ritm-9-2019

СОДЕРЖАНИЕ Издатель ООО «ПРОМЕДИА»
директор О. Фалина
8 главный редактор М. Копытина
выпускающий редактор Т. Карпова
Про ликование зарубежных производителей дизайн-верстка С. Куликова
сварочного оборудования на российском руководитель проектов З. Сацкая
рынке / Glee of foreign manufacturers of welding менеджер по распространению
equipment in the Russian market Е. Ерошкина
Отдел рекламы: П. Алексеев, Е. Пуртова
12 Э. Матвеев, О. Стелинговская

UMATI шагает по планете / консультант В.М. Макаров
UMATI walks the planet [email protected]

14 8 На обложке использована

ИНДУСТРИЯ 4.0: что нового? / фотография компании Trumpf.
Industry 4.0: what's new?
14 АДРЕС: 101000, Москва
18 20 Милютинский пер., 18А, оф. 36c, пом. 1
т/ф (499) 55-9999-8
Индустрия 4.0: от инициативы к реализации / (многоканальный)
Industry 4.0: From Initiative to Implementation e-mail: [email protected]

20 http://www.ritm-magazine.ru

Фактор успеха CAM-системы / Журнал зарегистрирован Федеральной
Success factor of the CAM-system службой по надзору в сфере связи,
информационных технологий и массовых
24 коммуникаций (Роскомнадзор).
Свидетельство о регистрации СМИ
Четвертая промышленная революция: ПИ № ФС77-63556.
мода, миф или реальность? / Fourth Industrial (До 09.2015 журнал "РИТМ")
Revolution: Fashion, Myth, or Reality? Тираж 10 000 экз.
Распространяется бесплатно на выставках
27 и конференциях.
Перепечатка опубликованных материалов
Без лазера нет промышленной революции / разрешается только при согласовании с
Without a laser, there is no industrial revolution редакцией. Все права защищены ®
Редакция не несет ответственности
30 за достоверность информации
в рекламных материалах и оставляет
Станочный парк цифрового производства / за собой право на редакторскую правку
Machine park digital production текстов. Мнение редакции может
не совпадать с мнением авторов.
38

Современные методы обработки керамических
материалов / Modern methods of processing
ceramic materials



ПОДПИСНОЙ КУПОН

Вы можете оформить подписку на журнал «РИТМ машиностроения» с любого месяца.
Стоимость одного номера — 250 рублей, стоимость годовой подписки — 2500 рублей.

БАНКОВСКИЕ РЕКВИЗИТЫ: Фамилия, имя, отчество (получателя):
_____________________________________________________________________
ООО «ПРОМЕДИА» Наименование предприятия (организации, фирмы):
Юр. адрес: 101000, г. Москва, _____________________________________________________________________
Милютинский пер., 18А Индекс и полный почтовый адрес (получателя):
Почт. адрес: 101000, г. Москва, _____________________________________________________________________
Милютинский пер., 18А, оф. 36с _____________________________________________________________________
ИНН 7708266787 Юридический адрес (для выставления счета)
КПП 770801001 _____________________________________________________________________
Р/с 40702810400120033781 _____________________________________________________________________
ПАО АКБ « АВАНГАРД» ИНН/КПП
г. Москва _____________________________________________________________________
К/с 30101810000000000201 Телефон:
БИК 044525201 _____________________________________________________________________
E-mail (если он имеется)
Подписка на: номер _____________________________________________________________________
год

Для выставления счета направьте заполненный купон по адресу: [email protected]

101000, Москва, Милютинский пер., 18А, оф. 36с, пом. 1, т/ф (499) 55-9999-8,
e-mail: [email protected], www.ritm-magazine.ru

ÍÎÂÎÑÒÈ

БЛИЖЕ К ПОТРЕБИТЕЛЮ транспортной техники, а также по применению порошко-
вой наплавки для ремонтных целей (ИМАШ РАН); по вы-
Стартовала серия конференций, организуемых Ла- сокоточной лазерной маркировке промышленной продук-
зерной ассоциацией в рамках отраслевых выставок, где ции (ООО «Лазерный центр»). В докладе от ООО «НТЛТ»
потенциальным пользователям будут продемонстрирова- демонстрировались возможности интеллектуальных ла-
ны возрастающие возможности лазеров применительно зерных роботизированных комплексов «Сварог» — для
к задачам целого ряда отраслей, а также готовые техно- термоупрочнения с диагностикой процессов в реальном
логии, которые оправдали себя и технически, и экономи- времени; для лазерной и гибридной лазерно-дуговой
чески. Первое мероприятие прошло 23 октября в рамках сварки черных и цветных металлов толщиной до 100 мм
выставки «Технофорум» и было посвящено промышлен- в заданной среде и с подачей присадочной проволоки;
ному производству. для лазерной резки и сварки с подачей проволоки и др.
Из доклада от самарского филиала Физического инсти-
Как подчеркнул в своей презентации Д. Л. Сапрыкин, тута им. П. Н. Лебедева РАН участники узнали об инте-
генеральный директор НИИ «ЭСТО», лазер является уни- ресных наработках по лазерной сварке с одновременным
версальным инструментом Индустрии 4.0, позволяющим легированием, что позволяет получать сварной шов с вы-
радикально повысить производительность труда, снизить сокими прочностными свойствами; по поверхностному
энерго- и материалоемкость производства, обеспечить упрочнению деталей с помощью глубокого локального
экологическую безопасность. А по замечанию президен- легирования (создаваемый «игольчатый каркас» придает
та Лазерной ассоциации И. Б. Ковша, он уже находит ши- поверхности детали уникальный набор физико-механи-
рокое применение в промышленном оборудовании. Так, ческих свойств); по изготовлению микроразмерных изде-
практически каждый четвертый станок для обработки лий методом аддитивного сплавления порошков импуль-
материалов среди выпускаемых сегодня в Германии яв- сным лазерным излучением. Все эти достижения имеют
ляется лазерным станком. большой потенциал для развития и могут быть предложе-
ны для решения новых задач.
Пользователи лазерного оборудования в нашей
стране имеют возможности для хорошего выбора. В Рос- Следующая встреча в заявленном формате пройдет
сии работают порядка пятидесяти отечественных произ- в «Экспоцентре» в декабре в рамках выставки «Здраво-
водителей лазерного технологического оборудования, охранение», на ней будут показаны внедрения лазерных
разных по масштабу и ассортименту продукции. Около технологий и отечественного оборудования в области ме-
десяти из них занимают лидирующие позиции. На рын- дицины. Что касается отраслевой выставки «Фотоника»,
ке представлено более четырехсот моделей российского которая в 2020 г. уже в 15-й раз начнет свою работу в мо-
оборудования для лазерной резки, маркировки, сварки, сковском «Экспоцентре» (31 марта — 3 апреля), то она
микрообработки, локального упрочнения поверхност- традиционно станет как местом встречи ведущих специ-
ного слоя и др. Развиваются и аддитивные технологии. алистов отрасли для обмена информацией и размеще-
Например, в докладе Д. Л. Сапрыкина были показаны на- ния взаимных заказов, так и площадкой, где заказчики
работки НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ» по SLM- и DMD- из реального сектора экономики смогут познакомиться
технологиям, а также по микроаддитивным технологиям с лучшими образцами техники, предлагаемой этой от-
для производства 3D-структур электроники и фотоники. раслью на российском рынке. К слову сказать, здесь
Причем в проекте по микроаддитивным технологиям, вы- демонстрируются не только отечественные разработки.
полняемом совместно с МФТИ, реализуется новый под- На предстоящем смотре ожидаются большие коллектив-
ход к переносу материала — сухая аэрозольная печать ные экспозиции из Германии и Китая, а также участники
с лазерным ассистированием (толщина формируемых из других стран мира.
структур составляет 5–25 мкм).
Татьяна Карпова
В ходе мероприятия были также представлены ре-
шения: по лазерному микроструктурированию, скрайби-
рованию, резке, маркировке и др. для электронного ма-
шиностроения (АО «НИИЭСТО» и ООО «Промис Лаб»);
по сварке, наплавке, профилированию отверстий с це-
лью производства и ремонта деталей двигателестроения
(НПЦ «Лазеры и аппаратура ТМ»); по упрочнению пло-
ских, фасонных, резьбовых поверхностей для повышения
ресурса деталей сельскохозяйственной, нефтебуровой,

КОНКУРС

Лазерная ассоциация объявляет традиционный конкурс на лучшую отечественную разработ-
ку в области лазерной аппаратуры и лазерно-оптических технологий. На конкурс принимаются
завершенные разработки, вышедшие на рынок в 2018–2019 гг., по номинациям:

• Источники лазерного излучения и их компоненты, устройства управления лазерным лучом
и его транспортировки (конкурс имени М. Ф. Стельмаха)
• Лазерные технологии в промышленности и энергетике
• Информационно-управленческие технологии и системы фотоники
• Оптическая связь и фотонная информатика
• Биофотоника, лазерное оборудование для медицины, включая ветеринарию (конкурс имени О. К. Скобелкина)
• Информационные материалы и лабораторное оборудование.
Заявки принимаются до 31 декабря 2019 г. Подробности и форма заявки на сайте http://www.cislaser.com.

2 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ÍÎÂÎÑÒÈ

ДЛЯ КРАЙНЕГО СЕВЕРА № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 3

Группа компаний ТСС выполнила очередную поставку
дизельных электростанций для автономного энергоснаб-
жения отдаленных объектов нефтегазодобывающего
комплекса.

Две контейнерные дизель-генераторные установки
TSS Prof TDo 690TS CGA (АД-500 С-Т400–2 РНМ17) бу-
дут работать в условиях Крайнего Севера — на промыс-
лах АО «Мессояханефтегаз», совместного предприятия
«Газпром Нефти» и «Роснефти». Эти ДГУ обеспечат
электричеством ряд инфраструктурных и технологиче-
ских объектов месторождений Мессояхской группы, рас-
положенных в Тазовском районе Ямало-Ненецкого АО.

ДГУ производства ГК ТСС предназначены для выра-
ботки трехфазного электрического тока с напряжением
400 В и способны функционировать в широком диапазоне
внешних температур. Номинальная мощность каждой
установки составляет 500 кВт. Электростанции оснаще-
ны по второй степени автоматизации: дополнительно
установлены системы АВР (автоматический ввод резер-
ва), электроподогрев блока двигателя, автоматические
подзарядки бортовых аккумуляторных батарей. Все обо-
рудование ДГУ размещено в технологических блок-кон-
тейнерах ПБК-6. Дизельные электростанции укомплекто-
ваны необходимыми инженерными системами, включая
системы жизнеобеспечения и безопасности.

ДГУ серии TSS Prof спроектированы для эксплуата-
ции в режиме основного или резервного электропитания,
имеют низкие показатели расхода топлива, увеличенные
сервисные интервалы и обладают высокой ремонтопри-
годностью в полевых условиях. Установки, изготовлен-
ные для мессояхского проекта, имеют самый продолжи-
тельный срок фирменной гарантии — 36 месяцев, или
2000 моточасов.

БУДЕТ СОБИРАТЬСЯ

В РОССИИ

Госкорпорация «Ростех» в 2020 году начнет выпуск
первых в России пятиосевых токарно-фрезерных цифро-
вых обрабатывающих центров. Станки ТМХ-4000 с ЧПУ
по технологии японской компании Takisawa будет произ-
водить Ковровский электромеханический завод (КЭМЗ)
холдинга «Высокоточные комплексы».

КЭМЗ и Takisawa подписали контракт о совместном
производстве, предполагающий сборку шести промыш-
ленных машин в Коврове к концу 2021 года. Первый ста-
нок будет собран уже в апреле 2020 года и представлен
на выставке «Металлообработка–2020».

Takisawa и КЭМЗ сотрудничают с 2013 года. Предпри-
ятия совместно выпускают шесть моделей и более 30 мо-
дификаций станков, прошедших этапы локализации.

https://sdelanounas.ru/

www.ritm-magazine.ru

ÍÎÂÎÑÒÈ

ТЕСТ-ДРАЙВ ОТ DMG MORI ванного склада. У нас, к сожалению, с учетом особен-
ностей работы таможни, быструю поставку компонентов
Цифровизация, автоматизация, аддитивное произ- обеспечить невозможно. По этой причине в Ульяновске
водство, локализация, сервис, профессиональное обуче- появился склад, на котором, если говорить в экономи-
ние — эти процессы стали темами панельных дискуссий, ческих категориях, заморожено 700 тыс. евро. Сегодня
семинаров, круглых столов 3-го Ульяновского технологи- на отработку заказа уходит один день, на доставку в лю-
ческого симпозиума на заводе DMG MORI. бую точку страны — три дня. «Это очень хороший пока-
затель, — говорит Антипин, — потому что раньше, когда
ДЕЛА В ГАРМОНИИ СО СЛОВАМИ приходилось работать через централизованные склады,
Экскурсия по заводу дала возможность убедиться это длилось неделями». Стеллажный склад имеет объем
компонентов для производства на 7 месяцев. Каскадные
в том, что всё, о чем говорится, реально работает. Гидом шкафы для мелких и дорогостоящих компонентов позво-
стал Алексей Антипин, генеральный директор Ульянов- ляют на маленьком участке площади иметь значительное
ского станкостроительного завода. количество комплектующих. При извлечении компонента
из той или иной ячейки информация поступает во вну-
Демонстрационный зал DMG MORI в Ульяновске пе- треннюю систему ERP, которая уже генерирует следую-
рестал быть шоу-румом, потому что там не только пока- щий заказ.
зывают станки, но и отрабатывают технологии. Клиенты
приходят с чертежами и деталями и хотят понять, как их ОПТИМИЗИРОВАТЬ СТРУКТУРУ
можно обработать. Специалисты завода дают возмож- И СОСРЕДОТОЧИТЬСЯ НА ГЛАВНОМ
ность сделать своего рода тест-драйв. Они разрабаты-
вают технологию, отрабатывают ее на станке, а потом На заводе, который сегодня выпускает 350 станков
клиент приходит со своим оператором, чтобы убедиться в год — таков пока запрос рынка, работает 120 чело-
в том, что всё производится с заданной точностью и в за- век. Казалось бы: что можно сделать силами 120 чело-
данное время. Это дает клиенту возможность оценить век на предприятии такой сложной высокотехнологичной
не только саму технологию, но и окупаемость станка. продукции. Можно многое, если располагать цепочкой
субподрядчиков. К примеру, на заводе нет собственно-
Станки представлены в новом дизайне, который пой- го отдела механика, нет отдела главного инженера, есть
дет в серию с 2020 года. Речь в первую очередь о до- только главный инженер и его помощник. На 120 чело-
бавленных функциях, которые улучшают эргономику. век в Ульяновске не только рядом, но и по всей стране
На станке новая панель управления с новым софтом. Все работает еще по 2–3 человека. Техническая поддержка,
станки готовы к подключению в сеть, то есть первый шаг уборка, охрана, оборудование, краны, станки, конвейер,
к цифровизации сделан. Собранные со всех станков дан- отопление, пожарная сигнализация, служба питания —
ные можно обрабатывать и ими управлять. всё на подряде. «Сами мы сосредоточены только на глав-
ном», — говорит Алексей Антипин.
«Четвертая революция — это станки с ЧПУ, управ-
ляемые в киберпространстве, плюс автоматизация», — ЛОКАЛИЗАЦИЯ. ТЕМА ЛЮБИМАЯ И БОЛЕЗНЕННАЯ
рассказывает Алексей Антипин. Решения для автомати-
зации разрабатываются как специалистами концерна, В 2018 достигнут уровень 40-процентной локализа-
так и специалистами российских компаний. Можно было
видеть роботов-манипуляторов, один из которых подво- ции, к концу 2019 года должны подойти к показателю 50%,
зил, а другой менял компоненты. «Две измерительных
машины Mitutoyo, — рассказывает генеральный директор в 2020 году должно быть 70%. На сегодня локализованы
завода, — это наш вариант автоматизации измерения».
Робот Fanuc на измерительной тележке берет изделие кабины, транспортеры стружек, шкафы управления, баки
с одного стола, устанавливает на промер и по заверше-
нии возвращает обратно. СОЖ, литье, патроны, шкивы, детали мехобработки, ги-

Станок Lasertec 30 SLM, представляющий собой ком- дравлические станции, шпиндели, инструментальные
бинацию 5-координатного станка и 3D-принтера, это от-
вет DMG MORI на вызов рынка. Спрос на аддитивные магазины. Больное место российского станкостроения,
технологии растет, потому что они несут революционные
изменения в подходе к конструированию. Выращенная по словам Антипина, — отсутствие высокоточных частей.
деталь уступит в точности детали, полученной в процес-
се мехобработки с ее точностью 2–4 микрона, но даст Российских поставщиков шариковинтовых пар, линей-
выигрыш в другом. Уже сегодня на заводе производят
держатели инструмента. Облегченная головка, имеющая ных направляющих, шпиндельных валов просто нет. Для
ячеистую структуру, позволяет соплу, через которое идет
наплавление, двигаться быстрее. Аддитивные техноло- 350 станков, которые сегодня производит завод, нужно
гии позволяют доставить СОЖ в точки, которых раньше
нельзя было достичь. 1500 шариковинтовых пар, но делать такое количество

СКЛАД ХОРОШ, НО НЕ ОТ ХОРОШЕЙ ЖИЗНИ никому не интересно. Если поставить у себя оборудова-
Завод в Ульяновске — единственное предприятие кон-
ние для изготовления этих компонентов, то оборудова-
церна, которое имеет собственный склад запасных ча-
стей. Все остальные предприятия работают с централи- ние никогда не окупится.
зованными складами в Германии, Японии и США. Обычно
клиент заводов концерна, подав заявку на приобретение Это малая часть увиденного и услышанного. Доба-
того или иного компонента, получает его с централизо-
вим только, что Ульяновский завод не уступает ни одно-
4 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019
му из 14 заводов концерна в Италии, Японии, Америке,

Германии. Главное, что высокотехнологичная продукция

производится в России. Зинаида Сацкая

www.ritm-magazine.ru



ÍÎÂÎÑÒÈ

НОВЫЕ ПРОИЗВОДСТВА

ЦЕНТР РАЗРАБОТОК В СКОЛКОВО

Представители немецкой компании Phoenix Contact
и фонда «Сколково» заложили первый камень партнер-
ского центра на территории Сколково. К 2021 году в но-
вом здании будет открыт региональный центр разработок
и отраслевых компетенций для обслуживания Евразий-
ского региона.

вырастет в два раза — сейчас к работам привлечено
порядка 35 человек», — пояснил генеральный директор
компании «МК-Сервис» Юрий Попов.

www.metalinfo.ru

Компания Phoenix Contact является одним из миро- ЦЕНТР ПРИВОДНОЙ ТЕХНИКИ
вых лидеров по производству и разработке компонен-
тов, систем и решений в области промышленной элек- 24 октября во Всеволожском районе Ленинградской
тротехники, электроники и автоматизации. С Россией ее области открылся центр приводной техники «СЕВ-Еврод-
деятельность связана уже много лет. В 2002 году было райф» (Sew-Eurodrive). Новое предприятие разместилось
основано дочернее предприятие в России — «Феникс на участке площадью 45 тыс. м2.
Контакт РУС» с головным офисом и складом в Москве,
а также 17 филиалами в регионах РФ. «Феникс Контакт Немецкий производитель приводной техники будет
РУС» — один из ключевых партнеров фонда «Сколково» осуществлять сборку мотор-редукторов и сервис про-
в области энергоэффективности. После Германии, США дукции, производимой компанией. Плановая мощность
и Китая Россия становится четвертой страной, где компа- предприятия составит по сборке — 2000 изделий в ме-
ния делает ставку на сочетание производства, логистики сяц, по сервису — более 500 единиц в год.
и разработки новых технологий.
Инвестор вложил в создание производства 35 млн
https://sk.ru евро. В ближайшие три года аналогичное производство,
в которое планируется инвестировать 15 млн евро, поя-
вится в Новосибирске.

Фото: © www.elec.ru

РАСШИРЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА На производстве установлен немецкий конвейер про-
тяженностью 33 метра, который полностью автоматизи-
Инвестиционный проект стоимостью 50 млн рублей рует сборочный процесс. Преимуществами нового центра
в промышленном парке «Вологда-Восток» реализует ком- также являются современные рабочие места, внедрение
пания «МК-Сервис» при поддержке Департамента эконо- подвесного окрасочного конвейера Power & Free и мощ-
мического развития Вологды. В его основе — реновация ный производственно-складской комплекс, который в на-
старого корпуса завода железобетонных изделий и раз- стоящее время обслуживает все регионы России.
витие на его базе нового производства.
На сегодняшний день «СЕВ-Евродрайф» занимает
Компания «МК-сервис» существует с 2011 года. 30% российского рынка мотор-редукторов. В продукто-
Расширение бизнеса послужило стимулом к переходу с вом портфеле компании их доля — 60%. Годовой оборот
арендованных площадей на собственные. «Раньше мы производителя составляет 30 млн евро.
выпускали до 270 тонн металлоконструкций в месяц.
С переездом в новые цеха планируем вдвое увеличить https://sdelanounas.ru/
объемы производства. Количество рабочих мест также

6 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÍÎÂÎÑÒÈ

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ ЗАЛ КОМПАНИИ RENISHAW

1 октября состоялось официальное открытие де- • крепежные приспособления для координат-
монстрационного зала в новом московском офисе но-измерительных машин и видеомикроскопов;
российского представительства Renishaw.
• системы для диагностики и калибровки станоч-
В торжественной церемонии перерезания лен- ного оборудования и КИМ;
точки участвовали генеральный директор ООО
«Ренишоу» Михаил Злотский, директор по региону • угловые и линейные датчики перемещения;
EMEA Renishaw Райнер Лотц и представитель по- • станки с ЧПУ, оснащенные инновационными
сольства Великобритании Том Оппенхайм. решениями для наладки деталей и инструмента,
системой сканирования SPRINT, а также программ-
Мероприятие посетили более 50 человек — парт- ным обеспечением для автоматизированного поис-
неры и клиенты российского представительства ка ноля детали и тестирования станка на технологи-
«Ренишоу». Среди них представители таких ком- ческую точность, созданную партнером компанией
паний, как Hoffmann, Siemens, Fanuc, CFT, DMG, MSP (UK).
Mitutoyo, «Финвал», МАЗ и другие.
Гости мероприятия смогли посмотреть представ-
В демонстрационном зале Renishaw представ- ленное оборудование, задать вопросы представи-
лены: телям компании Ренишоу, а также пообщаться
в неформальной обстановке.
• координатно-измерительные машины, осна-
щенные уникальными 5-осевыми мультисенсорны- Демонстрационный зал открыт для посещений
ми головками REVO-2; для всех желающих ознакомиться с продукцией
Renishaw.
• универсальные цеховые системы Equator для
крупносерийных и массовых производств;

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 7

ÍÎÂÎÑÒÈ

ОТКЛИК НА РЕПОРТАЖ О ЧЕМПИОНАТЕ РАБОЧИХ ПРОФЕССИЙ WORLDSKILLS-2019, КОТОРЫЙ
НАСЧИТЫВАЛ 56 КОМПЕТЕНЦИЙ, ВЫВОДИТ НЕ ТОЛЬКО НА ПРОБЛЕМЫ ОТРАСЛЕВЫХ РЫНКОВ.
ПУБЛИКУЯ МНЕНИЕ НАШЕГО ЧИТАТЕЛЯ, МЫ ПРИГЛАШАЕМ К ДИАЛОГУ ВСЕХ, КТО СЧИТАЕТ
ПОДНЯТУЮ ТЕМУ ВАЖНОЙ.

ПРО ЛИКОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ
СВАРОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ НА РОССИЙСКОМ РЫНКЕ

Отклик на репортаж с чемпионата WorldSkills Kazan 2019 (журнал «Ритм машиностроения», 2019, №7, с. 4)

Я принадлежу к поколению граждан, которое посто- International Лоуренс Гейтс, чьи слова приведены в кон-
янно радуется и гордится. Появились в 90-е годы прош- це послужившей толчком к данным размышлениям ста-
лого века в магазинах «ножки Буша» — радость. Возро- тьи о проведенном чемпионате: «Один из важных итогов
дили российские птицефабрики и отказались от «ножек чемпионата… посмотреть не только в технологическое
Буша» — гордость. Начали промышленность на совре- будущее, но и в социальное»?
менном технологическом уровне возрождать — радость,
об импортозамещении говорить — гордость. Важно, что под оборудование, используемое при про-
ведении престижных конкурсов, неизбежно подстраива-
Теперь серьезно. Предыдущий номер журнала «Ритм ется и система профессионального обучения. При этом
машиностроения» открыт замечательной статьей Зинаи- обучение исключительно на импортном оборудовании
ды Сацкой «WorldSkills — окно в будущее». Статья пре- формирует неверное представление о приоритете всего
красная. Чемпионат WorldSkills — событие замечатель- зарубежного и о «вечном отставании России» в высоко-
ное, но…. технологичных отраслях.

Так сложилось, что на данном этапе жизни мне ближе Безусловно, союз «Молодые профессионалы»
производство сварочного оборудования: работаю в ком- («Ворлдскиллс Россия»), учредителями которого явля-
пании, производящей сварочное оборудование. Слова ются в том числе два Министерства Российской Феде-
автора статьи, что «по условиям конкурса сварочных тех- рации, играет важнейшую роль в повышении престижа
нологий все участники использовали сварочное оборудо- рабочих профессий, ставит определенную планку для
вание компании Lincoln Electric, но победитель… готовил- оценки эффективности всей системы профессионально-
ся к чемпионату на оборудовании компании Kemppi, и его го обучения. При этом, успешно добиваясь поставленных
победа стала предметом ликования двух компаний-кон- целей, союз вопросы патриотической направленности,
курентов» заставили посмотреть на событие с несколько в том числе формирования гордости за достижения оте-
иной стороны. чественной науки и промышленности, в повестку дня
не ставит и не рассматривает их даже в качестве со-
Россия — родина электродуговой сварки. Страна в путствующей задачи. Союз может этим не заниматься,
целом сохраняла за собой лидерство в этой сфере дол- но с государственной позиции это как минимум недаль-
гое время. В 90-е гг. прошлого века в мире сварки прои- новидно! Социальные последствия, о которых говорит го-
зошел качественный технологический скачок. Появилось сподин Лоуренс Гейтс, кто-то должен предвидеть!
оборудование нового цифрового поколения. По понят-
ным причинам российская промышленность этот скачок Обеспечения чемпионатов России, а тем более чем-
пропустила и сегодня на 90%, комплектуется импортным пионатов мира, организуемых движением WorldSkills
сварочным оборудованием. International, касаться не буду. Тема добрых спонсоров,
раскладывающих сыр по всему миру, непростая и неод-
За последние 30 лет сформировалось целое поколе- нозначная. Обращу внимание на региональные чемпио-
ние специалистов, в том числе связанное с профессио- наты, проводимые союзом и их связь с формированием
нальным обучением сварщиков, уверенное в незыбле- материально-технической базы профессионального обу-
мости абсолютного приоритета западной техники. Надо чения.
согласиться, что сварочная техника производства стран
Юго-Восточной Азии и сегодня уровня технологических Проведение региональных чемпионатов обеспечи-
требований промышленности не достигла. Но при этом вается сварочным оборудованием, которое, как прави-
ими игнорируется и конкурентоспособное российское ло, предоставляется средними учебными заведениями
сварочное оборудование, появившееся в последние годы профессионального обучения региона. Закупается это
и не уступающее продукции компаний Lincoln Electric, оборудование за счет средств государственного бюд-
EWM, Lorch, Kemppi, ESAB, Fronius, по-прежнему занима- жета. Требования к закупаемому оборудованию в соот-
ющих доминирующее положение на рынке. ветствии с директивными документами Министерства
просвещения Российской Федерации практически с на-
Почему на соревнованиях российских сварщиков, чала 2019 года должны соответствовать, как сказано
проводимых в России, ликуют исключительно произво- в документе, «требованиям инфраструктурных листов
дители зарубежной техники? Это вопрос, от ответа на Ворлдскиллс Россия по соответствующей компетенции,
который, можно сказать, в значительной степени зави- размещенным на сайте Союза в информационно-комму-
сит будущее страны и перспективы ее народа. никационной сети Интернет»*.

Прав вице-председатель движения WorldSkills

* Методические рекомендации об оснащении организаций, осуществляющих образовательную деятельность по образовательным программам сред-
него профессионального образования, материально-технической базой по приоритетным группам компетенций», утвержденных заместителем министра
просвещения Российской Федерации 31.01.2019 года. «Официальные документы в образовании», № 8, 2019, пункт 3.

8 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÍÎÂÎÑÒÈ

Не буду углубляться в вопрос право- ло закона, чем ослушаться начальника, даже если он его
мерности включения в нормативный акт методические рекомендации воспринял некорректно.
государственного органа ссылки на до-
кумент, редактируемый общественным На эти мои рассуждения могут сказать, что конкурен-
движением. Обращу только внимание, тоспособного российского оборудования нет. А чтобы до-
что на практике это воспринимается ор- биваться результата, учиться надо на лучшем.
ганизаторами закупок сварочного обо-
рудования системы среднего професси- С тем, что учиться надо на лучшем, нельзя не согла-
онального образования как основание ситься. Это правильно. Но уже не первый год сборная
для нарушения Федерального закона № команда профессиональных сварщиков страны для под-
223-ФЗ от 18 июля 2011 г. «О закупках готовки к международным соревнованиям предпочитает
товаров, работ, услуг отдельными видами российское сварочное оборудование и побеждает. Что
юридических лиц». мешает поступать так же «молодым профессионалам»?

Попробую пояснить. На официальном Сборная сварщиков Российской Федерации —
сайте союза «Молодые профессионалы» победитель конкурса Arc Cup International Welding
«в информационно-коммуникационной Competition 2019 (г. Ланфан, КНР) в командном заче-
сети Интернет», как указано в пункте 3 те — в 2017 и 2019 годах готовилась к конкурсу на сва-
процитированного выше нормативного рочном оборудовании EVOSPARK, сконструированном
документа, можно найти огромное коли- и произведенном на ООО «Завод технологических ис-
чество инфраструктурных листов по компетенции «Сва- точников» (Санкт-Петербург).
рочное оборудование», в которых указан конкретный
и безальтернативный производитель — фирма Kemppi На сварочном оборудовании завода успешно прове-
(Финляндия), официальный спонсор союза. Как пример дены конкурсы сварщиков III-го открытого регионально-
можно посмотреть: https://worldskills.ru/final/naczionalnyij- го чемпионата «Молодые профессионалы» (WorldSkills
final/partneryi.html. Поставщики и цены могут меняться, Russia) Санкт-Петербурга, IV Открытый региональный
а производитель оборудования прописан. Союз — неком- чемпионат «Молодые профессионалы» (WorldSkills
мерческая организация и, вероятно, так поступать впра- Russia) Кировской области. Оборудование получило
ве. Учреждения профессионального образования долж- только положительные отзывы и от организаторов кон-
ны руководствоваться нормами Федерального закона курсов, и от Вятской торгово-промышленной палаты в
№ 223-ФЗ от 18 июля 2011 г. и закупать оборудование частности (деловой журнал Вятской ТПП «Меркурий»,
в результате сравнения характеристик по конкурсу, при 2019 г., № 3, с. 38).
этом выбирать производителя до конкурса они неправо-
мочны. В настоящее время Правительством Российской Фе-
дерации выделяются значительные бюджетные средства
То, что министерство обязывает закупать для ма- на переоснащение материально-технической базы про-
стерских сварочное оборудование в соответствии с фессионального обучения, в том числе на подготовку
требованиями инфраструктурных листов «Ворлдскиллс кадров сварочного производства. По словам министра
Россия», размещенными на сайте esat.worldskills.ru, просвещения Российской Федерации О. Ю. Васильевой,
уточняется только в пункте 5 Методических указаний, в плане министерства создание 5000 мастерских, «осна-
через несколько листов. На этом сайте определены ха- щенных по последнему слову промышленности».
рактеристики оборудования. Модель, производитель
не указаны. Графы «Поставщик/спонсор» и «Примерная Можно с грустью констатировать, , что если сложив-
стоимость» в инфраструктурных листах на этом сайте шееся в сфере материально-технического обеспечения
присутствуют, но оставлены пустыми (во всяком случае, учебного процесса системы среднего профессиональ-
на 01.10.2019 г.). Т.е. напрямую нарушать закон об ор- ного обучения положение не изменится, то по-прежнему
ганизации закупок министерство не указывает. Но это будут ликовать производители исключительно западной
дочитать еще надо и постараться растолковать с зако- техники, совсем не обязательно лучшей и точно более
ном в руках. дорогой.

Убедиться, что ссылкой на инфраструктурные листы А. Д. Дронов,
«Ворлдскиллс», Министерство просвещения не дает пря- начальник отдела ООО «ЗТИ», Санкт-Петербург,
мого указания на закупку именно сварочного оборудова-
ния Kemppi, как, впрочем, и союз «Молодые профессио- E-mail: [email protected]
налы», весьма непросто.
№ 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 9
Не все этот путь проходят. В частности, заказчик
ГАПОУ Мурманской области «Мурманский индустриаль-
ный колледж» не прошел. В его заявке № 31908112758
от 18.07.201 9 г., указано, что предложения о поставке
сварочных аппаратов других марок, кроме Kemppi, кол-
ледж не принимает, поскольку собирается использовать
оборудование при подготовке к соревнованиям, органи-
зуемым движением WorldSkills Russia.

Случаи безапелляционного недопуска к конкурсам
российского оборудования, даже превосходящего им-
портное по техническим характеристикам, имеет систем-
ный характер. Чиновнику кажется легче повернуть дыш-

www.ritm-magazine.ru

ÍÎÂÎÑÒÈ

ТУРБИНЫ ЗАРУБЕЖНЫЕ, СЕРВИС РОССИЙСКИЙ

Пресс-тур в Центре восстановления деталей горяче- в Москве, полевым и инженерным составом в Петер-
го тракта газовых турбин «Зульцер Турбо Сервисес Рус» бурге и первым в России Центром восстановления де-
в Екатеринбурге гармонично вписался в общий тренд талей горячего тракта газовых турбин, созданным в
событий, которые происходят сегодня в сфере большой 2016 году в Екатеринбурге.
энергетики в нашей стране. Это и государственная про-
грамма по созданию отечественной газовой турбины ЗАМЕНЯТЬ ИЛИ ПРОДЛЯТЬ РЕСУРС?
большой мощности, и постановление Правительства Как рассказал Олег Шевченко, генеральный дирек-
РФ № 719 о локализации производства энергетическо-
го оборудования, и запущенная в 2019 году программа тор ЗТСР, сегодня в России работают около 300 инду-
модернизации энергетики (ДПМ-2). Несмотря на то, что стриальных энергетических газовых турбин иностранно-
газовые турбины в ДПМ-2 не вошли, эта программа ста- го производства. В среднем при достижении наработки
ла масштабным событием в отрасли — до 2035 года пла- в 100 тысяч эквивалентных часов необходимо решать,
нируется обновление около 40 ГВт энергоблоков элек- что требуется дальше — проводить главную инспекцию
тростанций. На создание отечественной энергетической с продлением ресурса турбины или менять на новую.
газовой турбины государство предусматривает софинан- После продления ресурса турбина, в зависимости от её
сирование, а по постановлению о локализации производ- типа, может работать ещё 100 и даже 150 тысяч часов.
ства с 2021 года ключевые компоненты газовой турбины, По прогнозам, в ближайшие пять лет одна за другой
в том числе детали горячего тракта, должны быть произ- начнёт выходить за штатные 100 тысяч часов наработ-
ведены на территории РФ. ки большое количество машин, в частности около 20 са-
мых распространённых в России энергетических турбин
Важным элементом полноценного и безаварийного Siemens типа SGT5–2000E (V94.2, ГТЭ-160).
функционирования любого оборудования, в том числе
машиностроительного, является качественный и сво- Восстановление деталей горячего тракта как один
евременный сервис. По результатам посещения центра из элементов сервисной поддержки газовых турбин по-
сложилось впечатление, что перед нами, возможно, пер- зволяет экономить до 70% стоимости новых деталей при
вый случай, когда полностью российской энергетической полном сохранении характеристик и является экономи-
газовой турбины в стране еще нет, а структура, специ- чески выгодным решением для заказчиков. По мнению
ализирующаяся на сервисной поддержке и технологиче- Олега Шевченко, генерирующие компании пока не го-
ски готовая к выпуску её ключевых компонентов, есть. товы покупать новые турбины. Государство до сих пор
И это именно российская независимая компания по сер- разрабатывает документы, гарантирующие возврат ин-
вису энергетических газовых турбин «Зульцер Турбо вестиций генерирующих компаний на их приобретение.
Сервисес Рус» (ЗТСР). Складывающая ситуация означает, что запатентованная
технология сервисноой поддержки энергетических газо-
ЗТСР была создана в 2011 году и к настоящему мо- вых турбин, локализованная ЗТСР, будет и дальше вос-
менту занимает около 25% российского рынка сервиса требована. Устойчивость бизнеса ЗТСР обеспечивается
энергетических газовых турбин, который до этого был не только обладанием передовой технологией и высо-
занят самими производителями. Среднегодовой оборот коклассным персоналом, но и доступом к мировой сети
компании составляет 2,5 млрд руб. Сегодня ЗТСР — корпорации Sulzer. Российские генерирующие компании
100-процентная «дочка» швейцарской глобальной про- постепенно отказываются от дорогого зарубежного сер-
мышленной корпорации Sulzer AG с головным офисом виса в пользу российского, приходит понимание, что спо-

Фото 1. Направляющая лопатка 1-й ступени газовой турбины типа V94.2 Фото 2. Направляющая лопатка 1-й ступени газовой турбины
до восстановительного ремонта. типа V94.2 после восстановительного ремонта.

10 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

койнее работать в своей стране. В случае возникновения ÍÎÂÎÑÒÈ
санкций в то время, когда турбина разобрана на площад-
ке, «можно, — по образному выражению Олега Шевчен- № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 11
ко, — остаться, как в кресле дантиста, когда врач куда-то
запропастился».

В портфеле ЗТСР контракты на обслуживание 38
энергетических газовых турбин, установленных на
19 ключевых электростанциях по всей России, при этом
у ЗТСР — заметим, единственной в России — в порт-
феле контракты на обслуживание газовых турбин всех
трёх основных производителей: Siemens, GE, Ansaldo.
Большая часть этих сервисных контрактов долгосрочная,
что даёт возможность своевременно планировать рабо-
ты и заранее определять, какие части — изготовленные
и восстановленные — надо привезти к открытию турби-
ны. На большинстве обслуживаемых ЗТСР турбин уста-
новлена система прогностики состояния оборудования
«ПРАНА» компании «РОТЕК», которая может за 2–3 ме-
сяца предупредить о возможности выхода какой-то части
из строя. Так, может возникнуть ремонт «по необходи-
мости».

К РОСТУ СПРОСА ГОТОВЫ
Экскурсия по центру ЗТСР дала представление о том,

какие технологии концерна Sulzer локализованы в Рос-
сии сегодня, а обстоятельный и откровенный разговор
с топ-менеджментом после осмотра производства углу-
бил понимание перспектив его развития в связи с общим
контекстом событий в энергетической отрасли. «Наш
центр более современный, чем у коллег в Голландии или
Польше, — рассказывает Олег Шевченко. — В цех вложе-
но 12 млн евро, и мы продолжаем инвестировать в наш
центр и дооснащать его». Производственные мощности
позволяют осуществлять восстановление до 60 ремонт-
ных комплектов в год, куда входят рабочие и направля-
ющие лопатки и другие элементы горячего тракта газо-
вой турбины. Хотелось бы отметить, что первый раз за
мою журналистскую карьеру экскурсия по предприятию
началась с подробного инструктажа по технике безопас-
ности для посетителей.

Вся внутрипроизводственная логистика оптимизи-
рована, что сократило затраты на перевозку деталей
по цеху. Мы последовательно переходим от участка
к участку: абразивная обработка; термообработка; уча-
сток шлифования, сварки и напайки, который включает
в себя сварочное производство и профилирование; ме-
ханическая обработка деталей и, наконец, участок фи-
нальных процессов — нанесения специальных термоба-
рьерных покрытий в атмосферной и вакуумной камерах.
В распоряжении лаборатории измерительная машина,
3D-сканер, рентген, позволяющий выявить возможные
внутренние дефекты на всех типах деталей, приборы для
анализа структуры металла, цветной дефектоскопии,
толщинометрии.

Производство пока работает в одну смену, но мож-
но работать и в две, и в три — был бы соответствующий
спрос. Специалистов Центра восстановления деталей
горячего тракта ЗТСР обучают в зарубежных сервисных
центрах концерна Sulzer. Сейчас идет работа по стиму-
лированию персонала к освоению смежных профессий,
чтобы не возникло функционального «бутылочного гор-
лышка». Кадры могут многое, но сегодня, похоже, всё
решают не они. Всё решает спрос, а ЗТСР видит свою
задачу в том, чтобы быть к нему готовым.

Зинаида Сацкая

www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

НАЦИОНАЛЬНАЯ ПРОГРАММА «ЦИФРОВАЯ ЭКОНОМИКА», ПЛАНИРУЕМАЯ В РАМКАХ РЕАЛИЗАЦИИ
УКАЗА ПРЕЗИДЕНТА РФ ОТ 7 МАЯ 2018 Г № 204 «О НАЦИОНАЛЬНЫХ ЦЕЛЯХ И СТРАТЕГИЧЕСКИХ
ЗАДАЧАХ РАЗВИТИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НА ПЕРИОД ДО 2024 ГОДА», ПРИЗВАНА ДАТЬ
ИМПУЛЬС РАЗВИТИЮ В НАШЕЙ СТРАНЕ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИНДУСТРИИ 4.0.

UMATI ШАГАЕТ ПО ПЛАНЕТЕ

Происхождение вошедшего в широкий обиход выра- облачных платформ в старые машины и устройства,
жения «Индустрия 4.0» редко кто помнит. А если вер- но невозможно старое мышление в новых системах. Как
нуться к истокам, то станет ясно, что проект Индустрия говорят эксперты, впереди Индустрия 4.0, но и мышление
4.0 — это один из десяти проектов «Стратегии высоких должно быть 4.0. Вопрос «какие технологии нам доступны
технологий–2020» Германии. и как использовать их в процессе создания добавленной
стоимости, чтобы получить прибыль?» свидетельствует,
Цель проекта вполне прагматическая — нарастить как утверждают идеологи Индустрии 4.0, об устареваю-
конкурентоспособность немецкой индустрии с опорой щем мышлении. Сегодня главный вопрос должен звучать
на инновационные информационно-коммуникационные так: «Чего хочет клиент?». Это означает, что в наращива-
технологии. И если выражение «сделано в Германии» нии цепочек добавленной стоимости должно произойти
было равносильно утверждению «лучшее качество», объединение производителей и потребителей услуг в ин-
то теперь родина Индустрии 4.0 ставит перед собой зада- тернет-среде. То есть для развития компании необходимо
чу стать лучшим поставщиком промышленного оборудо- в первую очередь сократить расстояние между компани-
вания в глобальном масштабе. ей-производителем и потребителем, из поставщика про-
дукции стать поставщиком решений.
Фото
Deutsche Messe ПОТЕНЦИАЛ ЕСТЬ. КАК РЕАЛИЗОВАТЬ?

ИНДУСТРИЯ 4.0 ЛОМАЕТ СТЕРЕОТИПЫ Каждый из трех китов Индустрии 4.0 представляет
собой мегатренд, внутри которого развиваются мощные
Большие данные (Big Data), цифровизация, искус- инновационные технологии. Однако на пути продвиже-
ственный интеллект — вот главные атрибуты Индустрии ния достижений четвертой промышленной революции
4.0. В ее основе лежит глубокая цифровая трансформа- лежат проблемы, требующие решения. Промышленный
ция промышленности, предполагающая объединение интернет вещей (IIoT) — движущая сила объединения
возможностей современного Интернета с производ- производственного оборудования в рамках Индустрии
ственным оборудованием и средствами автоматизации, 4.0 — несет в себе риски информационной безопасно-
что на выходе наряду с гибкостью и эффективностью сти. Перенос больших данных на облака может повлечь
производства должно дать значительную трансформа- за собой риски, связанные с защитой персональных дан-
цию ценообразования и индивидуализацию продукции ных, внутренних данных предприятия от разглашения
в условиях массового производства. Фабрики, машины, и несанкционированного использования, от возможно-
роботы и инструменты в режиме реального времени об- го хищения конфиденциальных данных о продукте или
щаются друг с другом и благодаря машинному обучению производственном процессе. Есть разногласия в оценке
на основе искусственного интеллекта становятся умнее, степени зрелости технологий, необходимых для реали-
точнее, безопаснее. Технологии Индустрии 4.0 стирают зации концепции Индустрии 4.0, инструментов управ-
границы между физическим и цифровым миром. Крае- ления умным производством. К примеру, популярная
угольным камнем цифровизации экономики Германии тема цифровых двойников лежит в двух параллельных
с 2020 года станет новый стандарт мобильной связи 5G, плоскостях — в сфере практического использования
которому отводится роль инструмента реализации потен- и в сфере дискуссий о целесообразности. Причинами
циала Индустрии 4.0. несоответствия результата ожиданиям могут оказаться
недостаточный набор исходных данных или их некор-
Индустрия 4.0 — это не только цифровая трансфор- ректное введение, потому что между информационны-
мация, но и изменение философии производства, в кото- ми и операционными технологиями может оказаться
ром присутствует децентрализованное управление про- пресловутый человеческий фактор. Требуется не только
изводственным оборудованием, объединенным в сеть. построить надежный канал передачи данных, но и иметь
Индустрия 4.0 — это слом стереотипов. Возможна циф- дело с постоянными изменениями. Надо быть готовыми
ровизация старого оборудования, внедрение открытых к тому, что ожидаемый эффект может оказаться несопо-
ставимым с затратами на ИТ.

МИРОВОЙ СТАНДАРТ ПОДКЛЮЧЕНИЯ СТАНКОВ

Очевидно, что преодолеть трудности можно только
системной работой. Примеры уже есть. Как рассказал
в интервью журналу «РИТМ машиностроения» д-р Виль-

12 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

фрид Шефер (Wilfried Schäefer),

исполнительный директор Umati сегодня

Союза немецких станкостроите- Инициативное ядро
станкостроителей
лей VDW, в 2016 году состоялось CHIRON, DMG MORI, EMAG, HELLER,
GF Machining Solutions, GROB,
заседание правления VDW. Те- LIEBHERR-VERZAHNTECHNIK, PFIFFNER
(FFG Group), TRUMPF, UNITED GRINDING
мой заседания стало обсужде- GROUP AG

ние проблем, с которыми пред- Поставщики контроллеров
B & R, BECKHOFF, Bosch Rexroth,
стоит столкнуться при внедрении HEIDENHAIN, FANUC, Mitsubishi Electric,
SIEMENS
Индустрии 4.0. Естественным
Станкостроители
было задать себе вопрос: а что Citizen*, Doosan*, EMCO*, Fives Landis*,
Index, Hermle, Kapp, Makino*, OKUMA*,
профессиональное сообщество Profiroll Röders*, A. Schütte, SLM
Solutions*, Vollmer-Werke.
д-р Вильфрид Шефер станкостроителей может сде-
(Wilfried Schäefer) лать, чтобы минимизировать Софт
издержки? Ответом на постав- Athena*, CNC Data*, IGH Infotec AG,
inray Industrie Software
ленный вопрос стало решение VDW взять на себя разра-
Конечные пользователи и другие
ботку универсального интерфейса для станков, которые Balluff* Boers & Co FineMetalworking
Group*, HAWE Hydraulik*, Oerlikon
соединяются через этот универсальный облачный интер- Burmag, Schunk Kohlenstofftechnik*,
THK*, Volkswagen*
фейс. Работа стартовала в 2017 году. Проект получил на-
*) выразили интерес или прошли
звание umati — Universal Machine Tool Interface с девизом
пререгистрацию для участия.
«Объединяя мир станков». Его целью стало достижение
ков». Уже сегодня усилия umati по установлению миро-
открытого обмена данными на основе глобального стан- вого стандарта подключения станков дают возможность
станкам и периферийным устройствам подключаться
дарта взаимодействия OPC UA. Ядром проекта стали к ИТ-экосистемам* конкретного клиента, внутри или вне
производственной среды, через открытый, универсаль-
компании Chiron, DMG Mori, Emag, Grob, Heller, Liebherr- ный интерфейс — простой, безопасный и безукоризнен-
ный при взаимодействии. Umati упрощает и сокращает
Verzahntechnik, Trumpf и United Grinding, которые выяви- усилия по подключению станков для конкретных ИТ-си-
стем заказчика. Важнейшей особенностью umati являет-
ли и дефинировали примерно 100 параметров и согласо- ся стандартизированная семантика, встроенная в инфор-
мационную модель на основе открытого стандарта связи
вали их на базе OPC UA. Как сказал д-р Шефер, «там OPC UA. Кроме того, umati поддерживает специальные
расширения для производителей и потребителей стан-
всё — безопасная передача данных, новое программное ков. VDW утверждает, что umati — это не поле для борь-
бы за преимущество на рынке, это поле для сотрудниче-
обеспечение, умное производство, умный инструмент, ства, для более эффективного использования ресурсов,
увеличения добавленной стоимости и создания новых
умные комплектующие, искусственный интеллект, интер- бизнес-моделей для отрасли.

нет-платформы, базы данных». ЧТО ВПЕРЕДИ?

В процессе работы пришло понимание, что решение Большое число компаний из разных стран поддержи-
вает работу umati или выражает интерес к тому, чтобы
этой задачи не может быть чисто немецким проектом, по- к нему присоединиться. Скоро ли мы услышим имена рос-
сийских компаний, пожелавших присоединиться к umati?
тому что во всем мире тысячи клиентов покупают самые
Зинаида Сацкая
разные станки самых разных производителей, и поэтому

надо разработать один общий стандарт, которому все

могут следовать. VDW удалось не только сделать проект

umati интернациональным, но и выйти на глобальный уро-

вень. Проект поддерживается европейской ассоциацией

CECIMO, в которую входят станкостроительные ассоциа-

ции 15 европейских стран, осуществляется сотрудниче-

ство с консорциумами ProdNet из Швейцарии, Edgecross

из Японии, NCLink из Китая и EUMABOIS, объединяющей

ассоциации производителей деревообрабатывающего

оборудования европейских стран, идет интенсивный ин-

формационный обмен с ассоциациями Китая, Японии,

Кореи, Тайваня, США и др.

К настоящему моменту 70 компаний из десяти стран

подключили 110 машин и 28 услуг через стандартный

бесплатный интерфейс umati, позволяющий производите-

лям станков реализовать одно из требований Индустрии

4.0 — простой, быстрый и безопасный обмен данными.

Это первая версия, которая была показана на выставке

EMO–2019 в Ганновере. Контуры второй версии также

обозначились. Дальнейшее развитие предполагает бо-

лее 100 параметров, более 20 вариантов использования

в качестве входных данных для процедуры информаци-

онного моделирования OPC UA.

ПОНИМАТЬ И БЫТЬ ПОНЯТЫМ

Как утверждает VDW, «нет лучшего средства связи,
чем общепринятый язык. Это справедливо и для стан-

* ИТ-экосистема означает взаимосвязь всех сервисов компании друг с другом

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 13

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

ИНДУСТРИЯ 4.0: ЧТО НОВОГО?

Многочисленные компании-разработчики, в основном гоприятных условий окружающей среды или неисправно-
зарубежные, массово и регулярно сообщают о новых стей. И последнее, но не менее важное: Balluff стремится
решениях для Индустрии 4.0, демонстрируют перспек- помочь компаниям начать работу с инструментами с ав-
тивные образцы и внедрение продукции. Тема все чаще томатизированным управлением с помощью Tool ID —
обсуждается в практическом аспекте. Создание новых системы кодирования инструментов, которая использу-
инструментов для повышения производительности, гиб- ет промышленные RFID. Новая простая версия Tool ID
кости, эффективности производств является важной за- предлагает экономичное решение начального уровня,
дачей и стоит на повестке дня. Приведем примеры совре- которое может быть легко активировано в любое время
менных решений, призванных вывести станкостроение и обещает удивить пользователей простым процессом
и технологии обработки материалов на новый уровень. установки и настройки.

ПРЕДСТАВЛЕНО НА EMO УМНОЕ БУДУЩЕЕ
В обзоре прежде всего использована информация c Интеллектуальные датчики и системные решения

сайта www.emo-hannover.de проходившей недавно веду- компании SICK демонстрируют, как оцифровка может
щей выставки по металлообработке EMO–2019. В рам- быть применена в станках на практике. Чтобы сенсоры
ках специализированного раздела Industry 4.0 были и машины могли обмениваться данными друг с другом
продемонстрированы такие новые разработки, как ин- и сделать процессы прозрачными, SICK предлагает це-
теллектуальные компоненты для мониторинга процессов лый ряд масштабируемых интеграционных решений.
или поддержки операторов, решения, обеспечивающие Например, Telematic Data Collector TDC-E — это система
передачу данных с максимальной безопасностью, и мно- шлюзов для мультисенсорной сети, оснащенная опциями
гие другие. мобильной связи, обладающая расширенными функци-
ями для сбора, обработки и передачи данных процесса.
В то же время Sensor Integration Machine стремится от-
крыть новые возможности для приложений в интеллекту-
альных станках как сегодня, так и в будущем благодаря
функциональности шлюза IoT и адаптивной мультисен-
сорной интеграции. Эти два решения позволяют переда-
вать данные, связанные с процессами, производством
и бизнесом, непосредственно в полевые шины Ethernet
или в облако.

Программный инструмент Integration Solutions
FieldEcho имеет графический веб-интерфейс пользова-
теля (GUI), разработанный для параметризации и мо-
ниторинга всех устройств IO-Link на станке или заводе.
Улучшенный доступ и прозрачность данных IO-Link повы-
шают гибкость и доступность, а простое подключение че-
рез сервер OPC-UA ПЛК обещает превратить FieldEcho
в перспективное интеграционное решение.

КАК ЧУВСТВУЕТ СЕБЯ МАШИНА? НОВЫЙ КОНВЕРТЕР ПРОТОКОЛА
Специалист по автоматизации Balluff показал на вы- FBR 100AN компании Silex Technology — новое ком-

ставке, как интеллектуальные датчики и данные, кото- пактное устройство, которое позволяет производителям
рые они передают напрямую с машин, могут значительно станков и операторам собирать свои рабочие данные
повысить производительность предприятия, например, и передавать их в хост-систему
путем предварительного планирования технического об- через подключение по локальной
служивания и ремонта. Однако датчики компании теперь сети или Wi-Fi, что, как сообща-
способны и на гораздо большее. Например, контроллеры ется, может улучшить рабочие
теплового потока работают в прямом контакте с жидкой процессы и снизить затраты
средой для определения ее расхода и температуры. Дат- на обслуживание. Устройство
чики давления не только предоставляют информацию также служит конвертером про-
непосредственно из гидравлической системы, но и соби- токолов для перевода различных
рают данные для мониторинга процесса и обнаружения машинных языков в стандартный
ошибок. При использовании в измерении гидростатиче- формат OPC UA umati.
ского уровня они также определяют постепенные измене-
ния уровня и, таким образом, могут автоматически запу- ШПИНДЕЛЬ ПОД КОНТРОЛЕМ
скать процессы логистики и закупок. В дополнение были Большинство простоев станка можно предотвратить,
продемонстрированы новые блоки питания Heartbeat
с диагностическими функциями. Они могут уведомлять не допуская неисправности шпинделей, основными при-
пользователя через IO-Link в случае перегрузки, небла- чинами которых являются столкновения и постоянные,
но необнаруженные перегрузки. Новая система монито-
14 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 ринга SpindleSense от Schaeffler направлена на решение
этих проблем. Система датчиков, встроенная в подшип-
ник шпинделя, измеряет смещение вала шпинделя под

www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

нагрузкой с очень высоким разрешением и в пяти на- зировались только при вводе в эксплуатацию. Однако
правлениях — три поступательных и два вращательных. этот подход в корне меняется с появлением цифрового
Если отклонения, измеренные на элементах качения, близнеца. При использовании следующего поколения
превышают критический порог, кольцо датчика переда- технологии ЧПУ Sinumerik ONE, впервые представленной
ет электрический предупредительный сигнал в систему компанией Siemens для публики на EMO Hannover 2019,
управления станка. Порог основан на оценке параметров все процессы разработки могут быть заранее отображе-
подшипников, связанных с работой, таких, как сжатие, ны в виртуальной среде. Siemens приводит следующий
отношение вращения/крена и зазор в каркасе карка- пример: пока машина производится, управляющее про-
са, и устанавливается индивидуально для каждого типа граммное обеспечение не только написано, но и проте-
шпинделя и станка. Первые готовые к серийному произ- стировано в виртуальном мире.
водству сенсорные кольцевые блоки SRS, включая ра-
диальные и осевые измерительные кольца с внутренним Являясь специалистом в области станков и пилот-
диаметром 70 миллиметров, были продемонстрированы ным клиентом Siemens, Heinrich GEORG GmbH уже вне-
на выставке. дрила цифровой близнец в формате Sinumerik ONE для
двух своих станков — шлифовального GEORG ultragrind
НОВЫЙ ЭЛЕКТРОШПИНДЕЛЬ SG2 и фрезерного GEORG ultramill H с подвижной колон-
ной. Компания стремится постепенно предлагать новые
Компания PCI SCEMM разработала в сотрудничестве станки с этой новой технологией управления, которая
с AMVALOR и Cetim новый электрошпиндель e-SPINDLE, с самого начала ориентирована на оцифровку.
который, как сообщается, включает в себя все необхо-
димое для максимально точного мониторинга процес- Я УВЕЛИЧИВАЮ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ!
са резки и реагирования в режиме реального времени. Первое место среди экспонатов DP Technology заняла
На выставке были представлены три приложения интел-
лектуальной обработки для концепции e-SPINDLE: дер- новая система ESPRIT CAM, основанная на искусствен-
жатель инструмента для мониторинга процессов резания, ном интеллекте. Новая технология предназначена для
который определяет силы, вибрации и давление смазоч- упрощения процессов программирования и повышения
но-охлаждающей жидкости; держатель инструмента для производительности машин в цехах. Запатентованная си-
адаптивного вибрационного сверления, который контро- стема также распознает машины, опираясь на информа-
лируется пороговыми значениями силы; и хонинговаль- цию от цифрового близнеца станков с ЧПУ, инструментов
ный держатель инструмента, который в реальном вре- и приспособлений. По мнению разработчика, эти новые
мени выполняет измерения диаметра заготовки, чтобы достижения являются результатом 35-летних инноваций.
он мог контролировать положение активных частей.
ИНТЕГРАЦИЯ
ПИЛОТНЫЙ ПРОЕКТ Новый модуль 4.0 DMT Drehmaschinen GmbH & Co.
До недавнего времени разработка крупных станков
KG — решение для интеграции токарных станков ком-
обычно выполнялась в следующей последовательно- пании в интеллектуальные производственные процес-
сти. Пока прототип разрабатывался и создавался, про- сы — было разработано в качестве идеального допол-
граммное обеспечение разрабатывалось одновременно, нения к устройству удаленного доступа FZM18, выпу-
а процессы и рабочие процессы объединялись и оптими- щенному только в прошлом году. Новый «Модуль 4.0»
дебютировал на EMO Hannover, где компания принимала
предварительные заказы на токарные станки, оснащен-
ные этим нововведением.

ОТКРЫТЫ ДЛЯ ОБЪЕДИНЕНИЯ
FANUC начинает полномасштабный европейский

запуск своей платформы IIoT — системы FIELD (FANUC
Intelligent Edge Link and Drive). Платформа открытая
и предназначена для объединения производственных ма-
шин разных производителей и поколений на одном заво-
де. Другая особенность: система FIELD собирает и ана-
лизирует машинные данные непосредственно на месте
без предварительной передачи их в облако. Возможность
немедленной обработки данных на заводе ускоряет про-
изводственный процесс, обеспечивая заметное повыше-
ние эффективности. Когда дело доходит до хранения,
система FIELD является единственной платформой IIoT,
которая позволяет пользователям выбирать между хра-
нением данных на заводе или загрузкой их во внешнее
облако.

Кроме того, следует упомянуть систему удаленного
мониторинга оборудования MT-LINKi от FANUC. Как со-
общалось в пресс-релизе компании, это ПО для ПК, по-
зволяющее соединять не только станки с ЧПУ и роботы
FANUC, но и другие периферийные устройства и обо-
рудование с другими системами ЧПУ и контроллерами.
MT-LINKi имеет масштабируемую системную архитекту-

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 15

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

ру. Сбор данных осуществляется с помощью специаль- выполнять точное прогнозирование необходимости сер-
ного ПО Collector для ПК, данные хранятся на ПО Server. висного обслуживания оснастки, и обновленным ПО —
Один сервер MT-LINKi может обслуживать до 100 машин. CoroPlus® ToolPath для PrimeTurning™, разработанным
Серверный ПК также предоставляет веб-интерфейс для оптимизации производственных процессов. Данное
пользователя для доступа к данным и их визуализации программное обеспечение призвано помочь заказчи-
с любого ПК или планшета с помощью браузера. Для кам, применяющим технологию PrimeTurning™, ускорить
небольших систем с небольшим количеством компью- процессы планирования и выполнения операций. Теперь
теров ПО Collector PC и ПО Server PC может работать ПО позволяет импортировать CAD-модели и проводить
на одном стандартном ПК. 3D-симуляции с определением столкновений.

ДВОЙНИК ДЛЯ ИНСТРУМЕНТА Еще одним программным решением компании стал
Компания Oerlikon Balzers представила инноваци- сервис CoroPlus® ToolGuide. С его помощью пользова-
тель получает рекомендации по выбору инструмента
онное решение для цифрового покрытия, состоящее и режимов резания в зависимости от указанных им дан-
из цифрового двойника режущего инструмента, в кото- ных — материала заготовки и типа операции. Последняя
ром хранятся все соответствующие данные, такие как версия включает также рекомендации для расточного
используемое покрытие, качество, количество циклов инструмента.
восстановления и протоколы измерений. Полученная
прозрачность в истории инструмента дает клиентам ряд В заметке использована информация с сайтов
преимуществ. Также Oerlikon Balzers показала специаль- http://tverdysplav.ru/и www.sandvik.coromant.com/
но разработанное приложение, которое предлагает 24/7
помощь в реальном времени пользователям по всему ГОЛУБАЯ СИСТЕМА
миру, когда у них есть вопросы о системе покрытий или
услугах по их нанесению. Новая система NC4+ Blue является последней вер-
сией бесконтактной системы настройки инструментов
ПОВОРОТ К ЛУЧШЕМУ Renishaw. NC4+ Blue использует синюю лазерную тех-
Piezo Tool System (PTS) — это инновационное реше- нологию — впервые в отрасли — и улучшенную оптику.
По сравнению с источниками красного лазера, исполь-
ние для мониторинга инструментов от Группы компаний зуемыми в большинстве подобных систем, технология
Kistler, которое она разработала совместно с Paul Horn синего лазера имеет более короткую длину волны, что
GmbH. PTS предназначена для измерения силы резания приводит к улучшенным эффектам дифракции и опти-
в реальном времени и использования этих данных для мизированной геометрии лазерного луча. Это позволя-
предоставления информации о сроке службы инстру- ет точно измерять даже очень маленькие инструменты,
ментов или режущих пластин. По словам разработчиков, а также сводит к минимуму ошибки измерения между
новое решение идеально подходит для использования инструментами.
в процессах микрообработки. Одна из причин этого за-
ключается в том, что альтернативные методы измере- РАЗУМНАЯ СМАЗКА
ния, такие как контроль шпинделя, не дают полезных SmartControl — новое полностью автоматизированное
результатов из-за минимальных отклонений в мощности
привода, измерение структурного звука не дает согласо- решение для интеллектуального управления жидкостями
ванных результатов для небольших деталей, визуальные для металлообработки от компании Castrol. Оно работает
решения исключаются из-за использования охлаждаю- за счет интеграции технологии охлаждающих смазок XBB
щих смазок и высоких скоростей вращения в процессе от Castrol с передовой технологией Industry 4.0 в форме
обработки. мониторинга состояния в режиме реального времени, что
позволяет оптимизировать управление и минимизиро-
ВНИМАНИЕ К ЦИФРОВЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ вать ошибки. SmartControl непрерывно измеряет концен-
В числе ключевых продуктов компании Sandvik трации, значения pH, проводимости, температуры и объ-
емные скорости потока жидкости для металлообработки
Coromant, представленных на выставке, различные ре- и при любом отклонении от спецификации немедленно
шения на платформе CoroPlus®, позволяющие соеди- предупреждает ИТ-службы компании и производства.
нить процессы проектирования, планирования и обра- Поскольку SmartControl не требует ручного отбора проб,
ботки, а также обеспечить анализ производственных не тратится время на доставку образцов в лабораторию
процессов и их оптимизацию. Гости стенда ознакомились и, следовательно, нет задержек из-за поздней отправки
также с Coromant Capto® DTH Plus — цифровым при- отчета.
водным инструментальным блоком, который позволяет
www.ritm-magazine.ru
16 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

В РОССИИ «Салют» Юрий Нуртдинов. — Собирая все необходимые
Несмотря на то, что целый комплекс неразрешен- данные с помощью нашей системы, мы можем устано-
вить, почему на одной из партий большая степень изно-
ных экономических, технологических, кадровых, логи- са, что на это повлияло: материал, человеческий фактор
стических проблем в нашей стране не вызывает среди или что-то другое».
ряда опрошенных специалистов оптимизма в разгово-
рах о «высоком», все-таки и у нас происходят события, http://ekogradmoscow.ru/
о которых стоит рассказать. Вот некоторые из последних
новостей. ЦИФРОВОЙ ДВОЙНИК В ДЕЙСТВИИ
На форуме «ИННОПРОМ–2019» компаниями CADFEM
ДИСПЕТЧЕР КОНТРОЛИРУЕТ
«Трансмашхолдинг» до конца 2020 года подключит CIS и «Фабрика цифровой трансформации» был пред-
ставлен цифровой двойник на базе насосной установки.
к системе мониторинга промышленного оборудования Он создан на IoT-платформе PTC Thingworx с примене-
«Диспетчер» 1100 станков. Это первая часть комплекс- нием собственной методики «Фабрики цифровой транс-
ного плана цифровизации предприятий холдинга. формации», позволяющей одновременно использовать
системную модель на основе физических процессов
Первыми к «Диспетчеру» были подключены Ново- и модель машинного обучения. Цифровой двойник ра-
черкасский электровозостроительный и Тверской ва- ботает одновременно с реальным насосом и полностью
гоностроительный заводы. В настоящее время система повторяет все его рабочие режимы, а также позволяет
контролирует работу 762 станков. Показатели эффек- на самых ранних стадиях выявить любые отклонения
тивности (коэффициент загрузки) и производственные в работе оборудования.
данные (время производства, простои) по предприятию
в целом и с детализацией по подразделениям, станкам https://digitaltwin.ru, https://ict2go.ru
и работникам поступают в реальном времени напря-
мую руководству, что положительно влияет на скорость СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
и эффективность управленческих решений. Благодаря Объем российского рынка искусственного интеллек-
построенному мониторингу и в целом цифровым иници-
ативам, реализуемым совместно с компанией «2050-Ин- та по итогам 2019 года составит $139,3 млн, при этом
тегратор», на НЭВЗ увеличилась загрузка оборудования до 2023 года инвестиции в эти технологии будут расти
и выросла производительность труда, при этом сократи- на 30% ежегодно. Такую оценку привели эксперты IDC
лись аварийные простои. в исследовании «Рынок искусственного интеллекта в
России», проведенном при поддержке ABBYY. В иссле-
В поле проекта помимо НЭВЗ и ТВЗ также входят довании участвовало более 200 представителей крупно-
Коломенский завод и Брянский машиностроительный го бизнеса. Наиболее востребовано применение ИИ для
завод. Параллельно с подключением планируется рас- интеллектуальной обработки данных, автоматизации
ширение функционала системы: будет добавлена вибро- службы поддержки, а также создания цифровых помощ-
диагностика и разработана математическая модель для ников для сотрудников, работающих с информацией.
предсказания отказов, что позволит перейти к предика- Эксперты IDC относят к ИИ программы и решения, кото-
тивному техобслуживанию оборудования. рые имитируют человеческое поведение и способны са-
мообучаться, выявлять причины и корректировать свои
www.computerworld.ru действия.

УМНОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ИНСТРУМЕНТОВ http://www.robogeek.ru/

На столичном предприятии «Салют» АО «ОДК», кото- КОНКУРСНЫЙ ОТБОР
рое более 100 лет производит авиадвигатели, появилось
новое решение Индустрии 4.0 — система электронной Минпромторг РФ уже во второй раз запустил конкурс-
идентификации и прослеживания состояния протяжных
инструментов. Программное обеспечение для нового ре- ный отбор в рамках федерального проекта «Цифровые
шения разработало отечественное ФГУП «ГосНИИАС».
технологии». По итогам первого этапа из 178 представ-
Теперь найти любой инструмент и узнать о степени
его изношенности можно будет в режиме реального вре- ленных проектов для дальнейшей научно-технической
мени. По оценке специалистов, это позволит на 20% со-
кратить покупку нового оборудования. «Одно из важных экспертизы был выбран 61 проект, сообщили РИА Ново-
достоинств системы идентификации состоит в том, что
она позволяет дать адекватную оценку качественных ха- сти в пресс-службе АНО «Цифровая экономика».
рактеристик протяжек, — отмечает главный инженер ПК
По итогам конкурса проекты получают право на суб-
www.ritm-magazine.ru
сидию из федерального бюджета до 50% затрат на раз-

работку индустриальных цифровых платформ для соз-

дания или развития производства высокотехнологичной

промышленной продукции. К их числу относится разра-

ботка различных цифровых платформ промышленного

интернета вещей и анализа больших данных, машинного

зрения и дополненной реальности, программных продук-

тов для создания высокопроизводительных гибридных

систем хранения данных, различных технологий «умно-

го» производства и другие. «Непосредственно на разра-

ботку индустриальных цифровых платформ в 2019 году

планируется направить 2 миллиарда рублей субсидий

из федерального бюджета», — прокомментировал дирек-

тор по направлению «Цифровые технологии» АНО «Циф-

ровая экономика» Сергей Наквасин.

https://ria.ru

Обзор новостей подготовила Татьяна Карпова

№ 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 17

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

ИНДУСТРИЯ 4.0: ОТ ИНИЦИАТИВЫ К РЕАЛИЗАЦИИ

Интеграция киберфизических систем в производ- водственный цикл на заводе в Гимо реализован в виде
ственные процессы ознаменовала приход четвертой цифрового потока, что позволило существенно повысить
промышленной революции. Об этом процессе впервые производительность труда. Одним из примеров такого
заговорили в Германии в 2011 году как о средстве, су- подхода стала бесконтактная переналадка, осуществля-
щественно повышающем конкурентоспособность пред- ющая автоматическое изменение шаблонов проектиро-
приятий. Тогда же появился термин «Индустрия 4.0» как вания даже во время безлюдных смен. Традиционно из-
синоним четвертой промышленной революции. менение шаблонов проектирования производственных
модулей производилось вручную, а операторы дневных
Что же представляет собой «умное производство» смен готовили станки к работе в ночное время. Это отни-
на основе концепции Индустрии 4.0 сегодня и в чем его мало время и ресурсы, а также накладывало ограничения
принципиальные отличия? в периоды безлюдных смен. Решением проблемы стало
инвестирование в систему интеллектуальной автомати-
Традиционное производство состоит из нескольких зации с высокоподвижными роботами, станками, инстру-
последовательных процессов, которые слабо взаимо- ментами и приспособлениями — всем тем, что позволило
действуют друг с другом. На этапе подготовки произ- реализовать бесконтактную переналадку, не требующую
водства зачастую получение данных об инструменте контроля со стороны человека.
и режимах резания осуществляется вручную. Эта рабо-
та не только отнимает много времени, но и увеличивает Начало цифровизации в Гимо было положено 30 лет
риск ошибки. Например, создание модели инструмента назад, когда были внедрены системы параметрического
для CAM-симуляции часто означает использование дан- моделирования на базе CAD/CAM, а несколько лет спустя
ных, которые берутся с простого чертежа, онлайн-ресур- они были подключены системе интеллектуальной авто-
сов, каталогов и прочих источников. матизации Sandvik Coromant. Таким образом был создан
первый цифровой поток производственного процесса.
На производстве эпохи четвертой промышленной ре- Это явилось скорее эволюцией, чем революцией.
волюции все этапы создания продукта интегрированы
в единое цифровое пространство и взаимодействуют На сегодняшний день цифровые потоки реализованы
между собой. Изготавливаемая деталь проектирует- в масштабе всего завода, начиная со складского учета
ся с помощью передовой аналитики на основе данных и закачивая мониторингом производительности обору-
и опыта, полученных из совокупности источников. Вир- дования и предиктивным техническим обслуживанием.
туальная модель инструмента вместе со всеми необхо- Стремление к инновациям всегда было приоритетным
димыми данными доступна на всех этапах процесса, что направлением работы Sandvik Coromant. В конечном ито-
формирует идеальную цифровую среду, в точности по- ге речь идет об использовании технологий для повыше-
вторяющую реальное производство; в результате симу- ния эффективности производства и конкурентоспособ-
ляция и подготовка выполняются быстрее и точнее. ности завода. А это, в свою очередь, позволяет добиться
устойчивых результатов в будущем.
Основные преимущества современного «умного»
производства перед традиционным — повышение ста- В Гимо цифровые технологии находят свое приме-
бильности работы станочного оборудования на 35% нение и в других областях, например, в области техни-
благодаря передовой аналитике данных и оптимизации ческого обслуживания. Сейчас все больше единиц обо-
процессов обработки, а также более эффективный съем рудования оснащается датчиками, которые собирают
металла благодаря возможности выбрать оптимальный данные по множеству параметров, количество которых
инструмент и адаптировать траекторию и режимы реза- неуклонно растет. Среди таких параметров: давление,
ния к фактическим условиям обработки. Не меньше впе- температура, показатели вибрации и акустики. Эти дан-
чатляет возможность регистрировать и анализировать ные подвергаются тщательному анализу, что позволяет
в реальном времени, а также хранить на 75% больше выявлять проблемы и модели поведения до наступления
объема данных о процессе обработки для его оптими- вынужденного простоя.
зации.
Сейчас инженеры осуществляют сбор данных в мас-
Дополнительным, но немаловажным достоинством штабах всего производственного предприятия. Данные
выступает повышение экологичности в два раза за счет поступают от роботов, станков с ЧПУ и даже от режущего
снижения затрат энергии, большая часть которой в даль- инструмента. После извлечения и анализа таких данных
нейшем используется для обработки. появляется полная картина текущего состояния обору-
дования. Эта информация, в свою очередь, позволяет
В 2019 году ярким примером современного производ- прогнозировать и предотвращать отказы оборудования,
ства, которое соответствует концепции Индустрии 4.0, а значит, способствует повышению эффективности рабо-
выступает завод по производству инструмента Sandvik ты завода в целом.
Coromant в городе Гимо (Швеция).
Помимо этого все большее распространение на пред-
Высокая степень автоматизации позволяет в полной приятиях Sandvik Coromant получает аналитическая об-
мере использовать многочисленные преимущества циф- работка данных в режиме реального времени, благодаря
ровизации. Этот факт был отмечен на Всемирном эконо- которой становится возможной более точная и своевре-
мическом форуме, где завод в Гимо был включен в спи- менная настройка оборудования.
сок предприятий-маяков. Список подобных предприятий
пополняется по итогам оценки более чем 1000 произво- Следующий этап — это применение искусственного
дителей в контексте успешного внедрения цифровых тех- интеллекта и машинного обучения, когда машины будут
нологий и наличия ощутимых результатов их применения. использовать ретроспективные данные и осуществлять
частичный самоконтроль.
Согласно данным, представленным на ВЭФ, произ-
www.ritm-magazine.ru
18 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019



ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

ФАКТОР УСПЕХА
CAM-СИСТЕМЫ

Основным условием для производства высокока-
чественной продукции и достижения экономического
успеха помимо современного станочного парка являет-
ся правильный выбор инновационного CAM-решения.
В CAM-системе генерируется программа ЧПУ, качество
которой напрямую влияет на результат обработки изде-
лий. Она должна поддерживать прямые интерфейсы для
взаимодействия со всеми основными CAD-системами
и базами данных инструментов, а также благодаря связи
со станком обеспечивать обмен данными в соответствии
со стандартами концепции «Индустрия 4.0».

CAM-система должна... Современное CAM-решение предлагает производи-
телям штампов и пресс-форм обширную поддержку —
• предлагать комплексное решение от 2,5D-обработки карманов и 3D-стратегий для обработ-
для всех видов обработки: токарная ки фасонных поверхностей до инновационных 5-осевых
обработка, фрезерование (HSC, HPC, стратегий для обработки сложных поверхностей про-
2,5D-, 3D- и 5-осевая обработка), извольной формы и полостей. Кроме того, CAM-систе-
сверление, электроэрозионная ма должна охватывать такие технологии производства,
обработка, электроэрозионная резка как электроэрозионная обработка и электроэрозионная
проволокой резка проволокой. Существенного повышения эффек-
тивности производства можно добиться путем оптими-
• поддерживать операции обработки зации стратегий обработки. По сути, для этого требуется
на гибридных станках (например, CAM-решение, которое позволяет в полной мере исполь-
операции фрезерно-токарной обработки) зовать возможности станка и инструмента, учитывает
имеющееся периферийное оборудование и обеспечивает
• существенно упрощать программирование максимальную надежность процессов. Качество CAM-си-
(технология фитчеров и макросов, стемы, используемой в производстве штампов и пресс-
цветовой анализ) форм, можно оценить по ряду критериев.

• располагать оптимизированными ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
стратегиями черновой и чистовой БЛАГОДАРЯ hyperMILL®
обработки
Широкие возможности для оптимизации металлоре-
• поддерживать новые, инновационные жущего производства кроются на этапах, предшеству-
технологии и виды инструментов ющих машинной обработке. CAM-решение hyperMILL®,
предлагаемое компанией OPEN MIND, считается одним
• предлагать расширенные автоматические из пяти лучших решений, применяемых на стыке инже-
функции моделирования и проверки нерного проектирования и производства.
процесса обработки (соотношение между
функциями моделирования работы Компания OPEN MIND обладает проверенным на
станка и распознавания столкновений практике ноу-хау в области производства штампов
около 1:1), дополненные виртуальной и пресс-форм (обработка пластмасс, обработка листо-
производственной средой для повышения вого металла и формование), которое используется для
качества планирования и разработки изготовления пресс-форм для литья под давлением и ли-
проектов тейных пресс-форм, а также штамповочных и формо-
вочных инструментов. Эти знания позволяют компании
• обеспечивать высокую надежность OPEN MIND постоянно совершенствовать программное
процессов с помощью функций обеспечение CAD/CAM и постпроцессоры. Ниже приво-
распознавания и предотвращения дится описание некоторых технологий и решений, кото-
столкновений рые находят применение прежде всего в производстве
штампов и пресс-форм.
• интегрироваться в технологическую
цепочку (CAD, PLM, цех, станок) Программное обеспечение CAM hyperMILL® предла-
гает широкий выбор стратегий обработки — от 2,5D-,
• полностью отображать технологическую
цепочку и предлагать средства www.ritm-magazine.ru
программирования в одном
пользовательском интерфейсе

• обеспечивать высокий уровень
автоматизации и эффективное
программирование деталей
с повторяющейся геометрией, а также
обеспечивать простую интеграцию
стандартов предприятия

20 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

3D-стратегий и решений для высокоскоростного (HSC) База данных инструментов
и высокопроизводительного (HPC) фрезерования до Помимо этого hyperMILL® предлагает интерфейсы
5-осевой обработки, фрезерно-токарной обработки и для взаимодействия с основными системами управле-
целого ряда специальных решений, позволяющих полу- ния инструментами. После выбора инструмента в систе-
чать поверхности высокого качества. Кроме того, оно ме управления инструментами данные экспортируются
включает в себя множество функций, позволяющих в нейтральном формате и импортируются в CAM-систему
в значительной степени автоматизировать программиро- hyperMILL®. После автоматического считывания пользо-
вание. Благодаря обработке изделия с использованием вателю становится доступной вся информация об инстру-
всего одной программы CAM и одного постпроцессора менте, включая технологические данные, необходимые
для всех операций сверления, токарной и фрезерной об- для создания CAM-программы. Перед обработкой карты
работки обеспечивается непрерывность процессов, со- настройки инструментов передаются обратно в систему
кращается время обработки и повышается надежность. управления инструментами, что позволяет собрать ре-
CAD-решения, интегрированные CAD-системы и специ- альные инструменты с помощью информации из этих
ально разработанные под конкретные задачи постпро- карт.
цессоры дополняют ассортимент продукции компании
OPEN MIND. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ

Бесперебойный обмен данными hyperMILL® предлагает большой выбор решений для
hyperMILL® поддерживает большое количество автоматизации, которые позволяют существенно сокра-
CAD-интерфейсов, которые обеспечивают бесперебой- тить время, затрачиваемое на программирование, и вре-
ный обмен данными. Он позволяет быстро и безопасно мя работы станка.
считывать различные данные CAD, чтобы подготовить
их для последующей фрезерной обработки. Помимо В основе этих решений лежит технология фитчеров
стандартных интерфейсов для импорта данных, таких и макросов, которая реализована в hyperMILL® в еди-
как, например, IGES, Parasolid и STL, hyperMILL® также ном пользовательском интерфейсе. Помимо данных
поддерживает прямые интерфейсы для взаимодействия присвоенной геометрии фитчеры (данные геометрий,
с ведущими CAD-системами, например, с системами доступные в CAD-программе) также содержат производ-
Siemens NX и JT или CATIA V4 и V5. Для экспорта обра- ственные данные, например, о поверхности, глубине или
ботанных данных используются такие нейтральные фор-
маты, как IGES, STEP, STL, DXF/DWG или облако точек.

Полная интеграция hyperMILL® с системами PLM
Для более крупных предприятий по производству
штампов и пресс-форм, которые хотят объединить все
данные об изделиях и процессах (включая технологиче-
ские данные ЧПУ) в единой системе управления жизнен-
ным циклом (PLM), hyperMILL® предлагает необходимые
интерфейсы для взаимодействия с ведущими системами
PLM, такими как Teamcenter, ENOVIA, Windchill или SAP
PLM. Таким образом, CAM-система позволяет объеди-
нить участвующие в производстве дисциплины и инте-
грировать все процессы CAD, CAM и ЧПУ.

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 21

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ hyperMILL®
автоматически
Преимущества автоматизации распознает фитчеры,
содержащиеся
• Повышение эффективности в 3D-модели.
за счет сокращения Их можно легко и
времени обработки безопасно
и программирования использовать для
программирования
• Улучшение качества благодаря
повышению надежности
процессов (возможность
стандартизации)

• Возможность разработки
индивидуальных методов
обработки и рабочих операций

• Защита ноу-хау предприятия

• Расширение индивидуальных
ресурсов и ресурсов
предприятия за счет
упрощения программирования

начальной точке. Они определяются один раз, после чего позволяют дублировать программу и симметрично при-
им можно будет назначить соответствующую стратегию менять ее на всех осях обработки, что существенно упро-
обработки. щает процесс создания таких элементов.

Специальный вид фитчеров — Customized Process О КОМПАНИИ OPEN MIND Technologies AG
Features — позволяет задавать общие производствен-
ные стандарты для нескольких однотипных геометрий. OPEN MIND Technologies AG является одним из самых
При этом пользователь определяет рабочие операции востребованных в мире производителей высокоэффек-
и сохраняет их в качестве технологических макросов, тивных CAM-решений для программирования оборудова-
чтобы в дальнейшем снова использовать их для выпол- ния с ЧПУ любой сложности.
нения аналогичных задач обработки. Основой для этого
служит процесс-ориентированное связывание типовых Решения OPEN MIND очень удобны и включают целый
геометрий с произвольно определяемыми последова- спектр инновационных технологий, позволяющих повы-
тельностями различных стратегий обработки. сить эффективность программирования и последующей
фрезерной обработки. hyperMILL® — среда для подго-
В сочетании с реализованной в hyperMILL® технологи- товки программ ЧПУ, включающая стратегии 2,5D-, 3D-,
ей фитчеров макросы объединяют стратегии обработки 5-осевого фрезерования, фрезерно-токарной обработ-
и инструменты, используемые для обработки фитчеров. ки, HSC и HPC. Благодаря совместимости практически
Макросы можно сохранить в базе данных макросов так, со всеми CAD-решениями и высокой степени автомати-
чтобы пользователь в любой момент имел возможность зации программирования hyperMILL® позволяет решать
запросить их и присвоить одному или нескольким фит- практически любые задачи.
черам. Кроме того, с помощью интеллектуальных ма-
кросов можно задать определенные правила и условия Согласно отчету «NC Market Analysis Report 2019»
для каждой операции обработки. На основе этих правил от CIMdata, OPEN MIND входит в пятерку крупнейших
и в зависимости от таких данных геометрий, как диаметр, мировых производителей CAD/CAM-решений. Системы
глубина, открытые или закрытые карманы, программа CAD/CAM от OPEN MIND способны удовлетворить вы-
автоматически назначает и корректирует операции обра- сочайшие требования автомобильной, аэрокосмической
ботки. Это значит, что макросы содержат все операции и машиностроительной промышленности, находят при-
обработки, которые могут понадобиться, однако назнача- менение при изготовлении инструментов, пресс-форм
ются только те операции обработки, которые требуются и медицинского оборудования. OPEN MIND имеет широ-
в данном конкретном случае. кую сеть филиалов в Азии, Европе и Северной Америке,
входит в группу компаний Mensch und Maschine.
Помимо всего прочего hyperMILL® предлагает функ-
цию связывания заданий, позволяющую значительно по- Контактные данные:
высить эффективность за счет автоматизации. Функция Тел.: +7 499 918 3218
связывания заданий позволяет объединять несколько Тел.: +49 5258 210980
рабочих операций, выполняемых одним и тем же инстру- [email protected]
ментом, в одну операцию, проверенную на столкновения http://www.openmind-tech.com/ru
и оптимизированную с учетом особенностей траектории
движения инструмента. Функции отражения и трансфор- www.ritm-magazine.ru
мации уже запрограммированных участков детали за-
рекомендовали себя прежде всего при проектировании
симметричных элементов. При проектировании элемен-
тов с одинаковой левой и правой стороной эти функции

22 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019



ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

ЧЕТВЕРТАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ:
МОДА, МИФ ИЛИ РЕАЛЬНОСТЬ?

ЧЕТВЕРТАЯ ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕВОЛЮЦИЯ, ИНДУСТРИЯ 4.0, ЦИФРОВОЕ ПРОИЗВОДСТВО — ЭТИ ТЕМЫ СЕГОДНЯ
ОЧЕНЬ ПОПУЛЯРНЫ. ОБ ЭТОМ ГОВОРЯТ С ВЫСОКИХ ТРИБУН, ИХ ОБСУЖДАЮТ СПЕЦИАЛИСТЫ. В ИНТЕРНЕТЕ,
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫХ ЖУРНАЛАХ ИМЕЕТСЯ МАССА ПУБЛИКАЦИЙ, ЧАСТО ПРОТИВОРЕЧИВЫХ.

Почему цифровое производство специалисты отож- зования энергии пара. Появился первый ткацкий станок
дествляют с четвертой промышленной революцией? Что с паровым двигателем.
в цифровом производстве революционного?
Человек всегда пытался облегчить свой труд, для чего
Термин «Индустрия 4.0» — это название одной из придумывал различные механизмы. Для приведения их
10 частно-государственных инициатив Германии, сфор- в действие использовалась не только человеческая сила
мулированных в 2011 году в рамках «Hi-Tech-страте- или сила животных. Например, для приведения в дей-
гии — 2020». И именно там цифровое, или умное про- ствие мельниц использовалась энергия ветра и воды.
изводство (SmartManufacturing) рассматривается как
основа для реализации этого «проекта будущего». Что изменилось в середине XVIII века, почему изобре-
тение паровой машины считается революцией? Человек
Какие основные составляющие цифрового производ- научился вырабатывать энергию, необходимую для
ства можно выделить? приведения в действие машин и механизмов, из при-
родных ресурсов.
 Промышленный интернет вещей — объедине-
ние всего производственного оборудования в единую Ветряная мельница будет работать только при нали-
компьютерную сеть для сбора данных о его работе, вне- чии ветра, водяная мельница может находиться только
дрение коммуникационной модели «машина—машина», у воды, и энергия, вырабатываемая ими, зависит от ско-
при которой станки становятся активными участниками рости ветра и течения воды. А паровая машина может
информационного обмена, передавая и принимая необ- быть установлена, где угодно, например, на производ-
ходимую технологическую и производственную инфор- ственной или мобильной (паровоз, пароход) площадке,
мацию без участия человека. Главное требование — обеспечить ее ресурсами: дрова-
ми или углем. При этом паровой двигатель обеспечива-
 Цифровое моделирование, создание цифровых ет непрерывную и равномерную выработку энергии, что
двойников изделия (продукта) и процессов его производ- критически важно для работы производства.
ства, т. е. изготовление изделия в виртуальной модели,
включающей в себя обрабатываемые материалы, заго- Вторая промышленная революция (конец XIX —
товки и детали, оборудование, производственные про- начало XX века) связана с изобретением электрической
цессы и персонал предприятия. энергии, возможности передачи ее на далекие расстоя-
ния, появление ленточных конвейеров и массового про-
 Горизонтальная и вертикальная интеграция изводства.
производственных систем на различных уровнях внутри
предприятия и между различными предприятиями. Изобретение генератора переменного тока, транс-
форматоров, турбин и электродвигателей обусловило
 Новые технологии, связанные с необычайно переход к централизованной генерации электроэнергии,
большими объемами вычислений: «большие данные» передачи ее на значительные расстояния. Массово нача-
(Big Data), облачные технологии, технологии искусствен- ли строиться заводы и снабжающие их энергией электро-
ного интеллекта. станции. Изменение энергетической парадигмы привело
к появлению энергоемких производств, конвейерному
 Новые методы производства: аддитивные техно- поточному производству и, как следствие, изменению
логии, виртуальная и дополненная реальность, коботы технологий и углублению разделения труда. Резко вы-
и др. росла производительность за счет массового производ-
ства продукции.
 Цифровое производство невозможно без высоко-
производительного оборудования, позволяющего при- Стоит отметить, что именно план электрификации
нимать информацию о том, что и как надо производить, ГОЭЛРО, предложенный В. И. Лениным, предопределил
и передавать данные о своей работе. Это станки с ЧПУ, выход СССР в мировые индустриальные лидеры.
промышленные роботы, гибкие производственные систе-
мы и т. д. Таким образом, вторая промышленная революция
произошла вследствие изменения способа получения
Что же из перечисленного главное, революцион- и возможности передачи энергии в больших объемах
ное? Для того чтобы разобраться, надо вспомнить о трех и на любые расстояния (рис. 1).
предыдущих промышленных революциях. Необходимо
понять сущность и проанализировать специфические Но при этом технологии производства продукции
особенности тех временных периодов, когда происходи- оставались сильно зависимыми от оборудования. Пере-
ла кардинальная трансформация производства. стройка конвейера на выпуск другого вида продукции
была практически невозможна. Станки имели узкую
И здесь мы выделим и рассмотрим два основания, специализацию: выпускающие валы не могли выпускать
на которых стоит промышленное производство: шестерни. Универсальные станки, позволяющие изго-
тавливать разнообразные детали, были низкоэффек-
 энергия, при помощи которой приводятся в дей- тивны.
ствие машины;
Третья промышленная революция (с 60-х гг. про-
 технология производства продукции. шлого века) — это появление относительно компактных
Первая промышленная революция (середина — ко-
нец XVIII века) обусловлена переходом от аграрной эко- www.ritm-magazine.ru
номики к промышленному производству за счет исполь-

24 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

вычислительных машин, начало Рис. 1
применения на производстве элек-
тронных информационных систем, в пределах корпорации или в разных частях земного
обеспечивших интенсивную авто- шара.
матизацию и роботизацию произ-
водственных процессов. Сегодня в торговле уже никого не удивляет, что в от-
вет на «ОК Google, я хочу складной нож с клинком танто»
Появление микроэлементной уже через несколько секунд придут десятки предложе-
базы позволило создать на осно- ний, а через неделю и сам нож.
ве ЭВМ системы ЧПУ для стан-
ков и программируемые контрол- А вот как это может выглядеть в производстве:
леры. Эти устройства не просто  Мы размещаем в Интернете на специализирован-
умели управлять оборудованием, ном портале эскиз ножа с предварительными размерами
они стали посредниками между и дополнительными требованиями: тип стали клинка, ма-
человеком и производственным териал рукояти и т. д.
оборудованием. Впервые появи-  Дизайнер из Австралии делает 3D-модель и гото-
лась возможность передавать вит чертежи будущего ножа.
на оборудование технологию производства, которая  Технолог из Турции переводит это все в технологию
ранее закладывалась при проектировании, изготовлении и пишет программу для станков.
и внедрении самого производственного оборудования.  В Китае на одном предприятии фрезеруются метал-
Не оборудование для технологии, а технология для обо- лические детали, на другом на 3D-принтере изготавлива-
рудования. ются декоративные элементы, а на третьем происходит
сборка ножа.
Но теперь для работы станков требовался еще один  И через месяц нам доставляют наш складной нож,
ресурс — информация: зашифрованная в цифровом сделанный по индивидуальному заказу.
виде технология. При этом один станок теперь мог в ав- И все это благодаря возможностям дистанционного
томатическом режиме изготавливать различные детали, обмена технологической и производственной информа-
в зависимости от загруженной в него технологии. Вырос- цией. Да, пока еще этот механизм работает не идеально,
ли точность и качество обработки деталей, снизилось но это уже реалии сегодняшнего дня.
влияние на качество квалификации станочника: оно обе-
спечивалось соблюдением выполнения программы, на- Таким образом, сегодня появилась возможность пе-
писанной технологом. редавать на расстояние и в больших объемах не только
энергию, но и технологию производства. Синергия это-
Помимо «умных» станков компьютер стал важным го позволяет, резко увеличив производительность тру-
элементом в работе производственного предприятия. да, организовать массовое производство продукции
Появились компьютерные программы (информационные по индивидуальным заказам (рис. 2).
системы) по подготовке и управлению производством,
сокращающие время внедрения новых технологических По аналогии с передачей энергии, когда электрифи-
процессов. кация начиналась с локально устанавливаемых генера-
торов и местных электростанций и лишь потом появи-
Все это подняло производство на новый уровень, лась единая энергосистема, в недалеком будущем будут
но все же не привело к резкому скачку производитель- созданы крупные, возможно, даже глобальные техноло-
ности. Почему? гические центры. Это позволит децентрализовать произ-
водство, используя технологический опыт и незагружен-
Все перемены на производстве в основном имели ные производственные мощности в различных частях
локальный характер. Станки работают в производствен- земного шара.
ной среде — цехах, участках, тогда как производствен-
ные информационные системы используются в офис- С другой стороны, при переходе на цифровое произ-
ных подразделениях, занимающихся планированием, водство появляется реальная возможность, объединив
проектированием, учетом и т. п. Цифровая информация получаемую цифровую информацию с искусственным
от информационных систем к пользователям (станкам) интеллектом, превратить производство в управляемый
переносится «ногами», с использованием мобильных но- компьютерами в реальном времени процесс, работаю-
сителей данных или на бумаге. В результате на это тра- щий эффективно, как в случае массового производства,
тится значительное время, не позволяющее существенно так и по индивидуальным заказам, согласно потребно-
увеличить эффективность производства. стям конкретных заказчиков.

Развитие в 2000-е годы Интернета, мобильных систем № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 25
передачи данных, а также технологического оборудова-
ния, система управления которого построена на базе со-
временного компьютера, позволяет объединить в единое
информационное пространство предприятия производ-
ственные информационные системы и производственное
оборудование. Появление глобальных промышленных
сетей позволяет передавать большие массивы инфор-
мации между удаленными территориально площадками
и даже выходить за границы предприятия.

Возможность передачи технологической и производ-
ственной информации дает возможность объединить
в единую систему всю цепочку «заказчик – конструктор
– технолог – производственное оборудование». Не име-
ет значения, где они находятся: на одном предприятии,

www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

Что получается в итоге? Рис. 2
На ключевой вопрос: про-
изошла ли сегодня четвертая гические операции выполняются на каждом из станков,
промышленная революция и яв- где есть производственные резервы и в каком состоянии
ляется ли цифровое производ- находится эксплуатируемое оборудование.
ство ее результатом, можно от-
ветить: ДА! Объединение всего оборудования в единую сеть и ор-
Тогда возникает естественный ганизация обмена данными между всеми производствен-
вопрос: что требуется для перехода ными информационными системами и оборудованием
предприятий к полноценному циф- позволяет, в первую очередь, перейти к безбумажному
ровому производству? производству и является отправной точкой для внедре-
Как было сказано выше, это, ния других компонентов цифрового производства. В ре-
в первую очередь, перевод всей зультате этого производство станет прозрачным и руко-
производственной и технологи- водству предприятия будет всегда понятно, где в первую
ческой информации в цифровой очередь требуется установка нового оборудования, вне-
вид и организация обмена ею дрение роботов и новых технологий, включая искусствен-
между всеми участниками производственного про- ный интеллект и машинное обучение.
цесса: станками, системами управления, людьми. Для
этого сегодня уже есть главное — наличие разнообраз- КАКИЕ ВЫВОДЫ МОЖНО СДЕЛАТЬ
ных компьютерных программ и информационных систем ИЗ СКАЗАННОГО ВЫШЕ?
для подготовки и управления производством, а также ре-
альная возможность передачи производственных и тех- Энергия и технология — те самые два драйвера, ко-
нологических данных по локальным сетям. торые, развиваясь, способны революционным образом
Слабым местом здесь пока является производствен- менять производственный уклад. И если первые две
ное оборудование. Пока что нереально резко заменить промышленные революции произошли в основном из-за
все оборудование предприятия на современное, да еще изменения энергетической парадигмы, то третья и наби-
и людей-операторов заменить роботами. Но это и не тре- рающая сейчас обороты четвертая революция целиком
буется. Для первого шага достаточно: зависят от развития технологии. Но главное, что меняет-
 выполнить частичную, сравнительно недорогую мо- ся не только технология как способ обработки деталей:
дернизацию старого оборудования, так чтобы оно могло в частности, появились аддитивные технологии, позволя-
передавать данные о своей работе, ющие сразу создавать деталь любой формы фактически
 снабдить оператора терминалом, с которого он без отходов, главное — это то, что появились возможно-
мог бы получать и передавать данные о своей работе сти передачи технологии, обмена ею между машинами
в цифровом виде. даже без участия человека, и управления технологией
Хорошо известно, как в последнее время изменилась в режиме реального времени.
эффективность работы такси. При этом автомобили оста-
лись старые и водителей на роботов менять не потребо- Четвертая промышленная революция —
валось. Всего лишь в каждом автомобиле появился план- это уже реальность. И первый ее резуль-
шет, подключенный к системе управления работой такси. тат — цифровое производство, переход
В ходе дальнейшей модернизации требуется нала- на которое значительно увеличит эффек-
дить на производстве интеграцию всех производствен- тивность и производительность труда и по-
ных информационных систем, обратив особое внимание зволит перейти на массовое изготовление
на систему класса MDC (рис. 3), которая должна стать товаров по индивидуальным заказам.
диспетчером всех производственных данных и интегра-
ционной платформой, на которой будут стоять остальные Компания «Цифра»
системы: ERP, MES, APS, CAD/CAM, PDM и др. Именно С. А. Чуранов, технический директор
MDC позволяет системам управления производством
«видеть», что реально происходит в цехах, какие техноло- направления MDC,
А. А. Туманов, ведущий аналитик
Рис. 3
направления MDC,
А. А. Фокин, маркетолог направления MDC

+7 (4812) 24-41-02
+7 (495) 665-91-31
www.intechnology.ru

26 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

БЕЗ ЛАЗЕРА НЕТ ПРОМЫШЛЕННОЙ
РЕВОЛЮЦИИ

ПРЕЗИДЕНТ ЛАЗЕРНОЙ АССОЦИАЦИИ ИВАН БОРИСОВИЧ КОВШ ЛЮБЕЗНО СОГЛАСИЛСЯ ПРИНЯТЬ УЧАСТИЕ
В ПРОЕКТЕ «ИНДУСТРИЯ 4.0 В СТАНКОИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОТРАСЛИ» И ОТВЕТИТЬ НА ВОПРОСЫ ЖУРНАЛА
«РИТМ МАШИНОСТРОЕНИЯ».

Каково место лазеров в Индустрии 4.0? ненная реальность, 3D-пе-
Индустрия 4.0 — это, по определению, производ-
ственная составляющая ожидаемой в настоящее время чать, печатная электроника,
четвёртой промышленной революции, которая должна
привести к массовому внедрению киберфизических си- квантовые вычисления, блок-
стем в производство и обслуживание человеческих по-
требностей, включая быт, труд и досуг. Коротко говоря, чейн. Легко видеть, что все
Индустрия 4.0 — это массовое использование ориенти-
рованного на потребителя интернета вещей. они основаны на технологиях
Четвёртая промышленная революция, которая сейчас
прогнозируется, идёт на смену третьей — начавшейся фотоники, на её возможно-
в 80-х годах прошлого века т. н. «цифровой революции»,
которая привела к распространению информацион- стях получать, регистриро-
но-коммуникационных технологий, массовому использо-
ванию компьютеров, всеобъемлющему проникновению вать, хранить, передавать,
Интернета. Лазерная эпоха в развитии технологической
инфраструктуры человечества началась именно на этапе обрабатывать и отображать
третьей промышленной революции, поскольку использо-
вание когерентного лазерного излучения позволило ор- огромные массивы информа-
ганизовать высокоскоростную передачу по оптическим
волокнам огромных объёмов информации. Оптическая ции, осуществлять с высокой
связь сделала возможным Интернет, лазерные техноло-
гии радикально изменили микроэлектронику, и именно скоростью и точностью раз-
на базе сверхкомпактных чипов, которые невозможно
изготовить без использования лазерного луча, и опти- нообразные операции по об-
ческой памяти были созданы персональные компьюте-
ры. Третья промышленная революция проявилась также работке материалов и кон-
в реиндустриализации — переходе к высокопроизводи-
тельному экологически безопасному производственно- тролю процессов и изделий, Президент
му оборудованию с высокой степенью автоматизации.
Лазер и здесь сыграл важнейшую роль. Лазерные стан- управлять движением объек- Лазерной ассоциации Иван
ки — для резки, сварки, сверления, локального модифи- тов и т. д. и т. п. Когерентное Борисович Ковш
цирования поверхностного слоя, маркировки и др. — ши-
роко применяются во всех обрабатывающих отраслях. излучение с его возможно-
По утверждению немецких экспертов, сегодня каждый
четвёртый металлообрабатывающий станок, выпускае- стью широкого управления параметрами, концентрации
мый в Германии, — это лазерный станок. Лазерно-опти-
ческие системы прецизионных измерений, диагностики, во времени и пространстве, бесконтактного воздействия
тестирования подняли производство на новый уровень
качества. Существенно, что лазерные технологии обе- является уникальным инструментом, и Индустрия 4.0 бу-
спечили возможность принципиально новых технических
решений в различных областях человеческой деятельно- дет активно использовать этот инструмент.
сти. Это и аддитивные технологии, и беспилотный транс-
порт, и эндоскопическая хирургия — перечислять можно Назовите, пожалуйста, наиболее яркие
долго. приложения и впечатляющие достижения.
Индустрия 4.0 подразумевает продолжение и разви- «Наиболее яркие» — это очень субъективно. Для
тие широкого использования лазерного излучения, ла- кого-то это лазерное шоу на праздновании Дня города,
зерных, оптических и оптоэлектронных технологий, кото- а для кого-то лазерный пинцет, которым можно повора-
рые сегодня объединяют термином «фотоника». чивать и перемещать живую клетку не повреждая её. По-
скольку лазерное излучение используется сегодня прак-
Пожалуйста, расскажите подробнее о роли тически во всех областях и отраслях — от считывания
лазера как инструмента в реализации технологий штрих-кодов кассиром в магазине до стыковки космиче-
Индустрии 4.0. ских кораблей, перечислять его яркие применения можно
Википедия указывает в качестве грядущих с четвёр- очень долго. Укажу лишь некоторые.
той промышленной революцией технологий следующие: В обрабатывающей промышленности это универсаль-
большие данные, интернет вещей, виртуальная и допол- ность лазера как инструмента для воздействия на мате-
риал. Варьируя параметры излучения в пятне фокуси-
ровки, можно получить локальный нагрев, расплавление,
испарение, даже абляцию материала, соответственно,
лазерные технологические установки обеспечивают
резку, сварку, поверхностное упрочнение и очистку по-
верхностей, прошивку отверстий, маркировку, грави-
ровку и др. К ярким достижениям последнего времени
я бы отнёс создание универсальных резаков на основе
лазеров, излучающих пикосекундные импульсы, с мощ-
ностью которых можно с высокой скоростью и точно-
стью резать любой материал: металлы, керамику, кость,
пластик, камень, и создание установок, реализующих
лазерные аддитивные технологии, создание изделий
со сложной пространственной структурой путем после-
довательного спекания порошков в микрообъёме лазер-
ного нагрева. То, что много лет обещали нанотехнологи,
сделали лазерщики. Ещё одно впечатляющее достиже-
ние — сварка пикосекундным лазером стекла с метал-
лом, которую продемонстрировали недавно в Шотлан-
дии.

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 27

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

В информатике очень впечатляющим выглядит бы- на рынке можно найти широчайшее разнообразие лазер-
строе развитие квантовых технологий. От демонстрации ных источников излучения. Суммарный объём их годовых
отдельного кубита буквально за несколько лет продвину- продаж уже близок к 15 млрд долл. в год.
лись к демонстрации вычислений на макете квантового
компьютера. В последние 10–15 лет одним из главных игроков
на мировом рынке фотоники стал Китай, который се-
Отдельным и очень быстро развивающимся направ- годня является лидером этого рынка по объёму годовых
лением стала лазерно-оптическая сенсорика, которая продаж и одновременно одним из наиболее активных
создала удобные инструменты и для диагностики опухо- покупателей, поскольку бурное развитие экономики КНР
лей в онкологии, и для дистанционного контроля состоя- вызвало активный спрос на лазерно-оптическую техни-
ния мостов газопроводов и т. п., и для охраны режимных ку. Китай развил собственное производство всех типов
объектов, и для экспресс-определения наличия в воздухе лазеров и их комплектующих, и по качеству многие из
опасных веществ и даже для рассматривания предметов них уже сравнимы с лучшими мировыми образцами.
«за углом». Распознавание лиц в потоках людей, которое В 2015 г. в КНР было объявлено о начале «золотой дека-
сегодня широко внедряется, — это ведь тоже использо- ды» лазерных технологий, и можно ожидать, что именно
вание оптических сенсоров. А возвращаясь к световым китайские компании к 2025 году выйдут на ведущие по-
шоу, нельзя не вспомнить, что наилучшее качество изо- зиции по большинству позиций номенклатуры лазерных
бражения при демонстрации кинофильмов (яркость, источников излучения.
контраст, разрешение) обеспечивают сегодня лазерные
проекторы, использующие излучение на трех длинах Как изменяются тенденции в спросе на лазерное
волн — красное, зелёное, голубое. оборудование?
Общие требования к лазерному оборудованию, ко-
Очень интересные перспективы открыл лазерный луч торые предъявляют его пользователи, те же самые, что
в сельском хозяйстве. Управление ростом и развитием и для любого производственного оборудования: надёж-
растения с помощью облучения его на «правильных» ность, высокая производительность, низкое энергопотре-
длинах волн в правильно подобранные моменты времени бление, компактность, простота обслуживания, приемле-
позволяет существенно увеличить его продуктивность, мая цена. По этим параметрам в последние годы в явные
устойчивость по отношению к заболеваниям, неблаго- лидеры вышли технологические установки на основе
приятным погодным условиям и значительно снизить по- волоконных лазеров, которые сильно потеснили на рын-
требность в пестицидах и удобрениях, используемых для ке бывшие ранее самыми массовыми станки на основе
этих же целей. Все мы хотим возвращения к чистым про- CO2-лазеров. Выгодно отличаясь малыми размерами,
дуктам, к органическому земледелию, и фотоника может высоким КПД и отсутствием необходимости в настройке,
существенно помочь в достижении этой цели. Впечатля- волоконные лазеры стали сегодня самыми популярными
ющее достижение последних лет — создание так называ- у интеграторов лазерных технологических систем.
емых вертикальных теплиц, которые можно разместить В последние годы существенно продвинулись работы
в городских строениях и которые обеспечивают очень по созданию технологических установок на основе мощ-
высокую урожайность за счёт использования управляе- ных полупроводниковых лазеров, имеющих ещё более
мого облучения растений монохроматическим излучени- высокий КПД. Сборки лазерных диодов уже обеспечива-
ем на нужной длине волны. Используются для этой цели ют многокиловаттное излучение. По качеству оно усту-
светодиоды. пает тому, которое обеспечивают волоконные и твердо-
тельные лазеры, но методы суммирования лучей быстро
Можно много рассказывать о достижениях фотони- развиваются, и можно ожидать в ближайшем будущем
ки в медицине, экологическом мониторинге, обеспече- появления коммерчески доступных промышленных диод-
нии безопасности, но это уведёт нас далеко от основной ных лазеров для прецизионной резки и сварки металла.
темы. Для поверхностного упрочнения такие лазеры уже есть.
Мощность и КПД — это основные, но не единственно
Как бы вы охарактеризовали современный важные параметры технологического лазера. Большое
уровень лазерной техники? И каков тренд? значение имеет качество генерируемого им излучения,
Лазерная техника достигла очень высокого уровня а также возможность реализовать различные распреде-
развития. На рынке доступны источники лазерного излу- ления интенсивности внутри пятна фокусировки этого из-
чения в широком диапазоне длин волн — от ВУФ до ТГц, лучения. Возможность получить не просто осесимметрич-
мощностей — от мкВт до десятков кВт, длительностей ный пучок излучения, и не только Гауссов пучок, а что-то
импульсов — от непрерыва до фемтосекунд — с высо- более сложное, лучшее отвечающее конкретной задаче
кой стабильностью и ресурсом, который измеряется уже необходимого воздействия на материал, что может су-
годами и вполне сравним с ресурсом обычного «нела- щественно увеличить эффективность такого воздей-
зерного» производственного оборудования — станков, ствия.
кабелей, транспортных средств. К числу главных трендов Примером может служить, например, локальная по-
в работах по новым лазерным системам я бы отнес кон- верхностная термообработка для упрочнения поверх-
центрацию усилий на трёх типах лазеров — полупрово- ностного слоя стали. Ее можно делать быстро осцилли-
дниковые (диодные) и накачиваемые диодными твердо- рующим поперёк дорожки упрочнения лучом, а можно
тельные и волоконные, а также разработку коммерческих придать лучу специальную форму — полоска с суще-
лазеров с новыми параметрами только под потребности ственным увеличением интенсивности на краях. Обра-
конкретных применений. Потребности становятся всё бо- ботка полосковым лучом, как было уже давно показано,
лее изощрёнными. Например, для некоторых режимов даёт более однородное упрочнение и более высокую
обработки материалов требуется не просто ультракорот- энергетическую эффективность процесса.
кий импульс, но импульс с заданным временным профи-
лем. Разработчики пока справляются со всеми задачами,

28 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

Возможность управлять распределением интен- ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ
сивности в пучке излучения делает лазерную уста-
новку более универсальной, пригодной для реали- № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 29
зации большего числа режимов и даже различных
технологических процессов. Весьма перспективны-
ми для такого управления представляются полупро-
водниковые лазеры с составным выходным пучком
и твердотельные дисковые лазеры.

Лазерный станок в силу универсальности стал
основой для разного рода лазерных
джобшопов. Новые возможности, видимо,
будут порождать новые производственные
формы?
Лазерные мастерские — job-shop — выполняют
обычно одну-две лазерные технологические опера-
ции массового спроса, чаще всего резку листа, к ко-
торым может быть добавлена дополнительная обра-
ботка, например, гибка листа и покраска готового
изделия. Экономическая эффективность джобшопа
определяется наличием заказчиков и диапазоном
возможностей имеющегося лазерного оборудования.
В первую очередь — наличием постоянных заказчи-
ков. Российский опыт однозначно свидетельствует,
что лазерные джобшопы, созданные на Урале в окру-
жении действующих заводов, оказались существен-
но более успешными, чем такие же по возможно-
стям в московском регионе, где заказчиками были
в подавляющем большинстве малые предприятия,
заказы каждого из которых можно было выполнить
за несколько дней.
Расширение возможностей лазерного технологи-
ческого оборудования, готовность принимать заказы
на обработку материалов различной толщины, в раз-
личных геометриях, в том числе изделий больших га-
баритов, обеспечивать повышенную точность долж-
но увеличить, конечно, число заказов, получаемых
джобшопом, если есть потенциальные заказчики.
Следующим шагом в развитии формата job-shop
является сочетание функций стандартной обработки
и разработки технологического процесса для како-
го-то изделия, то есть переход к инжиниринговому
центру. В таком центре должны работать не только
операторы лазерных станков, но и инженеры-тех-
нологи, способные провести необходимые опытные
работы и создать технологию изготовления изделия,
нужного заказчику. Пять таких центров было создано
в России в 2005–2008 годах Лазерной ассоциацией
совместно с немецкими коллегами на основе полу-
ченных из Германии технологических лазеров. Они
вполне себя оправдали.
Следующей формой должен быть научно-образо-
вательный центр, в котором есть выполнение заказов
и на стандартную обработку известных материалов,
и на разработку новых технологических процессов,
и на подготовку кадров, способных использовать та-
кие процессы. Примером может служить Германия,
где такие центры есть в каждой федеральной земле.
Для развития формата регионального лазерного
инновационно-технологического центра более важ-
ным является всё-таки не уровень технических ха-
рактеристик лазерного оборудования, а состояние
промышленности в этом регионе, её спрос на инно-
вационные технологии.

www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

СТАНОЧНЫЙ ПАРК
ЦИФРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА

СТАНОЧНЫЙ ПАРК, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ПРОИЗВОДСТВЕННУЮ МОЩНОСТЬ ПРЕДПРИЯТИЯ, ДОЛЖЕН БЫТЬ
КОМПАКТНЫМ, ПОТРЕБЛЯТЬ МИНИМУМ РЕСУРСОВ НА СОДЕРЖАНИЕ И ИМЕТЬ ПОТЕНЦИАЛ «ЦИФРОВИЗАЦИИ».
ОЦЕНКА ЕГО СБАЛАНСИРОВАННОСТИ И УПРАВЛЯЕМОСТИ СТРУКТУРНЫМИ СВОЙСТВАМИ — ПРЕДМЕТ
ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ — ТРЕБУЕТ ВЫРАБОТКИ НОВЫХ
МЕТОДИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ.

ВВЕДЕНИЕ и использования массивов данных, характеризующихся
Постоянное внимание к станочному парку определя- аббривиатурой VVV:

ется не только его высокой стоимостью, существенно • Volume (объём) — величина физического объёма
влияющей на экономические показатели деятельности данных
предприятия через фондоотдачу. Станочный парк яв-
ляется сложным инженерно-техническим комплексом • Velocity (скорость) — скорость прироста объёма дан-
и в последние годы стал ключевым объектом управления ных
для организации цифрового производства, требуя авто-
матизированных средств контроля работоспособности • Variety (многообразие) — одновременная обработка
оборудования (задача технической диагностики) и дис- различных типов данных, структурированных и неструк-
петчирования интенсивности его функционирования турированных.
в производственных процессах (задача операционного
мониторинга). Данные задачи формируют информаци- 3. SMART Factory — «Умное производство». Фун-
онную основу для организации системы технического даментом Smart Factory является концепция Digital
обслуживания и сервиса станков (ТОиР) и MES-управ- Manufacturing — это организационно-техническая систе-
ления производством (оперативно-календарное плани- ма имитационного моделирования производств, основан-
рование и диспетчирование производства). Правильная ная на продвинутых симуляторах на базе CAD. Существу-
техническая политика позволяет не только обновлять, ет несколько систем виртуализации производства, такие
обслуживать, ремонтировать фонды, но и своевремен- как: DELMIA Digital Manufacturing (Dassault Systèmes);
но утилизировать морально и физически устаревшую Tecnomatix (Siemens PLM Software); Factory Design Suite
и изношенную технику, повышая конкурентоспособность (Autodesk); Visual Components и др.
предприятий по себестоимости и качеству продукции
[1, 2, 3, 4]. 4. Cyber-physical systems (CPS) — Киберфизиче-
ские системы. Интернет вещей не может существовать
В настоящее время техническое состояние и про- без киберфизических систем, так как CPS является его
изводственные возможности станочных парков боль- инфраструктурой. К этому относится вся совокупность
шинства российских предприятий не прозрачны для технических средств оснащения и обеспечения произ-
вышестоящих структур управления обрабатывающими водственных процессов, в первую очередь станочный
отраслями РФ. Типовой ситуацией является наличие парк современного поколения, работающий, как мини-
в парке значительного числа устаревших механических мум, на основе СЧПУ.
станков прошлого столетия и небольшого числа совре-
менного мехатронного оборудования с цифровым уров- 5. Internet of Things (IoT) — Интернет вещей на базе
нем автоматизации. Такая диспропорция характеризу- беспроводных сетей, облачных вычислений, технологий
ется термином «балласт многоукладности станочного межмашинного взаимодействия, программно-конфигу-
парка» как негативный фактор, экономически тянущей рируемых сетей.
предприятие «на дно» рынка [5]. В этом случае цифровое
производство в рамках всего предприятия невозможно 6. Interoperability — Интероперабельность (функ-
реализовать из-за доминирования техники, неспособной циональная и семантическая совместимость) как
к оцифровке. Предприятия с негативной многоуклад- способность компьютерных систем обмениваться данны-
ностью станочного парка могут себе позволить лишь ми с однозначным общим смыслом, тезаурусом и фор-
локальные цифровые участки, аккумулируя на них со- матами, понятными взаимодействующим участникам
временное оборудование, что не всегда реализуемо и автоматизированным средам. Совместимость являет-
по производственным возможностям. ся требованием для обеспечения возможности машин-
но-вычислимой логики, логического вывода, обнаруже-
Для оценки содержания задач оптимальной реструк- ния знаний и др. Интероперабельность — это критически
туризации станкопарков предприятий «под цифровое важная составляющая «Индустрии 4.0», которой пока
производство» кратко рассмотрим основы промыш- в России не уделяют достаточного внимания. При работе
ленной концепции «Индустрия 4.0, которая базируется над проектами модернизации производства обязательно
на следующих 6-ти подсистемах [6]: нужно проводить проверку на интероперабельность авто-
матизированного оборудования и программного обеспе-
1. PLM (Product Lifecycle Management) — «управле- чения. Это должно быть жестким правилом организации
ние жизненным циклом изделия» — интегрированная тендерных процедур при покупке оборудования с ЧПУ
информационная технология сквозного управления биз- и программного обеспечения. Примером попыток реше-
несом предприятия. ния глобальных проблем интероперабельности является
проект Umati для мирового станкостроения, закладываю-
2. Big Data — Большие Данные — задачи управ- щий единые стандарты сбора данных с технологического
ления, структурирования, интерпретирования, анализа оборудования.

30 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 Таким образом, цифровое производство — это гло-
бальная многоуровневая организационно-техническая

www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

Таблица 1.

Режим Техноло- Средний Модель Количе- Органи- Страна Наличие Основные Год ввода Факти-
работы гическая коэффи- 4 ство зация- техни- в эксплу- ческий
специа- циент произво- производ- системы ческие атацию износ
1 лизации загрузки, 5 дитель характе- оборудо-
% ства ЧПУ ристики вания, %
2 6
3 78 9 10 11

Рис. 1. Взаимосвязи целевых требований с параметрами производственного состояния парка оборудования

среда, основанная на интеграции в единое информацион- кам, устанавливаемых на устаревшее оборудование».
ное пространство физических объектов, операций и со- Практическая реализация такого мобильного «встраива-
путствующих процессов на основе технологий PLM, Big ния на «местах»» ненадежна, а информативность такой
Data, Smart Factory, Cyber-physical systems, Internet of «псевдоцифровизации» оборудования будет критически
Things, Interoperability, что позволяет создать эффек- низкой и недостаточной для полноценного решения ста-
тивную бизнес-модель предприятия за счёт формирова- вящихся задач цифровой модернизации производствен-
ния интеллектуальной среды рационального управления ных систем [10]. К примеру, современные зарубежные
системами автоматизации, средствами производства предприятия внедряют высокоуровневые решения: си-
и технологического оснащения (станочный парк), цифро- стемы шлюзов для мультисенсорной сети, оснащенной
вой организации процессов. К их числу относятся разра- опциями мобильной связи, обладающей расширенными
ботка различных цифровых платформ промышленного функциями для сбора, обработки и передачи массивов
интернета вещей и анализа больших данных, машинного данных процессов; новые системы мониторинга станков,
зрения и дополненной реальности, программных продук- направленные на устранение простоев путем контроля
тов для создания высокопроизводительных гибридных их технического состояния. Это свидетельствует о том,
систем хранения данных, различных интеллектуальных что эффективное решение задач цифровизации требует
технологий «умного» производства, цифровая бизнес-ар- мультидисциплинарной системности и компетентности
хитектура и многое другое [7, 8, 9]. в наукоемких инновациях технической, организационной
и информационной направленности. Наибольший инте-
Приведенные цифровые компоненты «Индустрии 4.0» рес для нас представляют решения по станочному пар-
в №№ 2, 4, 5 и 6 имеют прямую связь с инженерно-техни- ку предприятий, имеющих долгую историю своего роста
ческими аспектами, касающиеся станочного парка пред- и существования, с целью выявления критически важных
приятия. аспектов развития автоматизированных производств бу-
дущего поколения.
К сожалению, в отечественной инженерной среде име-
ет место упрощенное восприятие поставленной «цифро- С целью оценки релевантных характеристик станоч-
вой» задачи, сводящей сложные проблемы мехатронной ных парков предлагаем применять приведенную ниже
модернизации станочного парка «под цифру» к «датчи-

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 31

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

методику анализа их структурных свойств, чтобы коррек- зации производства, что, в свою очередь, предполагает
тно формировать планы технологического обновления приобретение универсального высокоавтоматизирован-
производства с учетом целевых требований, отражаю- ного оборудования мехатронного (цифрового) типа для
щих специфику и стратегию развития предприятий с уче- встраивания в производственные процессы предприя-
том особенностей выпускаемой ими продукции. тий [5].

Целевые требования к парку Сформированы новые требования к технической
механообрабатывающего оборудования и подготовке производства и проведению современной
особенности структуры станочных парков технической политики в отношении планов обновления
российских предприятий станочного парка [1]. При этом должна преодолеваться
проблема многоукладности производства, заключающа-
Как правило, массив данных об оборудовании зада- яся в том, что в производственных процессах одновре-
ется в виде следующего перечня характеристик, которые менно участвуют разные поколения оборудования, тре-
подвергаются в дальнейшем статистическому анализу бующие разных, часто взаимоисключающих, подходов
и оценке (таблица 1). к организации производства, среды обеспечения, осна-
щения, сервиса, ремонта техники и технологий инженер-
На рис. 1 представлен состав существенных факто- ной поддержки.
ров производственного состояния парка механообраба-
тывающего оборудования и проанализировано их вли- Низкий коэффициент обновления станочных пар-
яние на целевые требования к технологической базе ков предприятий РФ обусловлен отсутствием плановой
предприятий РФ [1-3]. На основе приведенной иерархии системы вывода устаревшей и изношенной техники
требований и факторов влияния устанавливаются свя- из производственных фондов. Коэффициент обновления
зи параметров технического состояния оборудования станочного парка в СССР составлял 5–6% в год, а в на-
(износ, загрузка, типоразмерные характеристики, мо- стоящее время в России он составляет не более 0,3%.
дельный ряд станков) с возрастным составом, уровнем В развитых странах этот показатель составляет 8–10%.
автоматизации станочной техники и многоукладностью Регулирование этого нормативного требования является
парка с целью формирования комплекса показателей предметом технической политики в промышленности РФ.
для оценки производственного состояния станочного
парка предприятий в разрезах цифровизации производ- Важным показателем эффективного производства
ства, диверсификации деятельности и импортозависимо- является соотношение автоматизированных и ручных
сти. Упомянутые связи выявляются путем генерации со- станков в общем объеме парка, что характеризует уро-
вокупности сводных таблиц по разработанной методике, вень применения высоких обрабатывающих техноло-
позволяющей сформировать искомые устойчивые связи гий (по прецизионности и качеству формообразования)
и тенденции по станочному парку, которые затем отража- и цифрового управления производством. За рубежом
ются в планах модернизации. количество используемого оборудования с ЧПУ прибли-
жается к 50%, а у предприятий, производящих техноло-
Для правильного формирования многомерного ком- гическую оснастку (пресс-формы, штампы, литейные
плекса требований к станочному парку и автоматизи- формы) достигает 85%. Большая загрузка станков с ЧПУ
рованному производству приведем перечень современ- и их удельный вес в объеме парка в сравнении с ручными
ных тенденций развития металлообработки и подходов станками свидетельствует о развитости на предприятии
к структуризации станкопарков предприятий [4, 7, 8, 9]. цифровых инструментов технологической подготовки
производства и наличии современных кадров — станоч-
Современные технологии механообработки и сред- ников и технологов.
ства их оснащения значительно расширили производ-
ственный потенциал станочного парка при одновремен- Существенную роль в металлообработке играют тех-
ной его компактности за счет: нические характеристики (ТХ) станочного оборудования,
позволяющие обеспечивать разные способы формообра-
— повышения производительности и пропускной спо- зования по эффективности, энергоемкости и техноло-
собности станочных мест; гичности. В этой связи все большую дифференциацию
получают технологии высокоскоростной, высокопроизво-
— концентрации разнородных технологических про- дительной и многоцелевой обработки, обработка резани-
цессов на одном рабочем месте (комбинированные ем с минимальным расходом смазки (сухая обработка),
и многоцелевые станки); а также твердая обработка. При этом требования произ-
водительности могут быть снижены в целях обеспечения
— гибкости и быстрой переналаживаемости на вы- точности обработки деталей, поскольку приоритетом для
пуск новой продукции за счет встраивания средств про- обрабатывающих систем металлообработки сейчас яв-
мышленной автоматизации в оборудование и средства ляются требования качества формообразования. В мел-
его опционного оснащения; косерийном производстве интенсификация (форсаж
режимов) обработки на станочных местах не оказывает
— применения современных цифровых техноло- критического влияния на длительность производственно-
гий подготовки производства (электронные модели го цикла изготовления конечной продукции.
обрабатываемых деталей, автоматизация подготовки
управляющих программ, имитационное моделирование Принципы категорирования общего перечня
формообразования, оптимизация режимов для прогнози- оборудования для решения задач анализа
рования результатов обработки и др.);
Категорирование станочного оборудования необходи-
— применения высокотехнологичных средств инстру- мо для его ранжирования и выявления технологических
ментального, метрологического и опционного оснаще- приоритетов для цифрового производства и иных целей
ния, развития. Для решения задач анализа состояний станоч-

— дистанционного мониторинга загрузки, контрол-
линга технического состояния и работоспособности.

Малые партии и позаказный выпуск продукции опре-
деляют доминирующие требования к гибкой автомати-

32 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

ного парка порядок категорирования исследуемого обо- Примеры анализа структурного состава станочных
рудования представлен в таблице 2. парков механообрабатывающего оборудования
предприятий РФ
Разработанная целенаправленная система структу-
ризации данных и требований позволила сформировать Сведения о составе станочного парка РФ взяты
методику анализа станочного парка в целом по предпри- из различных открытых источников и обобщены стати-
ятию для разных групп технологического оборудования. стически [1, 2,3,4 и др.]. Авторы не претендуют на абсо-
лютную точность приведенных ниже статистических оце-
Описанный методический подход позволил полноцен- нок, но предполагают, что их можно рассматривать как
но изучить структурно и параметрически состав парка репрезентативную выборку данных, отражающую общие
механообрабатывающего оборудования, используемого структурные свойства станочных парков большинства
на предприятиях РФ, его техническое состояние и циф- машиностроительных и обрабатывающих предприя-
ровой потенциал путем формирования перечней разных тий РФ.
категорий оборудования, различающегося:
Для апробации предложенной методики на конкрет-
— технологическими признаками; ном предприятии следует запросить фактические данные
— степенью автоматизации (с ЧПУ/ручные); об основных фондах и сведения о применении станочно-
— частотой используемости типоразмерных моделей го оборудования (табл. 1) с последующей статистической
по выбранным технологическим группам; обработкой этих данных по методике (табл. 2) и шабло-
— категориями уникальности (прецизионностью, нам, приведенным в нижележащих рисунках.
сложнопрофильностью формообразования, крупногаба-
ритностью, специальными станками-автоматами и др.).

Таблица 2. Принципы структуризации общего перечня технологического оборудования

Иерархия анализа перечня используемого технологического оборудования предприятия

Многоукладность парка Структура типоразмерного ряда Параметрический ряд
и технические возмож-

ности

Время создания Категория Импорто- Технологиче- Поставщики– Модель- Технические Мощность
(возраст станков) автоматизации зависи- ская специа- разработчики ный ряд параметры и производ-
и универсаль- мость и возмож-
лизация оборудования ственный
ность ности ресурс

1 1 — до 1970 г. Станки с руч- Уд. вес, % токарные Производи- Модели ТХ, опции Кол-во, уд.
ным управлени- Уд. вес, % фрезерные тели Модели ТХ, опции %, Загр
Механические ем, универсаль-
ные Производи- Кол-во, уд.
2 станки военного тели %, Загр
периода.

3 2 — с 1970 до 1990 Специализиро- Уд. вес, % многоопера- Производи- Модели ТХ, опции Кол-во, уд.
Механические руч- ванные станки, ционные тели Модели ТХ, опции %, Загр
Модели ТХ, опции
4 ные станки и с ЧПУ агрегатные Уд. вес, % координатно- Производи- Модели ТХ, опции Кол-во, уд.
тели Модели ТХ, опции %, Загр
(аналоговые) расточные Модели ТХ, опции
советского периода Специаль- Производи- Модели ТХ, опции Кол-во, уд.
5 массового форми- ные станки с тели Модели ТХ, опции %, Загр
Уд. вес, % карусельные Модели ТХ, опции
Производи- Модели ТХ, опции Кол-во, уд.
рования численно- автоматическим тели Модели ТХ, опции %, Загр
управлением, Модели ТХ, опции
6 сти парка. оснащенные Уд. вес, % сверлильно- Производи- Модели ТХ, опции Кол-во, уд.
тели %, Загр
механически- расточные
Производи- Кол-во, уд.
7 3 — с 1991 по 1999 ми, цикловыми Уд. вес, % шлифоваль- тели %, Загр
Период стагнации и числовыми
и резкого снижения системами ные Производи- Кол-во, уд.
численности поста- управления тели %, Загр
8 Уд. вес, % зубообраба-
Производи- Кол-во, уд.
вок станков. тывающие тели %, Загр

9 Автоматизиро- Уд. вес, % токарные Производи- Кол-во, уд.
тели %, Загр
ванные станки
Производи- Кол-во, уд.
10 с ЧПУ, ос- Уд. вес, % фрезерные тели %, Загр
нащенные
Производи- Кол-во, уд.
аналоговыми тели %, Загр

11 и цифровыми Уд. вес, % многоопера- Производи- Кол-во, уд.
4 — с 2000 по н/в поколениями тели %, Загр
Период широкой ционные
закупки импортной Производи- Кол-во, уд.
12 систем управле- Уд. вес, % координат- тели %, Загр
ния
техники и поставки но-расточные

13 станков нового Уникальные, Уд. вес, % карусельные
Уд. вес, % сверлильно-
поколения с цифро- прецизионные
выми ЧПУ.
(шлице-, резьбо
14 -зубо-) и круп-

ногабаритные расточные

15 станки Уд. вес, % шлифоваль-

ные

16 Уд. вес, % зубообраба- Производи- Модели ТХ, опции Кол-во, уд.

тывающие тели %, Загр

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 33

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

Структурный анализ станочного парка включает Общий объем станочного парка предприятий РФ
оценки: включает доли отечественного оборудования и станков
импортного производства. Примерный структурный со-
• численности и временных периодов формирования став станочного парка показан на рис. 3.
парка предприятия,
Анализ данных рис. 3 показывает, что станочное
• возрастной состав и число поколений станочной тех- оборудование со сроками ввода в эксплуатацию менее
ники в парке, 20 лет (группа станков 2000–2018 гг.) квалифицированно
используется в производстве, что подтверждено гисто-
• технологической специализации, граммой распределения, близкой к нормальному закону
• удельного веса импорта, (по огибающей вершин столбцов диаграммы). Оборудо-
• основных поставщиков российского оборудования
(производители-разработчики), Рис. 3. Пример выявления общих структурных оценок
• категорирования парка по группам анализа: ти- парка механообрабатывающего оборудования типового
поразмерный ряд, модельный ряд, универсальность машиностроительного предприятия
(САУ — ЧПУ, автоматы, агрегаты), прецизионность, круп-
ногабаритность, уникальность, специализация.
Структура станочного парка количественно и в долях
(%) характеризуется многоукладностью парка (возраст-
ными поколениями станков), технологической специа-
лизацией (группами типов оборудования), категориями
автоматизации (станки с ручным управлением и станки
с ЧПУ), универсальностью оборудования и удельным ве-
сом импортной техники в общем составе парка.
Возрастной состав оборудования изменяется в широ-
ком временном диапазоне ввода его в эксплуатацию —
с начало 20 столетия до последних лет, поэтому в общем
перечне парка объединены станки разных поколений, от-
носящихся к разным технологическим укладам.
Ретроспективный анализ позволяет рекомендовать
группирование станочного парка конкретного предпри-
ятия на следующие возрастные периоды по поколениям
станочной техники (рис. 2):
1-й период (до 1970 года) — поколение механических
станков с ручным управлением военного периода;
2-й период (с 1970 по 1990 гг.) — поколение стан-
ков с аналоговыми системами числового программно-
го управления (ЧПУ) и механических станков с ручным
управлением советского периода;
3-й период (с 1991 по 1999 гг.) — поколение станков
советского периода в период стагнации и резкого сниже-
ния объема и качества поставок;
4-й период (с 2000 по н. в.) — поколение современных
станков с ЧПУ и высокотехнологичных станков с ручным
управлением периода начала активной закупки зарубеж-
ной станочной техники предприятиями РФ.

Рис. 2. Временная картина формирования станочного парка российских предприятий (верхняя кривая — станки с ручным управлением,
нижняя кривая — станки с ЧПУ)

34 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

вание со сроками ввода в эксплуатацию более 20 лет Анализ численности и уровня загрузки по каждой
имеет форму распределения интенсивности использова- технологической группе позволяет оценить востребо-
ния, свидетельствующую о неритмичной загрузке. ванность каждой категории оборудования, узкие места
по интенсивности использования в производстве и про-
Наиболее работоспособный состав российского обо- гнозировать технологическое развитие станочного парка
рудования (с износом менее 60%) составляет около 70% предприятий РФ (актуальность инвестирования) для лик-
современного парка 2000–2018 годов поставки, и вклю- видации диспропорций и узких мест по перспективному
чает не более 20% станков советского периода 1980– портфелю заказов конкретного предприятия.
1999 годов поставки.
Уровень вооруженности предприятий РФ автоматизи-
Констатируем, что удельный вес автоматизированно- рованной станочной техникой критически низкий и про-
го станочного оборудования на предприятиях РФ не пре- является лишь в трех технологических группах: токарные,
вышает 20%. Наибольшая доля российских станков фрезерные и многооперационные станки. Удельный вес
с ручным управлением сосредоточена в токарной и фре- автоматизированного оборудования в общем парке тех-
зерной группах. Примерное равенство российских и за- нологического оборудования российского производства
рубежных станков с ручным управлением имеет место на типовом предприятии не превышает 10% (рис. 6).
в сверлильно-расточной и шлифовальной группах. Удельный вес автоматизированного оборудования с ЧПУ
для парков импортных станков составляет не более 25%.
Технологический состав групп оборудования станоч- Общая доля автоматизированного оборудования в пар-
ных парков предприятий РФ соответствует статистиче- ках предприятий может достигать 20% лишь за счет по-
ской распределенности типовых обрабатываемых дета- ставок импортной техники (рис. 7).
лей (тел вращения, корпусных, зубчатых и т. п.), отражая
заводскую специфику выпускаемой продукции по габа- Для демонстрации примеров углубленного анализа
ритности, конструктивной сложности, типовым формам разных категорий оборудования должны быть выделены
деталесборочных единиц, а также требований к их пре- перечни уникальных категорий оборудования по габари-
цизионности (шлифовальное, доводочное оборудование) там (продольно-фрезерные, карусельные) и прецизион-
(рис. 4, 5). ности (координатно-расточные, шлицешлифовальные,

Рис. 4. Удельный вес групп механообрабатывающего оборудования Рис. 6. Пример оценки распределения долей станочного оборудования
российского производства в станочном парке предприятий РФ,% по уровню автоматизации

Соотношение долей станков с ЧПУ и станков
с ручным управлением в общем парке предприятия

Соотношение долей станков с ЧПУ и ручным
управлением со сроком ввода в производство
не старше 20 лет

8,6

Рис. 5. Пример оценки распределения долей (%) парка Рис. 7. Пример формирования индикаторов потенциала цифровизации
механообрабатывающего оборудования по разным возрастным механообрабатывающего оборудования предприятия
группам и уровню автоматизации
№ 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 35
www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

резьбошлифовальные, зубошлифо- ППППППППфМПш---------ПСССрСШШШШлШШШААААААААШоАтеПППлли-ЛЛлЛЛлза55ии2ЕЕЕNДДДиММуфИИеМИИн6цц4У1цЦЦЦаоРроФФФ1ЦЦЦЦееШ732еШввк7н1658ЕЕ24ЕЕт2ашш3МШШШ700шыА3о4лФФлшл4ФФ76лАЛЛЛй80ьм2лииРРРРАиАИИИНМ5на1иНЕЕЕЕффтф53ЦЦЦ7ц3ыооЗЗЗЗо75е8йвв-ЕЕвЕЕ0ФФФшаа3аРРРРАРРРллл4лННиННЕЕЕььь5цннЗЗЗн1ЫЫЫЫеыы8-ыЙЙЙЙййй
вальные), для которых актуальны зада-
чи оценки рисков импортозависимости Рис. 8. Пример выявления наиболее используемых моделей шлицеобрабатывающего
и потенциала цифровизации (рис. 8, оборудования российского производства
9). Наибольшая применяемость стан-
ков российского производства является Рис. 9. Шаблон представления отчета по наиболее используемым моделям
индикатором удачных конструкторских зубошлифовального оборудования российского производства на предприятиях РФ
и технологических решений отечествен- ПППЗЗшЗсООсОсСУУлтУттЛЛЗтЛЗшЗиаББааБуаСуУУшулУнннбтфСООнбААлбОиАооотоаоооиоВВкВккфШШанвкШшТТшТфшон5оаЛЛЛмзлмлолвкоООлОВуИИоиоИивкаиь8збММддМалФФн.ф.Фу3зффоААльА-оу3боыоОО5О5ТТьнТвбвойвВВнВ-МаыМ55оаа5-АА54ыАлй48лАлАьА8йЛЛ83ььЛ885н8111нЬЬн4Ь594Мы1ыФ8ННы3ФН18йй15й14ЫЫЫМ1121ЙЙЙ
ных производителей, что необходимо
учитывать при реновации станочных
парков предприятий.

Наиболее применяемыми шлице-
обрабатывающими станками россий-
ского производства являются модели
5350А Куйбышевского станкозавода,
МШ240Н18 и МШ238Н57 Московско-
го завода шлифовальных станков и
ДФ506А, ДФ177 Дмитровского завода
фрезерных станков.

Наиболее применяемыми зубошли-
фовальными станками российского
производства являются модели 5В833,
5831, 5А841, 5А893 Московского заво-
да шлифовальных станков.

В период 2000 г. по 2015 гг. на пред-
приятия РФ введены следующие зубо-
шлифовальные станки с ЧПУ:

— 10 единиц зубошлифовальных
станков нового поколения мод. СК500
производства ООО «Самоточка» (МСЗ);

— 10 единиц специальных шлифо-
вальных станков для турбинных лопа-
ток мод. SXS 512-TC, SLS-434, SLS220,
SXS735-TC, ЛШ-220 производства СП
«Станковендт».

Следует выделять группу специ-
альных станков-автоматов в станоч-
ных парках предприятий, оценить их
долю в общем парке, степень износа
и интенсивность использования в про-
изводстве. Как правило, это техника
отживших укладов, не подлежащая мо-
дернизации, является серьезным бал-
ластом для цифровизации производ-
ства (рис. 10).

Опыт показывает, что доля специальных стан-
ков-автоматов на предприятиях РФ составляет до 20%
и специальное оборудование с «жесткой» автоматиза-
цией в подавляющем большинстве полностью изноше-
но и может быть рекомендовано к утилизации.

Выводы: Рис. 10. Типовое распределение удельного веса численности станочного
1. Сложившийся исторически большой объем уста- парка предприятия по категориям автоматизации и универсальности

ревшего парка механообрабатывающего оборудования 60%. В связи с этим имеются высокие технические риски
российского производства создает избыток производ- тотального выхода оборудования из строя (особенно в ус-
ственных мощностей, не позволяющий достигать тре- ловиях возможной интенсификации загрузки) и нарастаю-
буемых параметров экономической эффективности
производства по параметрам фондоотдачи. В условиях
неравномерного использования изношенного станочно-
го парка практически невозможно решать задачи эф-
фективности производственно-технологической базы
РФ.

2. Более 80% от парка механообрабатывающих
станков российского производства имеет износ более

36 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÒÅÌÀ ÍÎÌÅÐÀ

щих рисков возникновения дефицита квалифицирован- (фондоотдачи), развития цифрового производства и обе-
ных рабочих-станочников. спечения технологической безопасности.

3. Современное российское оборудование возраста Макаров В.М., д.т.н., МГТУ «Станкин», [email protected]
2000–2018 годов (не старше 20 лет) не превышает доли Лукина С.В., д.т.н., МГТУ «Станкин», научно-технический
в 15% в общем составе станочного парка. эксперт РАН и РИНКЦЭ, [email protected]

4. Удельная доля станков зарубежного производства Литература
в общем парке механообрабатывающего оборудования 1. Идрисов Г. И. Промышленная политика России в современ-
РФ составляет около 30%.
ных условиях. — М.: Изд-во Ин-та Гайдара, 2016. 160 с.: ил.
5. Удельный вес автоматизированных российских (Научные труды / Ин-т экономической политики им. Е. Т. Гай-
станков с ЧПУ в станочном парке РФ составляет не бо- дара; № 169P). ISBN 978–5-93255–443–2.
лее 10%, что значительно ниже требований высокотехно- 2. Самодуров Г. В. Современные тенденции развития тех-
логичных производств зарубежных стран, где аналогич- нологии металлообработки. 2008 г. http://www.informdom.
ное соотношение превышает 40%. com/metalloobrabotka/2008/4/sovremennye-tendencii-razvitiya-
tehnologii-metalloobrabotki.html
6. Статистические данные по интенсивности исполь- 3. Грибков А. А., Григорьев С. Н., Захарченко Д. В. Развитие
зования в производстве устаревшего оборудования со- зарубежного и российского станкостроения. Вестник МГТУ
ветского периода свидетельствуют о неритмичном его «Станкин», № 1 (18), 2012.
использовании. Процесс эксплуатации оборудования не 4. Обзор выставки «Металлообработка-2018» https://www.elec.
старше 20-ти лет с износом менее 60% находится в ста- ru/news/2018/05/10/metalloobrabotka-2018-glavnoe-sobytie-
тистически управляемом состоянии по загрузке, которая mirovogo-sta.html
описывается кривой, близкой к графику нормального 5. Макаров В. М., Лукина С. В. Цифровое производство в усло-
распределения. виях многоукладности промышленности. РИТМ машиностро-
ения № 10, 2018. С. 20–24
7. Высокие риски импортозависимости проявляются 6. Самофалов П. http://www.plm.pw/2016/09/The-6-Factors-of-
для групп прецизионных и уникальных станков (зубо- Industry-4.0.html
обработка, крупногабаритные и шлифовальные станки), 7. Лукина С. В., Орлов С. С. Многофункциональность токарных
а также для многооперационных станков нового поколе- станков: тенденция и решения. РИТМ машиностроения № 5,
ния, используемых для многокоординатной обработки 2017. С. 10–18
сложных деталей. 8. Макаров В. М., Лукина С. В. Уникальная синергия гибридных
станков. Ритм машиностроения, № 8, 2016. С. 18–25.
8. Представленная методика позволяет выявлять по- 9. Макаров В. М. Инновационные станки прецизионной зубо-
тенциал «цифровизации» станкопарков предприятий, обработки. Главный механик № 4, 2017. С. 15–27.
давать предложения по их реструктуризации в разрезах 10. Макаров В. М., Савинов Ю. И. Наукоемкие инструменты кон-
оптимизации производственных мощностей (в т.ч. и пла- троллинга технического состояния станочного парка. Техно-
новой утилизации), эффективности их использования логия машиностроения. № 3, 2016. С. 21–28

VI МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
«АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ: НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ»

Дата: 27.03.2020 Темы: — технологии неразрушающего конт-
начало — 10:00. — проблематика внедрения аддитивных роля;
Адрес: г. Москва,
ул. Радио, д. 17 технологий в производство; — задачи и проблемы разработки и
(вход со стороны — преимущества аддитивных техноло- практического использования базы
ул. Доброслободской), нормативно-технической документа-
ФГУП «ВИАМ» гий в качестве альтернативы тради- ции, регулирующей изготовление,
ционным технологиям; испытание и применение изделий,
Регистрация на сайте — моделирование процессов изготов- полученных методами аддитивных
https://conf.viam.ru/ ления изделий; технологий, в гражданских отраслях
— технологии баротермической и тер- промышленности.
Контактная мической обработки;
информация:
(499) 263–89–17 Организаторы: ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ совместно с технологической платформой
«Материалы и технологии металлургии» и технологической платформой «Новые
полимерные композиционные материалы и технологии».

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 37

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

РАЗВИТИЕ МЕДИЦИНЫ, ПРИБОРО- И МАШИНОСТРОЕНИЯ, АВИАЦИИ И КОСМОНАВТИКИ НЕРАЗРЫВНО
СВЯЗАНО С ПРИМЕНЕНИЕМ МАТЕРИАЛОВ, ОБЛАДАЮЩИМИ ХИМИЧЕСКОЙ ИНЕРТНОСТЬЮ, ТЕРМИЧЕСКОЙ
СТОЙКОСТЬЮ, НИЗКОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬЮ, ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТЬЮ И ПР. В ПОСЛЕДНЕЕ
ДЕСЯТИЛЕТИЕ ПРИ СОЗДАНИИ РАЗЛИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ВСЕ БОЛЬШЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ НАХОДЯТ КЕРАМИЧЕСКИЕ
И КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОТОРЫХ СОЗДАЮТСЯ НОВЫЕ И МОДЕРНИЗИРУЮТСЯ
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИХ ОБРАБОТКИ [1, 2].

ПРИМЕНЕНИЕ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Поскольку все керамические материалы являются
И СЛОЖНОСТИ В ИХ ОБРАБОТКЕ хрупкими, то при точечных нагрузках под воздействием
режущего или шлифовального инструмента они имеют
Керамика — это большая группа неметаллических тенденцию к растрескиванию. Точечная нагрузка при
материалов различного химического состава, объеди- отсутствии пластической деформации приводит к тому,
ненных технологией изготовления. Доля керамики в ми- что под воздействием зерен алмаза шлифовального ин-
ровом производстве материалов занимает доминиру- струмента керамика, испытывая сильные механические
ющее положение (62% в массовом отношении и почти и термические нагрузки, выкрашивается. Этот эффект
50% в объемном). Эта группа неметаллов является одной лежит в основе механообработки керамики.
из древнейших, поскольку ее начали применять более
5 тысяч лет назад. В связи с предъявлением высоких технических тре-
бований к изготовлению микрожидкостных чипов, фи-
Керамика обеспечивает работоспособность многих льер, часовых камней и др. изделий, имеющих диаметры
технических устройств химической и металлургической отверстий или ширину канавок менее 1 мм, появляется
промышленности (кислотоупорные и огнеупорные изде- необходимость в применении таких физико-химических
лия), электротехнической промышленности (изоляторы), методов обработки, как ультразвуковая, лазерная и элек-
инструментальной промышленности (абразивные мате- тролитно-плазменная.
риалы), высокотемпературной техники многих передо-
вых отраслей промышленности (энергомашиностроение, ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОЙ МИКРООБРАБОТКИ
авиация, ракетная техника и др.) В связи с развитием Лазерные технологии рассматривают как одно из пер-
технологий 3D-печати появилась необходимость в уве-
личении рабочей температуры фильер, используемых спективных направлений в изготовлении микроотвер-
для нагрева и последующего выдавливания композитных стий. Диаметр прошиваемых отверстий этим методом
полимеров. С целью увеличения износостойкости таких может достигать нескольких микрометров при значитель-
фильер в их конструкции начали применяться керамиче- ной глубине в любых металлах, сплавах и керамике, обе-
ские втулки с внутренним диаметром 0,8…0,2 мм. спечивая при этом высокую производительность.

Керамические материалы нашли свое применение Разрушение материала под воздействием лазер-
в медицинских приборах, таких как анализаторы кро- ного луча происходит вследствие скопления в огра-
ви, работающих по кондуктометрическому методу дис- ниченной области пространства (характерного пятна
персионного анализа, наиболее подробно описанного облучения диаметром 10…100 мкм) весьма высоких
Ф. М. Рабиновичем [3]. Тонкая керамическая пластинка плотностей потока мощности (до 1013 Вт/см2). При этом
предназначена для разделения камеры прибора на 2 ча- используется монохроматическое излучение в диапа-
сти, в одной из которых находится анализируемый рас- зоне длин волн от ультрафиолетовой (0,3 мкм) до ин-
твор. Сквозное центральное отверстие диаметром ме- фракрасной (300 мкм) областей спектра магнитных коле-
нее 100 мкм позволяет прибору фиксировать изменение баний.
силы тока в растворе при прохождении через него кровя-
ных тел. Развитие подобных технологий анализа крови Применение столь мощных концентрированных по-
даст возможность брать анализ крови у кровати больно- токов энергии дает уникальную возможность решения
го в домашних условиях либо в машине скорой помощи целого ряда технологических задач по преобразованию
при подозрении у пациента острого аппендицита или вещества, энергии и информации. Кроме того, излуче-
разрыва селезенки в результате травмы. По подобному нием можно эффективно управлять с привлечением со-
принципу изменения силы тока при прохождении потока временных средств компьютерной техники. Поэтому ла-
жидкости по микроканалам шириной менее 1 мм постро- зеры очень быстро превратились из сугубо физических
ена работа микрожидкостных чипов. приборов в технологическое оборудование, потребность
в котором на мировом рынке постоянно растет.
Вследствие повышенной твердости и износостойко-
сти керамики ее эффективная обработка возможна толь- За последнее десятилетие в технологии лазерной
ко с использованием алмазного инструмента, но даже микрообработки произошли усовершенствования. Поя-
применение алмаза не позволяет достичь высокой про- вился широкий спектр лазерных источников, имеющих
изводительности резания, поэтому обработка керамиче- различные длины волны, длительности импульса, энер-
ских деталей весьма дорогая. По данным японских ис- гии и частоты импульсов. Появились генераторы, способ-
следователей, стоимость обработки керамики в десятки ные создавать сверхкороткие импульсы: наносекундной
тысяч раз превышает стоимость обработки конструкци- (10–9 с), пикосекундной (10–12 с) и фемтосекундной
онных сталей [4]. (10–15 с) длительности. Именно такие импульсы показы-
вают высокую эффективность при микрообработке. Наи-

38 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

большее распространение пока получили генераторы на- путем выбора оптимальных режимов обработки, сохра-
носекундных импульсов. няя температуру материала на низком уровне. Чаще
всего это достигается за счет исключения возможности
Наносекундные лазеры применяются для текстури- образования интенсивной плазмы. Время воздействия
рования жестких дисков и печатных плат, маркировки этой плазмы на материал больше, чем воздействие ла-
кремниевых пластин, создания микросхем методом сте- зерного импульса. При более длительных импульсах (ми-
реолитографии (SLA-технология), прошивки отверстий кро- и миллисекунды) механизм разрушения материала
в топливных форсунках. включает процесс плавления. Поэтому использование
режима плавление — разрезание материала сочетают
Преимущество лазерной обработки короткими им- с воздействием газовой струи высокого давления. Этот
пульсами заключается в контролируемом разрушении метод характеризуется высокими скоростями обработки,
при разумной скорости обработки. Другим несомненным но оставляет остекленный слой, который является источ-
преимуществом является возможность обработки мате- ником микротрещин.
риалов независимо от их электропроводности.
На рис. 1 показан пример прошивки массива отвер-
Характеристики наиболее часто используемых лазер- стий диаметром 40 ± 1 мкм высокой плотности в глино-
ных генераторов представлены в таблице 1. земе (алюмокерамике) толщиной 250 мкм с шагом
60 мкм. Прошивка осуществлялась импульсами в 20 нс
Таблица 1. Лазерные генераторы, применяемые лазером на парах меди мощностью 3 Вт с частотой им-
в микрообработке пульсов 10 кГц. Этот тип лазера демонстрирует способ-
ность создавать массивы отверстий высокой плотности
Тип лазера CVL Nd: YAG Nd: YAG в керамике без трещин. Подобные массивы отверстий
511 и 578 532 355 в керамических материалах используются в платах для
Длина волны, нм 9 5 тестовых полупроводниковых датчиков.
45
Максимальная средняя 0…80 0…100 Метод прямого воздействия лазерным лучом являет-
мощность, Вт 10 ся гибким инструментом для микрообработки. Деталь,
1 0,5 демонстрирующая возможности лазерного сверления
Частота импульсов, 4,5 и фрезерования, представлена на рис. 2. Она была из-
кГц 35 27 готовлена из пластины глинозема толщиной 0,3 мм
20 и обработана за одну операцию. Фаски величиной 45°
Энергия импульса, 100:1 100:1 вдоль края были обработаны с контролем глубины абля-
мДж UN-поляри- ции путем регулировки количества подаваемых им-
зация пульсов.
Длительность
импульса, нс Одним из недостатков лазерной прошивки отверстий
является конусность. В работе [5] определили оптималь-
Поляризация ные режимы прошивки отверстий в пластине из оксида
циркония для достижения минимальной величины ко-
Взаимодействие твердой керамики с высокоинтен- нусности и зоны термического воздействия. Конусность
сивными наносекундными импульсами сильно отличает- и зона термического воздействия увеличиваются с уве-
ся от взаимодействия с металлами. Лазерная обработ- личением тока лампы по линейной зависимости. Опти-
ка керамики является сложной задачей из-за большого мальные значения были достигнуты при минимальном
рассеяния светового потока. Порог абляции выше, чем значении тока в 17 А. Минимальная конусность, т. е. от-
в металлах в 2…10 раз. Сочетание короткого импульса ношение диаметра отверстия на входе к диаметру от-
и короткой длины волны имеет лучшие показатели об- верстия на выходе, составляет 0,04. При увеличении
работки, при этом в таких керамических материалах,
как глинозем и нитрид кремния, не наблюдается следов
плавления после их обработки.

Хотя керамика склонна к образованию трещин от тер-
мических напряжений, этого эффекта можно избежать

Рис 1. Массив отверстий диаметром 40 мкм, глубиной 250 мкм Рис 2. Пример лазерной микрообработки алюмооксидной керамики
и шагом 60 мкм, просверленных в пластине глинозема № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 39

www.ritm-magazine.ru

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

а) б) ются для интенсификации различных процессов обра-
ботки.
Рис. 3. Сферическая лунка диаметром 15 мкм и глубиной в центре
4,5 мкм на стеклянной пластине, обработанной с использованием Ультразвуковая обработка (УЗО) широко использу-
лазерной индуцированной латунной плазмы: а) верхний край лунки ется для обработки изделий из хрупких, твердых, в том
с измененным слоем; б) внешний вид лунки. числе диэлектрических материалов, таких как стекло,
графит, твердые сплавы, полупроводниковые матери-
или уменьшении частоты импульсов конусность увеличи- алы, конструкционная керамика. Установлена целесо-
вается. образность применения УЗО со свободным абразивом
в качестве чистовой операции после проведения элек-
Фемтосекундный лазер [6] в сравнении с наносекунд- троэрозионной обработки поверхностей формообразую-
ным обладает определенными преимуществами при щих элементов матриц пресс-форм. Ультразвуковая об-
микроообработке керамики. Благодаря значительному работка с применением абразива позволяет прошивать
снижению тепловыделения количество микротрещин отверстия в стекле без изменения их структуры [7].
снижается до минимума. Прошивка массива отверстий,
расположенных в непосредственной близости друг к дру- Прошивка отверстий ведется вибрирующим инстру-
гу, при использовании спирта или потока воздуха может ментом, локально воздействующим на заготовку. Про-
привести к разрушению детали. Предотвратить разру- исходит пластическое деформирование или хрупкое
шение отверстий позволяет приклеенная к поверхности разрушение поверхностных слоев материала, выделение
стекла тонкая прозрачная пленка или нанесенный слой тепла и повышение температуры материала вблизи зоны
акрилового клея. обработки.

Разработан и другой метод микрообработки керами- Использование абразивного зерна повышает про-
ческих материалов с соблюдением высоких требований изводительность УЗО. Причем с увеличением механи-
к качеству поверхности. В этом методе сфокусированный ческих характеристик абразива, а именно прочности
лазерный луч при наведении на металлическую поверх- и твердости, производительность процесса прошивки
ность создает заряженные частицы, которые использу- увеличивается. Оптимальные размеры зерен при раз-
ются для точной микрообработки стеклянной подложки, личных амплитудах движения инструмента составляют
помещенной в непосредственной близости к поверхно- 150–180 мкм. С уменьшением амплитуды колебаний при
сти мишени. Заряженные частицы из области коронного прочих равных условиях оптимальная величина зерна
разряда плазмы, полученные из металлической мишени, сдвигается в область меньших значений зернистости.
эффективно обрабатывают стеклянную подложку. Неко- Таким образом, для достижения максимальной произ-
торое количество металлической фольги было использо- водительности необходимо применять крупный абразив
вано в качестве материала мишени для получения заря- и большую амплитуду колебаний.
женных частиц. В ходе эксперимента с помощью фильтра
нейтральной плотности и рабочего напряжения диодов Производительность обработки линейно увеличива-
накачки регулировалась интенсивность лазерного луча ется с увеличением концентрации абразива в суспензии
от лазера Nd:YVO4. Пучок коллимируется с помощью до значения в 30%. При дальнейшем увеличении концен-
8-кратного расширителя луча и фокусируется при помо- трации прирост производительности замедляется, а при
щи объектива микроскопа. 50% практически не изменяется. Следует учитывать, что
процесс обновления суспензии в зоне обработки затруд-
Пример лазерно-индуцированной плазменной обра- няется.
ботки представлен на рис. 3, где показана сферическая
лунка диаметром 15 мкм и глубиной в центральной части Был исследован процесс прошивки отверстий в
4,5 мкм на стеклянной подложке, обработанной электро- кварце [8]. Производительность обработки инструмен-
нами и ионами с использованием латунной плазмы при том из нержавеющей стали при мощности генерато-
плотности энергии 4,2 Дж/см2 и 2000 лазерных импуль- ра в 400 Вт, концентрации абразивной суспензии 40%
сов. Как можно заметить, лунка имеет острые края и зер- и скорости подачи инструмента 1,2 мм/мин составила
кально гладкую поверхность. 0,4235 мм3/мин.

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПРОШИВКА ОТВЕРСТИЙ При прошивке микроотверстий в хрупких материалах
Ультразвуковыми (УЗ) колебаниями называют коле- существует проблема низкого коэффициента исполь-
зования абразивных частиц. Ее решают использовани-
бания с частотой, превышающей верхний предел слыши- ем электрического поля для привлечения абразивных
мости (18 кГц). Такие колебания нашли широкое приме- частиц в зону обработки. Такую технологию называют
нение в науке и технике и породили большое количество микроультразвуковой обработкой с электрофорезом
физико- и химико-технических эффектов. В машино- [9]. Она позволяет повысить концентрацию абразива на
строении ультразвуковые колебания зачастую применя- поверхности инструмента с 1 моль/м3 до 4,68 моль/м3 в
течение 10 с. Использование электрофореза позволяет
увеличивать скорость обработки на 10%.

Для концентрации абразивных зерен в зоне обработ-
ке авторы работы [10] поместили металлическую пласти-
ну под заготовку и соединили ее с плюсом источника пи-
тания, а инструмент с минусом. Абразивные зерна были
смешаны с электрореологической жидкостью, которая
обладает уникальными свойствами и способна изменять
свои реологические характеристики в сотни тысяч раз
при наложении электрических полей. Указанные мате-
риалы чрезвычайно перспективны с практической точки
зрения (уже сегодня они нашли применение в космиче-

40 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

1400 В 1500 В 1600 В ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

1700 В

Рис. 4. Отверстия, полученные при различных значениях подаваемого на электроды напряжения

ской технике, биомеханике

и биомедицине). Эксперимен-

ты показывают, что электро-

реологический эффект в своей

основе связан с электростати-

ческим взаимодействием ча-

стиц и динамикой изменения

структуры размещения дис-

персных частиц под действием

электрического поля.

С увеличением расстояния

между вспомогательным элек-

тродом, расположенным под Рис. 5. Микроинструмент цилиндрической формы Рис. 6. Микроинструмент в форме шестерни

заготовкой, и инструментом

необходимо увеличить пода-

ваемое напряжение. Это необходимо для предотвраще- менее 100 мкм из-за отсутствия соответствующего ми-

ния сколов, возникающих на начальном этапе обработки. кроинструмента. Но развитие технологий WEDG делает

На рис. 4 показаны отверстия диаметром 100 мкм, полу- этот процесс возможным. Развитие технологий электроэ-

ченные при различных значениях подаваемого на элек- розионного шлифования электродом-проволокой (WEDG)

троды напряжения. Инструментом является стержень позволило создавать концентрические микроинструмен-

из карбида вольфрама диаметром 90 мкм, материал ты для ультразвуковой обработки, а впоследствии и ми-

заготовки — кварцевое стекло толщиной 1300 мкм. За- кроотверстия диаметром менее 15 мкм.

зор между микроинструментом и заготовкой составил На рис. 5 показан электрод цилиндрической формы,

15 мкм. Внутренний диаметр вспомогательного элек- полученный методом шлифовании проволокой (WEDG-

трода — 1400 мкм, а его толщина — 15 мкм. Амплиту- обработка). Благодаря такому методу появилась воз-

да колебаний инструмента 20 мкм, скорость вращения можность создавать микроинструменты диаметром

300 об/мин, скорость подачи 60 мкм/мин. до 5 мкм. С помощью той же технологии возможно со-

Было замечено, что количество сколов, возникающих здать микроинструмент со сложной геометрией. При-

по краям обрабатываемых микроотверстий, уменьшается мером такой детали служит шестерня, представленная

с увеличением подаваемого напряжения. Причем сколы на рис. 6.

полностью предотвращаются, когда напряжение состав- В процессе УЗО необходимо снизить объем материа-

ляет 1700 В, что доказывает эффективность применения ла, удаляемого с заготовки при каждом ударе инструмен-

данного метода. та, с целью улучшения точности обработки и предотвра-

Кроме абразивных зерен суспензия может состоять щения возможности образования микротрещин. Размер

из углеродных нановолокон в диэлектрической жидко- абразивных зерен, амплитуда колебаний инструмента,

сти. Такая суспензия повышает эффективность микро- рабочая нагрузка и скорость вращения являются основ-

обработки твердых хрупких керамических материалов. ными параметрами, влияющими на скорость обработки.

УЗО с использованием углеродных нановолокон по- Использование абразивных зерен из карбида вольфрама

зволяет прошивать отверстия диаметром 10 мкм и глу- размером 0,58 мкм, амплитуды колебаний инструмента

биной более 200 мкм в карбиде кремния менее чем за от 1,0 мкм до 3,5 мкм, рабочей нагрузки 0,1 мгф/мкм2

2 минуты. (1 мН/мкм2) и скорости вращения более 300 об./мин по-

Увеличение частоты колебаний инструмента приводит зволяет прошивать отверстия диаметром 42 мкм и глуби-

к увеличению производительности. Так, в диапазоне ча- ной 150 мкм со скоростью 2…6 мм/мин.

стот возвратно-поступательных движений инструмента Износ инструмента является главным недостатком

от 11 до 43 кГц отмечается линейная зависимость про- микро-УЗО. С уменьшением диаметра инструмента ско-

изводительности от частоты колебаний. Однако этот путь рость его разрушения увеличивается. Такие популярные

интенсификации обработки ограничен конструктивными в обычной УЗО материалы инструмента, как нержаве-

требованиями к акустической головке станка. ющая сталь и торированный вольфрам, непригодны в

Авторы работы [11] использовали УЗ-обработку для микрообработке вследствие их большого износа. Одним

создания высокоточных микроструктур. Использование из предпочтительных материалов благодаря его высокой

обычной УЗО не позволит прошить отверстия диаметром твердости является карбид вольфрама.

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 41

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА но-плазменной обработки диэлектрических материалов.

Физические явления, протекающие на границе раз- Физические и химические процессы, а также схема уста-

дела «металл — электролит» при пропускании через нее новки, необходимой для проведения электролитно-плаз-

электрического тока высокой плотности, исследовались менной обработки, более подробно описаны в статье [14].

в Институте прикладной физики АН МССР под руковод- Разрушение керамического материала при электро-

ством Б. Р. Лазаренко во второй половине прошлого века литно-плазменной обработке происходит из-за воздей-

(П. Н. Белкин, В. Н. Дураджи) [12]. Был обнаружен целый ствия температуры плазменного разряда, возникающе-

ряд эффектов, которые не находили объяснения в рамках го на электроде-инструменте. При подаче на электроды

классической (фарадеевской) электрохимии. Так, было постоянного тока возникающие плазменные разряды

установлено, что известная физическая картина про- оставляют на поверхности микроотверстий ярко выра-

хождения электрического тока через водные растворы женный слой микротрещин, который необходимо снимать

электролитов справедлива лишь до некоторых критиче- при дальнейшей обработке. С увеличением подаваемого

ских значений плотности тока на электродах [13]. После напряжения увеличивается и глубина этого слоя. Снизить

их превышения вокруг металлического электрода (как размер получаемой зоны микротрещин возможно при

правило, катода) образуется облако плазмы с сильно снижении напряжения, однако процесс прошивки отвер-

развитой поверхностью, оттесняющей электролит от по- стия станет менее стабильным, а время обработки при

верхности электрода. При этом возникает многофазная этом увеличится. Пример отверстия, полученного при по-

система «металл — плазма — пар — газ — электролит», стоянном токе, представлен на рис. 7.

в которой носителями заряда служат не только ионы, С целью уменьшения глубины слоя микротрещин

но и электроны. Происходящее при этом разрушение необходимо подавать импульсный ток на электроды. Из-

металлического электрода уже не является электрохими- за стабилизации процесса образования и поддержива-

ческим процессом в обычном понимании этого термина. ния плазменных разрядов на электроде-инструменте при

Кроме того, тепловые потоки, генерируемые при локаль- выборе оптимальных параметров электрического тока,

ных электрических разрядах в тонком (~ 10 мкм) приэлек- таких как длительность и частота импульсов, сила тока

тродном слое, приводят к разрушению диэлектрических и напряжения, возможно исключить термоудар. Тогда

материалов, находящихся в непосредственной близости процесс прошивки отверстий будет происходить благо-

от катода. Это явление и лежит в основе электролит- даря расплавлению и испарению керамического мате-

риала, что положительно сказывается

на качестве микрообработки. Пример

отверстия, полученного при импульс-

ном токе представлен на рис. 8.

Немаловажную роль играет фор-

ма электрода-инструмента, поскольку

в зоне обработки необходим электро-

лит и с уменьшением его количества

процесс становится нестабильным и

может привести к прекращению об-

работки или разрушению заготовки.

Рис. 7. Отверстие, диаметром Ø1,2 мм Рис. 8. Отверстие диаметром Ø1,2 мм, По заявлению авторов [15], наиболь-
полученное при постоянном токе полученное при импульсном токе шую эффективность показывает элек-
трод, имеющий сферический нако-

Напряжение электрического тока 35В нечник. Инструмент изготовили при
30В 33В помощи электроэрозионной обработ-

ки. Металлический стержень с цилин-

дрическим наконечником диаметром

N-CE-S Ø150 мкм и длиной 800 мкм, подклю-

ченный к положительному контакту

источника питания, подводили к метал-

лической пластине до возникновения

Тип магнитного поля пробоя. Тепло, полученное от энергии

заряда, расплавляет цилиндрический

S-CE-N наконечник инструмента. Расплавлен-

ный металл под действием сил поверх-

ностного натяжения принимал сфе-

рическую форму. Авторы сравнивали

электрод со сферической рабочей ча-

Без магнит. поля стью с электродом, имеющим цилин-

дрическую форму. Результаты экспе-

римента показывают, что сферическая

форма электрода позволяет увеличить

скорость разрушения материала более

чем в 2 раза.

Электролитно-плазменная обра-

Рис. 9. Качество поверхности обработанных микроканалов при различных значениях ботка применима не только к отвер-
напряжения электрического тока и конфигурациях магнитного поля в среде 30%. NaOH

42 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru

ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ

стиям. В работе [16] авторы изучали послойное удале- 3. Кондуктометрический метод дисперсионного анализа.
ние материала керамической заготовки цилиндрическим Ф. М. Рабинович. Лен.: Химия. 1970. 176 с.
электродом по аналогии с микрофрезерованием. Экспе-
риментально доказано, что сила Лоренца влияет на на- 4. Алмазное шлифование карбидкремниевой керамики для
правление движения газовых пузырей, что изменяет машиностроения: монография / О. В. Душко, В. М. Шумя-
электрохимическое разрядное поведение электролита. чер; Волгогр. гос. архит.-строит. ун-т. Волгоград: Волг-ГА-
Наличие магнитного поля вызывает магнитогидродина- СУ, 2009. 80 с.
мическую (МГД) конвекцию, которая, в свою очередь,
ускоряет отталкивание пузырьков от катодной поверх- 5. Knowles. M. R. H. Микрообработка металлов керамики
ности. Следует отметить, что направление движения пу- и полимеров наносекундным лазером. Micro-machining
зырьков зависит от ориентации магнитного поля. Если of metals, ceramics and polymers using nanosecond lasers
ориентация магнитного поля индуцирует восходящую / M. R. H. Knowles, G. Rutterford, D. Karnakis, A. Ferguson
силу Лоренца (нисходящую силу Лоренца), пузырьки газа // Int J Adv Manuf Technol. 2007. № 33. С. 95–102.
будут отталкиваться от межэлектродной области (при-
тягиваться к ней). Полученные результаты показывают, 6. Kuar A. S. Моделирование и анализ импульсного лазе-
что при приложении магнитного поля обрабатываемая ра Nd: YAG при микрообработке оксида циркония (ZrO2).
поверхность будет более гладкой для низких значений Modelling and analysis of pulsed Nd: YAG laser machining
концентрации электролита и более высоких значениях characteristics during micro-drilling of zirconia (ZrO2)
напряжения электрического тока. В свою очередь, повы- / A. S. Kuar, B. Doloi, B. Bhattacharyya // International Journal
шение напряжения электрического тока и концентрации of Machine Tools & Manufacture 46. № 2006. С. 1301–1310.
электролита увеличивает глубину обработки. Оценить
качество микроканалов, полученных при различном 7. Sandeep Kuriakose. Изучение процесса обработки метал-
напряжении и направлении магнитного поля, можно лического стекла Zr-Cu-Ti путем сверления отверстий с ис-
по рис. 9. пользованием микро-УЗО. Machinability study of Zr-Cu-Ti
metallic glass by micro hole drilling using micro-USM / Sandeep
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Kuriakose, Promod Kumar, Patowari, Jatin Bhatt // Journal of
Каждый из описанных в данной статье методов обра- Materials Processing Technology. 2017. № 240. С. 42–51

ботки керамических материалов имеет как достоинства, 8. S. Kumar. Изготовление микроотверстий в кварце с ис-
так и недостатки. При помощи лазерной микрообработки пользованием процесса ультразвуковой микрообра-
получают как отверстия, так и пазы с самой высокой про- ботки. Micro hole fabrication on quartz using ultrasonic
изводительностью в сравнении с другими методами об- micromachining process // S. Kumar, B. Hansda, S. Das,
работки. Но такой метод требует высокоточных расчетов B. Doloi, B. Bhattacharyya // International Journal of Precision
параметров импульсов и их количества. К тому же для со- Technology. 2017. № 7. С. 2–4
вершения такой обработки необходим генератор с очень
короткими импульсами, что требует дополнительных фи- 9. J. F. He. Эксперименты и моделирование прошивки микро-
нансовых затрат. отверстий методом микроультразвуковой обработки с ис-
пользованием электрофореза. Experiments and simulations
Ультразвуковая обработка не такая производитель- of micro-hole manufacturing by electrophoresis-assisted micro-
ная, как лазерная. С ее помощью получают микроотвер- ultrasonic machining / J. F.He, Z. N. Guo, H. S. Lian, J. W. Liu,
стия, размер которых напрямую зависит от жесткости Z. Yao, Y. Deng // Journal of Materials Processing Technology.
инструмента. К тому же такие отверстия подвержены 2017. № 264. С. 10–20.
образованию сколов, а обработка пазов при горизон-
тальном перемещении инструмента не представляется 10. T. Tateishi. Изготовление микроотверстий с различным
возможной. соотношением сторон на твердых хрупких материалах.
Исследование электрореологической микроультразвуко-
Электролитно-плазменная обработка наименее изу- вой обработки с жидкостной поддержкой. Fabrication of
чена и популярна в сравнении с лазерной и ультразвуко- high-aspect ratio micro holes on hard brittle materials. Study
вой. Хотя она имеет потенциал как при обработке пазов, on electrorheological fluid-assisted micro ultrasonic machining
так и отверстий. Этот метод обработки не требует доро- / T. Tateishi, N. Yoshihara, J. Yan, T. Kuriyagawa // Key
гостоящего оборудования, как при лазерной обработке, Engineering Materials. 2009. С. 264–270
а также подходит для проведения микрофрезерования,
в отличие от ультразвуковой обработки. Минусом элек- 11. Xi-Qing Sun. Микроультразвуковая обработка и техноло-
тролитно-плазменной обработки является сравнитель- гия многослойной обработки/сборки для 3D-микродета-
нонизкая точность и производительность. лей. Micro Ultrasonic Machining and Self-Aligned Multilayer
Machining / Assembly Technologies for 3D Micromachines.
Дмитрий Овчинников,
Московский политехнический университет, 12. Саушкин Б. П. Электрический разряд в жидких и газовых
средах — основа нового поколения методов и технологий
[email protected] машиностроительного производства // Электронная обра-
ботка материалов. 2004. № 1. С. 8–17.
Литература
1. Исаченко В. А., Астахов Ю. П., Саушкин Б. П. Технологии 13. Дураджи В. Н., Парсаданян А. С. Нагрев металлов в элек-
тролитной плазме. Кишинев: Изд-во «Штиинца». 1988.
ракетно-космического машиностроения — проблемы и 216 с.
перспективы // Технология машиностроения. 2016. № 1.
С. 10–14. 14. Овчинников Д. В. Электролитно-плазменная обработка ке-
2. Наукоемкие технологии машиностроительного производ- рамики // РИТМ машиностроения. 2019. № 5. С. 26–30.
ства. Физико-химические методы и технологии / Под ред.
Б. П. Саушкина. М.: Форум. 2013. 926 с. 15. Cheng-Kuang Yang. Повышение эффективности и точ-
ности ECDM сферическим электродом-инструментом.
Enhancement of ECDM efficiency and accuracy by spherical
tool electrode / Cheng-Kuang Yang, Kun-Ling Wu, Jung-Chou
Hung, Shin-Min Lee, Jui-Che Lin, Biing-Hwa Yan // International
Journal of Machine Tools & Manufacture. 2011. № 51.
С. 528–535.

16. Mansour Hajian. Экспериментальное исследование влияния
магнитного поля и концентрации электролита на эффек-
тивность электроэрозионного фрезерования стекла. An
experimental study on the effect of magnetic field orientations
and electrolyte concentrations on ECDM milling performance
of glass / Mansour Hajian, Mohammad Reza Razfar, Saeid
Movahed // Precision Engineering. 2016.

www.ritm-magazine.ru № 9 • 2019 • ÐÈÒÌ машиностроения 43

ÂÛÑÒÀÂÊÈ

44 ÐÈÒÌ машиностроения • № 9 • 2019 www.ritm-magazine.ru