Новые механизмы взаимодействия науки, образования и малых промышленных предприятий в сфере применения высоких технологий в машиностроении

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новые механизмы взаимодействия науки, образования и малых промышленных предприятий в сфере применения высоких технологий в машиностроении

инновационный наука машиностроение

Высокие технологии (High Technology) - совокупность информации, знаний, опыта, материальных средств при разработке, создании и производстве новой продукции и процессов в любой отрасли экономики, отличающихся мировым уровнем их развития.

До последнего времени этот термин в основном применялся в области информационных технологий. Однако с тотальным использованием достижений информационных технологий в разработке наукоемких изделий (CAD/CAM/CAE-системы), подготовке и управлении производством, при создании компьютеризированных обрабатывающих и сборочных комплексов, обеспечивающих контроль и управление качеством отдельных деталей, узлов и машин в целом, стало возможным данный термин применять к машиностроению.

В значительной степени этому способствовало развитие методов обработки, использующих различные физические эффекты: лазерной, ультразвуковой, плазменной и других видов электрофизической и электрохимической обработки. Применение высоких технологий особенно актуально при создании уникальной космической, ракетной, авиационной, радиоэлектронной техники, при производстве ядерных реакторов и ускорителей, разработке и изготовлении современных транспортных машин, медицинского оборудования и др. В настоящее время до 70-90% высоких технологий, которыми располагает отечественная промышленность, сосредоточены в оборонно-промышленных комплексах и для многих регионов чрезвычайно актуальным является их продвижение в другие отрасли.

Новым толчком к переходу от традиционных к высоким технологиям в машиностроении стали достижения в области нанотехнологий и острейшая потребность в их дальнейшем развитии.

Анализируя состояние российского машиностроения в целом, которое в последние два десятилетия практически не развивалось (а в отдельных случаях было утрачено то, что достигнуто ранее на мировом уровне), приходится констатировать необходимость поиска новых, нетрадиционных подходов, и в первую очередь необходимость разработки и использования высоких технологий в машиностроении.

Однако сегодня на пути внедрения высоких технологий в реальное производство для многих предприятий встают труднопреодолимые препятствия, связанные с отсутствием необходимых средств на приобретение технологического оборудования, оснастки и программного обеспечения, недостатком квалифицированных специалистов (конструкторов, технологов, программистов, операторов станков с ЧПУ) и, самое главное, с непониманием основ современной организации производства при использовании нового вида технологий.

Также необходимо отметить, что в настоящее время в Российской Федерации крупные промышленные предприятия испытывают системный кризис. Проблемы этих предприятий связаны в первую очередь с высокими производственными издержками, которые не позволяют быстро переходить на выпуск конкурентоспособной продукции. Это в значительной степени зависит от затрат на содержание инфраструктуры, содержание аппарата управления и подготовки производства, причем налоговые и кредитные нагрузки составляют существенную часть себестоимости продукции.

В условиях всеобщего экономического кризиса особую роль начинают играть малые предприятия, способные достаточно быстро осваивать и применять высокие технологии в машиностроении. Малым является такое предприятие, в котором административное и оперативное руководство находится в руках одного или двух людей, принимающих важные решения. Действительно, предприятия обладающие парком современного технологического оборудования от 5 до 40-50 единиц, могут позволить себе иметь 1-2 руководителей, 1 бухгалтера, 1-3 инженеров, не содержать обременительную инфраструктуру, пользоваться налоговыми льготами. В этих условиях издержки и себестоимость минимальны. Однако такие малые предприятия сталкиваются с рядом проблем.

В первую очередь это ограниченный производственный опыт, оказывающий отрицательное влияние на успешность применения высоких технологий. В отличие от крупных предприятий, каждая новая деталь становится уникальной, требующей разработки технологических процессов с нуля, зачастую для сложных деталей собственные технологические разработки становятся непосильными. Также предприятие не может себе позволить проводить полноценное обучение поступивших на работу сотрудников, так как имеет ограниченный штат работников и ограниченное количество оборудования.

Одним из способов решения описанных проблем для малых предприятий является создание в региональных университетах инновационных центров высоких технологий в машиностроении (рис. 1). В основу таких центров целесообразно заложить принцип частно-государственного партнерства. Для этого бизнес, заинтересованный в продвижении высокотехнологичного современного оборудования в регионы, объединившись с региональными научными школами и образовательными центрами, создает принципиально новый подход к решению проблем промышленности региона. В состав указанных центров могут входить:

1. Лаборатория современного технологического оборудования и инструмента.

2. Компьютеризированные рабочие места и учебные классы, оснащенные современными CAD/CAM/CAE-системами.

3. Лаборатория измерительной техники.

4. Автоматизированный инструментальный склад общего доступа.

5. Автоматизированный банк данных технологических решений в области высоких технологий.

Общий механизм взаимодействия подобных центров с промышленными (в первую очередь с малыми) предприятиями показан на рис. 1.

Как правило, малое промышленное предприятие в сфере машиностроения имеет в составе технический отдел (1-2 инженера-конструктора и технолога), цех с металлообрабатывающим оборудованием, управление (руководитель, бухгалтер). Поиск заказов может проводиться систематически или случайно, по мере освобождения ресурсов. Сроки на выполнение заказов обычно очень сжатые, в связи с чем время на подготовку производства минимально.

Другой проблемой является подготовка производства сложных, наукоемких изделий. Для ее решения необходимы не только опытные специалисты, но и соответствующие современные программные комплексы - CAD/CAM/CAE-системы, приобрести которые малые предприятия, как правило, не в состоянии.

Эти проблемы могут быть решены путем создания устойчивых механизмов взаимодействия региональных научно-производственных центров высоких технологий при университетах (инновационных центров) с малыми промышленными предприятиями. Взаимодействие может осуществляться по следующим направлениям:

1. Подготовка производства наукоемких изделий. Сюда входит конструирование специалистами центра в интересах малых промышленных предприятий изделий и технологической оснастки, разработка управляющих программ для станков с ЧПУ, разработка постпроцессоров для технологического оборудования, отработка управляющих программ на виртуальных моделях станков. Эффективность передачи подобных задач в инновационные центры обусловлена концентрацией в центрах высококвалифицированных специалистов, опытом в проведении научных исследований, возможностью применения современных программных комплексов и отработки технологических процессов как на виртуальных моделях, так и на реальном оборудовании.

2. Подготовка и переподготовка инженерных кадров. Инновационные центры при университетах имеют отработанные учебные программы, позволяющие не только подготовлять новые инженерно-технические кадры, но и проводить эффективную переподготовку специалистов предприятий по применению CAD/CAM/CAE-систем в подготовке производства, использованию современного режущего инструмента и оборудования, разработке новых подходов к технологичности изделий с точки зрения новейших технологических комплексов.

3. Подготовка и переподготовка операторов станков с ЧПУ. Современные тенденции развития технологического оборудования таковы, что наиболее оптимальным является допуск к его обслуживанию специалистов с высшим образованием первой ступени (бакалавры по техническим наукам). Это особенно важно потому, что ошибка оператора может приводить к затратам на ремонт в сотни тысяч рублей. Поэтому в вузах должна проводиться квалифицированная подготовка специалистов по обслуживанию станков с прохождением практической стажировки в инновационных центрах на реальном оборудовании.

Описанный подход был реализован в Брянском государственном техническом университете, на базе которого создан инновационный центр высоких технологий в машиностроении (ИЦ ВТМ). В его организации приняли участие Институт конструкторско-технологической информатики РАН и фирма «ИМИД» (г. Москва) (рис. 2).

В состав ИЦ ВТМ входят следующие подразделения:

1. Лаборатория современного технологического оборудования с ЧПУ, оснащенная высокопроизводительными токарно-фрезерным обрабатывающим центром Takisawa EX-308 и вертикально-фрезерным обрабатывающим центром Quaser MV154EL, переданными в соответствии с договором о научно-техническом сотрудничестве с фирмой «ИМИД».

Токарно-фрезерный центр Takisawa EX-308 оснащен мотор-шпинделем (ось С), задней бабкой с программируемым перемещением пиноли и 12-позиционной револьверной головкой, имеющей возможность установки до 12 единиц приводного инструмента. Станок позволяет обрабатывать детали диаметром до 260 мм, длиной 530 мм и пруток максимального диаметра до 52 мм.

Вертикально-фрезерный обрабатывающий центр Quaser MV154EL имеет высокоточный шпиндельный узел WB40R мощностью 22 кВт с частотой вращения до 12000 об/мин, инструментальный магазин на 30 позиций, ось Z с роликовыми направляющими качения, подвесной скребковый конвейер для отвода стружки. В станке применена уникальная технология прохождения СОЖ через шарико-винтовые пары для обеспечения повторяемости 10 мкм.

Эффективность производственных процессов при металлообработке во многом зависит от рационального и эффективного использования режущего инструмента, его универсальности и режущей способности. Применение современного технологического оборудования характеризуется большой концентрацией переходов на одной технологической операции, использованием прогрессивного режущего инструмента, интенсификацией режимов резания, минимизацией временных затрат на установку и замену инструмента, быстрыми вспомогательными перемещениями инструмента. Поэтому в ИЦ ВТМ при обработке используется современная технологическая оснастка и высокопроизводительный инструмент. В частности, применяется современный инструмент производства компаний Sandvik, Mitsubishi и др.

2. Лаборатория интегрированных программных комплексов и CALS-технологий, обеспечивающая использование в университете 500 лицензий на CAD/CAM/CAE-систему PRO/Engineer, систему информационной поддержки разработки изделия Winchill 9.0 и другое современное ПО (T-FLEX CAD 10, T-FLEX Технология, КОМПАС-3D 8.0, Autodesk Inventor Series 8.0, ГеММа-3D, АПМ WinMachine).

Ядром автоматизированных систем ИЦ ВТМ является полнофункциональная CAD/CAM-система PRO/Engineer WildFire 4.0, переданная в соответствии с договором о научно-техническом сотрудничестве с ИКТИ РАН. Наличие 500 лицензий позволяет полностью закрыть все потребности ИЦ ВТМ и в целом университета при решении учебных и научных задач по автоматизации конструкторской и технологической подготовки производства.

3. Лаборатория компьютерного микроскопического анализа. Включает компьютеризированный комплекс с микроскопом и программным обеспечением, разработанным в БГТУ, позволяющим проводить точный поверхностный анализ различных объектов и их объемное построение. Комплекс функционирует на базе инвертированного металлографического микроскопа LEICA DMIRM и телекоммуникационного программно-технического комплекса обработки и передачи изображений исследуемого объекта.

4. Лаборатория информационного поиска и анализа информации в сети Интернет. В этой лаборатории был разработан и поддерживается информационно - поисковый портал по современным технологиям в области CAD/CAM/CAE/CALS. В лаборатории разработана автоматизированная система нового типа, позволяющая проводить проблемно-ориентированный семантический поиск и анализ информации в Интернете и предоставлять пользователю документы, релевантные не только к поисковому запросу, но и к выбранному тематическому направлению. Предложен новый подход к построению системы доступа к информационным ресурсам научного и образовательного назначения на примере предметной области искусственного интеллекта и CAD/CAM/CAE-технологий с использованием многоагентной стратегии. При построении системы разработана совокупность программных функционально-ориентированных агентов и их взаимодействий.

5. Лаборатория Института конструкторско-технологической информатики Российской академии наук (ИКТИ РАН), открытая в рамках проекта по развитию сети региональных научных лабораторий ИКТИ РАН. Она ориентирована на разработку теории автоматизированного проектирования и подготовку научных кадров.

Следует отметить, что, учитывая значительные затраты на создание и развитие высоких технологий, необходимо изначально искать возможность кооперации при их использовании среди предприятий отдельных отраслей или в рамках региона. Это, как отмечалось ранее, особенно актуально для малых промышленных предприятий. В этом отношении перспективным является использование новых подходов к кластерному развитию структуры экономических связей в регионе. Под кластером понимается группа соседствующих взаимосвязанных предприятий, действующих в определенной сфере, характеризующихся общностью отдельных интересов и взаимодополняющих друг друга.

В подобных кластерах особое место могут занимать рассмотренные инновационные учебно-производственные центры высоких технологий в машиностроении. Так как высокие технологии строятся сегодня на основе использования самых современных научных и технических достижений, их разработку, освоение и передачу в производство могут взять на себя университеты и НИИ. К сожалению, отраслевые НИИ, ранее участвующие в подобных работах, в настоящее время закрыты или переориентированы на другие виды деятельности.

Поэтому поиск путей создания инновационных центров высоких технологий на базе университетов, обеспечивающих решение трех главных задач: подготовки кадров, научной поддержки внедрения новых технологий и инновационно-производственной деятельности, является актуальным и востребованным современным производством.

Опыт создания научного центра на базе БГТУ при поддержке фирмы «ИМИД» (г. Москва), Института конструкторско-технологической информатики РАН и ряда промышленных предприятий региона показывает возможность его эффективного использования как для университета, так и для малых и крупных промышленных предприятий, высших и средних профессиональных учебных заведений региона.

Размещено на Allbest.ru