Mori Seiki: Incessant Improvement
Mori Seiki is well-known manufacturer working its way to leading positions in NC machines production, among them are machining centers, multiaxes and grinding machines. The main problem that has always been of top importance for the management of Mori Seiki is efficiency of its production. DCG-technology (Driven at the Center of Gravity) designed by the company lies in force transfer directly to the centre of gravity. This gives great benefits from the point of view of efficiency and quality of processed surface.
Со времен основания в 1948 году, Mori Seiki выпустила более 170 000 станков, что ставит ее в один ряд с крупнейшими мировыми станкостроителями. В штат компании входит 5 060 человек, а торговые, сервисные и исследовательские подразделения расположены по всему миру, но производственные мощности Mori Seiki находятся только в Японии — это три завода в Ига, Чиба и Нара.
Краеугольным камнем системы управления Mori Seiki является «производство инновационного и точного оборудования по конкурентным ценам, не доставляющего пользователю проблем». При этом компания стремится стать мировым лидером в производстве станков с ЧПУ: обрабатывающих центров, многокоординатных и шлифовальных станков. Эта цель вполне реальна — по расчетам компании в 2006 году ее доля на мировом рынке по количеству поставленных станков не производства Mori Seiki включительно составляла 4,9% в денежном выражении, а по итогам 2007 года она превысила 5%.
Для укрепления рыночных позиций формируются отделы продаж, специализирующиеся на отдельных отраслях, привлекаются новые потребители, модернизируется оборудование у существующих. Кроме того, компания активизирует свою работу на развивающихся рынках Бразилии, Индии, России, новых членов ЕС.
Но основное условие реализации планов компании — это эффективность ее производства. В частности, задача заключается в удержании производственной себестоимости не выше уровня 60%. Для ее решения ведется жесткий учет затрат еще на этапе проектирования станков и осуществляется переход на внутрифирменное производство деталей. С этой целью были построены современные цеха: литейный, термический и листообработки на предприятии в Ига, а также цех механообработки в Чибо. Кроме того, за счет увеличения производительности оборудования и сокращения трудозатрат производительность в пересчете на одного человека была увеличена на 50%.
Рынок требует все больше станков, а клиенты настаивают на сокращении сроков поставки. С ростом производительности компания вышла на объемы выпуска, превышающие 750 станков в месяц. Выполнить эту задачу помогли 22 млрд иен инвестиций, освоенные в течение трех лет. При этом компания использовала такие организационные решения, как ячеечный метод производства и автономные производственные модули, о которых будет рассказано ниже.
Наряду с высоким качеством выпускаемой продукции, присущим большинству японских производителей Mori Seiki выделяется множеством инноваций, которые позволяют ей постоянно находиться на острие развития станкостроительных технологий, не ограничиваться существующими рамками и методами производства.
ПРИВОД ПО ЦЕНТРУ ТЯЖЕСТИ
С середины 80-х годов скорость и точность механобработки росла быстрыми темпами. Однако в течение последних пяти лет научные исследования в области станкостроения, казалось, зашли в тупик. За счет повышения скорости обработки удавалось лишь немного сократить машинное время. При необходимости сохранить точность и качество обработки скоростью приходилось жертвовать.
Mori Seiki уделяла большое внимание исследованию этой проблемы. Специалистам компании было понятно, что на пути высокой скорости и точности обработки лежит вибрация, которая возникает при перемещении узлов станка. Разработка Mori Seiki под названием Driven at the Center of Gravity (DCG) — привод по центру тяжести — стала решением этой проблемы.
Идея DCG заключается в передаче усилия непосредственно к центру тяжести перемещаемого узла. Концепция DCG дает неоспоримые преимущества, но она же делает станки Mori Seiki одними из наиболее дорогих в мире. В Японии эта концепция уже хорошо известна, а с ростом российских поставок станков Mori Seiki, становится популярной и у нас.
В традиционных станках для передачи движения инструменту и детали используются шариковинтовые пары (ШВП) и ремни. Но они обычно передают усилие не к центру, а на периферию перемещаемого объекта. Из-за потери баланса и перекоса возникают вибрации, уровень которых пропорционален расстоянию от оси привода до центра тяжести узла (рис. 1).
Суть разработки заключается в том, что линия, соединяющая вектора приложения нагрузки двух ШВП, проходит через центр тяжести перемещаемого объекта. Конструкция такого станка предполагала размещение двух приводов на узле, который в традиционных станках управляется одним приводом, что и позволило разместить виртуальную точку перемещения привода в центре тяжести узла (рис. 2).
Основное преимущество применения концепции DCG заключается в быстром и существенном снижении вибраций и, соответственно, повышении качества обрабатываемой поверхности (рис. 3).
Специалисты компании проводили сравнительный анализ, в ходе которого устанавливали эффективность использования линейного двигателя и применения концепции DCG (рис. 4). Проведенные ими исследования показали, что для традиционной конструкции станков установка линейного двигателя лишь немного снижает колебания по осям X и Z, то есть эффект малозначителен по сравнению с использованием концепции DCG.
При возникновении вибраций устройство ЧПУ реагирует на них как на отклонения от управляющей программы, и пытается скорректировать перемещение путем изменения подачи. Это в большинстве случаев приводит к еще большему усилению вибрации. Такой проблемы не возникает при использовании концепции DCG, поскольку она обеспечивает более точный контроль перемещения по осям.
Для демонстрации этого эффекта были обработаны две детали. Разница видна даже при их визуальном осмотре (рис. 5).
При отработке интерполяции кривых станок перемещает инструмент по траектории, состоящей из коротких прямых. При этом перемещаемый узел должен постоянно менять направление движения на небольшой угол. Чтобы не потерять скорость перемещения, узлу требуется придавать быстрое ускорение. DCG позволяет сравнительно быстро развивать максимальное усилие перемещения рабочих элементов.
Следует заметить, что при использовании жесткого привода взаимосвязь между эффективностью обработки и стойкостью инструмента приобретает своеобразный характер. С одной стороны, снижение уровня вибраций положительно влияет на стойкость инструмента. С другой — более высокое ускорение подачи приводит к росту интенсивности нагрузки на инструмент. Очевидно, что повышенная нагрузка не является особенностью применения технологии DCG, а объективна для данных условий обработки.
В целом же стойкость инструмента существенно возрастает (рис. 6). В частности, специалистами компании сравнивался износ сверла диаметром 8 мм при обработке на станке NV4000, в конструкции которого использовалась технология DCG, и на станке предыдущей разработки. Для достижения площадки износа 0,2 мм длина резания на традиционном оборудовании составляла 4 м, а для станка с DCG она достигла 13,5 м. Не менее значительный эффект применения DCG для увеличения стойкости инструмента достигнут при концевом фрезеровании.
Высокая жесткость DCG позволяет существенно повысить скорость резания. Но часто обрабатываются детали с множеством коротких отверстий или элементов, которые требуют прерывать процесс резания. В данном случае жесткий станок позволяет сократить время ускорения и торможения и уменьшить общую длительность обработки на 20–30%.
Возможности DCG были реализованы для достижения высокой точности обработки на вертикальных обрабатывающих центрах и передачи больших ускорений перемещения узлов горизонтальных обрабатывающих центров.
БАЛАНС СИЛ
Серия станков с использованием концепции DCG дает их покупателю множество преимуществ — это высокое качество обработанной поверхности, точность, производительность и многое другое, что было достигнуто благодаря быстрому ускорению и радикальному снижению вибрации перемещаемых узлов.
Сама концепция воздействия на центр тяжести не нова — она существовала 50 лет назад, но никто не мог ее реализовать, потому что серводвигатели (которых используется два) не были такими мощными, а электроника — такой развитой.
В конструкциях некоторых современных портальных станков используется два ШВП, но связано это не с точностью, а с большим весом. Движение происходит очень медленно, так как его сложно контролировать одновременно на двух приводах. Существуют также разработки станков с двумя ШВП, целью которых является увеличение усилия фрезерования.
Как же возникла идея станка с DCG и как она была реализована? Казуюки Хирамото, исполнительный директор Mori Seiki, говорит, что серия станков с DCG родилась как сплав мечты и напряженной работы инженера: «Что было сложным, так это создать станок нашей мечты, который обошелся бы покупателям в приемлемую цену. Чтобы сделать станок класса люкс рентабельным, пришлось, например, сокращать количество деталей».
Хироши Мицугучи, первый вице-президент компании, уверен, что инновации, использованные в новых станках, были следствием инноваций в производстве:
«Современные машины несовершенны с точки зрения баланса между скоростью обработки и качеством обработанной поверхности. А мы в серии DCG смогли их максимально уравновесить. На стадии усовершенствования станка мы часто консультировались с конструкторским отделом, тратя на это вдвое больше времени, чем обычно. Одно из нововведений касалось повышенной точности измерения прототипов деталей станка. При этом использовалось большое устройство для 3D-измерений, которое позволяло обмерить весь станок. В целом, можно сказать, что Mori Seiki уделяло большое внимание сокращению издержек. Двойной привод, который является основой конструкции DCG, тому пример. Такое решение стало возможным за счет самостоятельного производства шариковинтовых пар нашей компанией».
Действительно, для обеспечения высокой скорости одновременного перемещения двух ШВП крайне важна точность их перемещения, которая обеспечивается за счет высокой точности изготовления и сборки всех деталей. Большинство производителей станков приобретают подобные узлы у сторонних поставщиков. Но завод Mori Seiki в Иго уже 30 лет самостоятельно выпускает ШВП, потому что только так компания может гарантировать их качество.
Винты обрабатываются от прутка до готового изделия, на одной производственной линии, которая работает в автоматическом режиме. После закалки и отпуска пруток калибруется и режется. Шлифовка производится на 6 специальных станках стоимостью около $1 млн. На этих станках используются специальные люнеты скольжения, поскольку подшипники не позволяют обеспечить заданную точность обработки винта. Некоторые винты требуют внутреннего охлаждения, и для их выпуска используются два станка глубокого сверления.
Каждый месяц на линии обрабатывается 2 500 винтов, 100% из них контролируется по параметрам шага, а после сборки ШВП осуществляется динамическое измерение момента.
ЯЧЕЕЧНЫЙ МЕТОД
Система ячеечной сборки внедрена на всех заводах и в каждом сборочном цехе Mori Seiki. Результативность такой схемы действий, которая отвечает требованиям прагматизма и оперативной корректировки эффективности процесса, чрезвычайно высока. Именно она позволяет отгружать в месяц более 750 станков. При этом удается избежать простоев во время сборки оборудования. Более того, получая заказ, на предприятии точно знают, в какой день и час выйдет станок, даже если это будет через 5 месяцев.
За сборку одного станка ответственность несет один оператор, действия которого жестко регламентированы с точки зрения их эффективности. Оператор находится в пределах желтой линии, отмеченной на полу, и не должен никуда от нее отходить. Каждая из множества линий имеет свое предназначение. Одна широкая желтая полоса соответствует расположению станка, другие полосы соответствуют расположению его узлов.
Оператор сборки — весьма компетентный человек, который разбирается во всех системах станка. В организации труда такого ответственного специалиста все, что непосредственно не способствует изготовлению продукции, считается расточительными расходами и устраняется или передается вспомогательному персоналу. Поэтому, например, подвозкой деталей и узлов станка непосредственно к основной желтой линии заняты вспомогательные сотрудники.
Работа сборщика подвергается тщательному учету с целью устранения слабых мест, непроизводительных процессов и потерь. Например, у каждого сборщика есть устройство, которое считает его шаги. Количество шагов, совершенных в день, записывается в таблицу для последующего анализа простоя при сборке. Если шагов сделано много, значит, оператор не может сразу что-то найти. Если количество шагов значительно превышает норму, значит, процесс сборки станков задерживается и необходимо принимать срочные меры.
Готовность решать проблемы и быстрая реализация мероприятий по рационализации производства помогают достигнуть такого высокого уровня производительности, который позволяет максимально эффективно использовать сложное и высокотехнологичное оборудование компании.
ПРОЦЕСС ОБУЧЕНИЯ
В ходе любого производственного процесса могут происходить нарушения, которые его тормозят или даже приводят к сбоям. Привычная нам организация производства предполагает, что такую проблему перед ее устранением должны обсудить компетентные сотрудники. Но в производственной системе японских предприятий необходима быстрая реакция на нарушение процесса. Быстрота реагирования предполагает высокую персональную мотивацию и отличную компетенцию работников.
Исследования, проведенные в 90-е годы, показали, что средняя длительность обучения новых работников в автомобильной промышленности Японии составляет 380,3 часов. Это время в 8 раз превышает длительность обучения в США и более чем вдвое?— стажировку европейского работника.
В Mori Seiki считают, что успех компании зависит от того, какое количество талантливых сотрудников ей удастся вырастить. Поэтому компетенция лежит в основе карьерного и материального роста японского работника. Культивирование такой открытой корпоративной культуры является ключом к достижению цели — стать компанией №1 в мире.
О важности оценки профессиональной компетенции говорит место, которое она занимает в инвестиционных отчетах компании. В отдельном разделе перечислены 13 сертифицированных специалистов-мастеров, которых не могут заменить машины и которые позволяют предприятию выпускать станки высокой точности и качества.
Тренинги и стажировки проводятся на территории предприятия. Например, на заводе Mori Seiki в Ига расположена школа программного управления. В первую очередь, здесь проходят обучение сотрудники компании. Но даже если вы член команды, попасть в школу очень тяжело, так как она всегда переполнена.
Одна из причин всеобщей вовлеченности в производственный учебный процесс очевидна — зарплата инженера и рабочего зависит от уровня его сертификата. Чтобы получить сертификат, необходимо пройти соответствующий курс обучения по утвержденной правительством программе. Наивысший уровень сертификата — это специальный, ниже следуют 1-й, 2-й уровни и т. д.
Два базовых тренинга — это 5-дневные курсы обучения на токарных станках и обрабатывающих центрах. Есть узко направленные курсы для сервисных инженеров, сотрудников отдела продаж и т. д. Но даже опытные инженеры постоянно проходят практические тренинги. В ходе обучения работники знакомятся с последними новинками оборудования, которое они используют в работе, в частности, измерительными системами.
Учебный центр располагает всем необходимым оборудованием для развития практических навыков работы. Например, обучение сервисных инженеров проводится на всей гамме станков Mori Seiki, от самых старых до современнейших.
В учебном центре можно найти результаты и данные по каждому работнику. На отдельных стендах хранятся детали, изготовленные в рамках программы обучения сотрудниками компании. На одном из стендов можно найти данные по каждому из 1600 сертифицированных специалистов компании.
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ
