«Поток» – реальный путь к модернизации жгутовых производств

Компания ООО «Остек-ЭТК» разработала уникальную гибкую систему «Поток», позволяющую объединить оборудование по производству жгутов в слаженный комплекс.

Немцы сильны в механике, американцы и индусы – в программировании (впрочем, их лидерство состоялось не без участия наших мигрантов), китайцы умеют великолепно копировать и ставить в серию. А что умеем мы, в какой сфере у нас есть естественное преимущество? О роли российской инженерной школы в мире долго беседовали главный редактор «Умпро» Геннадий Андреевич Климов и Андрей Анатольевич Голубьев, генеральный директор «Остек-ЭТК». И пришли к выводу, что российским инженерам нет равных в решении сложнейших технических задач, где требуется интеграция различных систем, машин и механизмов. Мы интеграторы, и это в ближайшем будущем откроет для нашей инженерной школы огромные перспективы, прежде всего, в сфере умного производства. Именно умное производство является венцом индустриализации. Мы можем стать здесь мировым лидером, диктующим моду всем.

Андрей ГолубьевК примеру, компания «Остек-ЭТК» создала уникальное умное производство жгутов. Сложные изделия, ракета или спутник, в большинстве случаев терпят аварию не из-за неисправностей главных узлов, а из-за неправильно распаянного разъема или проводка, который оборвался. В сложном изделии десятки разъемов и тысячи проводов – и всегда присутствует человеческий фактор. Людям свойственно ошибаться. В результате ошибки при сборке жгута проводов мы теряем ракету стоимостью в миллионы долларов.

Теперь таких аварий будет намного меньше. Андрей Голубьев со своими коллегами создали автоматизированный умный комплекс «Поток». Благодаря этой разработке жгуты можно изготавливать в единичных экземплярах и совсем малыми сериями на автоматизированном оборудовании. В том числе и для специзделий. Это воистину революция в производстве сложной техники, на порядок повышающая ее надежность. В создании таких умных производств на данный момент нам нет равных.

Создать качественные жгуты из проводов – непростая задача. «Поток» хорош еще и тем, что позволяет быстро обучать и интегрировать в процесс жгутового производства вновь принятых работников и тем самым снять для этой сферы остроту известной проблемы кадрового дефицита.

Первый вопрос от «Умпро» Андрею Голубьеву – о сути комплексного решения «Поток», его ключевых преимуществах.

– В России жгутовым производством занимаются как частные фирмы, так и государственные компании. Последние на 90% являются спецпредприятиями оборонной, атомной, космической и других отраслей промышленности. Частники и спецпредприятия создают жгуты для разных рыночных ниш. Причем большинство частных компаний – зарубежного происхождения, отечественный бизнес в этой сфере пока развивается очень слабо. Мы участвовали в оснащении этих созданных иностранцами предприятий, и они, как правило, имеют самое современное оборудование. Всего в России действует пять таких крупных компаний, их совокупная мощность – порядка 10 заводов, и они производят 95% жгутов на все автомобили, выпускаемые в РФ. Что касается спецпредприятий, то там все гораздо сложнее и с технологиями, и с подходами к производству.

– Мы сделали удобную технологию, подходящую в первую очередь, для спецпредприятий оборонной, атомной, космической и авиационной промышленности. Спецпредприятия кардинально отличаются от частных компаний. Если количество ежегодно производимых в России автомобилей исчисляется миллионами единиц, то такой потребности в танках, самолетах и ракетах нет. В оборонке своя специфика: обычно небольшой объем производства, но широчайший ассортимент, причем иной раз необходимо изготовить изделия к технике, которая уже не выпускается на заводах, но пока еще эксплуатируется в войсках. По большому счету «Поток» лучше раскрывает себя не в крупносерийном производстве с сотнями тысяч штук готовых изделий десяти наименований, а на производствах, где серии ничтожно малы, штучны, и при этом ассортимент, номенклатура огромны. Кроме того, на спецпредприятиях для производства жгутов практически всегда используются отечественные провода, которые были заложены в конструкторскую документацию много лет назад. Часто эти провода нестабильного качества (некалиброванная жила, разный диаметр изоляции и т. п.), но заменить их нельзя из-за особенностей госприемки и сложностей сертификации.

– В чем состоит качественное отличие проводов отечественного и импортного производства?

Характерные повреждения жил провода– Импортные провода легче обрабатываются, проводящие сердечники калиброваны по всей длине провода. В отечественных проводах сердечники идут волной, где-то они тоньше, где-то толще. Почему их используют до сих пор? Часть конструкторской, технологической документации, ГОСТов, используемых государственными спецпредприятиями, особенно оборонными, создавалась еще в середине ХХ века. А чтобы обновить техническую документацию, получить новые сертификаты даже только для одной детали или узла, нужно потратить очень много времени и средств. Но качественное отличие материалов и устаревшие нормативы – лишь вершина айсберга.

– А что – в глубинных слоях проблем?

– Как правило, заводы ОПК оснащают современным импортным оборудованием, а вот материалы, используемые в производстве, часто морально устаревшие. Понятно, что мировые производители станочного оборудования не станут специально адаптировать свои серийные изделия под эти устаревшие материалы. Значит, требуется специальная оснастка. Например, чтобы обрезать провод, можно использовать как отечественное, так и импортное оборудование, но для зачистки проводов импортные станки не подойдут из-за той самой пресловутой «волнистости» сердечников отечественных проводов: при автоматической настройке очитки изоляции в 0,5 мм на такой машине где-то изоляция будет не дорезаться, а где-то будет повреждена жила провода. Использовать иностранное оборудование в таких случаях нельзя.

Сборочный плаз (стол)До сих пор на отечественных заводах используют старинный способ: с помощью прибора с вольфрамовой нитью, называемого попросту «обжигалкой», рабочие счищают изоляцию с провода. При этом температура нити в момент соприкосновения с изоляцией – 400 градусов по Цельсию. А температура, при которой медь меняет свои характеристики, прежде всего прочностные, составляет 90 градусов. И нет гарантии, что при зачистке такой «обжигалкой» нить не коснется медного сердечника. Обожженный сердечник будет проводить электрический сигнал, но при сильной вибрации, например, во время полета ракеты, он может надломиться, и тогда сигнал пропадет, а ракета может упасть. Как видите, это самый элементарный этап в жгутовом производстве и уже на этом этапе возникают трудности и реальные риски. Если брать в целом, то жгутовое производство на оборонных и других спецпредприятиях – архаичное. Вот как это в целом выглядит. На фанерных стендах с набитыми в определенной последовательности гвоздиками раскладываются провода – составные части будущих жгутов. Также маршрут провода дублируется маркером или распечатанной копией чертежа. На каждом этапе сборки жгутов необходимо пользоваться огромными каталогами технической документации, причем в бумажном виде. Сборщица (на этих производствах заняты в основном женщины), сверившись с каталогом, отматывает из бухты нужный провод, отмеряет линейкой, как 50 лет назад, причем делает определенный запас, отрезает и далее обжигает изоляцию с одного конца. Затем каждый провод раскладывается между гвоздиками и по месту обрезается и обрабатывается второй конец, вероятность перепутать провод весьма велика.

На конце каждого жгута есть разъем с контактами под каждый провод. Далее провода впаиваются в эти разъемы. Но как понять, какой провод куда впаивать? Для этого на каждом конце провода висит бирка, которая либо привязана ниткой, либо представляет собой надетый на провод «кембрик». Маркировка при этом осуществляется чернилами, вручную, специальным пером. И далее конструкция переносится к пайщику в другой цех. Если жгут очень тяжелый и длинный, то его часто перемещают волоком, забывая о производственных требованиях. Пайщик также залезает в кипы документов и начинает сверять: какой провод куда припаять. Распаяв провода, жгут тестируют, а разъемы заливают герметиком или эпоксидной смолой.

Далее жгут отправляют на этап тестирования, как правило, тестер находится в другом цехе, и жгут снова волокут. Принесли, проверили тестером, на первый взгляд все распаяно правильно, но где гарантия, что качество пайки хорошее? Гарантия, как говорят на заводе, – это 50-летний опыт пайщика. Вы не поверите, но на этом словосочетании держится вся космическая отрасль. Если же тестер находит ошибку, то жгут разбирают в обратной последовательности, но и это сделать проблематично, ведь разъемы уже залили эпоксидной смолой или герметиком, термоусадочные трубки усадили, а сам жгут стянули самовулканизирующейся лентой. К тому же качество заливки разъемов герметиком часто не контролируется и проверяется «на глаз».

После посещения более сорока крупных жгутовых производств для спецтехники у нас родилась идея «Потока».

– И каким образом «Поток» может обойти перечисленные проблемы?

Залитый разъем– Мы придумали технологию, при которой можно использовать зарубежное оборудование и при этом соблюсти ГОСТы. Например, при зачистке провода можно использовать не вольфрамовый обжигатель, а специальный лазер, который испаряет изоляцию, при этом длина волны лазера такова, что она отражается от поверхности медного сердечника и не нагревает ее. Другой вопрос – как этот лазер интегрировать в автоматическую линию, которая сама и режет провод, не использовать же его также вручную. Мы обращались во многие компании и нам пояснили, что синхронизация режущего и лазерного зачистного оборудования в единую автоматическую линию невозможна, что такого оборудования нет. Но после целого ряда переговоров в партнерстве с одной компанией удалось спроектировать это оборудование, и в результате получился РКОП – Роботизированный Комплекс Обработки Проводов, позволяющий резать и зачищать без повреждения жилы с помощью встроенного модуля лазерной очистки.

– Расскажите, пожалуйста, подробнее о каждом шаге системы «Поток».

– Сначала проектируем электрическую схему жгута. Это можно сделать, используя специальные программы, вроде Creo Schematics или EPLAN. Далее по электронному проекту создается 3D-модель, упрощается до двухмерного представления и поступает на сборочный стол. Но как перенести старые чертежи и проекты с бумажных носителей в эти программы? Приходится использовать дополнительные программы по оцифровке, нам удалось упростить этот шаг и синхронизировать две программы так, что теперь можно и проектировать новые жгуты, и переносить старые модели с бумажных носителей. Кроме оцифровки старых проектов в базу данных заносится дополнительная информация о типах проводов в этом жгуте, о длине, о зачистке, о том, как должен быть уложен каждый провод в жгуте, как должен быть распаян.

Лазерный модуль зачистки проводаДалее в дело вступает роботизированный комплекс обработки проводов (РКОП). На многих современных жгутовых производствах работник должен подойти к станку или компьютеру и запрограммировать его на производство конкретного жгута: как обработать тот или иной провод, но и тут можно ошибиться. Поэтому мы придумали надстройку, программное обеспечение – Интеллектуальную Систему Управления Технологическими Процессами (ИСУТП). Это полностью наш софт. В эту систему поступает информация со всех этапов жгутового производства, со всех устройств. ИСУТП автоматически определяет, какой элемент системы должен в данный момент работать и как обрабатывать тот или иной провод. Фактически ИСУТП – это мозг «Потока»: система дает команды различным единицам оборудования выполнять определенные операции: резать провода, зачищать их, флюсовать или лудить и т. д. Причем время каждой операции можно определять до долей секунды, а точность – до микрона. Автоматизация производства гарантирует повторяемость обработки каждого конкретного провода внутри серии жгутов независимо от самочувствия монтажника, качества материала. В «Потоке» все параметры можно выставлять, это автоматическая система управления, работнику же отводится обслуживающая роль. ИСУТП формирует конкретное техзадание для конкретного жгута и далее автоматически «спускает» в виде конкретных последовательных команд всей системе, каждому отдельному элементу.

После резки и лазерной зачистки РКОП выбрасывает кучу проводов и вроде непонятно, что делать дальше; как каждый провод разложить, куда впаять конкретный конец провода. Но мы придумали полуавтоматическую модель идентификации (в проекте есть и автоматическая система). Каждый провод с обоих концов маркируется двусторонней биркой. С одной стороны – QR-код, с другой – текстовая информация, как было раньше на «чернильных» бирках. Последнее сделано для работниц предпенсионного возраста. В итоге получается, что каждый провод имеет свой индивидуальный код.

Промаркировав провода, нужно соблюсти очередность укладки их в жгут, зависящую от толщины провода и относительного положения контакта в разъеме.

Роботизированный комплекс обработки провода

Нарезанные, зачищенные и промаркированные провода складывают в специальное хранилище – в Интеллектуальную Систему Хранения жгутовых заготовок (ИСХ). По сути, это матрица, оптимизирующая процесс производства: стоит оператор со множеством проводов, он совершенно произвольно раскладывает каждый промаркированный провод в ячейки интеллектуальной матрицы-хранилища. У ИСХ есть сканер, и, перед тем как положить провод в ячейку, оператор подносит его к сканеру. Для удобства предварительно маркированные провода скручиваются в бухты (сворачиваются в кольца) на специальном станке. После того как все провода разложены, ячейки закрываются электромагнитными замками. Система ИСУТП поняла, какой провод лежит в каждой ячейке ИСХ. Последовательность абсолютно не важна, человеку не нужно думать, все рассчитывает система.

Наша концепция – все действия в одной системе. Кроме интеграции различного оборудования в единый комплекс и удобной маркировки проводов мы сделали процесс раскладки и распайки еще проще благодаря Интерактивному Сборочному Плазу (ИСП). По большому счету это большой умный планшет, который имеет сканер и также интегрирован в ИСУТП и постоянно взаимодействует с системой. Если сборщик где-то ошибся, компьютер свяжется с плазом и даст сигнал остановки, не позволив оператору собирать жгут дальше. Сверху на монитор ИСП устанавливается защитный экран из ударопрочного стекла. Из такого материала делают, например, прозрачные полы в торговых центрах или смотровых площадках. Вместо допотопных гвоздиков, по сей день применяемых на ряде спецпредприятий, используются специальные держатели с щадящим покрытием, устанавливаемые на присосках. Плаз удобен в том числе своей компактностью: вместо сотен фанерных стендов с гвоздиками – один экран. Причем плаз может быть любого размера. К примеру, шестиметровый ИСП состоит из трех мониторов длиной в два метра. Весит эта конструкция около 500 кг, но легко транспортируется на колесиках одним человеком.

Итак, сборщик выбирает на компьютере тип жгута для сборки, либо тип устанавливается автоматически из готового задания. И тут же на большом экране ИСП отображается структура жгута, с контурами, куда следует установить держатели на присосках, причем держатели для проводов разные, в зависимости от толщины жгута.

Интерактивный сборочный плаз

Из ИСХ открывается ящик именно с нужным проводом, согласно последовательности сборки жгута. Мерить ничего не нужно, все уже отрезано и промаркировано. Сборщик просто берет провод, сканирует его, и ИСП подсвечивает путь укладки провода по маршруту, в том числе отображается место начала укладки, чтобы не уложить провод «вверх ногами». Осталось только положить провод, закрепить в разъем и, если нужно – припаять или вставить в разъем. Если распаивать провода нужно сразу, то на ИСП на присосках устанавливается держатель типа «третья рука» с ответной частью. К каждому разъему в ответной части подсоединен тестер, который в режиме реального времени проверяет правильность распайки проводов. Если текущий провод распаян правильно, то система хранения открывает отсек со следующим по порядку проводом. Если сборщик ошибся, контроллер укажет ошибку, а процесс сборки остановится, пока работник ошибку не устранит. Даже если сборщик или пайщик повредили первый провод при распайке второго, система среагирует на это. «Поток» – надежная система, каждый этап сборки жгута неоднократно проверяется ИСУТП. После того как сборщик или пайщик все правильно разложил и распаял, компьютер еще раз проверяет весь жгут на правильность раскладки и распайки, но не на электрические параметры, потому что на ИСП нельзя пускать силовые токи в целях безопасности работников и оборудования. После того как жгут собрали, распаяли, залили колодки, он тестируется на силовые токи. На ныне действующих спецпредприятиях для каждого жгута используется свой силовой тестер, но с учетом того, что видов таких жгутов может быть несколько сотен, сборщик тратит больше времени на поиск нужного тестера, чем на само тестирование. Наш тестер универсальный и имеет выходы для всех видов соединителей и колодок. Разъемы располагаются в виде сот, потому мы назвали его «Улей». В «Улье» есть все ответные части разъемов, производимых на конкретном предприятии.

– И как понять, в какой разъем вставлять жгут, ведь ответных разъемов в «Улье» сотни?

Универсальный тестер «Улей»

– Каждый ответный разъем в «Улье» имеет светодиодную подсветку. Сборщик подносит жгут, сканирует его, и на нужном гнезде загорается подсветка. После этого в течение 5-10 секунд жгут тестируется на все технические параметры. В итоге выдается финальный паспорт на готовое изделие. Благодаря системе «Поток» решается главная проблема – сводится к минимуму влияние человеческого фактора на качество изделия. Ведь ошибка одной сборщицы может привести к крушению ракеты стоимостью в десятки миллионов, не говоря уже об остальных последствиях. С использованием «Потока» итоговое качество продукта улучшается в разы. Многие решения в «Потоке» – наши ноу-хау. Со всеми зарубежными поставщиками оборудования мы договаривались, вскрывали блоки управления и изменяли их под наши спецпроизводства, а также писали адаптированные программы управления оборудованием. Ведь сами по себе станки – это просто куча дорогого железа, и если не снабдить ее правильным программным обеспечением, она ничего не произведет.

– Требует ли «Поток» дополнительного обучения персонала? Насколько сложно его освоить?

– Сегодня государство выделяет значительные средства на различные программы развития промышленности, но вот про кадры забывает. Системной политики по подготовке производственных кадров нет. Купишь ты горы дорогостоящего оборудования, а кто на нем сможет работать? Все инжиниринговые компании дают краткий курс управления тем или иным станком, но если ты не знаешь технологии производства, если не знаешь сути – с первого дня гарантированы трудности. Технологическую базу нужно закладывать в учебных заведениях.

Комплексное решение «Поток» решает и эту проблему. Системе не требуются специалисты, владеющие технологией. Технология создания жгутов изначально заложена в ПО и компьютере. По сути, сборщики превратились в обслуживающий персонал компьютеров и автоматических станков. На долю человека остается только пайка проводов. Идеальной автоматической системы распайки проводов пока нет, а имеющиеся не могут дать необходимое качество, да и цена слишком велика. Рабочий персонал наш «Поток» не очень любит, поскольку нет возможности расслабляться и устраивать частые перекуры. Сборщик, подходя к ИСП, сканирует свой бэйдж и таким образом привязывает себя к конкретному изделию или операции. На каждый жгут есть нормо-часы сборки. В конце месяца, квартала, года можно увидеть, кто, когда и какие жгуты собирал, какие ошибки допустил тот или иной работник, во все ли нормативы уложился, где возникают проблемы. Если у него проблемы с пайкой, то необходимо либо обучать его этой операции, либо увольнять. Есть жгуты с нормативами сборки в 960 нормочасов. Полгода – на один жгут! Представьте только, что происходит, когда сборщики и пайщики где-то ошибаются! Мы подсчитали, что с помощью «Потока» можно делать все операции в десять раз быстрее, чем с использованием текущих технологий, основанных на ручных операциях и фанерных плазах. Промежуточные характеристики, отображаемые на компьютере, показывают с точностью вплоть до секунды, когда создан конкретный жгут и кем, это особенно важно при переходе на другую технологическую операцию – сборку готового оборудования или ракеты. При таком подходе сразу станет ясно, где возникло повреждение жгута: при производстве, транспортировке или сборке.

– Какая операционная система используется в «Потоке»? Как ПО «Потока» сочетается с другим ПО на производстве?

– Все работает на Windows. При этом сверху на операционную систему устанавливаются программы под каждый элемент «Потока». Программы созданы специалистами Остека. Языки, на которых написаны программы, позволяют интегрировать «Поток» в компьютерную систему на любом предприятии. И не важно, пользуются ли заказчики современным САПР или старыми программными продуктами – «Поток» универсален. Более того, многим заказчикам мы предлагаем помимо «Потока» установить и САПР. К «Потоку» автоматически подключается складская программа и таким образом можно совместить логистику с производством на одной платформе и тратить ресурсы более экономно.

– Если абстрагироваться от военной тематики, «Поток» – это автоматизация мелкосерийного производства с огромной номенклатурой. Ведь наверняка у европейцев и американцев есть подобные сложности при производстве. Как реагируют на «Поток» зарубежные компании?

– Мы показывали нашу разработку на одной из зарубежных выставок. Иностранцы заинтересовались, и сейчас мы планируем перевести презентацию «Потока» на английский язык и выйти на мировой рынок.

– Есть ли аналоги у «Потока»?

– Одна французская фирма создала что-то вроде ИСП, но их продукт не тестирует заготовку в режиме реального времени, не показывает пины разъемов для распайки и т. д., а просто демонстрирует трассу жгута.

– Какие комплектующие для «Потока» производятся в России?

– Кроме ПО для отдельных элементов «Потока», в России разрабатывается и производится специализированная оснастка и часть корпусных узлов. Электронные комплектующие, к сожалению, на 100% импорт, в России аналогичного оборудования нет.

– Нужно ли нам в принципе стремиться охватить все: и электронику, и производство оборудования, и инжиниринг? Или целесообразнее сфокусироваться на чем-то конкретном?

– Я много раз задавал себе этот вопрос. Возьмите Швейцарию или Норвегию – развитые страны, несмотря на то, что у них нет, к примеру, своего автопрома – они могут прекрасно ездить на немецких автомобилях. У них нет и своей электроники, они используют японские и китайские продукты. Думаю, в ближайшем будущем России необходимо сосредоточиться на тех сегментах, в которых мы по-настоящему сильны, например, адаптировать военные технологии в гражданскую отрасль. В оборонке очень много полезных технологий, которые вполне можно рассекретить. Например, концерн BMW проектирует сейчас антенны безопасности. Так вот, эти технологии используются у нас в оборонке с прошлого века. Нужно просто приложить усилия и трансформировать их на массовый рынок. Как бы мы ни упирались сегодня в проблему возрождения отечественного станкопрома, догнать зарубежных производителей станков не удастся. У нас нет базы, ее уничтожили в 1990-е годы, а в Германии, Японии, США, прежде чем что-то произвести, проводят фундаментальные исследования. На усовершенствование одной маленькой детали тратится по десять лет. Мы же хотим вложить деньги и сразу с наскока получить качественный результат.

– Как вы думаете, в чем может быть ниша у отечественного инжиниринга?

– Российский инжиниринг силен умением брать существующее за базу, а затем дорабатывать это и совершенствовать. Доработка, компоновка и интеграция – наш конек. Российские инженеры способны соединить несоединимые на первый взгляд вещи. «Поток» – реальное тому подтверждение: мы взяли оборудование и идею и сумели синтезировать их в единое целое, при этом каждая часть этого целого раскрылась по-новому. Мы сумели расширить потенциал действующей технологии. Одна американская компания с 100-летней историей даже позаимствовала у нас некоторые наработки, в частности, лазерную зачистку жилы провода, в части ее интеграции в автоматическую линию.

– Значит, ваша идея будет продаваться под другой маркой? А как же патентование и брендирование отечественных разработок?

– Мы запатентовали многие наработки, скоро будет готов патент и для всего «Потока», но он будет действовать только в рамках нашей страны. Невозможно создать и запатентовать изобретение на весь мир.

Версия для печати
Авторы: Павел КИРИЛЛОВ
Разместить ссылку на: 


Добавить комментарий

Автор: *
Тема: *
Код c
картинки: *

Коментарий: