CC BY
11
ПРАКТИКА ЦИФРОВИЗАЦИИ НА ПРИМЕРЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ
ОТРАСЛИ
В.С. Шиплюк, младший научный сотрудник Вологодский научный центр Российской академии наук (Россия, г. Вологда)
DOI:10.24412/2411-0450-2023-12-2-230-233
Статья подготовлена в рамках государственного задания № FMGZ-2022-0002 «Методы и механизмы социально-экономического развития регионов России в условиях цифровизации и четвертой промышленной революции».
Аннотация. Рассмотрено состояние машиностроительной отрасли и ее тенденций с точки зрения цифровизации на мировом и российском рынке. Проведен обзор успешного применения цифровых технологий немецкими, американскими и итальянскими компаниями, а также изучен отечественный опыт. Несмотря на, отставание российских компаний от мировых лидеров, необходимость цифровизации очевидна, однако в текущих условиях данный процесс в машиностроительной отрасли будет протекать скачкообразно, но позволит обеспечить эффективность и конкурентоспособность предприятий.
Ключевые слова: цифровизация, цифровая трансформация, машиностроение, промышленность.
Модернизация экономики не осуществима без современной и мощной отрасли машиностроения, вписывающейся в стандарты Индустрии 4.0. Успешное развитие машиностроительной отрасли неразрывно связано с применением инновационных технологий. Они позволяют создавать новые продукты, с повышенными качественными характеристиками и меньшей стоимостью. Современные машиностроительные производства характеризуются частой сменой производимых изделий, а также широким спектром модификации в рамках линеек. Для современных компаний свойственен переход на мелкосерийное производство вместо крупносерийного и адаптацией изделий под потребности потребителей. Однако, требования к производительности в таких условиях приближаются к параметрам поточных производств. Разрешить это противоречие стало возможно за счет развития гибкости производств и снижения сроков разработки и проектирования. Отраслевой особенностью машиностроения является ведущая роль этапа разработки и проектирования изделия, т.к. на этом этапе закладываются и функциональные характеристики, и способ производства.
В связи с этим современные концепции развития производства предполагают циф-ровизацию всех этапов жизненного цикла продукта, и применение цифровых двойников и платформ. Благодаря им ускоряется процесс создания продукции, например, создание цифровой модели изделия и проведение виртуальных испытаний в случае необходимости позволяет понять требуется ли проводить доработку конструкции. Кроме того, применение таких технологий позволяет улучшать качественные характеристики готовых изделий, снижать затраты и себестоимость. Применение цифровых технологий в отрасли машиностроения, согласно исследованиям МсК^еу, положительно влияет на сокращение времени разработки новых изделий на 25-30% и позволяет снизить затраты на 5-10% [1]. Рассмотрим на каком этапе находится цифровизация машиностроительной отрасли и какие результаты уже достигнуты.
Анализ российской промышленности позволяет делать вывод, что создание и внедрение цифровых технологий находится на начальных этапах, и требует вложения существенных инвестиций. Так, в 2021 г. на 10 тыс. чел. в России приходится около 6 шт. промышленных роботов, в
тоже время среднемировой показатель составляет 113 шт. При этом, в странах-лидерах: Германия и Южная Корея этот показатель варьируется на уровне 700800 шт. [2]. Согласно исследованиям IFR за 2022 г. в мире было введено в эксплуатацию 553 тыс. промышленных роботов, что больше значений 2021 г. на 5%. Лидером размещения выступила Азия - 73%, за ней Европа - 15% и Америка - 10%. Согласно прогнозам по итогам 2023 г. ожидается рост показателя на общемировом уровне на 7% до более чем 590 тыс. [3]. Столь широкое применение цифровых технологий западными странами обеспечивает более высокое качество зарубежной продукции.
Стоит отметить, что ряд цифровых технологий получил распространение на территории нашей страны. Так, самыми применяемыми являются: 3D-моделирование, программирование на станках с ЧПУ, инженерный анализ, индустриальный интернет вещей, большие данные, облачные вычисления, аддитивное производство и др. [4] Отдельные элементы цифрового производства внедрены на 10-15% отечественных предприятиях машиностроения. Основными эффектами от внедрения цифровых технологий называют: значительное сокращение времени вывода продукции на рынок; сокращение затрат на испытания и сертификацию; оптимизация цепочек добавленной стоимости; повышение эффективности; автоматизация доработки продукции за счет учета результатов эксплуатации предыдущих версий; возможность быстрой переориентации с создания гражданской продукции на специальную и
др. [4].
В России в целях стимулирования процесса цифровизации была принята программа «Цифровая экономика Российской Федерации», для которой позже в 2018 г. был разработан паспорт, а в июне следующего года содержание паспорта было актуализировано и предусматривало реализацию шести федеральных проектов, охватывающих различные аспекты формирования базиса для внедрения цифровых технологий [5]. В последующие годы государство разрабатывает еще ряд стратеги-
ческих документов закрепляющих цифро-визацию как национальную цель и раскрывающих механизм ее достижения. Кроме того, закрепляются показатели цифровой зрелости для ключевых отраслей экономики, в т.ч. и для машиностроения. Создаются и реализуются программы поддержки, стимулирующие процесс циф-ровизации. Задача цифровой трансформации - модернизация системы управления производственными процессами и повышение производительности труда.
Рассмотрим успешные кейсы внедрения цифровых технологий для машиностроительной отрасли. Так, Иркутский авиационный завод является одним из примеров цифрового производства. Их проект 4.0 RU, позволяет воссоздать производственный цикл от получения заказа на какую-либо деталь, до транспортировки готового изделия заказчику. Моделирование детали осуществляется с применением цифровых технологий. Присутствует индикатор стоимости продукции, который изменяется одновременно с внесением корректировок в параметры будущего продукта. Кроме того, предусмотрена система защиты, которая выдает предупреждения о нарушении авиационных стандартов при задании неверных технических параметров. Все необходимые для операции инструменты подбираются в автоматическом режиме при виртуальном моделировании. Для осуществления реального производства детали необходимо на панели управления подать команду «Старт». Весь процесс производства сопровождается видеомониторингом. Готовая деталь доставляется заказчику с отслеживание геолокации заводом-изготовителем [6].
Госкорпорация Ростех планирует производство пятиосевых токарно-фрезерных цифровых обрабатывающих центров на базе Ковровского электромеханического завода с применением технологий японской компании Takisawa. Такое оборудование позволит значительно нарастить объемы продукции гражданского и военного назначения. С его помощью можно изготавливать сложнейшие детали для двигателей самолетов без перенастройки
инструмента, а точность обработки составит 5 микрон [7].
Таким образом, в России есть ряд машиностроительных предприятий, делающих успехи в цифровизации. Однако такие технологии не доступны всем участникам рынка, а реализовывать их могут лишь крупные и инновационные игроки.
Обращаясь к зарубежным странам и лидерам четвертой промышленной революции, необходимо в первую очередь изучить опыт США и Германии. Так, немецкая станкостроительная компания DMG MORI разработала интерфейс CELOS, обеспечивающий цифровизацию станков, процессов и услуг. Он позволяет визуализировать работу станка и удалённо управлять им. Система дает возможность моделировать обработку на виртуальном станке в режиме 1:1 в реальных условиях, включая кинематику станка и систему управления [8].
Американский автоконцерн «FORD» на протяжении всей истории активно применял инновационные технологии. Стремление к автоматизации процессов позволил в 2018 г. представить новую систему цифрового моделирования производства, позволяющая заранее смоделировать всю работу, а также исключить простои оборудования и учесть все недочеты в работе логистики [9].
Использование цифровых технологий компанией «Maserati» дало им возможность применяя виртуальное планирование и моделирование производства выпускать индивидуальное авто под каждого клиента. Именно эти технологии позволяют легко управлять запросами на компоненты с поставщиками в режиме реального времени.
Примером успешного внедрения циф-
Siemens. Она разрабатывает и производит комплексные системы автоматизации производства, используя цифровые двойников - виртуальные модели оборудования и производственных линий. Это позволяет оптимизировать производственные процессы, сократить время настройки оборудования и улучшить качество выпускаемой продукции.
В то время как компания «General Electric» использует 3D-печать для создания турбинных лопаток для авиационных двигателей. Это позволяет улучшить их производство и снизить вес, что приводит к снижению расхода топлива и повышению эффективности двигателя.
Таким образом, иностранные компании уже длительное время активно внедряют и используют цифровые технологии в машиностроительной отрасли. В России же данный процесс только набирает обороты. Для успешной цифровизации Правительством разработаны стратегические документы, так же реализуются программы поддержки и стимулирования машиностроительных производств к разработке и внедрению таких технологий. Можно предположить, что процесс цифровизации будет скачкообразным, но задаст направление цифровой революции, которая изменит технологию управления производством, инжиниринговые процессы, саму структуру производства. Несмотря на то, что на отечественных производствах имеются лишь отдельные элементы цифрового производства необходимость перехода осознается на всех уровнях и уже реализуются шаги по созданию и внедрению подобных технологий. Развитие цифровых решений в машиностроительной отрасли предоставляет огромные перспективы для улучшения эффективности и конкурентоспособности предприятий.
ровых технологий является компания
Библиографический список
1. Савельев В.А. Машиностроение в эпоху «Индустрии 4.0» / В.А. Савельев, А.Р. Сафиуллина // Студент - науке будущего: тезисы докладов студенческой научно-технической конференции (апр.). - Ульяновск, 2020. - С. 9-10.
2. World Robotics Report 2022 / IFR. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.automation.com/en-us/articles/october-2022/ifr-presents-world-robotics-report-2022
3. 15 largest industrial robotics markets in 2022. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.therobotreport.com/15-largest-industrial-robotics-markets-in-2022/
4. Афанасьев А.А. Цифровая трансформация машиностроения России в контексте четвертой промышленной революции // Вопросы инновационной экономики. - 2024. - Т. 14.
- № 1. - DOI: 10.18334/vinec.14.1.120242.
5. Протокол заседания президиума Совета при Президенте Российской Федерации по стратегическому развитию и национальным проектам 04.06.2019. - [Электронный ресурс].
- Режим доступа: http://government.ru/news/36906/.
6. Минпромторг России и ряд высокотехнологичных компаний представили цифровой проект в сфере авиастроения - «Индустрия 4.0». - [Электронный ресурс]. - Режим доступа:
https://vpk.name/news/187793_minpromtorg_rossii_i_ryad_vysokotehnologichnyh_kompanii_p redstavili_cifrovoi_proekt_v_sfere_aviastroeniya%20industriya_40.html.
7. Ростех локализует производство первых в России цифровых станков. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://vlad.aif.ru/society/details/rosteh_lokalizuet_proizvodstvo_pervyh_v_rossii_cifrovyh_stan kov?ysclid=lqpln7q2cf202358577.
8. С DMG MORI в эпоху «Индустрии 4.0» / DMG MORI - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ritm-magazine.com/ru/public/cifrovoy-zavod-vmeste-s-dmg-mori-v-epohu-industrii-40.
9. FORD создает виртуальный завод по моделированию работы сборочного конвейера.
- [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://tgdaily.ru/2017/03/27/ford-sozdaet-virtualnyj -zavod-po-modeli/.
DIGITALIZATION PRACTICE ON THE EXAMPLE OF THE ENGINEERING
INDUSTRY
V.S. Shiplyuk, Junior Researcher
Vologda Scientific Center of the Russian Academy of Sciences (Russia, Vologda)
Abstract. The state of the machine-building industry and its trends in terms of digitalization in the global and Russian markets are considered. A review of the successful application of digital technologies by German, American and Italian companies was conducted, as well as the domestic experience was studied. Despite the lagging of Russian companies from world leaders, the need for digitalization is obvious, however, in the current conditions, this process in the machine-building industry will proceed abruptly, but it will ensure the efficiency and competitiveness of enterprises.
Keywords: digitalization, digital transformation, mechanical engineering, industry.
