2014 год, 9-я конференция

Рассмотрен опыт работ по поддержанию работоспособности оборудования, реструктуризации системы управления ремонтной службой, формированию системы технического обслуживания и ремонта станков с ЧПУ.


Мы — то предприятие, которое в настоящее время осуществляет все пилотируемые запуски к МКС.

Я буду говорить о том, как мы у себя на предприятии организовали систему технического обслуживания и ремонта станков с ЧПУ.

Станков с ЧПУ на предприятии около 600 единиц, но наш центр обслуживает примерно 1000 единиц универсального сложного оборудования, которое оснащено цифровыми системами управления или сложными на базе микропроцессов.

Все это попадает в сферу работы нашего центра.

Давайте сначала определим, что же такое система ТОиР. Если коротко говорить — это набор мероприятий, направленных на поддержание технического состояния оборудования, соответствующего, самое главное, его паспортным данным.

То есть все ремонтные работы направлены на то, что данное оборудование должно быть технически исправным и соответствовать паспортным данным. Это коротко о том, что такое система ТОиР.

Я не буду рассказывать о том, как у нас решаются косвенные задачи, это касается планирования, материально-технического снабжения и т.д.

Я только коснусь самой технической составляющей ТОиР, а это работа по поддержанию работоспособности оборудования. Один из первых пунктов, на котором я бы хотел остановиться, — это реструктуризация системы управления ремонтной службой.

Потому что на многих машиностроительных предприятиях система управления ТОиР, что значит нет соответствующего разделения между станками с ЧПУ и основным оборудованием.

Станки с ЧПУ входят в состав службы главного энергетика или же службы главного механика. Хотя задачи, что решает служба ТОиР, намного отличаются от того, что выполняют службы главного энергетика и главного механика.

Система ТОиР
Рис. 1. Система ТОиР

Теперь смотрите, появляется красный квадратик и показывает общую эффективность работы оборудования. В этой части я буду говорить об общей эффективности и работе станка с ЧПУ и его технической составляющей.

А общий коэффициент, который тут будет показан, он будет говорить об общей эффективности техники.

Здесь я не учитываю простои, влияющие и на производительность, и на коэффициент готовности, которые связаны с внутренними потерями, связанными с организационными мероприятиями (т.е. отсутствие инструмента, отсутствие заготовки, отсутствие управляющей программы, настройка и т.д.).

Грубо могу сказать, что по общему машиностроительному комплексу коэффициент общей эффективности где-то гуляет 0,2—0,25 по России и по миру 0,8—0,85. И третий пункт — это работа по диагностике узлов оборудования. Вот на этих трех вопросах я сегодня и остановлюсь.

Структурная схема ремонтной службы оборудования с ЧПУ
Рис. 2. Структурная схема ремонтной службы оборудования с ЧПУ

Какие же проблемы в настоящее время в России с металлообрабатывающим оборудованием с ЧПУ?

Самая основная проблема — это то, что средний возраст оборудования 30—35 лет, при работе станка (рассчитанной еще при Советском Союзе) — 20 лет.

Значит, по тем нормам, станки уже выработали свой ресурс. И таких станков примерно 2/3 или более.

В связи с этим 80% оборудования устарело только по системе управления. На некоторых предприятиях существует еще оборудование с системой управления первого поколения — на магнитной ленте.

Отсюда все выходит — скорость обработки, скорость считывания кадров, динамическая точность приводов и так далее.

И это все влияет на производительность оборудования. Все эти 80% имеют соответствующий физический износ и какие-то отступления от паспортных данных.

Структурная схема специализированного отдела по кап. ремонту и модернизации оборудования с ЧПУ 2676
Рис. 3. Структурная схема специализированного отдела по кап. ремонту и модернизации оборудования с ЧПУ 2676

И с 90-х годов, как вы знаете, система ППР почти не проводилась на этих станках.

Средний и капитальный ремонты не делались даже на таких предприятиях, которые относились к ведущим оборонным предприятиям, как и наше.

Мы приступили к капитальному ремонту после создания соответствующей службы в 2004—2005 гг. В последние 10—15 лет многие предприятия предлагают соответствующие проекты по автоматическому управлению системами ТОиР и уверяют, что после внедрения этой системы мы получим вот такие показатели:

  1. Повышение эффективности работы станков на 20% и более.
  2. Снижение затрат на ТОиР на 25—30%.
  3. Повышение готовности станков к работе на 15—20%.
  4. Сокращение количества аварий и сверхурочных работ на 30%.
График простоя станков с ЧПУ ТБ №1
Рис. 4. График простоя станков с ЧПУ ТБ №1

И здесь, наверное, все, кто занимался этой проблемой, внедрением, пожалуй, никто не подтвердит, что такие улучшенные показатели они получили.

График распределения времени по станкам с ЧПУ ТБ №1 за год
Рис. 5. График распределения времени по станкам с ЧПУ ТБ №1 за год
Общая эффективность оборудования
Рис. 6. Общая эффективность оборудования

Мы занимаемся тоже внедрением соответствующей системы управления ТОиР — начали 15 лет назад внедрять, еще используя в свое время отдельные пакеты, то есть только для службы по обслуживанию станков.

Лет пять тому назад мы этот пакет стали интегрировать в общезаводской модуль, АСУ «Ремонт», который входит соответствующим модулем в систему управления производством.

В этой системе управления предприятием находится более 10 модулей по разным направлениям, одним из таких модулей является АСУ «Ремонт».

Общая эффективность работы станков с ЧПУ
Рис. 7. Общая эффективность работы станков с ЧПУ

Вот вам вопрос: что вы хотите получить от автоматизированной системы? Какая должна быть система? Должны решать вы сами.

Если вы обращаетесь к какому-то исполнителю, то от вас требуется очень четкое техническое задание на данную систему, и самое главное — не забыть создать эту группу для совместных работ с исполнителем, чтобы работа шла сообща и решались именно ваши задачи, а не то, что вам навязывают.

Вот тогда будет система быстро внедрена и будет оказывать вам соответствующую помощь в работе. Это мой личный взгляд, как должна работать современная автоматизированная система ТОиР по станкам с ЧПУ.

Коэффициенты работы станков с ЧПУ
Рис. 8. Коэффициенты работы станков с ЧПУ

Я считаю, что базой или фундаментом автоматизированной системы ТОиР должна быть техническая сторона, то есть оценка технического состояния станка, и только на этой базе должны работать модули планирования работ и снабжения.

Но для создания действующей системы мониторинга технического состояния узлов станка необходимы очень большие финансовые затраты, а также слаженная работа науки и производства.

На первом этапе эти затраты будут очень велики. Отдачу от этих затрат вы будете получать минимальную, и хорошо, если пойдет какая-то отдача, но она будет косвенная. Вы можете ее увидеть в конечном вашем продукте. Только вот так.

Рост производительности за счёт модернизации
Рис. 9. Рост производительности за счёт модернизации

Как решаются эти вопросы у нас на предприятии

1. Создана АСУ «Ремонт», состоящая из следующих модулей:

  • планирование;
  • управление закупками комплектующих;
  • электронные паспорта;
  • история станка;
  • результаты диагностики (мониторинга);
  • обработка и анализ счетов, счетовфактур, накладных, требований;
  • выдача заданий (нарядов) на работы;
  • подготовка и утверждение отчёта о выполнении работ;
  • выдача аналитических данных;
  • и т.д.

2. Организованно бюро по внедрению АСУ ТОиР (в штате 7 человек).

Для того чтобы эти поставленные задачи решать, должны быть свободны люди, энтузиасты в этом направлении, которые должны толкать и продвигать те идеи, которые рождаются и в голове начальника, и у них самих, то есть должны быть помощники в продвижении работ по организации этой системы.

Для этого мы создали бюро (7—8 человек), которое организует и направляет эту работу. Самое интересное, что мы все считаем, что наконец подошли к финишу, все закончили, а появляются новые и новые задачи. И опять приходится что-то наращивать к этой системе и как-то решать.

Показатели работы оборудования, прошедшего капитальный ремонт
Таблица 1. Показатели работы оборудования, прошедшего капитальный ремонт
Объекты диагностики
Рис. 10. Объекты диагностики

3. Внедрена I ступень диагностики непосредственно в комплексных бюро.

4. Внедрена II ступень диагностики посредством бюро мониторинга и диагностики технического состояния станков с ЧПУ (в штате 13 человек).

Комплексная диагностика механической части станков с ЧПУ
Рис. 11. Комплексная диагностика механической части станков с ЧПУ
Работа адаптивной системы мониторинга от чертежа до детали
Рис. 12. Работа адаптивной системы мониторинга от чертежа до детали

Было внедрено две ступени диагностики. Есть ремонтные базы, ремонтные бюро, которые находятся непосредственно в тех цехах, где эксплуатируется оборудование с ЧПУ.

Численный состав этих бригад от 10 до 15 человек и включает в себя специалистов по электронике, которые занимаются ТО и ремонтом систем управления и приводов, механиков, слесарей, группы которых занимаются ремонтом механической части.

У нас были централизованные службы. И разделялись службы: одни делали централизованную службу по электронике, другая группа механиков ходила в цехах и там делала. Были споры.

Простои оборудования по технической неисправности на этом стыке составляли огромный процент. Ушли от этого, давно ушли. Ушли, и показатель этот резко упал. Эти группы снабжены простейшими диагностическими приборами.

Мы внедрили и внедряем сейчас систему вибродиагностики, то есть первичные люди на первой ступени работают с обычными виброручками и имеют свои соответствующие журналы и приказы о техническом осмотре.

Меры, которые они проводят, — они снимают показания общего уровня вибрации. Но если общий уровень начинает подыматься, то по телефону или же по сети направляется сообщение, и приступает к работе второй уровень, который оснащен более стоящим, надежным оборудованием и приборами, позволяющими вести соответствующую углубленную диагностику этого оборудования с выходом непосредственно на тот узел, который дает эту повышенную вибрацию.

Пока на этом основываемся.

5. Организован конструкторский отдел по капитальному ремонту с глубокой модернизацией станков с ЧПУ.

6. Организован отдел по проведению работ по капитальному ремонту с глубокой модернизацией станков с ЧПУ.

Здесь в отличие от того — если вы помните структуру службы главного механика, главного энергетика — маленького конструкторского бюро, которое входило в состав этого подразделения, мы создали крупный конструкторский отдел с тремя конструкторскими подразделениями: по механике, по системотехнике и по электрике и электроприводам, плюс бюро.

Для чего это? Так как я сказал, что мы с 2005 года приступили к капитальному ремонту оборудования, то этот капитальный ремонт с глубокой модернизацией.

То есть тот станок, который мы взяли на капитальный ремонт, выходит от нас, по техническим параметрам не соответствующим тому станку и паспорту, который был тридцать лет назад, а приближенным по техническим параметрам к тому станку, который выпускают на сегодняшний день.

Вот и для этого было организовано такое мощное конструкторское подразделение, которое дало свои плоды.

В настоящее время мы делаем примерно, в зависимости от сложности, около двадцати капитальных ремонтов с такой технической модернизацией.

За срок своего существования сделали более 114 станков. И мы за последнее время приобрели более сотни новых станков, благодаря чему нам удалось коэффициент общей эффективности поднять на определенный уровень.

В соответствии с этим был организован отдел, который непосредственно проводил и проводит сейчас работы по капитальному ремонту.

7. Организованно бюро по ремонту шпинделей и мотор-шпинделей (на стадии становления).

Перспективные направления работы. Система автоматизированной диагностики механической части оборудования с ЧПУ
Рис. 13. Перспективные направления работы. Система автоматизированной диагностики механической части оборудования с ЧПУ

В прошлом году возникли сложности с ремонтом мотор-шпинделей. Около 60 станков и оборудования оснащены этими оторшпинделями. Еще идет поставка.

И поэтому посчитали, что нужно создать такое бюро. Это приличные затраты на оснащение бюро — и балансировочные машины, и стенд для проверки подшипников, и т.д., и т.п.

8. Организован отдел по техническому обслуживанию и ремонту станков с ЧПУ.

9. Создана материально-техническая база.

Результат проведённых
мероприятий

  1. Реализовано около 100 проектов по капитальному ремонту с глубокой модернизацией станков с ЧПУ. Из них ряд уникальных (СТП-320, СФП-13, V4-2500R2T2P (фирма «Forest», Франция).
  2. Реализован проект ремонта моторшпинделей собственными силами (на стадии внедрения).
  3. Реализованы пилотные проекты по мониторингу технического состояния узлов станка в реальном времени.
  4. Разработано программное обеспечение для выявления дефектных узлов на станке.
  5. И так далее.

На схеме управления отделом по капремонту (рис. 3) мы видим эти новые подразделения — бюро по ремонту шпинделей и бюро диагностики.

Процесс организации новых бюро, набор новых людей, увеличение штатной численности не всегда вызывает одобрение, и здесь приходится идти на соответствующие уловки.

Моя уловка была в том, что, обсудив состояние и эффективность работы оборудования и станков ЧПУ с генеральным директором, я ему предложил провести крупное техническое совещание.

На данном cовещании присутствовали все главные специалисты, все начальники полутора десятка цехов, где эксплуатируется это оборудование.

Выступили все, после выпущен был приказ, в результате которого появились эти новые бюро. В настоящее время численность технического центра около 350 чел.

У меня вопрос такой общий.
А не проще ли было купить новый
обрабатывающий центр, чем модернизировать старый?

У меня вопрос такой общий. А не проще ли было купить новый обрабатывающий центр, чем модернизировать старый? Я вам скажу, что модернизация «Forest» стоила 40% от стоимости нового станка.

Перспективные направления работы. Сетевой мониторинг оборудования с ЧПУ
Рис. 14. Перспективные направления работы. Сетевой мониторинг оборудования с ЧПУ
Внедрение удаленного мониторинга технического состояния
Рис. 15. Внедрение удаленного мониторинга технического состояния

В реальном времени мы можем получать сведения по простою оборудования за неделю, за день, за час, за определенный час. Техпричины в среднем сведены до 2%.

Это очень хороший показатель для металлорежущего оборудования (среди которого около 2/3 оборудования с 30-летним стажем). И так же колеблется процент плановых ремонтов.

Но он колеблется по времени, т.к. за месяц может выскочить несколько текущих ремонтов — ТО. По факту количество и время, отведенное на выполнение плановых ремонтов, резко возрастет. Так и должно быть.

Чтобы определить качество выполнения работ, как аварийных, так и плановых, в соответствующей программе я получаю сведения о количестве выходов из строя оборудования в течение трех дней после проведения работ.

Если это повторяется несколько раз, то можно судить о качестве проведенных исполнителем работ. Также получаю соответствующие данные по загрузке работников.

Например, приходит начальник отдела и говорит: «О, Владимир Иванович, народу не хватает». Я открываю статистику за последний месяц: загрузка по твоему отделу, например, выполнение аварийных и плановых ремонтов, на уровне 30—35%. О чем можно говорить?

Посмотрим график общей эффективности технического состояния станка (рис. 8). Видите, на уровне 35% процентов, а если сюда еще добавить те потери, организационные моменты…

За счет чего же мы имеем такой вот коэффициент? Видите, зеленая — это готовность, сиреневая — производительность, и качество! По качеству лучший показатель — 0,93—0,99.

Новые станки показывают в среднем коэффициент готовности 0,98, после капитального ремонта примерно в тех же пределах. Мы теряем за счет производительности, я вам говорил, что 2/3 старых станков в несколько раз ниже по производительности современных.

И, кроме того, чтобы существующие системы управления электронные хоть как-то работали, на некоторых станках производительность занижена до 50%, потому что существующие привода не справляются с теми параметрами.

Имейте также в виду управляющие программы, время на считывание на старых система — все это дает такой вот результат. Хорошая картинка, и есть над чем задуматься. Берете каждый график и думаете, какие решения вам принимать.

Контроль столкновений
Рис. 16. Контроль столкновений

Общая эффективность оборудования (ОЭО) станков с ЧПУ, прошедших капитальный ремонт

ОЭО =
= Коэффициент загруженности по времени Г
× Коэффициент загруженности по скорости П
× Коэффициент выхода качественной
продукции К
× 100 %
До капитального ремонта
ОЭО = 0,79 х 0,63 х 0,84 х 100 % = 42 %
После капитального ремонта
ОЭО = 0,982 х 0,986 х 0,98 х 100 % = 94,9 %

Переходим к теме диагностики. Как обнаружить завтрашние проблемы оборудования сегодня? Обнаружение источников возникновения дефектов — это выявление мест, в которых дефект только зарождается и со временем может привести к выходу оборудования из строя.

Своевременно обнаружить зарождающиеся дефекты позволяют два способа:

  1. Техническая диагностика — измерение параметров постоянно (встроенный контроль), или периодически, или эпизодически;
  2. Статистический анализ вариаций параметров.

Как же это все осуществляется? Есть соответствующий график осмотра станков с соответствующим выпуском протоколов по результатам этой диагностики.

Результаты диагностики и контроля — основа для принятия решений о необходимости ТОиР, времени его проведения и объема, а также времени проведения очередного контроля.

На основании этого протокола формируется месячный план на ТО на следующий месяц. И по группам станков, у которых имеется дефект, дефект выходит за соответствующие грани без пересчета риска. Даётся подсказка, что это оборудование желательно включить в план.

Если появился какой-либо дефект, связанный с ударом или физическими параметрами этого оборудования, идет команда на проведение закупочных мероприятий по узлу, который подвержен износу.

Что такое стационарная система?

Назначение стационарной системы

  • Оперативная диагностика технического состояния механических узлов станка;
  • Контроль столкновений подвижных узлов станка и нарушения технологии механической обработки;
  • Передача данных для визуализации технического состояния механических узлов в SCADA-систему;
  • Передача данных о нарушениях технического состояния в УЧПУ с последующим выводом на панель оператора.

Стационарная система — это система, которая установлена непосредственно на станках. Станков, на которых установлена такая система, не должно быть много, потому что это затратная часть.

У нас планируется установить это на ста единицах очень дорогих, уникальных станков и на станках, которые делают основной производственный план или которые нечем заменить.

Мы раньше не задумывались о контроле столкновений подвижных узлов станка, но в процессе эксплуатации оборудования увидели, что неопытные исполнители нажимают не ту кнопку, и происходит смещение узла и врезание, перемещение — и станка нет.

Мы решили устанавливать на дорого стоящих станках стационарную систему противостолкновения. Эффект очень положительный и дает существенную экономию.

В настоящее время актуальной проблемой является проблема мониторинга узлов станка с возможностью восстановления паспортных данных станка в процессе работы, т.е. необходима адаптивная система технического состояния станка.

Перспективным путём решения данной проблемы является использование встроенной системы диагностики, которая позволит не только осуществлять контроль основных параметров станка, но и в случае аварийных ситуаций производить изменения диагностируемых параметров путём воздействия на управляющие органы.

Мы сейчас приступили к реализации адаптированного управления техническим состоянием станка.

Это значит, снимая соответствующие параметры технического состояния узла, получая данные о том, что есть вибрации в пересчете на цифры, перемещение соответствующих направляющих, и так далее, и по тепловому режиму, мы вводим соответствующие уставки для того, чтобы данный станок продолжал работать и на своем выходе давал те параметры, на которые он настроен для изготовления данной детали.

Дальше мы получаем готовую деталь или же к готовой детали мы получаем состояние станка, упреждающие поправки, и все время поддерживаем станок в том техническом состоянии, которое у него описано в паспорте.

Мониторинг состояний станка с учётом причин простоев
Рис. 17. Мониторинг состояний станка с учётом причин простоев

Перспективное направление работы — вопервых, система автоматизированной диагностики, которая охватывает большинство узлов станка, ответственных за формообразование детали.

Часть работы этой выполнена, часть выполняется. Самое трудное — это то, что научная наша среда уже отстала от таких задач.

Мы попытались работать с нашим техническим университетом, по соответствующему договору нам разработали математические модели, большинство кинематических схем, станков 15.

Влияние различных факторов на эффективность работы
Рис. 18. Влияние различных факторов на эффективность работы

И разработали там модели определения неточности работы составляющих узлов, то есть шарико-винтовых пар, подшипников и т.д.

Второе — сетевой мониторинг. Мы делали несколько пилотных проектов, чтобы не ошибиться в выборе оборудования для диагностики.

По результатам этих работ мы остановились на контроллере IFM, стоимость, в принципе, у него не очень высокая.

Контроллер позволяет программировать состояние вибрации, и, кроме того, он обеспечивает режим противостолкновения и отключения станка, если ты запрограммируешь его от неверных действий оператора и за превышение предаварийной зоны.

Много сейчас говорят по удаленному мониторингу. Мы работаем в этом направлении. Но система удаленного мониторинга направлена на мониторинг большого количества оборудования, которое находится вне зоны предприятия.

Это говорит о том, что надо задуматься о создании крупных региональных сервисных центров, оснащенных специалистами высочайшего класса, которые могли бы устранять 50% дефектов со своего рабочего места.

Вот цель этой работы.

В заключение отмечу, что улучшение работы ремонтной службы ведет к улучшению производственных показателей в целом.

Опыт работы ОАО РКЦ «Прогресс» по повышению эффективности системы ТОиР станков с ЧПУ

Журнал Prostoev.NET № 3(12) 2017
Автор: Владимир Писарев, начальник технического центра по ремонту и обслуживанию оборудования с ЧПУ ОАО «Ракетно-космический центр «Прогресс», г. Самара


Компания ООО «Простоев.НЕТ» – это многофункциональный международный информационно-образовательный проект по вопросам ТОиР.​