CC BY
8
УДК 658.5.012.7
Полякова П.М., Челноков В.В., Аверина Ю.М., Рудакова Н.А.
АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМОЙ МЕНЕДЖМЕНТА
Полякова Полина Максимовна - магистр 2-го года обучения кафедры менеджмента и маркетинга; polina-polvar@mail.ru
Рудакова Наталья Алексеевна - магистр 2-ого года обучения кафедры технологии переработки пластмасс. Челноков Виталий Вячеславович - доктор технических наук, профессор кафедры логистики и экономической информатики.
Аверина Юлия Михайловна - кандидат технических наук, заведующая кафедры логистики и экономической информатики.
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9
В статье обсуждается актуальная для химической промышленности проблема - внедрение интегрированной системы менеджмента в производства полимерных материалов, которые, в том числе, применяют аддитивные технологии производства пластмасс, позволяющих на основе 3Б-моделей изготавливать любые изделия послойно. В статье указаны положительные стороны влияния внедренной интегрированной системы менеджмента на организацию производств, применяющих аддитивные технологии.
Ключевые слова: интегрированная система менеджмента, система менеджмента качества, система экологического менеджмента, система менеджмента безопасности труда и охраны здоровья, аддитивные технологии, полимерные производства.
ADDITIVE TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OF POLYMER MATERIALS WITH AN INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM
Poliakova P.M., Chelnokov V.V., Averina U.M., Rudakova N.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article discusses an urgent problem for the chemical industry - the introduction of an integrated management system in the production of polymer materials, which, among other things, use additive technologies for the production of plastics, allowing on the basis of 3D models to produce any products in layers. The article shows the positive aspects of the impact of the implemented integrated management system on the organization of production facilities using additive technologies. Keywords: integrated management system, quality management system, environmental management system, occupational safety and health management system, additive technologies, polymer production.
Изделия из пластмассы в настоящее время нашли широкое применение во всех сферах жизни человека. Ежегодно потребление полимеров возрастает, появляются и развиваются новые технологии производства. Примером таких технологий являются аддитивные технологии, позволяющие создавать изделия из пластмасс путем послойного нанесения материала, предоставляя возможность производствам становиться более клиентоориентированными, создавать кастомизированные детали и выходить на мелкосерийное производство, при этом более выгодное, экологичное и безопасное, чем традиционные производственные технологии. Внедрение
интегрированной системы менеджмента в производства также набирает все большие обороты, для поддержания конкурентных преимуществ и соблюдения целей устойчивого развития. Люди уделяют большое внимание проблемам окружающей среды, стараясь минимизировать антропогенное влияние не только в повседневной жизни, но и перестраивать производственные процессы для уменьшения нагрузки на окружающую среду. В последнее время предприятия стремятся ограничивать количество загрязнений, попадающих в воздух, почву и воду.
Интегрированная система менеджмента (ИСМ) подразумевает под собой создание на предприятии нескольких интернациональных систем менеджмента, соответствующих принятым стандартам [1]. Самыми распространенными для единовременного внедрения являются система менеджмента качества (ISO серии 9000:2000), охраны окружающей среды (ISO серии 14000) и охраны труда (ISO 45001). При этом очевидны плюсы от введения группы стандартов -это позволяет снизить издержки, по сравнению с независимым внедрением нескольких стандартов для системы управления.
Положительные эффекты от внедрения сразу интегрированной системы менеджмента, а не последовательных внедрений отдельных систем менеджмента, заключаются в следующем:
- отсутствие дублирования процессов, должностей, документов и функций подразделений;
- взаимосвязь между системами менеджмента качества, экологии, безопасности и охраны труда;
- руководство компании воспринимает все системы менеджмента как единое целое, повышая при этом эффективность планирования, контроля и управления;
- меньшая трудоемкость и потребность в ресурсах при единовременном внедрении;
- сроки внедрения сокращаются по сравнению с введением систем менеджмента по отдельности [1].
Если рассматривать ситуацию с производством из пластмасс, то следует отметить, что при разработке интегрированной системы менеджмента на таких производствах, процесс отслеживания качества изделий становится более простым, при этом возрастет скорость разработки продукции и планирования производства. ИСМ позволяет сократить издержки производства и затраты на изменения за счет стандартизации решений и повышения производительности. Выделившиеся ресурсы предприятия могут направлять на применение новых технологий, например, аддитивных. Они отличаются от других обязательным применением компьютерного моделирования для создания изделий. Цифровая трансформация становится неотъемлемой частью эволюции производственных процессов при переходе к новому технологическому укладу (Индустрии 4.0). Более того, специализированные программы по моделированию будут способствовать улучшению качества готовых изделий путем предварительного расчета появления коробления, поверхностных дефектов, определения мест спаев.
Для использования аддитивных технологий требуются перестройки внутренних процессов на предприятии, которые сложно сделать без согласованности в управлении всеми звеньями производства. Данную согласованность обеспечивает интегрированная система менеджмента.
Основное направление в разработке интегрированной системы менеджмента на предприятии является формализация всех процессов, методик, инструкций, определяющих как необходимо вести деятельность организации. Наличие таких зафиксированных процедур принципиально сокращает срок адаптации новых сотрудников на предприятии и содействует быстрому встраиванию новых технологических решений, в том числе и аддитивных технологий.
В настоящее время, под аддитивными технологиями подразумеваются производственные процессы, основанные на создании материального объекта на базе трехмерной модели, путем послойного соединения материалов, с использованием различных технологий и материалов.
Производство в общем случае состоит из следующих этапов: подготовка CAD - модели, создание STL-файла, разделение на слои, 3D- печать, финишная обработка, получение готового изделия [2].
Основные преимущества аддитивных технологий заключаются в уменьшении количества разрозненных деталей в готовой продукции, что облегчает и удешевляет сборку, колоссальной экономия сырья, так как по модели производится точный расчет количества необходимого материала и количество облоя минимально, изготовлении изделий даже со сложной геометрией, повышении мобильности производства и ускорении обмена данными, созданные один раз цифровые модели изделий могут передаваться на любую производственную площадку по сети.
В России аддитивные технологии внедряются в производства довольно низкими темпами, крупнейшие
игроки рынка полимеров, такие как компания ПАО «Сибур Холдинг» начали внедрение 3Б-решений для ремонта и восстановления комплектующих для производственного оборудования. Из-за санкций, начали происходить сбои в поставках комплектующих, чтобы не допустить полной остановки производства из-за поломки одной детали, «Сибур» начали применять 3Б-принтеры и 3Б-сканеры в сочетании с программным обеспечением, что позволило быстро изготавливать необходимые детали [3]. Интегрированная система менеджмента, действующая на предприятии с 2017 года, является отличным фундаментом для преобразования процессов в такой большой компании, позволяя вводить аддитивные технологии с учетом качества готовых изделий, безопасности для работников и влияния на экологию.
Внедрение аддитивных технологий позволило решить ряд основных задач:
- изготовление запасных частей для производственного оборудования;
- обратное проектирование за счет 3Б-сканеров, позволяющих воссоздать компьютерную модель детали после сканирования;
- изготовление прототипов для проведения испытаний новой технологии, позволяет сократить время с момента разработки до момента внедрения инноваций на производство;
- контроль деформации, анализ физических свойств материала, определение геометрии детали, с использованием специального программного обеспечения возможны данные процессы;
- составление большой базы данных, которая позволяет быстро создавать новые детали или модернизировать их.
Аддитивные технологии находят активное применение в приборостроении, машиностроении, авиационной промышленности и космической индустрии, то есть там, где очень высока потребность в изделиях сложной геометрии.
Хотя в настоящее время аддитивные технологии все еще не нашли большого распространения на производствах, однако основные преимущества, состоящие в гибкости проектирования, оперативности производства, небольшом количестве отходов, сокращении времени всего производственного цикла, гибкой цепочки поставок, снижении стоимости жизненного цикла изделий и создании эксклюзивного продукта, будут являться мощными драйверами их развития не только в России, но и мире в целом.
Основные технологические рынки аддитивных технологий разделяют на традиционные рынки, новые рынки и формирующиеся рынки будущего [5]. К традиционным рынкам, у которых есть перспективы развития, относят производства оснастки, форм и моделей для литья. К новым рынкам относятся серийные производства деталей, промышленной продукции, которые трудно реализовать традиционными способами производства. В формирующиеся рынки входят: 3D-печать зданий и электронных комплектующих, 3D-биопечать органов, лекарств.
Основными трендами рынка 3D-печати в России являются:
- расширение перечня сфер применения аддитивных технологий, вместо разработки новых
технологий, что указывает на совершенствование оборудования, материалов и способов производства изделий,
- активная разработка и сертификация новых материалов более узкого назначения для печати,
- внедрение программных обеспечений для управления всеми процессами на производстве, что составляет основу цифровых предприятий,
- разработка и распространение автоматизированных решений для сокращения времени производственного цикла,
В 2021 году Правительством РФ было принято распоряжение № 1913-р «Стратегия развития аддитивных технологий в Российской Федерации на период до 2030 года» [6], целью которого стало обеспечение роста объема российского рынка аддитивных технологий. Данная стратегия реализуется в три этапа, в настоящий момент реализуется первый этап, что предполагает увеличение доли аддитивных технологий на внутреннем рынке, формирование сертификационной базы для внедрения данных технологий в производственные процессы, формирование нормативной базы для контроля качества продукции и материалов, продвижение на международные рынки.
Аддитивные технологии дают возможность сократить технологические процессы по времени, что будет способствовать более быстрому производству деталей сложных форм. Применение изделий, изготовленных с помощью аддитивных технологий, происходит на любом этапе производственного цикла, при создании прототипа, в качестве готовой продукции, это влияет на качество конечной продукции и экологичность производства в целом, так как количество продуцируемых отходов сокращается, и доля труда рабочих уменьшается, большинство процессов будет
автоматизировано. Интегрированная система менеджмента является отличным основанием для инновационных решений, она позволяет внедрять новые технологии без больших рисков в потере качества, с учетом безопасности людей на рабочем месте и контролирую выбросы отходов в атмосферу.
Список литературы
1 Трошин В. Н. Интегрированные системы менеджмента - что это такое? //Стандарты и качество. -2002. - № 11. - С. 10-13
2 Нефедова Л.А., Лепехин А.А. Технологические процессы аддитивного производства в контексте цифровой трансформации предприятий // Перспективы науки. - 2018. - №12 (111). - С. 50-54
3 Попадюк С. Когда нет комплектующих: СИБУР использует для ремонта оборудования 3D-технологии // Аддитивные технологии. - №4. - 2022. [Электронный ресурс] https://additiv-tech.ru/publications/kogda-net-komplektuyushchih-sibur-ispolzuet-dlya-remonta-oborudovaniya-3d-tehnologii
4 Мельник В. Система менеджмента качества в условиях цифровой трансформации // MODERN SCIENCE. — 2019. — № 12-5. С.34-37.
5 Новиков С. В., Рамазанов К. Н. Аддитивные технологии: состояние и перспективы: учебное пособие [Электронный ресурс] / Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. -Уфа: УГАТУ, 2022. - URL: https://www.ugatu.su/media/uploads/MainSite/Ob% 20universitete/Izdateli/El_izd/2022-41.pdf
6 Распоряжение Правительства РФ от 14 июля 2021 г. N 1913-р Об утверждении Стратегии развития аддитивных технологий в РФ на период до 2030 г. [Электронный ресурс] https://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/401404208/
