORI [4].

В качестве отечественного оборудования для создания ГПЯ был выбран токарно-фрезерный обрабатывающий центр СТТ 70F (1740F) [5] Российского производства «Рязанский Станкозавод» являющейся частью производственных площадок компании «СТАН»; ТФЦ 600 «Савеловский машиностроительный завод» также входящий в станкостроительную компанию «СТАН» [6].

Таблица 1.

Характеристики ОЦ с ЧПУ

* опция

Как видно из таблицы, отечественные станки не слишком уступают по характеристикам иностранным, однако часть комплектующих узлов производится странами, которые вводят санкции на свое оборудование. Следует отметить, что компания DMG MORI, также покинула Ульяновск, где производились ОЦ с ЧПУ.

Также, как видно из таблицы – отечественные станки используют в базовой комплектации импортные устройства числового программного управления (УЧПУ), однако существует производство УЧПУ силами отечественных предприятий, такими как: «Балт-систем» г. Санкт-Петербург, «Ижпрэст» г. Ижевск, «Мехатроника» г. Иваново и другие. [7]

Для транспортирования заготовок в зону обработки и выгрузки из нее деталей в условиях ГПЯ необходим 6-осевой манипулятор, так как вес заготовки 16,5 кг нам потребуется манипулятор с достаточной номинальной нагрузкой и рабочим радиусом около, достаточным для достижения всех необходимых станций ГПЯ.

Для ГПЯ из импортного оборудования были выбраны манипуляторы KR 20 R3100 Немецкой фирмы «KUKA» [8]; GP20HL Японской фирмы «YASKAWA» [9].  Для ГПЯ из доступного оборудования выбраны манипуляторы TSR170-20 Китайской фирмы «TOPSTAR» [10]; JZJ20A-180 Китайской фирмы «JZJRT»[11].

Таблица 2.

Характеристики манипуляторов

Российские промышленные манипуляторы необходимые для наших задач отсутствуют, в данный момент в наличии только производство коллабаративных роботов с максимальной нагрузкой до 5 кг от компании «НПО Андроидная техника» и до 6 кг от компании «Ростех», также есть производство манипуляторов GRINIK консольного типа от компании «АвангардПЛАСТ» в г. Новосибирске, однако они не подходят под наши требования.

Китайские манипуляторы не обеспечивают достаточного рабочего радиуса в сравнении с Немецкими и Японским, также есть проблема с интеграцией управления, на сайте продавцов нет информации о системе управления, возможность в интеграции под отечественные системы управления остается под вопросом.

Координатно-измерительные машины (КИМ) в составе ГПЯ выполняют важную роль входного контроля заготовок и окончательного контроля деталей, благодаря датчикам в автоматическом режиме система получает данные о соответствии качества полученных деталей. КИМ должна быть компактной и точной. Иностранный рынок богат точными средствами измерения, КИМ в том числе. Японская компания «Mitutoyo» производит КИМ CRYSTA-Apex V544 [12]. Великобританская компания «Renishaw» производит Equator 500 Extended Height [13]. КИМ-500 является самой компактной КИМ российской компании «Лапик» [14]. Из дружественных стран КИМ производит КНР «YUFENG (XI'AN) Metrology Technology Co., Ltd.» КИМ Micro575 [15]; «Xian lead metrology Сo., Ltd» КИМ FLY 654 [16].

Таблица 3.

Характеристики КИМ

Рисунок 1. Схема ГПЯ из доступного оборудования, где 1 – обрабатывающий центр с ЧПУ СТТ 70F (1740F), 2 – КИМ-500, 3 – промышленный манипулятор TSR170-20, 4 – стол готовых деталей, 5 – стол с заготовками, 6 – шкаф системы управления, 7 – моечная машина, 8 – пульт оператора

Стоит отметить, что китайские, как и большинство КИМ используют контроллеры и сенсорные системы Великобританской компании «Renishaw».

Новый тип координатно-измерительных машин, имеющих в своей основе реализацию платформы Стюарта. За счет управляемого наклона каретки такие машины позволяют производить контроль труднодоступных элементов деталей, измерить которые с применением портальных КИМ не представляется возможным. По такому принципу построена КИМ Equator и КИМ-500 Российской компании «Лапик». Также компания «Лапик» разработала программное обеспечение Bladeinspector и Gearinspector с помощью которых производятся автоматические измерения.

Таким образом, проведя анализ оборудования, мы можем составить компоновку ГПЯ из доступного оборудования. В ее состав из основного оборудования будут входить ЧПУ ОЦ с ЧПУ СТТ 70F (1740F), КИМ-500 и промышленный манипулятор TSR170-20.

В случае обнаружения КИМ-500 размера, выходящего за поле допуска она дает сигнал на прекращение цикла работы ГПЯ и вызывает оператора для ликвидации ошибки.

Таким образом мы рассмотрели возможность импортозамещения оборудования для создания гибких производственных ячеек для механической обработки деталей авиастроения корпусного типа. На данный момент нет возможности создать данную систему используя исключительно Российское оборудование ввиду причин, указанных ранее, однако при помощи импорта из дружественных стран создание требуемой ГПЯ возможно.

Список литературы:

1. ГОСТ 26228-90. Издания. Системы производственные гибкие. Термины и определения, номенкулатура показателей. М., 1990. 9 с.
2. Doosan Machine Tools. Puma SMX [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.doosanmachinetools.us/turning-centers/multifunction-mill-turn-center/puma-smx (дата обращения: 15.03.2022).
3. Victor Taichung. Автоматизированные производственные комплексы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.victor-cnc.ru/catalog/mnogofunktsionalnye-obrabatyvayushchie-tsentry (дата обращения: 15.03.2022).
4. DMG MORI. CTX beta 800 TC [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://en.dmgmori.com/products/machines/turning/turn-mill/ctx-tc/ctx-beta-800-tc  (дата обращения: 15.03.2022).
5. СТАН. Токарно-фрезерные обрабатывающие центры СТТ 55F (1728F), СТТ 70F (1740F), СТТ 125F (1750F) [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://stan-company.ru/catalog (дата обращения: 15.03.2022).
6. Микрон. Интегрированный центр модель ТФЦ 600 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.mikron33.ru/TFZ-600.html (дата обращения: 15.03.2022).
7. Станки каталог. Российские производители современных ЧПУ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://stanki-katalog.ru/st_21.htm (дата обращения: 15.03.2022).
8. KUKA. Промышленные роботы. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.kuka.com/ru-ru/продукция-услуги/промышленная-робототехника/промышленные-роботы/kr-iontec (дата обращения: 15.03.2022).
9. Yaskawa. GP20HL [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.ru.yaskawa.eu.com/products/robots/handling-mounting/productdetail/product/gp20hl_684 (дата обращения: 15.03.2022).
10. Made-in-china. TSR170-20 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://ru.made-in-china.com/co_topstar-china/product_Topstar-Spraying-Robot-6-Axis-10kg-20kg-50kg-220kg_egoyruuiy.html (дата обращения: 15.03.2022).
11. Fulzh. Jzj20A-180 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  https://www.fulzh-robot.com/showroom/automatic-industrial-robotic-arm-metal-finishing-machinery-robot-for-grinding-polishing-with-ce-certificate-jzj20a-180.html (дата обращения: 15.03.2022).
12. Mitutoyo. Coordinate Measuring Machines [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  https://shop.mitutoyo.eu/web/mitutoyo/en/mitutoyo/08/index.xhtml (дата обращения: 17.03.2022).
13. Renishaw. Equator 500 [Электронный ресурс]. – Режим доступа:  https://www.renishaw.ru/ru/equator-500-gauging-system--43237 (дата обращения: 17.03.2022).
14. Лапик. Координатно-измерительная машина КИМ-500 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://lapic.ru/produkcziya/kim-500/ (дата обращения: 17.03.2022).
15. NANO Metrology. Станок Координатно-Измерительный [Электронный ресурс]. – Режим доступа:   https://www.cmm-nano.com/coordinate-measuring-machine/bridge-coordinate-measuring-machine/cnc-bridge-coordinate-measuring-machine.html (дата обращения: 17.03.2022).
16. LEAD METROLOGY. FLY Series Bridge CMMs [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.leadmetrology.com/cmm-Bridge_Type_CMM_15.htm (дата обращения: 17.03.2022).