Подходы к кластеризации металлорежущего и кузнечно-прессового оборудования предприятий машиностроения России

Введение

Актуальность исследования связана прежде всего с тем, что в ходе научно-технологического развития в России и зарубежных странах создаются новые типы высокотехнологичных энергоэффективных, точных станков, оснащенных современными комплектующими, позволяющие повышать технологические возможности производимого оборудования, деталей и сборочных единиц, но не охваченные существующими справочными системами.

Парк технологического оборудования предприятий машиностроения нуждается в постоянном контроле и анализе для определения его состояния, работоспособности, оценки его возрастной структуры и составления прогноза по его дальнейшему использованию, ремонтопригодности, степени загрузки, степени автоматизации, наличию уникального оборудования, определению доли прогрессивного оборудования в общем объеме парка оборудования.

Для принятия обоснованных управленческих решений по вопросам обновления парка, при реконструкции существующих и освоении новых производств, определения загруженности производственных мощностей и оценки эффективности закупаемого оборудования требуется проведение анализа технологического оборудования предприятия и, в частности, металлорежущего и кузнечнопрессового оборудования.

Вопросам развития станкоинструментальной отрасли посвящены труды таких ученых Н.В. Романова [8], А.А. Афанасьева [5], В.В. Серебрянного [6], А.Ю. Пак [10], А. А. Коробач [3] и других. Но фокус внимания перечисленных ученых не затрагивал проблемы кластеризации оборудования станкоинструментальной отрасли.

При разработке методического подхода использовались методы системного анализа и организационного проектирования, методы организации и проведения мониторинговых исследований, методы анализа нормативно-правовой базы.

Целью исследования являлось разработка методического подхода к кластеризации продукции станкоинструментальной отрасли, сбор, структуризация и анализ статистических данных импортируемого и производимого в Российскую Федерацию металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования. По результатам сбора, структуризации и анализа данных должен быть сформирован массив данных для дальнейшего анализа.

Научной новизной к кластеризации импортируемого и производимого в Российскую Федерацию металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования. балансом и исследованием тенденций технологического развития станкоинструментальной отрасли на основе механизмов кластеризации оборудования и его приоритезации с позиции потребности обеспечения технологического суверенитета государства.

Анализ приведенных показателей назначения, как с сайтов самих производителей, так и показателей с сайтов ассоциаций, показал, что они идентичны по своему составу. Для удобства использования этих данных при анализе, их целесообразно разделить на уровни детализации (блоки-кластеры):

· блок идентификации станка (вид технологического процесса, подгруппа оборудования для данного технологического процесса),

· блок основных показателей,

· блок специализированных показателей назначения.

Каждый производитель станкоинструментальной продукции, приводит на своих сайтах и в проспектах технические характеристики (показатели назначения), исходит из типа рассматриваемого технического оборудования. Сам набор конкретных приводимых показателей у каждой компании индивидуален, но при этом отображает необходимые данные по максимальным габаритам обрабатываемого изделия, скоростным и силовым характеристикам оборудования, технологическим возможностям и автоматизации.

Сложившаяся в последние годы экономическая и политическая ситуация в России вызвала необходимость в росте качества и повышении конкурентоспособности отечественной продукции, выпускаемой предприятиями РФ. Для решения этой задачи необходимо применение прогрессивных технологий. На сегодняшний момент реализовать эти задачи не позволяет, главным образом, устаревшая как физически, так и морально производственная база предприятий. А это в свою очередь ведет к низкой производительности, высоким расходам на материалы и электроэнергию, а также к большей зависимости от человеческого фактора. Все эти факторы негативно сказываются на конкурентоспособности и качестве выпускаемой продукции.

Используя поддержку государства и собственные средства, предприятия РФ приобретают станки различных типоразмеров и групп зарубежного и отечественного производства: универсальные, оснащённые УЦИ, системами ЧПУ, станки для 3-, 5-осевой обработки, а также оснастку, расширяющую технологические возможности оборудования с системами активного контроля и измерения готового изделия на станке.

Начальным этапом реализации разработанной методики формирования перечня основных показателей назначения металлорежущего и кузнечнопрессового оборудования, с целью выявления основных технических характеристик, является сбор, структуризация и анализ статистических данных импортируемого и производимого в Российской Федерации металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования (далее – Перечень) за период не менее 2 лет, предшествующих году, в котором производится анализ. По результатам сбора, структуризации и анализа данных должен быть сформирован массив данных для дальнейшего анализа.

Структуризация массива производится по следующим критериям: (разработано авторами)

- деление оборудования по типам технологических процессов (группам);

- деление оборудования по особенностям технологических операций внутри групп (подгруппам);

- наиболее часто упоминаемые характеристики по группам и подгруппам оборудования (технические, эксплуатационные, экономические производственные и прочие).

В соответствии с [22], методика – это «фиксированная совокупность» приемов практической деятельности, приводящей к заранее определенному результату. В научном познании методика играет важную роль в эмпирическом исследовании (наблюдении и эксперименте)». В отличие от метода в задачи методики не входит теоретическое обоснование полученного результата, она концентрируется на технической стороне эксперимента и на регламентации действий исследователя. Методическая корректность исследования обеспечивает воспроизводимость результата исследования, возможность его контроля и проверки [1].

Методика формирования перечня основных показателей назначения металлорежущего и кузнечнопрессового оборудования определяет содержание и порядок отбора технических характеристик (показателей назначения) металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования в целях унификации данных, позволяющих проводить анализ импортируемого и производимого в Российской Федерации металлорежущего и кузнечнопрессового оборудования (рисунок 1).

Для выбора основных технических характеристик в отношении металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования необходимо выполнить:

1) проведение анализа данных в каталожной и технической документации по импортированному и изготовленному в РФ металлообрабатывающему и кузнечнопрессовому оборудованию на предмет определения показателей назначения, позволяющих проводить анализ аналогичного или сходного по показателям назначения оборудования;

2) проведение анализа данных в каталожной и технической документации металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования в отношении показателей назначения технических характеристик по подгруппам для металлообрабатывающего кузнечнопрессового оборудования в соответствии с таблицей 1;

Низкий процент заполняемости отдельных показателей назначения объясняется, в том числе, отсутствием информации у заказчиков, но это не должно служить основанием для не включения этих показателей в перечень показателей назначения рассматриваемого оборудования. Вопрос включения этих показателей в технические характеристики решается экспертным методом при проведении анализа оборудования.

3) проведение анализа данных нормативно-технической документации (ГОСТ, ОСТ) на металлообрабатывающее и кузнечнопрессовое оборудование на предмет определения показателей назначения;

4) проведение анализа данных в каталожной и технической документации по импортированному и изготовленному в РФ металлообрабатывающему и кузнечнопрессовому оборудованию на предмет определения показателей назначения, позволяющих проводить анализ аналогичного или сходного по показателям назначения оборудования;

5) проведение анализа данных в каталожной и технической документации металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования в отношении показателей назначения технических характеристик по подгруппам для металлообрабатывающего кузнечнопрессового оборудования;

Низкий процент заполняемости отдельных показателей назначения объясняется, в том числе, отсутствием информации у заказчиков, но это не должно служить основанием для не включения этих показателей в перечень показателей назначения рассматриваемого оборудования. Вопрос включения этих показателей в технические характеристики решается экспертным методом при проведении анализа оборудования в соответствии с таблицей 1.

6)проведение анализа данных нормативно-технической документации (ГОСТ, ОСТ) на металлообрабатывающее и кузнечнопрессовое оборудование на предмет определения показателей назначения;

7)проведение анализа научно-методической и технической литературы по металлообрабатывающему и кузнечнопрессовому оборудованию на предмет определения показателей назначения, позволяющих проводить подбор аналогичного или сходного по показателям назначения оборудования,

8)проведение анализа источников в сети интернет, касающихся металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования.

Рисунок 1. Методика формирования перечня основных показателей назначения металлорежущего и кузнечнопрессового оборудования (Разработано авторами)

В таблице 1 представлены по показатели назначения технических характеристик для МО и КПО.

Таблица 1. Показатели назначения технических характеристик для МО и КПО (разработано авторами)

Исходными данными для проведения работ являются:

- массив данных металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования, импортированного в Российскую Федерацию;

- массив данных металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования, произведенного в Российской Федерации;

- ГОСТы, ОСТы, классификаторы, методическая и техническая литература по металлообрабатывающему и кузнечнопрессовому оборудованию;

- источники в сети интернет, касающиеся металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования.

На основе проведенного анализа показатели назначения были сведены в единую таблицу для удобства пользования и дальнейшего анализа. Особые показатели назначения, выделяемые пользователем при заказе отдельного металлорежущего оборудования отражены в таблицах 2-4.

Сравнение особых показателей назначения показывает наличие технических характеристик, описывающих схожие параметры металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования. Как видно из таблиц 2-4, по 10 подгруппам разных групп. Из таблиц видно, что основное внимание уделяется габаритам заготовки (или размеру рабочей зоны и мощностным характеристикам оборудования), а также наличию и модели системы ЧПУ. Также указываются габаритные размеры станка.

В результате проведенного анализа выбраны показатели назначения, которые позволят проводить анализ аналогичного и сходного по показателям назначения оборудования.

Далее, в соответствии с разработанной методикой, сформируем окончательный перечень показателей назначения, для последующего анализа технических характеристик металлообрабатывающего и кузнечнопрессового оборудования.

Из анализа паспортов, технологической документации на оборудование, технологических процессов проанализирована применимость показателей назначения (см. таблицу 5) и принято экспертное решение рассматривать показатели назначения, имеющие применимость 50% и выше. Вся номенклатура показателей качества разбивается на следующие группы:

- показатели назначения;

- показатели надежности;

- показатели экономного использования материалов и электроэнергии;

- эргонометрические показатели;

- показатели технологические;

- показатели стандартизации и унификации;

- показатели патентно-правовые;

- показатели безопасности.

Суммируя результаты анализа, делаем вывод, что для анализа технических характеристик наиболее полно подходит номенклатура показателей, изложенных в стандартах [1] и [2]. Этот вывод подтверждается тем фактом, что показатели предлагаемого анализа, описанные в предыдущих разделах настоящего отчета, не противоречат указанным стандартам и используются разработчиками и изготовителями оборудования в России. Общие показатели назначения, необходимые для идентификации технических характеристик для МО приведен ниже в таблице 6.

Таблица 5 – Общие показатели назначения для МО (разработано авторами)

В результате проведенного анализа научно-методической и технической литературы были рассмотрены и проанализированы следующие классификаторы:

- Общероссийский классификатор продукции по видам экономической деятельности ОК 034-2014 (КПЕС 2008),

- Общероссийский классификатор основных фондов ОКОФ ОК 013-2014,

- Типовой классификатор основных фондов для установления единых норм амортизационных отчислений,

- Классификатор "Товарная номенклатура внешнеэкономической деятельности Содружества независимых государств" (ТН ВЭД),

- Отраслевой классификатор металлорежущих станков,

- «Типаж металлорежущих станков на 1986 – 1990 годы» Минстанкопрома СССР,

- «Типаж металлорежущих станков на 1991 – 1995 гг.» Минстанкопрома СССР,

- «Типаж кузнечнопрессового оборудование. 1991-1995. Часть 1, Часть 2» Минстанкопрома СССР,

- частные, отраслевые каталожные и другие классификаторы, применяемые в различных номенклатурных каталогах, каталогах-справочниках и каталогах-прейскурантах на отдельные виды машин и оборудования.

Исходя из проведенного анализа, принято решение разделить показатели назначения, применяемые в справочнике, на блоки-кластеры:(разработано авторами)

1) базовые технические характеристики оборудования включают минимальный набор характеристик, по которым можно оценить принципиальную возможность выполнить заданный технологический процесс (размеры обрабатываемой детали и рабочей зоны, величины и скорости перемещения основных узлов оборудования, достижимую точность обработки и т.п.)

2) специальные технические характеристики, включают характеристики, определяющие уровень технологических возможностей оборудования в части повышения его точности и производительности:

- существенные конструктивные особенности оборудования, повышающие производительность и точность обрабатывающего оборудования (например, путем осуществления нескольких технологических процессов без переустановки изделия на базовых поверхностях оборудования, повышения скоростных режимов с интенсификацией охлаждения зоны обработки и т.п.),

- наличие ручной системы управления и системы ЧПУ,

- наличие автоматической системы смены инструмента и заготовок,

- наличие встроенной системы активного контроля.

Специальные технические характеристики могут содержать отдельные технические параметры, которые равнозначно могут рассматриваться как базовые (в случае отсутствия свободных ячеек в зоне размещения основных базовых характеристик).

Таблица 7 – Сводная таблица по показателям назначения металлообрабатывающего оборудования, отобранным по результатам анализа (разработано авторами)

Таблица 8 – Сводная таблица по показателям назначения кузнечнопрессового оборудования, отобранным по результатам анализа (разработано авторами)

Выводы

Таким образом, проведенные исследования показали, что кластерный подход возможно использовать для балансирования спроса и предложения продукции станкоинструментальной отрасли. Он позволяет учитывать корректировки спроса на отдельный кластер оборудования, обусловленный необходимостью замены изношенного оборудования (проводится на основе анализа данных об уровне текущего износа имеющегося парка станков). Также прогноз можно построить, если для рассматриваемого кластера оборудования имеются данные опережающего/отстающего роста в долгосрочной перспективе, обусловленного анализом трендов научно-технического и технологического развития (при наличии поправочных коэффициентов полученных в результате анализа S-образных кривых жизненного цикла применяемых технологий).