Опытом делится Начальник Отдела по развитию производственной системы АО «Тихвинский вагоностроительный завод» Сергей Суринов.
Статья публикуется в рамках Конкурса работ «Управление производством - 2016»
Автор: Начальник Отдела по развитию производственной системы АО «Тихвинский вагоностроительный завод» Сергей Суринов
Справка о компании:
АО «Тихвинский вагоностроительный завод» является современным производством по выпуску грузовых вагонов, объединяющим в себе передовые инженерно-технические, конструкторские и технологические решения от ведущих международных компаний. Официальный запуск производства состоялся в январе 2012 года в присутствии Владимира Путина. Предприятие является одним из самых масштабных объектов транспортного машиностроения в Европе по объему инвестиций, производственным площадям и уровню технического оснащения.
В современное промышленное оборудование производители закладывают огромное количество функций, которые выполняются в автоматическом режиме без привлечения эксплуатационного персонала. Определяются настройки оборудования, которые позволяют использовать оборудование максимально эффективно.
Однако, часто параметры настроек подбираются только для достижения уровня производительности, определенного в контракте, либо только для выпуска нескольких годных деталей в процессе проведения пуско-наладочных работ. Наличие возможности повышения производительности завод-изготовитель, как правило, не гарантирует.
В условиях непрерывно развивающегося производства появляется необходимость увеличения выпуска изделий. Достижение целей развития производства, как правило, производится за счет покупки нового оборудования, увеличения количества смен, увеличения числа операторов, пренебрежения временем на проведение планово-предупредительного ремонта и тому подобных действий. Таким образом, себестоимость продукции увеличивается за счет инвестиционных вложений, увеличения фонда оплаты труда, увеличения затрат на неплановые ремонты.
Вторым направлением увеличения выпуска продукции на одной единице оборудования является применение многочисленных аппаратно-программных систем мониторинга состояния оборудования и прогнозирования отказов. Эти системы получают входные данные с датчиков, осуществляют их обработку и предоставляют персоналу любого уровня управления визуализированную информацию. Реакция на эту аналитику позволит оценить только отклонение от номинального режима работы. А задачу определения скрытых резервов и способов их задействования подобные системы не решают. Речь идет именно о скрытых резервах, обнаружение которых возможно только персоналом. При этом человек должен уметь мыслить нестандартно и делать выводы на основе наблюдений.
В опыте Тихвинского вагоностроительного завода накоплено несколько методов поиска и задействования скрытых мощностей производственного оборудования.
Немаловажное значение в использовании полного потенциала оборудования имеет установление максимально возможных режимов работы. Производители оборудования, сменного инструмента и расходных материалов к нему указывают рекомендации по их использованию. И абсолютно логичным является использование этой информации. Но встречаются примеры, когда занижение режимов техническими специалистами обосновывается опасениями в излишне интенсивном использовании оборудования, что приведет к преждевременному износу узлов, либо поломке. Но тем не менее, потери производительности достигают 35%.
В качестве входных данных, необходимых для поиска резервов, мы используем технические параметры (самые простейшие: скорость движения, частота вращения, сила тока) и результаты наблюдений (траектории движения рабочих органов оборудования, взаимодействие подвижных элементов друг с другом, поведение обрабатываемых материалов и т.п.). Конкретный набор характеристик и наблюдаемых процессов зависит от физики процесса.
В арсенале инструментов повышения скорости работы оборудования у специалистов ТВСЗ есть метод на основе построения математической модели процесса. В его основе лежит вычисление корней квадратного уравнения. Один из корней показывает максимально возможную скорость работы оборудования.
Автоматическая линия раскроя рулонного проката условно состоит из двух единиц оборудования: профилирующей линии и камеры плазменной резки профилей. При непрерывном процессе профилирования робот в движении производит плазмой порезку профилей на детали различной конфигурации. Параметром, влияющим на производительность линии, является скорость профилирования рулонного проката. Чем выше скорость профилирования, тем на большее расстояние перемещается каретка робота рядом с заготовкой и тем большее расстояние ей необходимо, чтобы вернуться в «домашнее положение».
Но бесконечно повышать скорость для увеличения производительности нельзя, так как это потребует бесконечного удлинения камеры плазменной резки и каретка робота не будет успевать перемещаться в «домашнее положение» к моменту начала отрезания детали. Были случаи, когда при слишком большой скорости каретка робота поздно возвращался в «домашнее положение» и робот отрезал от заготовки деталь двойной длины.
Рекомендаций поставщика по максимальной скорости профилирования по каждому виду профиля на момент проведения этих работ не было. Определить предельное значение скорости профилирования можно было бы и опытным путем, но это заняло бы много времени, так как пришлось бы пошагово повышать скорость и наугад подбирать координаты «домашнего положения» каретки робота. А с учетом того, что номенклатура изделий составляет более пятидесяти позиций, длительность подбора скоростей увеличится в десятки раз.
Путем составления линейных уравнений специалисты ТВСЗ вывели уравнение с квадратичной зависимостью вида ax2+bx+c=0. В качестве неизвестного х выступает скорость профилирования, а в качестве входных данных взяты длина детали (Lдет), время работы робота (позиционирование резака, плазменная резка и прочее) (Tробота), скорость холостого перемещения каретки робота в «домашнее положение» (Vхх) и координаты «домашнего положения» каретки робота (Lдом). Причем замерить необходимо только время работы плазменной резки на роботе, остальные данные переписываются с пульта управления.
Таким образом, произведя замеры всего лишь одного параметра и переписав еще три параметра из программы, можно безошибочно рассчитать максимальную скорость профилирования для любого профиля. Причем, на двух видах профилей расчеты подтвердили значение уже достигнутой максимальной скорости. Для остальных профилей скорости были рассчитаны по формуле.
Поиск корней квадратного уравнения производился в Microsoft Excel с помощью надстройки Solver (Поиск решения). В столбцы 1 – 4 заносятся исходные данные. В столбец 5 вводится формула, задается условие равенства этой формулы нулю и с использованием функции «Поиск решения» производится подбор значения максимальной скорости в столбце 6.
В примере для детали «Стойка 003» найдено максимально близкое к нулю значение формулы и определено максимальное значение скорости, которое равно 5 метрам в минуту. Координата положения «дома» вычисляется через время работы робота и максимальную скорость.
В приведенном примере при изготовлении стойки 003 увеличение скорости производства составило 25%. Есть примеры увеличения скорости на 96%. А среднее значение увеличения скоростей по всей номенклатуре изделий проката составило 27%.
Поиск оптимальных решений посредством наблюдений занимает большую часть процесса поиска и задействования скрытых мощностей. Приведу пример работ на плазменном оборудовании.
Выгрузка деталей после вырезания из листа производится автоматически при опускании разгрузочного стола.
При производстве мелких деталей по одной из карт раскроя, которых насчитывалось сто штук, программная задержка подъема стола после падения деталей была настолько маленькой, что деталь не успевала скатываться и оказывалась зажатой между поднятым столом и «скелетом». При каждом таком зажатии деталей оператор прерывал выполнение программы, с помощью «монтажки» приподнимал «скелет», вытаскивал деталь и запускал программу заново. На все эти действия оператор сверх нормативного времени затрачивал по 12 секунд на деталь. Решение этой проблемы оказалось на первый взгляд парадоксальным, но очень простым: для устранения лишних действий оператора программно была увеличена задержка подъема стола на 2 секунды, что, естественно. привело к увеличению машинного времени в карте раскроя на незначительную величину. Но, тем не менее, суммарное фактическое время раскроя листа снизилось. Результатом стало устранение потерь времени в количестве 16,7 минут на один лист, что составляет 23% от времени раскроя листа.
Приведенные вашему вниманию примеры доказывают, что поиск и задействование скрытых мощностей оборудования специалисты ТВСЗ проводят без дополнительных затрат. Применяя нестандартный подход к анализу процессов и творческую мысль, мы задействуем не менее 20% скрытого потенциала оборудования без привлечения крупных инвестиций на покупку дополнительного оборудования.
Кроме того, одновременно мы устраняем один из видов потерь – неиспользование творческого потенциала сотрудников.
