CC BY
27Керамические изделия. Инновационные операции неразрушающего контроля
Описывается инновационный подход к улучшению процесса производства керамических изделий для оборонно-промышленного комплекса на основе применения дополнительных методов неразрушающего контроля и новых подходов к организации производства. УДК статьи 338.32.053.4
Д.В. Харитонов1
АО «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» им. А.Г. Ромашина» (ОНПП «Технология»), д-р техн. наук, haritonovdv1978@gmail.com
А.И. Амосов2
ОНПП «Технология», tech.amosov@obninsk.ru
А.В. Терехин3
ОНПП «Технология»,
канд. техн. наук, aterehin@list.ru
А.А. Анашкина3
ОНПП «Технология», канд. техн. наук, info@technologia.ru
Е.В. Маслова2
ОНПП «Технология», gorelova_ev@bk.ru
1 заместитель директора научно-производственного комплекса
по производству — начальник цеха, г. Обнинск, Россия
2 руководитель группы, г. Обнинск, Россия
3 начальник лаборатории, г. Обнинск, Россия
Для цитирования: Харитонов Д.В., Амосов А.И., Терехин А.В., Анашкина А.А., Маслова Е.В. Керамические изделия. Инновационные операции неразрушающего контроля // Компетентность / Competency (Russia). — 2022. — № 7. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-7-21-25
ключевые слова
качество, надежность, неразрушающий контроль, инновационный подход, управленческие решения, организация производства, оборонно-промышленный комплекс
балансированность развития научно-производственного предприятия оборонного комплекса представляет собой определенное соотношение взаимосвязанных параметров научно-инновационных и основных функциональных сфер производства. Иначе деятельность предприятия становится несбалансированной, что затрудняет его инновационный рост [3].
Рассмотрим распределение функциональных элементов научно-производственного предприятия оборонного комплекса с позиции сбалансированности ресурсов, которые оно вкладывает в инновационную систему. По нашему мнению, для развития инноваций на предприятиях оборонно-промышленного комплекса (ОПК) необходимы пять основных видов ресурсов: финансовые, информационные, интеллектуальные, трудовые, а также ресурсы научно-технологической инфраструктуры (рис. 1).
Финансовые ресурсы генерируют в основном государственные финансовые организации и заинтересованные корпорации. Выступающие в роли посредников инновационной
экономики институты интеграции инноваций создают для их продвижения информационные ресурсы. Научно-исследовательский комплекс оборонного предприятия образует базу интеллектуальных и трудовых ресурсов. Центры коллективного пользования (в том числе, нанотехнологий, геофизической гидродинамики и аэродинамики) обеспечивают предприятия ОПК научно-технологической инфраструктурой — специализированными лабораториями, диагностическими установками, средствами исследований и т.д. Их задачей (среди прочих) является привлечение к научно-инновационной деятельности специалистов и формирование блока высококвалифицированных кадров [1, 5].
Качество и надежность выпускаемой продукции остаются важнейшими факторами успешной финансово-экономической деятельности любого предприятия. Предприятия ОПК сегодня — ключевой элемент современной промышленности, оказывающий значительное влияние на развитие экономики страны, и требования к качеству их продукции значительно
Государство и корпорации
Институты интеграции инноваций
Финансовые ресурсы
Информационные ресурсы
Научно-исследовательский комплекс
Интеллектуальные и трудовые ресурсы
Центры коллективного пользования
Научно-технологическая инфраструктура
га 2 о =
сяоо
о
ч с о
Рис.1. Система ресурсов для сбалансированного инновационного развития научно-производственного предприятия оборонного комплекса (разработано авторами) [Resource system for balanced innovative development of a research and production enterprise of the defense complex (developed by the authors)]
Качество и надежность выпускаемой продукции остаются важнейшими факторами успешной финансово-экономической деятельности любого предприятия
повысились [2]. Эффективный рост качества продукции обеспечивает активизация инновационной деятельности предприятия.
Согласно философии доктора Дж. Джурана, создателя концепции «триада качества», управление качеством состоит из трех процессов [8]: планирования, контроля, улучшения.
Планирование качества включает в себя выявление потребителей, определение продуктов, установление целей качества, разработку процесса изготовления продукта, доказательства перспективности процесса. Контроль качества предусматривает выделение предметов, подлежащих контролю, выбор единиц и видов измерения, установление стандартов характеристик, анализ различий реальных и стандартных параметров. Процесс улучшения — это обоснование необходимости улучшений, анализ проектов улучшений, организация руководства проектами, проведение диагностики, внесение предложений по исправлению и обоснование их эффективности, обеспечение контроля поддержки улучшений [8].
На нашем предприятии первые два процесса управления качеством были пройдены на этапе освоения серийного производства керамических изделий. Особое внимание было уделено контролю, поскольку из-за хрупкости материала появление в нем внутренних дефектов имело критический характер. Для повышения качества был выбран метод улучшения. Такой подход позволил внедрить инновацион-г ные решения в процесс производства
керамических изделий, не прибегая к крупным финансовым вложениям
и кардинальным изменениям технологической цепочки.
Значительная часть предприятий и учреждений оборонно-промышленного комплекса уже прошли этап акционирования, создания государственных холдинговых компаний, но результаты производственной деятельности этих структур показывают, что большинство из них еще не достигли своей основной цели — обеспечения прибыльного производства. Причина — отсутствие средств для модернизации производства и применения инноваций. Поэтому многие инновационные проекты остаются «на бумаге» или не приносят ожидаемый экономический эффект от внедрения [4]. Однако на ОНПП «Технология» реализация новых идей с применением организационных новшеств и дополнительных контрольных операций принесла существенный экономический эффект без значительных финансовых затрат. Рассмотрим историю вопроса.
Анализ керамических изделий, не выдержавших испытания избыточным давлением, показал, что наиболее вероятной причиной разрушения были внутренние дефекты. Из-за них при увеличении нагрузки в материале появлялись трещины, которые при достижении критического значения приводили к разрушению продукции.
Производство керамических изделий включает следующие основные операции: помол кварцевого стекла, формование заготовок методом шли-керного литья, сушку и обжиг отформованных заготовок, их механическую обработку, нанесение пропитывающих и лакокрасочных покрытий и, наконец, сборку [7].
Основные дефекты подобных изделий — включения и трещины [6]. Включения в структуре материала появляются на этапах помола и формования, а трещины возникают в основном при формовании и обжиге. Изредка трещина может образоваться на этапе механической обработки или на последующих операциях от случайного удара.
Как правило, в процессе механической обработки керамической заготовки удаляется до 55 % объема материала и на обработанной поверхности часто выявляются дефекты, возникшие на предыдущих операциях. Таким образом, механическая обработка — последняя операция, позволяющая отбраковать заготовки с внутренними дефектами.
Механическая обработка керамической заготовки с указанием длительности каждого этапа представлена на блок-схеме (рис. 2). Продолжительность этапов выражена в процентном отношении к времени операции в целом.
Традиционно процесс изготовления керамических изделий на этапе механической обработки контролировался ОТК — отделом технического контроля. Специалисты отдела визуально оценивали качество и выдавали заключение о дальнейшем использовании заготовок. Однако из-за ограничений, связанных с разрешающей способностью человеческого зрения и несовершенством метода визуального осмотра, к последующей обработке нередко допускались изделия с невыявленными дефектами.
Согласно многочисленным исследованиям, причиной разрушения становились именно поверхностные трещины, появлявшиеся под действием значительной кратковременной нагрузки. При визуальном осмотре такие трещины, как правило, не видны, поскольку их размер может составлять 0,5 мм, но, поступая на дальнейшие этапы из-
готовления, керамические заготовки со скрытыми дефектами разрушались и прерывали производственный цикл.
В этой связи в рамках проведенного исследования была разработана инновационная методика визуально-оптического неразрушающего контроля (ВОК), позволившая с большой долей вероятности выявлять поверхностные и подповерхностные дефекты значительно меньших размеров, чем метод визуального осмотра [10]. Суть метода заключалась в том, что керамические изделия пропитывают водой для повышения их оптической прозрачности в видимом световом спектре для повышения контрастности и уменьшения минимального размера выявляемого дефекта и проводят визуальный осмотр изделия в прошедшем, а затем в отраженном излучении.
Соединение в одном комплексе науки и производства, характерное для современного научно-производственного предприятия, позволило сотрудникам ОНПП «Технология» оперативно найти новое решение, не прибегая к использованию модели «открытых инноваций», что помогло существенно сократить расходы и максимально эффективно внедрить новшество в наукоемкий и специфический процесс изготовления керамических изделий [9]. Новизна и оригинальность разработанной методики подтверждена полученными патентами на изобретение РФ от 24.08.2020 № 2746674 и от 13.01.2022 № 2764064, что свидетельствует об инновационном подходе к решению возникшей проблемы.
Рис. 2. Блок-схема этапов механической обработки (построена авторами) [Block diagram of the stages of machining (built by the authors)]
Соответствуют
Рис. 3. Блок-схема действующего процесса механической обработки (построена авторами) [Block diagram of the current machining process (built by the authors)]
Статья поступила в редакцию 2.06.2022
На блок-схеме (рис. 3) представлен действующий процесс механической обработки керамических изделий после применения инновации. Несмотря на то, что трудоемкость технологического процесса на этапе механической обработки увеличилась на 3 %, введение ВОК позволило исключить экономически неоправданную обработку наружной поверхности для 10,6 % керамических заготовок.
В 2021 году технология устранения мелкоразмерных поверхностных дефектов принесла выгоду от внедрения в размере 7,7 млн руб.
Таким образом, увеличение уровня брака в результате внедрения метода визуально-оптического неразрушаю-щего контроля связано с выявлением большего количества поверхностных дефектов по сравнению с методом визуального осмотра контролерами ОТК. Применение ВОК сохранило тот же уровень брака при общем увеличении объема производства керамических изделий с учетом применения доработки внутренней поверхности. В то время как без применения доработки уровень брака увеличился на 2,7 % при тех же условиях. ■
Список литературы
1. Агаларов З.С. Проблемы инновационного стратегического развития оборонного комплекса // Менеджмент и бизнес-администрирование. — 2021. — № 1.
I. Батьковский М.А., Калачанов В.Д., Кравчук П.В., Фомина А.В. Инструментарий контроля инновационной деятельности компаний радиоэлектронной промышленности // Вопросы радиоэлектроники. — 2017. — № 3.
3. Месропян В.Р. Научно-производственные консорциумы как институциональная основа реализации национальной технологической инициативы // Инновации. — 201l. — № 1(199).
4. Миндлин Ю.Б. Настоящее и будущее развитие оборонно-промышленного комплекса Российской Федерации // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Экономика и право. — 2021. — № 3.
1. Николаев А.А. Региональное экономическое развитие промышленных предприятий и его факторы: инновационные подходы и процессы // Экономика и предпринимательство. — 2021. — № 10(131).
6. Пыжова А.П., Коробкина В.В., Косов В.С. Дефекты тонкокерамических изделий: причины возникновения и способы устранения. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Легпромбытиздат, 1993.
7. Суздальцев Е.И., Харитонов Д.В., Анашкина А.А. Анализ существующих радиопрозрачных материалов, композиций и технологий для создания обтекателей скоростных ракет. Часть 3. Технология изготовления кварцевых и стеклокристаллических обтекателей, проблемы и перспективы улучшения // Новые огнеупоры. — 2010. — № 8.
8. Тебекин Л.В. Основы управления качеством продукции (менеджмент качества). — М.: Руда и металлы, 1999.
9. Удальцова Н.Л. Проблемы применения модели «открытых инноваций» в России // Инновационное развитие экономики. — 2021. — № 1.
10. Харитонов Д.В., Терехин А.В., Русин М.Ю., Анашкина А.А., Тычинская М.С., Амосов А.И., Маслова Е.В., Типикин М.Е. Разработка методики визуально-оптического контроля изделий из кварцевой керамики // Оборонный комплекс — научно-техническому прогрессу России. — 2021. — № 4.
Kompetentnost / Competency (Russia) 7/2022
ISSN 1993-8780. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-7-21-25
Ceramic Products. Innovative Operations of Non-Destructive Testing
D.V. Kharitonov1, JSC A.G. Romashin Obninsk Scientific Production Enterprise Technology (OSPE Technology), Dr. (Tech.), haritonovdv1978@gmail.com
A.I. Amosov2, OSPE Technology, tech.amosov@obninsk.ru A.V. Terekhin3, OSPE Technology, PhD, aterehin@list.ru A.A. Anashkina3, OSPE Technology, PhD, info@technologia.ru
E.V. Maslova2, OSPE Technology, gorelova_ev@bk.ru
1 Deputy Director of Scientific and Production Complex for Production — Head of Workshop, Obninsk, Russia
2 Head of Group, Obninsk, Russia
3 Head of Laboratory, Obninsk, Russia
Citation: Kharitonov D.V., Amosov A.I., Terekhin A.V., Anashkina A.A., Maslova E.V. Ceramic Products. Innovative Operations of Non-Destructive Testing, Kompetentnost'/ Competency (Russia), 2022, no. 7, pp. 21-25. DOI: 10.24412/1993-8780-2022-7-21-25
1. Agalarov Z.S. Problemy innovatsionnogo strategicheskogo razvitiya oboronnogo kompleksa [Problems of innovative strategic development of the defense complex], Menedzhment i biznes-administrirovanie, 2021, no. 1, pp. 96-103.
2. Bat'kovskiy M.A., Kalachanov V.D., Kravchuk P.V., Fomina A.V. Instrumentariy kontrolya innovatsionnoy deyatel'nosti kompaniy radioelektronnoy promyshlennosti [Instrumentation for control of innovative activity of radioelectronic industry companies], Voprosy radioelektroniki, 2017, no. 3, pp. 133-144.
3. Mesropyan V.R. Nauchno-proizvodstvennye konsortsiumy kak institutsional'naya osnova realizatsii natsional'noy tekhnologicheskoy initsiativy [Research and production consortia as an institutional basis for the implementation of the national technology initiative], Innovatsii, 2015, no. 5(199), pp. 46-52.
4. Mindlin Yu.B. Nastoyashchee i budushchee razvitie oboronno-promyshlennogo kompleksa Rossiyskoy Federatsii [Present and future development of the military-industrial complex of the Russian Federation], Sovremennaya nauka: aktual'nye problemy teorii i praktiki. Seriya: Ekonomika i pravo, 2021, no. 3, pp. 35-40.
5. Nikolaev A.A. Regional'noe ekonomicheskoe razvitie promyshlennykh predpriyatiy i ego faktory: innovatsionnye podkhody i protsessy [Regional economic development of industrial enterprises and its factors: innovative approaches and processes], Ekonomika i predprinimatel'stvo, 2021, no. 10(135), pp. 405-408.
6. Pyzhova A.P., Korobkina V.V., Kosov V.S. Defekty tonkokeramicheskikh izdeliy: prichiny vozniknoveniya i sposoby ustraneniya [Defects of fine ceramic products: causes and methods of elimination], Moscow, Legprombytizdat, 1993, 176 P.
7. Suzdal'tsev E.I., Kharitonov D.V., Anashkina A.A. Analiz sushchestvuyushchikh radioprozrachnykh materialov, kompozitsiy i tekhnologiy dlya sozdaniya obtekateley skorostnykh raket. Chast' 3. Tekhnologiya izgotovleniya kvartsevykh i steklokristallicheskikh obtekateley, problemy i perspektivy uluchsheniya [Analysis of existing radio-transparent materials, compositions and technologies for creating highspeed rocket fairings. Part 3. Manufacturing technology of quartz and glass-crystal fairings, problems and prospects for improvement], Novye ogneupory, 2010, no. 8, pp. 43-49.
8. Tebekin L.V. Osnovy upravleniya kachestvom produktsii (menedzhment kachestva) [Fundamentals of product quality management (quality management)], Moscow, Ruda i metally, 1999.
9. Udal'tsova N.L. Problemy primeneniya modeli otkrytykh innovatsiy v Rossii [Problems of applying the model of open innovations in Russia], Innovatsionnoe razvitie ekonomiki, 2021, no. 1, pp.77-83.
10. Kharitonov D.V., Terekhin A.V., Rusin M.Yu., etc. Razrabotka metodiki vizual'no-opticheskogo kontrolya izdeliy iz kvartsevoy keramiki [Development of methods of visual and optical control of quartz ceramics products], Oboronnyy kompleks — nauchno-tekhnicheskomu progressu Rossii, 2021, no. 4, pp. 29-33.
quality, reliability, non-destructive testing, innovative approach, management decisions, production organization, military-industrial complex
We have considered an innovative method for improving the production of ceramic products for the military-industrial complex, developed by specialists of A.G. Romashin OSPE Technology. Traditionally, the manufacturing process of ceramic products was controlled by the quality control department by visual inspection, as a result of which products with surface defects were often allowed for further production. The company's specialists have created an innovative method of visual-optical non-destructive testing, which made it possible to detect defects that are much smaller than visual inspection with a high degree of probability. The combination of science and production in one complex helped the employees of OSPE Technology to quickly find a new solution without resorting to the use of the open innovation model, significantly reduce costs and most effectively introduce innovation into the science-intensive and specific process of manufacturing ceramic products. The novelty and originality of the developed technique is confirmed by the received patents for the invention of the Russian Federation dated 24/08/2020 N 2746674 and dated 13/01/2022 N 2764064.
References
