ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА НА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРЕДПРИЯТИИ

OPTIMIZATION OF THE PRODUCTION PROCESS AT A MACHINE-BUILDING ENTERPRISE

Shubin Vitaly Sergeevich,

student, Institute of Production Technologies and Engineering, Moscow State Technological University "STANKIN",

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается оптимизация производственного процесса в комплексе на машиностроительных предприятиях Российской Федерации. Статья затрагивает вопросы цифровизации, современных подходы для повышения эффективности производства, применение цифровых двойников, технологии искусственного интеллекты и автоматизацию производства.

Проанализированы тенденции вложений инвестиций для повышения эффективности машиностроительного предприятия, что сказывается на приоритизация распределения финансов в разные секторы машиностроительного сектора. В статье обоснована значимость и ценность подхода внедрения цифровых я тенденции машиностроения для повышени конкретности предприятия.

ABSTRACT

The article discusses the optimization of the production process in the complex at machine-building enterprises of the Russian Federation. The article deals with issues of digitalization, modern approaches to increase production efficiency, the use of digital twins, artificial intelligence technologies and production automation.

The trends of investments in order to increase the efficiency of a machine-building enterprise are analyzed, which affects the prioritization of the allocation of finances to different sectors of the machine-building sector. The article substantiates the importance and value of the approach of introducing digital technologies into the trends of mechanical engineering to increase the specificity of the enterprise.

Ключевые слова: цифровой двойник, автоматизация, машиностроение, машиностроительное предприятие, оптимизация, цифровизация.

Keywords: digital twin, automation, mechanical engineering, machine-building enterprise, optimization, digitalization.

Введение

Актуальность выбранной темы в современной России играет немаловажную роль. Деятельность машиностроительных предприятий в 21 веке имеет ключевое значение не только для развития экономики страны, но и является залогом экономической и оборонной безопасности страны. Оптимизация процессов играет роль для повышения эффективности самого предприятия, улучшения качества продукции, развитию технологического прогресса.

Основы исследования

Оптимизация и повышение эффективности изготовления продукции машиностроения является одной из главных целей инжиниринга, которая направлена на достижение максимальной производительности, качества и прибыльности производства.

Процесс оптимизация для машиностроения имеет огромные перспективы и ведет к:

− повышению конкурентоспособности продукции;

− расширению внутреннего рынка продукции машиностроения;

−модернизации производств, которые уже функционируют на инновационной основе;

− созданию новых производств, при использовании современных IT-технологий, компьютеризированных систем;

− развитию и совершенствованию кадрового потенциала, росту производительности труда;

− выпуску высокопроизводительного и экономичного оборудования;

− повышению инвестиционной привлекательности;

−обеспечению поддержки экспорта машиностроительной продукции в России.

Машиностроительный комплекс России – один из главных фондообразующий элементов, но на данный момент нем преобладает моральный и физический износ основных фондов. Большая часть оборудования, порядка 60-70% было потеряно или изношено от мощности. Более 15 тысяч предприятий машиностроения на фоне кризиса в 2000 году потерпели банкротство и ликвидацию.

Из-за кризисов с 1999 года, что упоминались, рентабельность производства снижалась, что за десять лет сказалось на сокращении в 9 раз. Произошло снижение уровня рентабельности активов до 2,1% и уровня производительности труда в 4 раза, количество убыточных предприятий достигло 33%. Инвестиции в обновление основных фондов сократились в 5 раз, что значительно сказалось на уровне инвестирования в машиностроительный комплекс. Ниже представлены данные о структуре инвестирования в основной капитал по направления воспроизводства. [1]

Таблица №1.

Структура инвестиций в основной капитал по направлениям воспроизводства, млрд. руб.

Источник: [1, с. 56-57]

Из представленных данных в таблице по разделу модернизации и реконструкции видно, что инвестиции в транспортные средства в 2019 году составили 1,5% от общей доли, ИКТ оборудования – 2,3%, прочие машины и оборудование, включая хозяйственный инвентарь и другие объекты, составляют 25,8%. На этом основании можно сделать вывод: машины и оборудование являются более приоритетными в инвестировании машиностроения. Однако, в целом, большинство инвестиций направлено в отрасль строительства. Это сказывается на устаревании оборудования и технологий производства.

Способы оптимизации производственного процесса

Самым популярным и перспективным процессом оптимизации на машиностроительном предприятии является цифровизация. Это возможность использовать технологии цифрового моделирования и проектирования изделий или производственных процессов. В данном случае, суть заключается в создании цифровых двойников производственного процесса.

Цифровые двойники

Рассмотрим примеры цифровых двойников.

1) Liot представляет собой систему компьютерных сетей, которые объединены и подключены к промышленным объектам со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора данных и их обмена. Помимо этого, есть возможность удаленно контролировать и управлять автоматизированные процессы без участия человека, что в данном случае может послужить снижением себестоимости продукции в будущем. Данная система позволит сократить чисто поломок оборудования, сбоев в системе, наладить более качественное управление поставками. [2]

2) Аддитивные технологии, связанные с 3D печатью. Это технологические методы производства изделий, основанные на формировании изделий по этапам с добавлением материала на заготовку.

Для машиностроения, как одной из ключевых отраслей российской экономики, исключительно важны разработки нового оборудования и применение передовых решений. 3D-технологии всецело отвечают этим потребностям. Совершенствуясь, они обеспечивают все большую эффективность, позволяя предприятиям сократить и упростить технологический процесс и оптимизировать расходы на производство.

К примеру, создание прототипа на 3D-принтере займет не месяцы, как на традиционном производстве, а всего несколько часов. Значительно экономятся временные затраты на доработку конструкции и запуск продукта в серийное производство, и, соответственно, снижается стоимость всего проекта. Благодаря применению 3D-сканеров и программного обеспечения для реверс-инжиниринга и контроля геометрии затраты времени и средств сокращаются в среднем в 1,5 раза.

Такой вид оптимизации, как внедрение 3D возможностей, уменьшает количество деталей, вследствие уменьшения возможности брака и снижает массу изделия.

3) Дополненная реальность – VR-реальность. Это процесс наложения материала, отображаемого компьютером, на разные объекты. Данный тип двойника представляет собой рекомендации в виде виртуальных инструкций процесса сборки узлом и комплектующих изделий. VR-реальность имеет широкое применение в сборочном производстве. Например, такой двойник использует компания Boeing, которая для соединения электронных компонентов использует дополненную реальность в системе управления самолете «Freghter 787-8».

Из российских предприятий, используемые VR системы стоит отметить компании «СИБУР» (нефтегазохимическая компания) и «Газпром нефть». В СИБУРе дополненная реальность используется для визуализации правил охран труда и промышленной безопасности. Помимо этого, в компании сформирован тренажер по ремонту оборудования с применением VR технологии. Таким образом, тренажер способен обучить сотрудников по ремонту, сократить время в производственном процессе.

Использование искусственного интеллекта в целях оптимизации производственного процесса.

Современная Россия находится на пятом технологическом укладе, где развивается цифровое машиностроение, развитие станкостроения и оборудования, которое позволяет предприятиям повысить эффективность и автоматизацию производства.

Искусственный интеллект и машинное обучение интегрированы в современные ЧПУ-системы, что позволяет самообучаться станкам и подсказывать оптимальные параметры работы (обработки детали). Такое внедрение положительно сказывается на самом производственном процессе, поскольку происходит более эффективная обработка деталей, быстро, а в частности и самостоятельно меняются настройки оборудования и программ для различных задач.

Автоматизация и роботизация производства

По мере роста объемов производства в любой сфере объективным решением является автоматизация процессов, которая подразумевает внедрение новых технологий и оборудования. В данном пункте речь пойдет о физическом оборудовании и основных фондах.

Программно-аппаратные комплексы

Это системы технических и программных средств, которые работают параллельно над выполнением одной или нескольких однородных задач. С помощью внедрения таких комплексов удается повысить эффективность и рентабельность производства, сократить объемы оборотных средств.

Ярким примером является роботехника. Она представляет собой научно-техническое направление, включающее разработку, создание и использование манипуляторов, роботов и роботизированных технологических комплексов, а также связанные с этим организационные, социально-экономические, производственные процессы. Промышленный робот стал одним из главных шагов в развитии гибкой автоматизации для оптимизации производства с возможность не только постоянно повторять одни и те же операции с гарантированной точностью, но и с возможность простого перепрограммирования в случае изменения производственной программы пользователя.

Основной принцип роботизации производства – это замена ручного труда на автоматизированные системы. Роботы могут выполнять монотонные, тяжелые и опасные операции, освобождая людей от рутины и уменьшая риск травм и ошибок.

Роботы могут быть интегрированы в общую систему управления производством, что позволит им взаимодействовать с другими машинами, обмениваться данными, координировать свои действия для достижения оптимальной производительности.

Помимо этого, роботы способны обучаться и адаптироваться к новым задачам и условиями. Они должны быть запрограммированы и настроены для выполнения конкретных операций, но также должны самостоятельно учиться и улучшать свою производительность.

Одним из примеров является Московский завод координатно-расточных станков, где установлены роботы для обслуживания двух станков с ЧПУ. До появления робота, сотрудники не могли оперативно загружать станки, вследствие чего терялось время и была низкая производительность. Поставленный робот на предприятии позволил увеличить производительность в 3 раза за счет автоматизации цикла, обработки детали, загрузки станков.

Выводы

Машиностроительным предприятиям, имея устаревшее оборудование, некачественное выполнение задач, низкую производительность в условиях цифровизации, рекомендуется оптимизация всего производственного процесса. Достичь этого можно с помощью внедрения автоматизации большинства процессов.

Компании выбирают стратегию оптимизацию производства с целью снизить издержки, оперирую различными инструментами. Можно предположить, что конечные результаты не всегда могут быть достижимы, но следует прибегнуть к попытке изменения подхода, проанализировать применяемые методы, их эффективность.

Таким образом, на основании исследования можно сделать вывод, что оптимизация производственных процессов необходимо для повышения эффективности деятельности машиностроительного предприятия. Для повышения можно оптимизировать процесс заготовки деталей, систему логистики, автоматизировать линию производства и систему контроля. Данный анализ дал общее представление о значимости цифровизации и оптимизации производства.

Список литературы:

1. Сунтеев, А. Н., Попова, Л. В. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ ЗА СЧЕТ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В УСЛОВИЯХ ЦИФРОВИЗАЦИИ / А. Н. Сунтеев, Л. В. Попова // Шаг в науку. — 2021. — № . — С. 56-57.
2. Бабкин А. В. Формирование цифровой экономики и промышленности: новые вызовы : монография / А. В. Бабкин – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2018. – 660 с
3. Борисов В. Н., Почукаева О. В. Современные проблемы повышения эффективности развития машиностроения // Научные труды: Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН. – 2017. – № 15. – С. 170–184.
4. Уварова Г. Оптимизация производства: проблемы и подходы [Электронный ресурс]. – URL: https:// www.eg-online.ru/article/280930/ (дата обращения 19.12.2023).
5. Рудковской И.Ф. Развитие современных форм роботизации промышленности в логистике производства [Электронный ресурс] // Научные статьи : [сайт]. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-sovremennyh-form-robotizatsii-promyshlennosti-v-logistike-proizvodstva (дата обращения: 10.01.2026).
6. Селиванов, С. Г., Шайхулова, А. Ф., Яхин, А. И. Методы проектирования цифрового производства в машиностроении [Текст] / С. Г. Селиванов, А. Ф. Шайхулова, А. И. Яхин // Россия: тенденции и перспективы развития. — 2017. — № . — С. 403-405.
7. Автоматизация машиностроения / [Электронный ресурс] // Сайт "Рекорд инжиниринг" : [сайт]. — URL: https://www.rekord-eng.com/avtomatizaciya/v_mashinostroenii/ (дата обращения: 21.12.2023).