Как активизировать процесс развития аддитивных технологий в России, придать ему ускорение и динамику?
Авторы: Головкин А.В., Начальник КБ КТОСАиМ МтП ОАО "АВТОВАЗ", Максютина Е.В., доцент, кандидат экономических наук Набережночелнинского института Казанского (Приволжского) федерального университета
Устойчивой тенденцией развития рынка труда является рост самозанятости населения. Самозанятость – это такая форма экономической деятельности, когда человек работает сам на себя в рамках собственного бизнеса. Примерами самозанятости являются: розничная продажа, ремонт автомобилей, программирование, риэлторская деятельность, транспортные услуги и т.д. Мы предлагаем дополнить этот список производством продукции с применением технологии 3D - печати. Ведь 3D принтер - это такое мини производство, на котором можно изготавливать различные изделия. Благодаря широкому внедрению 3D-принтинга, в России может появиться большое количество индивидуальных предпринимателей, которые будут работать на дому в гаражах или мелких мастерских. Они смогут создавать изделия, которые раньше по силам были лишь крупным предприятиям. Это создаст отличные условия для развития индивидуального предпринимательства и малого бизнеса, самозанятости населения. И мы просто уверены, что к 2030 году почти у каждого гражданина нашей страны будет 3D принтер, так же как сейчас имеется сотовый телефон.
В мире активно развиваются аддитивные технологии. По данным Wohlers Associates, 38% мировой индустрии аддитивных технологий приходится на США, на втором месте Япония с 9,7%, за ней следует Германия с 9,4% и Китай с 8,7% [1, с.58]. В России эта отрасль развивается недостаточно интенсивно. Нет массового применения во всех областях народного хозяйства. Аддитивные технологии используются в основном в лабораторных условиях для опытного производства или для личного печатания различных поделок индивидуальными потребителями. Это происходит потому, что занимаются технологией 3D-печати молодые люди, которые не связаны с производством и не знают потребности различных предприятий. Как же активизировать процесс развития аддитивных технологий в России, придать ему ускорение и динамику?
Главной проблемой является длительность производства (печатания) детали. На данном этапе развития этой технологии скорость печати очень низкая и не удовлетворяет требованиям промышленного производства. Пока не достаточно широк круг материалов, используемых в 3D-печати. В основном распространение получили различного рода пластики. В 3D принтерах, производящих металлические изделия, используют различные композиции металлических порошков на основе титана, никеля, алюминия и других металлов, но они пока очень дороги.
В настоящее время мы должны подготовить инфраструктуру для будущей промышленной революции, основанной на технологии 3D-печати. Речь идет о недорогих бюджетных 3D принтерах по технологии FDM (Fused deposition modeling),стоимостью от 40-120 тыс. руб., сейчас они наиболее распространены. Почему выбор пал на них? Потому что это самый массовый сегмент в данной отрасли. Что мы предлагаем? Мы предлагаем освоить серийное, а затем и массовое производство на их основе. Это позволит вовлечь миллионы людей в процесс изготовления нужной государству продукции, тем самым обеспечив самозанятость населения.
Будущие аддитивные технологии позволят производить массовый продукт. Уже сейчас есть перспективные разработки, основанные на выращивании сразу нескольких деталей. Уже сейчас есть перспективные разработки, основанные на выращивании сразу нескольких деталей с максимальными габаритами. Это технология создания многолучевой системы селективного лазерного плавления. Сколько лучей, столько и деталей создаётся на отдельных столах. Или это может быть совместное использование субтрактивных и аддитивных технологий. Есть попытки создания такого оборудования. Но это пока будущие технологии. Нам надо подготовить инфраструктуру, человеческий капитал, вырастить людей, способных заниматься этой деятельностью. Необходимо создать среду, культуру, изменить сознание людей под новые технологические возможности, выработать механизмы хозяйственной деятельности. Важно решить весь комплекс проблем, начиная от заказа, производства, доставки, сбыта продукции до её утилизации. А отрабатывать весь комплекс мер нужно на уже имеющихся технологиях.
Г.Форд в начале ХХ века стал первым использовать промышленный конвейер в поточном производстве автомобилей. Тем самым он дал мощный толчок для развития всей промышленности США. Говорят, что Форд создал Америку. Сейчас для России настал такой же поворотный момент в истории. Главное его не упустить. Какие новаторские идеи внёс Форд? Он сборку автомобиля разбил на мелкие технологические операции, которые со временем стало выполнять специальное оборудование, предназначенное только для данной операции. В России самым уязвимым местом массового производства является именно специальное оборудование. Оно очень дорогостоящее и в основном импортного производства. В этом состоит отставание нашей промышленности. Чтобы наглядно понять, чем отличается специальное оборудование массового производство от серийного и единичного, приведём простой пример. Возьмём обычный коврик пола, который лежит под ногами у водителя автомобиля. Для единичного производства нужно взять ножницы и вырезать необходимую конфигурацию из ткани. Для серийного производства понадобится серьёзный механизм, который будет формовать данный коврик. А для массового производства потребуется огромная автоматическая линия длинной около 20 метров высотой около 7 метров и стоимостью около миллиона долларов. Она будет формовать, обрезать, пробивать отверстия, приваривать различные накладки и всё это без участия человека 24 часа в сутки. Многие критиковали наш автопром за то, что смена новых моделей была слишком медленная (раз в 8-10 лет). Так вот медленной она была именно из-за очень высокой стоимости специального оборудования, ведь таких деталей в автомобиле несколько тысяч.
Теперь нам даётся уникальная возможность ликвидировать вековую отсталость российской промышленности в массовом сегменте производства. И западные технологии в этом случае будут не нужны. Наша страна станет самодостаточной, с полным циклом переработки от сырья до готовой продукции.
При сегодняшнем развитии интернет-технологий можно производить продукцию, не выходя из дома. Концентрация людей на предприятии не нужна. Ненужным становится и конвейер для сборки деталей. Можно выращивать изделия в собранном виде. Сборка будет узловая или в модульном виде. Классическая модель предприятия постепенно будет изживать себя. Во многом этот процесс уже запущен.
Деиндустриализация в России прошла, оставив тяжёлое наследство в виде тысяч моногородов. Есть даже планы ликвидации некоторых из них. Что же им может помочь? Это неоиндуастрилизация, новые технологии производства и самозанятость населения. Вместо того чтобы платить пособие безработным гражданам, нужно повернуть их лицом к аддитивным технологиям и на этой основе организовать самозанятость населения под контролем государства.
Для реализации этих идей необходимо принять национальную программу по неоиндуастрилизации и самозанятости населения, основанную на развитии аддитивных технологий. Государством выделяются средства, и создаются механизмы контроля, определяется структура управляющего центра, в котором будут храниться математические модели различных изделий. На первом этапе это можно сделать на базе профильной фирмы. Управляющий центр создаёт сайт для формирования заказов, обучающих видео-семинаров, патентных исследований, всей необходимой информации для производства продукции, а также интернет-магазин готовых изделий. Заказы должны быть двух категорий. Это госзаказы и биржа для частных лиц. Прототипом может служить биржа фрилансеров. Соискатель заходит на сайт, знакомится с работой, сроками выполнения, стоимостью работы, технологическими моментами, с вопросами качества, предъявляемыми к данному изделию, и заключает договор. После выполнения работы направляет её заказчику. Можно использовать почту России или другие методы доставки в зависимости от срочности работы. Оплата происходит после приёмки заказчиком с удержанием всех налогов. Кстати, нечто подобное уже создано в США. В Чикаго Digital Lab запустил открытую онлайн-платформу программного обеспечения для проектирования и сотрудничества в режиме реального времени. Но наш Управляющий центр должен иметь значительно больше функций.
Что бы проиллюстрировать эффективность данного метода работы можно привести такой пример. У каждого сегодня есть сотовый телефон, у многих компьютер. Представим, что такую же популярность получили 3D принтеры, а они получат, если немного снизятся цены. Так вот, представим себе, что у одного миллиона человек есть один миллион 3D принтеров, и все они одновременно напечатали болт. Получилось сразу, почти мгновенно,один миллион болтов. Кого не впечатлило слово болт, может заменить его на любое понравившееся изделие. А это массовое производство продукции. Всё это можно делать уже сейчас на современном технологическом уровне.
Как мы уже отмечали выше, на данном этапе развития эта отрасль испытывает застой или лучше сказать нет динамики быстрого развития. Для большинства людей 3D-принтер - это просто дорогая игрушка. Что может придать взрывной рост и позволит в разы расширить ареал развития аддитивных технологий? Это применение аддитивных технологий на самых крупных предприятиях страны. Где много людей, много разноплановых задач, которые требуют каждодневного решения. Хотя сами эти предприятия часто не заинтересованы в инновациях. На первом месте стоит получение быстрой прибыли. Поэтому должна быть государственная политика в этой сфере, направленная на внедрение перспективных технологий в производство.
Так же очень важна реклама аддитивных технологий на государственном уровне. Это могут быть различные передачи на телевидении, шоу, где показывается, как человек зарабатывает своим умом деньги. Разрабатывает востребованную вещь, размещает её в интернет-магазине и успешно реализует. Уверены, что в такой стране как Россия, народная смекалка, которая является символом нации, создаст уникальные вещи. И Россия станет мировым лидером в новой технической революции 4.0.
Какие же сферы применения аддитивных технологий наиболее вероятны? Это ремонт оборудования, конструкторские работы, наглядные образцы для рабочих при выполнении очень сложных операций и многое другое. Для наглядности приведём пример. Вышло из строя очень ценное оборудование. На складе нужной запчасти не оказалось. Когда составляли заявки на год, всё было, но потом сократили бюджет и в нужном количестве не закупили. Требуется срочно временное решение, чтобы не остановить производство. Вот здесь аддитивные технологии помогут быстро решить поставленную задачу.
Мы предлагаем примерную структуру для широкого использования аддитивных технологий в производстве на примере такого гиганта индустрии как ОАО «АВТОВАЗ»:
На производстве в конструкторских и ремонтных отделах 3D-принтеры должны быть в каждом бюро. Чтобы повысить мотивацию работников к использованию аддитивных технологий нужно ввести систему материальных поощрений. Также как это делается по рационализаторским предложениям и с такой же правовой базой. За каждое новое применение деталей, изготовленных на 3D принтерах, выплачивается небольшое вознаграждение. Средства на НИОКР поступают от государства и заинтересованных фирм. Работник, который успешно применил новый метод, выкладывает на сервер предприятия математическую модель детали, фотографии распечатанной детали и того места в оборудовании, куда оно устанавливается. После выхода детали из строя, записывается стойкость этого изделия. Данные с заводского сервера поступают в управляющий центр за определённую плату или государственные субсидии.
Опытным полигоном для аддитивных технологий должны стать технопарки и инновационные города. В них должны производиться изделия аналогичные головной кампании, но по аддитивной технологии. Вложения головного предприятия на первом этапе будут минимальны. Нужно рабочее место и компьютерное оборудование с профильными программами, а также знающий своё дело человек. Думаем, что это будет опытный конструктор или проектировщик. Создаётся математическая модель выпускаемого изделия, но по аддитивной технологии. Проводятся все расчёты и испытания с помощью компьютерных программ. Раз в месяц проводится производственное совещание, где сравниваются два изделия, произведённые аддитивным и субтрактивным методом. Если эффективность значительная, это могут быть и отдельные узлы и детали, то производятся дальнейшие действия по изготовлению опытных образцов и стендовые испытания. Отработка коммуникационных и структурных связей на начальном этапе тоже должна проходить в технопарках.
Небольшими партиями детали направляются из одного технопарка, где производят, в другой, где собирают изделия. При этом фиксируются все вопросы, которые возникают в ходе работы. В общем, технопарки - это опытный полигон для отработки аддитивных технологий. Здесь начало всей деятельности. Прорабатываются все вопросы взаимодействия крупных предприятий с научными организациями в стране и за рубежом. Также важное место должны занимать опытные партии изделий, изготовленных на основе научных разработок новых материалов. В технопарках должно быть установлено более дорогое оборудование, которое можно брать в лизинг предпринимателям, не обладающим большими финансовыми возможностями.
Всё сказанное не может функционировать без участия человека. Главная задача государства в этих условиях - воспитать думающего, технически грамотного, отвечающим новым вызовам технической революции 4.0,гражданина своей страны. И начинать надо прямо с детского сада, давая азы моделирования в игровой форме, развивая и закрепляя полученные знания в начальной и средней школе. В высшем учебном заведении происходит окончательное формирование выбранной профессии, связанной с аддитивными технологиями. Выбор достаточно широк. Это такие направления, как медицина, биология, архитектура, дизайн, промышленное производство и многое другое.
Идеальным местом для технического развития детей являются детские технопарки и такие города как, Иннополис. Там формируется техническая культура и творческая среда, подготавливая ребёнка к новым техническим вызовам. В качестве примера можно привести сеть детских технопарков «Кванториум», создаваемых в российских регионах. Это новый формат дополнительного образования детей, который помогает со школьной скамьи выявлять одаренных детей и вовлекать их в научно-техническое творчество.
В высших учебных заведениях происходит изучение сложных программ проектирования в зависимости от выбранной специальности. Совместно с теорией по высшей математике идёт изучение построения сложных поверхностей. Чтобы развивать технологии, необходима подготовка квалифицированного персонала. Предлагаем в высших учебных заведениях активно открывать кафедры аддитивных технологий. Создавать новое научное направление, основанное на стыке наук биологии и механики – аддитивную биомеханику. Развивать аддитивные «зелёные технологии». Так же особо пристальное внимание необходимо обратить на подготовку кадров в области инжиниринга и промдизайна.
В заключении хочется сказать, что пока вышесказанное не стало реальностью из-за высокой цены на материалы и оборудование для аддитивного производства. Но так было и с автомобилем. Цена автомобиля в единичном производстве в десятки, а то и в сотни раз превышала цену его массового производства. Сегодня уже никого не нужно убеждать в необходимости развития аддитивной индустрии. 3D-принтинг широко распространяется в мире, и Россия не должна отставать в этой области. Для этого необходимо на государственном уровне разработать и начать реализацию программы развития аддитивных технологий. России в целом нужна неоиндустриализация. При этом особое внимание следует уделить развитию отраслей, составляющих основу так называемой Четвертой промышленной революции. Флагманом промышленной революции 4.0. выступает аддитивное производство, или технология 3D-печати.
Библиографический список
1. Вершинина Е. Железные перспективы/ E. Вершинина// Атомный эксперт. - 2014. - №5-6. - С. 56-61.
