Пандемия COVID-19 повлияла на все аспекты нашей жизни, и промышленность не исключение. Производствам пришлось сократить рабочие смены, перевести часть персонала на удаленный режим работы и реорганизовать пространство так, чтобы обеспечить максимальную защиту своих сотрудников. Продуктивность пострадала, но заводу в небольшом шведском городе Гимо удалось избежать больших потрясений.
Главную роль в этом сыграла цифровизация производства, внедрение которой в повседневную жизнь предприятия началось задолго до появления коронавируса.
Завод Sandvik Coromant в г. Гимо (Швеция) производит токарные, фрезерные и сверлильные инструменты из стали или алюминия. В 2019 году на Всемирном экономическом форуме в швейцарском городе Давосе он в очередной раз был признан «маяком» цифровизации. Рейтинг-лист подобных предприятий составляется по итогам оценки более чем 1 тыс. производителей с учетом успешного внедрения цифровых технологий и наличия весомых результатов их реализации.
Практически полная автоматизация процессов производства – для сотрудников Sandvik Coromant не фантастика и утопия, а реальность.
На заводе в Гимо между производственными машинами и станками не ходят человекоподобные роботы, на стенах не висят огромные экраны с тысячей графиков и вычислений, а операторам не выдают очки виртуальной реальности. На первый взгляд, это обычный производственный цех – шумный, просторный, чистый, но, если приглядеться, можно заменить отличия.
Саймон Смедберг, менеджер по автоматизации на заводе Sandvik Coromant в Гимо: «Мы уже двадцать лет занимается автоматизацией и цифровизацией своих заводов, и делаем это не потому, что так модно, а потому, что верим, что связь между интеллектуальными системами и машинами – это новый шаг на пути оптимизации производства».
«ОЗЕРО» ДАННЫХ
Годовой объем производства завода Sandvik Coromant составляет 15 000 пластин и 14 600 различных инструментов. Производственный цикл тут реализован в виде цифрового потока, а это значит, что датчики, прикрепленные к высокоподвижным роботам, станкам с числовым программным управлением и инструментам, передают технические данные в Единый центр обработки информации, что позволяет дистанционно контролировать производство.
Специалисты получают информацию о давлении, температуре, показателях вибрации и акустики автоматически, не осуществляя ежедневный обход производственных помещений и установленного оборудования. Цифровой поток затрагивает не только непосредственно производства, но и многочисленные склады – специальная программа анализирует, с какой скоростью расходуется запас каждого инструмента и отправляет соответствующий отчет в отдел закупок. Специальная интеллектуальная программа осуществляет мониторинг производительности оборудования и используется для прогнозирования его поломок, что существенно облегчает работу операторам.
Раньше им приходилось постоянно следить за процессом, потому что предсказать, когда потребуется сменить инструмент или деталь в станке, было сложно, а выход оборудования из строя даже на короткий период отражался на производительности, что, в свою очередь, приводило к снижению экономической эффективности производства.
Для обеспечения взаимосвязи между всеми системами, от управления запасами до отслеживания производства, завод собирает не менее 400 млн информационных единиц в день, или 1200 – в секунду. Данные, полученные от роботов, станков с ЧПУ и режущих инструментов, отражают информацию об их рабочем состоянии.
Для обеспечения взаимосвязи между всеми системами, от управления запасами до отслеживания производства,завод собирает не менее 400 млн информационных единиц в день, или 1200 в секунду. Данные, полученные от роботов, станков с ЧПУ и режущих инструментов, отражают информацию об их рабочем состоянии.
АВТОМАТИЧЕСКАЯ ПЕРЕНАЛАДКА
На заводе в Гимо работает около 500 ед. машинного оборудования, и еще 10 лет назад каждое их действие задавалось вручную. При каждом новом заказе любое изменение в партии требовало вмешательства специалиста, он программировал оборудование и смену инструментов захвата и фрезерования шарнирного рычага.
Более того, операторам дневных бригад приходилось осуществлять наладку для ночных смен, что занимало много времени. Теперь робот производства компании Yaskawa на пятиосевой обрабатывающей машине производства компании Okuma получил возможность самостоятельно перенастроить сам себя и без вмешательства человека изменить свои «захватные органы» для выполнения различных операций, команда на которые поступает из внутренней системы управления завода, будь то небольшие партии или целая серия.
Программное обеспечение сначала дает команду отправить необработанные металлические стержни в ящик с соответствующим штрих-кодом, затем его сканирует и передает все необходимые характеристики роботу, который в соответствии с ними подбирает необходимые инструменты для фрезерования заготовок.
Использование в производственном процессе роботов дало также возможность полностью перевести на удаленную работу сотрудников ночных смен – с 22:30 до 5:30 на заводе нет операторов.
При этом если для того, чтобы изготовить партию инструмента, раньше требовалось тридцать дней, то теперь – всего два с половиной. Благодаря этому в период с 2014 по 2018 год производительность труда на одного сотрудника увеличилась на 55%, в то время как средний размер партии увеличился с 102 ед. в 2004 году до 200 ед. в настоящее время. Следует отметить и еще одно существенное обстоятельство – система интеллектуальной автоматизации осуществляет бесконтактную наладку, а именно – автоматическое изменение шаблонов проектирования.
Это означает, что производство не останавливается во время безлюдных смен, а время, затрачиваемое на техническую проверку, сводится к минимуму.
Благодаря цифровизации производства Sandvik Coromant экономит 64 тыс. часов производственного времени в год, и завод в Гимо обеспечивает большую часть этой экономии.
БЕЗ ЧЕЛОВЕКА ОТ НАЧАЛА ДО КОНЦА ПРОЦЕССА
Еще один фактор, который отличает завод в Гимо от других, – полная автоматизация всех элементов производственного процесса от заказа до доставки продукта. После того, как клиент оформил заказ на сайте, через систему планирования ресурсов предприятия (Enterprise Resource Planning, ERP), информация о нем передается в программное обеспечение автоматизированной технологической подготовки производства (Computer-Aided Process Planning, CAPP). Она определяет, какая из девяти производственных площадок Sandvik Coromant в мире может принять заказ, сколько времени займет производство и сколько это будет стоить.
Затем информация направляется в систему автоматизированного проектирования (СomputerAided Design, CAD), которая выполняет 3D-чертеж детали, которую необходимо изготовить. Наконец, автоматизированная система подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ (Computer-Aided Manufacturing, CAM) преобразует данные в потребное для программирования оборудования и его робота программное обеспечение.
После отправки продукта клиенту чертежи и программы удаляются, сохраняется только код изделия, содержащий параметры продукта. Если клиент хочет заказать его снова, все данные восстанавливаются из этого кода, таким образом, сокращается объем данных, хранящихся на заводских серверах. В то же время, если в будущем код будет улучшен, эти изменения будут автоматически загружены из ссылки на продукт.
Саймон Смедберг, менеджер по автоматизации на заводе Sandvik Coromant в Гимо: «Мы хотим, чтобы роботы не просто следили за производством, но, кроме того, чтобы они совершенствовались сами по себе. Сейчас мы разрабатываем новую программу, которая позволила бы автоматически удалять части кода, соответствующие ненужным движениям оборудования. Это поможет сэкономить несколько секунд на операцию, что, в итоге, выльется в значительную экономию ресурсов и увеличение производительности».
ЗЕЛЕНЫЕ ФАБРИКИ И ЭКОЛОГИЧНЫЕ СИСТЕМЫ
Глобальная самоизоляция поспособствовала улучшению экологической обстановки по всему миру – где-то сошел производственный смог и стали видны горы, где-то в города вернулись популяции птиц и животных. И правильный подход к работе производств может помочь сохранить результат. Общая площадь завода в Гимо составляет более 100 тыс. кв. м, и его успешная работа связана со значительными энергозатратами и выделением большого количества тепла.
Для того, чтобы уменьшить «экологический след» производства, компания Sandvik Coromant установила новый узел контроля температуры, дающий возможность использовать около 90% тепла, которое вырабатывается в ходе процесса спекания, вторично. В итоге улучшения объем выбросов парниковых газов сократился на величину около 1850 т в год.
Одна из основных целей компании на период до 2030 года – повысить энергоэффективность на 2,5% в год с помощью конверсии или сокращения энергопотребления при выполнении операций, а также увеличить использование чистой энергии и вдвое уменьшить выбросы загрязняющих атмосферу веществ. Однако адаптироваться к изменениям невозможно без помощи умных инструментов.
В 2019 году компания разработала и внедрила на шести производственных площадках цифровую программу оценки эффективности экологических решений. Зеленые фабрики и экологичные системы от компании Sandvik Coromant охватывают всю производственную цепочку и выполняют фиксированные измерения по шести основным направлениям: безопасность, ресурсы, производственная среда, выбросы и отходы, производство и площадка, здание и инфраструктура.
Вместе с тем этот комплекс измерений представляет собой гораздо больше, чем просто сбор информации, – инструмент выделяет главное, информирует о рисках, дает рекомендации для принятия решений, оформляет ежеквартальные отчетные документы для директоров заводов и персонала, ответственного за обеспечение экологичности производства.
В основе принятого компанией комплексного подхода к обеспечению экологичности производства лежит сокращение всех видов энергозатрат за счет рекуперации избыточного тепла; перехода на светодиодные светильники, солнечные батареи и прочие не ископаемые источники энергии; повторного использования сырья вместо добычи нового, установки встроенных датчиков и даже такая мера, как отказ от привычки использовать бумажные стаканчики в зонах отдыха. Здесь важен каждый даже маленький шаг на пути к сохранению окружающей нас среды.
Надин Кровельс, президент компании Sandvik Coromant: «Безопасность работников является важной причиной автоматизации нашего производства. Она защищает от несчастных случаев, а сейчас еще и оберегает от вируса. Мы вышли на новый цифровой уровень, и завод по производству инструментов в Гимо яркое тому подтверждение – из 16 000 предприятий он был признан передовым в Индустрии 4.0. Это означает, что наше высокоавтоматизированное оборудование охватывает многие преимущества цифрового производства. Конечно, роботы – это хороший актив, но самым важным активом остаются наши люди, и я уверена, что это никогда не изменится».
В феврале этого года завод Sandvik Coromant в Гимо посетили представители ОМК – крупного российского производителя металлопродукции для энергетических, транспортных и промышленных компаний. Цель визита состояла в том, чтобы перенять опыт Sandvik Coromant в управлении цифровым производством. Российские специалисты посмотрели, как на заводе реализуются инструменты Индустрии 4.0 и осуществляются программы «Зеленой фабрики» и «Бережливого производства».
