Цифровая трансформация производственной системы

23 марта 2022

Современный мир стремительно меняется, идет экспоненциальный рост объема информации во всех сферах жизни. С 2020 года объем информации в мире увеличился кратно при этом ускоряется и её устаревание. Мир давно живет в новой цифровой реальности. Как выжить в постоянно меняющемся мире? Ответ один – трансформировать свой бизнес, применяя цифровые технологии.

Глобальная тенденция требует перехода на цифровые методы управления, сегодня уже невозможно создать современный высокотехнологичный продукт без применения цифровых технологий.

Цифровые технологии уже стали частью в мировых компаниях, с которыми мы общаемся и реализовываем совместные проекты. Мы активно работаем не только в России, но и в других странах мира, поэтому просто обязаны обладать всеми возможными конкурентными преимуществами, чтобы уверенно себя чувствовать на рынке. Выход на международный рынок по-прежнему остается стратегической задачей, мы продолжаем участвовать в различных конкурсах по всему миру, и конкурентная борьба очень жёсткая.

Процесс цифровизации производственных комплексов ТМХ в России является тенденцией перехода на цифровые методы управления и наш холдинг не является исключением. Программа цифровой трансформации в ТМХ стартовала с конца 2017 года и ориентируется на внедрение технологии «Индустрии 4.0», которая подразумевает существенное расширение сферы цифровизации и роботизации производства. Это не просто проекты – это следующий этап в развитии холдинга.

Цифровые технологии — уже не показатель современности, а рабочий инструмент, который ускоряет и облегчает процессы. Поэтому мы внедряем «цифру» везде: при конструировании, во внутренних управленческих процессах производстве, в логистике.

Трансмашхолдинг был одним из пионеров цифровизации в машиностроении. Мы придерживаемся конкретных целей, одна из ключевых – это быть ближе к заказчику. ТМХ уже научился повышать эффективность производственных процессов, устраняя потери с использованием методологии бережливого производства. 

Основными направлениями цифровой трансформации этих процессов стали:

  • Разработка и настройка единой цифровой платформы ТМХ. Реинжиниринг и цифровизации процессов разработки и создания техники.

  • Создание цифрового двойника изделия и производства, процессов жизненного цикла изделий, построение умных моделей производственных средств.

  • Промышленная автоматизация и применение перспективных производственных технологий. Создание системы контроля производства в реальном времени (пассивный и активный контроль), идентификация изделий и производственных средств, обеспечивающих жизненный цикл изделия и послепродажного обслуживания.

  • Интеграция систем разработки, моделирования, управления и аналитики на базе цифровых двойников, развитие их с помощью инструментов дополненной и виртуальной реальности и применение элементов искусственного интеллекта для управления производством.
В настоящий момент в холдинге реализуется более 100 проектов и цифровых инициатив. Большая часть проектов цифровой трансформации сконцентрирована в контуре непосредственно производства, т.к. именно в нем заложен высокий потенциал роста.

Для минимизации рисков и расходов ТМХ использовал подход прототипирования и обкатки решений на производственных площадках холдинга, которыми стали наиболее готовые к этому предприятия холдинга: НЭВЗ (Новочеркасский электровозостроительный завод), ТВЗ (Тверской вагоностроительный завод) и БМЗ (Брянский машиностроительный завод).

За последнее время часть проектов успешно завершена, созданные решения переведены в промышленную эксплуатацию. Важно, что решения встроены в технологию производства и приносят ожидаемый бизнес-эффект, например, в части подготовки производства было реализовано несколько проектов в:

Цифровая имитационная модель производства 

Логико-математическое описание объекта, которое используется для экспериментирования на компьютере в целях проектирования, анализа, оценки функционирования объекта, прогнозирования поведения, сравнения альтернатив, визуализации работы системы. 

Имитационное моделирование является одним из методов создания цифрового двойника изделия. Это виртуальная, имитационная физическая модель, будь то люди, места, устройства, сложные системы, процессы, цеха или целый завод. Создание цифрового двойника позволяет смоделировать работу физического объекта еще на этапе его проектирования, на этапе производства, более того, на протяжении всего жизненного цикла. В итоге, ставя перед собой определенную цель, мы можем ответить на главные вопросы: Что можно изменить, на что возможно поменять и что будет в результате? Гораздо более эффективнее производить экспериментирование и моделирование различных ситуации на компьютере, нежели отрабатывать на живых сотрудниках и реально загруженном оборудовании. Уже сейчас возможен расчет мощностей с использованием цифровой модели. Это позволит более эффективно использовать инвестиционную программу заводов.

3D-модель заводов 

Эта технология реализована и постоянно актуализируется. Это позволяет решать комплекс задач: формировать визуальную и графическую документацию по объектам завода, формировать 3D-планировки «по расстановке» технологического, основного и вспомогательного оборудования, также формировать схемы инженерных сетей «заводского» и «цехового» уровней по чертежам. Это особенно востребовано в период реструктуризации производства, когда важно правильно выстроить технологическую линию с учетом фактических размеров оборудования, существующих нормативов, схем коммуникаций и эффективно использовать имеющиеся в наличии производственные площади.

98.jpg


Система управления инженерными данными 

Она управляет данными на всем жизненном цикле, обеспечивает исчерпывающий функционал средств для хранения и управления 3D-модели завода и работы с ней, а также инструменты для коллективной работы с этой моделью. Ушло в прошлое многодневное согласование в ручном режиме планировок, потери времени множества сотрудников, связанных с перемещением по всему заводу для согласования этих документов по службам. Сократилось время на поиск и изучение информации, а также на работу с нормативно справочной информацией (далее — НСИ).

Интерактивные электронные технические руководства 

Это программный продукт, включающий в себя 3D-модель изделия, и 3D-видеоролик с последовательностью сборки, технологический процесс в электронном виде, конструкторская документация и различные нормативные и справочные документы, на которые идут ссылки в техпроцессе. Внедрение интерактивных электронных технических руководств для технологических процессов сборки позволит увеличить качество сборки технических узлов и повысить безопасность персонала. ИЭТР уменьшит время обучения новых сотрудников процессу сборки узлов.

56.jpg


САМ 

Компьютеризированная подготовка производства, использование которой позволяет проектировать технологические процессы, быстро синтезировать управляющие программы для станков с ЧПУ и моделировать процессы механической обработки. Использование САМ программ невозможно без участия постпроцессора. Это программный модуль, предназначенный для преобразования управляющей траектории, сформированной CAM-системой с учетом особенностей кинематики станка, в управляющую программу. Применение постпроцессирования позволило сократить время подготовки производства. При программировании традиционным способом на создание управляющей программы (далее – УП) специалист может потратить от нескольких суток до нескольких недель напряженного труда, при этом оборудование будет «оторвано» от производства. При использовании CAM-программ совместно с постпроцессором трудоемкость программирования УП снижается в несколько раз, при этом нет необходимости занимать оборудование – процесс разработки производится на персональном компьютере.

Программа роботизации производственных процессов 

В настоящее время представлена несколькими проектами: двумя робототехническими комплексами в заготовительном производстве по обслуживанию прессов КЖ2538 (630 тонн) для вырубки листов якорных, статорных, роторных на участке крупной штамповки и РТК плазменной резки швеллеров и листов, которая работает в комплексе с новой дробеструйной камерой.

78.jpg


Эффекты, получаемые при внедрении таких программ позволяют заменить ручной труд на вспомогательные операции, повысить коэффициент сменности оборудования без увеличения численности персонала, увеличить ритмичность производства, уменьшить потери, связанные с особенностями организма человека (усталость при постоянно повторяющихся движениях в течение смены и т.п.) и еще не менее важный аспект- повысить безопасность труда.

В сварочно-кузовном производстве НЭВЗ внедрен комплекс для роботизированной плазменной резки швеллеров и листов, работает в комплексе с новой дробеструйной камерой. Установка предназначена для порезки деталей из швеллеров и листов в размер с возможностью снятия фасок под сварку и позволяет заменить ручную разделку швеллеров на автоматизированную, повысив производительность труда. Также ведутся работы по проработке проекта роботизированного комплекса для участка изготовления буферных брусьев.

11.jpg


В контуре производства созданы и реализуется комплекс решений:

Система мониторинга производственного оборудования 

Она позволяет в режиме реального времени отслеживать статус работы оборудования и идентифицировать причины простоев, получать сводные отчеты о работе оборудования. Это позволяет нам существенно снизить простои оборудования и на основе поступающих данных более эффективно использовать оборудование, повышая производительность труда.

Система мониторинга сварочного оборудования

Также в режиме онлайн дает информацию о статусе работы сварочного оборудования, о причинах простоев, о нарушениях режимов сварки. Повышая эффективность использования оборудования, система также позволяет улучшить качество сварных швов, блокируя работу при несоответствующих режимах сварки.

Система прослеживаемости ТМЦ при помощи RFID – технологии

Позволяет повысить эффективность управления ритмичностью сборочных линий управляя поставками отслеживаемых деталей и узлов. Электронный интерфейс системы управления позволяет видеть весь технологический путь детали или узла. Это дает возможность получить реальные данные о фактическом цикле изготовления отслеживаемых узлов, сократить производственный цикл путем контроля ритмичности комплектной поставки, времени простоя персонала в ожидании комплектующих и устранением выявленных потерь, а также обеспечивает прослеживаемость сборочных узлов на всем жизненном цикле.

Система внутрицехового планирования (MES-система) 

Позволяет создать эффективную и качественную систему оперативного управления в цехе.  Использование системы позволяет оптимизировать производственный цикл, руководствуясь оптимальным расчетом приоритетов партий запуска, минимизацией времени переналадок, планированием операций от самого загруженного рабочего места. Повышена оперативность принятия решений при прозрачности и прослеживаемости производственных процессов с учет и анализом данных с детализацией до уровня производственных операций. Контролем последовательности выполнения операций обеспечено повышение исполнительской дисциплины и повышение качества выполняемых работ.

В области обслуживания оборудования реализованы пилотные работы по вибромониторингу и вибродиагностике

Методы неразрушающего контроля промышленного оборудования, основанные на измерении и анализе комплекса параметров вибрации. В настоящее время вибрационная диагностика машин и механизмов признается одним из самых удобных и информативных методов технической диагностики, позволяющим достоверно судить о текущем техническом состоянии оборудования и наличии в нем скрытых дефектов в любой стадии развития, что потенциально сократит потери от аварийных простоев оборудования и ознаменует переход на ремонт оборудования по текущему состоянию, что существенно снизит затраты на ремонты.

В части логистики и снабжения реализован проект по внедрению системы мониторинга транспорта

Он позволил более эффективно использовать, обеспечивая диспетчеризацией его более высокую загрузку и устранение потерь, связанных с простоями. 

В сфере управления качеством цифровизация вошла сразу несколькими проектами

Технология компьютерного зрения 

Она выполняет функцию эталонной проверки качества собранного узла. Проект реализовался в электровозосборочном производстве НЭВЗ на участках, где производится монтаж блоков силовых агрегатов, на клеммных рейках внутри кузова электровоза. Главной целью разработки проекта является автоматизация процесса и операций контроля качества, которая достигается путем распознавания маркировки проводов на клеммных рейках и сверку их с эталонной электрической схемой. В дальнейшем планируется интеграция с системой управления инженерными данными (на платформе IPS) и системой управления технологическими сборочными линиями (УПТСЛ).

Система для фиксации качественных параметров проверки выпускаемой готовой продукции и отметок о приемке персоналом ЦТА РЖД

Программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий решение задач контроля качества сборки локомотивов, внесения, учёта и анализа (сортировки и классификации) выявленных несоответствий, мониторинга ситуации службой оперативного контроля и руководителями предприятия. Этот   комплекс реализован в форме планшетов и смартфонов в промышленном исполнении. Система предназначена для оперативного управления процессом приемки готовой продукции, внесения отметок о несоответствии качественным параметрам, внесения отметок о доработках, внесения отметок о приемке представителями ЦТА и хранения полученной информации с возможностью анализа и создания отчетов, что позволяет эффективнее выполнять процедуру приемки локомотивов.

Ведется проработка темы Smart

Решение включает в себя сборочный инструмент и программно-аппаратный комплекс. Такое применение обеспечивает: выполнение сборочных операций затяжки болтовых соединений сборочных единиц, фиксацию, передачу и сохранение моментов болтовых соединений в режиме реального времени в процессе выполнения операции, фиксацию, передачу и сохранение параметров времени начала и завершения выполнения операции с идентификацией рабочего и ДСЕ (детали и сборочные единицы).

Размышляя над подходом к цифровой трансформации, в ТМХ пришли к выводу, что нецелесообразно цифровизовать одну сферу деятельности, один цех, одно предприятие – здесь важен комплексный подход. Самое главное – это встраивание цифровых решений в процессы организации — это изменение логики и самих процессов построения бизнеса.

Перечисленные выше проекты, это всего лишь часть программы цифровой трансформации ТМХ. Однако отметим, что цифровизация коснулась практически всех сфер деятельности заводов и всех функциональных дирекций предприятий ТМХ. В холдинге остается много инициатив в части общекорпоративного направления, в рамках которых идет трансформация управленческих процессов и создание решений по поддержке и принятию управленческих решений.

"Популярная механика