Без цифровизации нет будущего: проект «Цифровой завод НЭВЗ»

На современном этапе развития общества цифровизация – процесс, который происходит абсолютно во всех сферах деятельности человека. И в первую очередь, это касается промышленного производства. Концепция цифрового производства существенно изменяет деятельность предприятий, которые рассматриваются не просто как производство и персонал. Значительно возрастает роль нематериальных активов – методологий, бизнес-процессов, информации, компетенций, навыков и умений, способности справляться с различными нештатными ситуациями. Стартовой площадкой для цифровизации в Трансмашхолдинге стал Новочеркасский электровозостроительный завод (НЭВЗ). Рассказывает руководитель проекта «Цифровой завод НЭВЗ» Игорь Малакаев.

Благодарим Управление по внешним связям и корпоративным коммуникациям ООО «Производственная компания «Новочеркасский электровозостроительный завод» за предоставление данного материала.

Игорь Малакаев, руководитель проекта «Цифровой завод НЭВЗ»

- Игорь Викторович, мир стремительно меняется. Всеобщий доступ к интернету, к большим базам данных, глобальное распространение сенсорных устройств и беспроводных технологий передачи данных цифровизирует наше общество. Люди и машины вскоре смогут пользоваться одной цифровой инфраструктурой при взаимодействии друг с другом. Что это может дать НЭВЗу?

- В первую очередь, возникает возможность эффективного использования ресурсов для достижения бизнес-целей за счет сокращения времени на планирование наиболее оптимального варианта производства, обеспечения прозрачности и управления на основе данных, полученных в режиме реального времени. Для достижения этих целей на всех этапах производства процесс должен быть полностью управляемым и прозрачным. Все эти явления в нашей жизни рождают новую реальность - цифровую экономику, где основой производства должны стать не станки и оборудование, а программное обеспечение и технологии. Причем, именно новые технологии: роботизация производства, трехмерное моделирование и печать, компьютерное зрение, промышленный интернет вещей, виртуальная реальность, машинное обучение, цифровой двойник завода и многое другое.

- Любой путь начинается с первого шага. И эта истина, помимо побуждения к действию, подразумевает ещё и четкое осознание конечной цели. С чего началась цифровизация на НЭВЗе?

- Первым шагом внедрения на НЭВЗе решений «Индустрия 4.0», предусматривающих сквозную цифровизацию предприятия и интеграцию всех физических активов производства в единую киберфизическую систему, стала система мониторинга работы оборудования. На первом этапе внедрения системы охвачено 36 единиц критичного для завода оборудования. Уже сейчас можно увидеть положительные эффекты от внедрения системы мониторинга, позволяющей эффективно использовать снимаемую с оборудования информацию: незагруженные производственные мощности будут перемещены в другой цеха, где будут обеспечены полной загрузкой.

Система дисциплинирует операторов и позволяет увеличить полезное время работы станка в среднем до 5-10%, анализируя причины простоев в формате LEAN-методологии (Бережливое производство). Это, в частности, простои в ожидании детали, крана, время переналадки. Сейчас разрабатываются решения по их минимизации. В планах - повышение коэффициента общей эффективности работы оборудования (ОЕЕ) до 0,8-0,85.

Работа оборудования напрямую влияет на ритмичность производственного процесса. При анализе корневых причин неритмичности эта была одной из основных. Но чтобы дойти до истинной причины проблемы, нам понадобилось внимательно проанализировать причины простоя оборудования.

Система мониторинга работы оборудования в действии

Система мониторинга работы оборудования, установленная на станки

- А как практически осуществляется мониторинг оборудования?

- Раньше это были экспертные оценки мастера или, в лучшем случае, элементы видеофиксации. Настоящим ноу-хау выглядело решение с датчиками моточасов (контроллеры, которые считали время работы главного привода станка), но везде вмешивался человеческий фактор - любую систему можно обойти.

Проведя сравнительный анализ предложений на рынке по мониторингу оборудования, специалисты завода остановили свой выбор на российской системе.

Система предназначена для оперативного мониторинга работы оборудования в режиме онлайн и для анализа эффективности его использования в автоматизированном режиме. Цель внедряемой системы – повышение эффективности работы оборудования и, как следствие, рост производительности производственного персонала.

Информацию о работе оборудования и производственного персонала (сколько станки работали, сколько простаивали, по каким причинам простаивали, кто из операторов в этот момент работал и др.) собирает специальная программа через установленные на стойках управления станков контроллеры-регистраторы и терминалы ввода-вывода информации.

Часть информации - отключение станка от питания, работа по управляющей программе, аварийная остановка - программа фиксирует автоматически, здесь человеческий фактор исключён полностью. Оператору остается лишь правильно классифицировать причины простоя из списка составленных стандартизированных причин. В итоге, получаемые отчеты об эффективности работы производства позволяют принять управленческие решения, направленные на повышение эффективности производственного процесса.

До конца 2018 года на предприятии предполагается масштабировать систему мониторинга производственного оборудования с охватом около 300 единиц: всё оставшееся критичное оборудование, всё оборудование с числовым программным управлением (ЧПУ), а также универсальное оборудование электромашинного производства. Внедряемая система мониторинга универсальна, так как работает со всеми распространенными станками ЧПУ и с оборудованием без ЧПУ. Для последнего типа оборудования предусмотрено оснащение дополнительными датчиками для установки системы мониторинга аналогично станкам ЧПУ, в которых соответствующие датчики предусмотрены стандартной конфигурацией.

Система мониторинга работы оборудования в состоянии обеспечить снятие с оборудования следующей информации:

• отражение на диаграмме фактической работы оборудования в режиме реального времени;
• детализацию причин простоев по стандартизированным причинам для последующей аналитики и минимизации простоев;
• автоматизированный расчет общей эффективности оборудования (ОЕЕ);
• идентифицировать оператора, обрабатываемую деталь и выполняемую операцию;
• производить сравнение эталонной управляющей программы с текущей на станке;
• производить мониторинг всех энергетических характеристик станка для оптимального использования энергоресурсов;
• фиксировать динамические характеристики станка: скорость вращения и нагрузка на шпиндель, положения корректоров подачи, скорости шпинделя и ручных перемещений;
• формировать сводный анализ работы оборудования и персонала в виде отчетов по предприятию и осуществлять автоматическую рассылку их на электронные адреса пользователей сети;
• производить информирование по сети, в том числе и с использованием SMS-рассылки на службы поддержки об аварийных остановках критичного оборудования, что позволит добиться оперативности принятия решений и сократить организационные потери.

- И куда поступает вся оперативная информации о работе оборудования?

- Уже сейчас мы собираем с производства, с инфраструктуры, с логистики и других сфер деятельности завода большие объемы данных, которые поступают из тысяч источников, а также генерируются тысячами различных датчиков. Поэтапно эти потоки подлежат цифровизации.

Для анализа и обработки этих данных в режиме реального времени на заводе организован Ситуационный центр (СЦ). Это суперсовременное помещение, оснащенное всеми средствами коммуникаций, а также средствами интерактивного представления информации.

Ситуационный центр – 3D-модель сборочного производства

Основные задачи Ситуационного центра:

• мониторинг информационных потоков по состоянию наблюдаемых объектов (оборудование, транспорт, движение ТМЦ, инфраструктура и т.д.) и прогнозирование ситуации на основе анализа поступающей информации с помощью применения Цифровой Имитационной модели в рамках внедрения Цифрового двойника завода;
• моделирование развития ситуации в производстве при реализации различных управленческих решений, на основе использования Цифровой Имитационной Модели производства;
• экспертная оценка принимаемых решений и их оптимизация для повышения эффективности производственных процессов;
• управление в кризисной ситуации за счет оперативного реагирования на непредвиденные события, обнаруженные в режиме реального времени путем получения и анализа информации, снимаемой датчиками с производственных объектов мониторинга;
• каскадирование оперативной информации и аналитики на уровень руководителей завода для принятия стратегических решений.

В связи с увеличивающимся охватом цифровизацией все новых сфер деятельности предприятия, количество показателей, которые мы мониторим через СЦ, постоянно увеличивается. Все ценнее становится скорость реакции и принятия управленческих решений, поэтому растут требования к взаимодействию систем. Поэтому так важно, что Ситуационный центр делает возможным оперативное взаимодействие с аналогичными подразделениями в рамках холдинга.

- Внедрение цифрового производства позволяет значительно повысить производительность труда и качество выпускаемой продукции, а значит – усилить конкурентоспособность нашего предприятия. Каковы следующие шаги в этом направлении?

- «Пилотными» по цифровизации уже стали электровозосборочный цех №1, электромашинное и заготовительное производств, часть тележечного цеха. Идёт поиск перспективных решений и для кузовного производства.

В цехах уже внедряется система отслеживания ТМЦ. Это позволит сократить производственный цикл путем контроля ритмичности комплектной поставки, времени простоя персонала в ожидании комплектующих, НЗП, также обеспечит прослеживаемость сборочных узлов на всем жизненном цикле и защиту от контрафакта. В рамках пилотов внедряется система внутрицехового планирования, с последующей интеграцией в существующую систему ERP.

На указанных участках производства внедряется система мониторинга оборудования для контроля работы и технического состояния оборудования, что позволит повысить эффективность использования оборудования, а также обеспечит снижение затрат на ТОиР. В перспективе станет возможным проводить дистанционную диагностику оборудования, вовремя планировать ремонты, исходя из фактического технического состояния, и существенно снизить внеплановые простои станков. Идёт проработка темы широкого использования вибродиагностики.

По завершении пилотных проектов, лучшие реализованные решения Индустрии 4.0 будут распространяться на весь завод. Цифровизация повысит нашу конкурентоспособность и даст новый импульс к развитию завода.

В целом, работа по цифровизации предприятия в ближайшем будущем будет вестись по направлениям:

• промышленный интернет вещей (IIOT), где будет осуществляться непрерывный сбор и хранение объективных данных о работе оборудования (параметры работы оборудования и его узлов, нагрузки и режимы, технология, действия операторов, ошибки, состояния и статусы, отслеживание в режиме реального времени общей эффективности оборудования), о работе персонала (это данные о статусе выполнения операций и , что не мало важно, планируется реализовать функционал повышающий защищённость персонала в сфере охраны труда и промышленной безопасности.), здесь также идет речь о мониторинге транспорта и о прослеживании ТМЦ, и еще о ряде информационных потоков;
• искусственный интеллект (AI), где с помощью имитационного моделирования будет создаваться цифрового двойника предприятия ,что будет представлять собой виртуальную копию реального производства, здесь будет также интеграция с 3D-моделью завода;
• соответственно, интеграция информационных технологий в интернет вещей;
• внедрение перспективных технологий Индустрии 4.0 (уже внедряется робототехнический комплекс, проектируется следующим этапом уже целый участок и прорабатывается концепция – Дорожная карта по роботизации, на очереди «умный» инструмент для сборочных операций и работы по внедрению компьютерного зрения для использования в ОТК, что позволит существенно сократить время операций контроля, исключит спорные вопросы с ОТК, а также повлияет на снижение исполнительского брака и интерактивные электронные стандартные операционные карты для сборки).

Генеральный директор АО «Трансмашхолдинг» К.В.Липа: «На НЭВЗе реализует большой пилотный проект комплексной цифровизации, по сути – создание цифрового макета завода. Все, что связано с производством, технологиями, людьми, движением материально-технических ресурсов и полуфабрикатов, будет заложено в виде математической модели в информационные системы, также будет обеспечена онлайн-связь с центральным сервером. Это позволит создать уникальную атмосферу, IT-среду, в рамках которой мы сможем осуществлять быстрое и глубокое исследование любых технологических изменений.

Срок реализации этого пилотного проекта – два года. Затем будем масштабировать его на другие предприятия Трансмашхолдинга. Начнем по мере получения опыта и оценки эффективности принимаемых решений.
Проект может перевернуть наше представление о производстве вообще. Как только завод упаковывается в «цифру», создается платформа для молниеносных технологических усовершенствований».

Беседовала Анна Семенюк, Фото Дмитрия Ибраимова