Наноалмазы и ракеты на основе инжиниринга

Оборудование хай-тек формирует комфортную среду, где рабочий – не приложение к машине, а управляющий оператор.

Замначальника управления формирования гособоронзаказа департамента вооружений Минобороны Борис Наконечный сообщил о срыве важнейших гособоронзаказов: «В минувшем году не сдан корвет проекта 20380, две подводные лодки проекта 955 и одна проекта 885. Из девяти планируемых к поставке самолетов Як-130 поставлено только шесть, из 151 единицы БМП-3 – всего 78». Почти в это же время вице-премьер Сергей Иванов сообщил о срыве гособоронзаказа в сфере космической деятельности: «В прошлом году в рамках гособоронзаказа было изготовлено всего пять космических аппаратов из одиннадцати предусмотренных».

Оборонная промышленность переживает системный кризис, выход из которого пока даже не намечается. Налицо лишь ухудшение ситуации. Причины всем хорошо известны – неэффективный менеджмент, коррупция небывалых масштабов, низкое финансирование, износ станочного парка и т.д.

На этом фоне особенно выделяются успешные предприятия. Их единицы, но они существуют вопреки ситуации развала. И есть смысл рассмотреть причины их успешности – объективные и субъективные. К субъективным относится удаленность от центра – чиновничье рейдерство, сгубившее не одно успешное предприятие Москвы и ближних регионов, все же не дотягивается до уральской и сибирской глубинки. Теперь об объективных факторах развития┘

ВЗРЫВНОЙ ПРОРЫВ

После взрыва и пожара на 31-м арсенале ВМФ в Ульяновске 13 ноября 2009 года было принято решение о выведении с территории 31 города РФ складов боеприпасов, и началась ликвидация снарядов с истекшим сроком хранения. Ликвидируются они, как правило, методом подрыва. Эти взрывы всю минувшую зиму слышали жители Чебаркуля, Челябинска, Оренбурга и ряда других населенных пунктов. Очень небольшой процент боеприпасов подвергается промышленной утилизации. Тем более редкость, когда в результате этого процесса возникает другой полезный продукт.

На ФГУП «Копейский завод пластмасс» в Челябинской области из гексогена методом взрыва синтезируют новый класс веществ – наноалмазы. Впервые ультрадисперсионные наноалмазы и наноуглерод были получены советскими учеными в 1962 году. И засекречены. Но сейчас, когда подобные вещества стали широко получать и использовать за рубежом, на Копейском заводе пластмасс решили создать полный цикл их производства.

Сначала происходит расснаряжение списанных боеприпасов. Снаряд эскалатором подается на специальный станок, где обрабатывается, то есть вскрывается. Мощная струя воды вымывает взрывчатку, и чистенькая болванка из высококачественной стали может отправляться на переплавку. Из обезвоженного гексогена прессуются шашки.

Синтез наноалмазов происходит в специальных взрывных камерах-реакторах. Шашка из прессованного гексогена в ледяной оболочке подается внутрь, закрывается бронезаслонкой. Затем подрывается электрическим импульсом. В результате взрыва возникает высокое давление при высокой температуре, которое уплотняют атомы углерода вплоть до изменения кристаллической решетки. Так получаются наноалмазы – те же алмазы, только в виде тончайшей пыли. Каждая алмазная микрочастица имеет размер около 4 нм и состоит из 12 тыс. атомов углерода, из которых 3 тыс. формируют ее поверхность. Дополнительно образуется такой же пылевидный наноуглерод, который тоже ценится весьма дорого.

Естественно, все эти наночастицы находятся среди прочих продуктов взрыва. Прибавьте воду, в которую перешел лед, покрывавший шашку. И получится, что из реактора извлекается некоторое количество влажной грязи, на производственном языке называемое шихтой. Цена килограмма шихты – около 600 долл. А извлеченные из нее наноалмазы ценятся на мировом рынке на уровне натуральной алмазной крошки – 2 долл. за карат (0,2 г).

Это отличный абразивный материал. Но сейчас на основе наноалмазов разрабатывается новый класс веществ – нанокомпозиты, обладающие уникальными свойствами по теплопроводности и электроизоляции. Это прорывное инновационное направление, позволяющее создать новые классы микросхем. И новые мощные светодиоды. Это будут дешевые изделия с уникальными свойствами. В перспективе должно возникнуть новое направление в микроэлектронике, в том числе в космической микроэлектронике.

А недавно наноалмазам найдено еще одно применение – в медицине. Как показали исследования, проведенные в Северо-западном университете в Иллинойсе (США), покрытые активным лекарственным средством наноалмазы оказались идеальным средством для химиотерапии. Они легко переносятся кровотоком и обладают свойством присоединяться только к раковой ткани, не повреждая здоровые клетки. Технология уже опробована на грызунах. Так что в ближайшее время можно ожидать скачкообразный спрос на наноалмазы во всем мире.

Фактически Копейский завод пластмасс – первое и единственное в стране предприятие, освоившее промышленное производство наноматериалов. Завод взял курс на выпуск законченных изделий из сырья, которое сам же и производит. Но одновременно возникает проблема – оборудование. У нас в стране такое оборудование не существует. Приобрести его можно только за рубежом, да и то если знать, где, какое и почем. На изучение рынка могут уйти годы. Следовательно, надо миновать эту долгую и дорогостоящую (выставки, загранпоездки, переводы с иностранных языков и т.д.) стадию и обратиться к соответствующим экспертам. Руководство завода обратилось к одной из ведущих инжиниринговых корпораций России – группе компаний «Финвал».

С «Финвалом» Копейский завод пластмасс, по словам его директора Вячеслава Шестопалова, «работает очень плотно по очень многим направлениям». Первое направление – это возможность концентрации на заводе собственного производства корпусов материальной части авиационных ракет, которые изготавливаются с помощью современных обрабатывающих центров.

Здесь требуется пояснить. Во время войны в Афганистане ряд предприятий России изготавливал неуправляемые авиационные ракеты – «Курганприборзавод», «Кировсельмаш», Невьянский механический завод. Но сейчас другая экономическая ситуация. Заказ на эти изделия резко сократился, себестоимость высокая, а контрактная цена низкая. Фактически все производство этих боеприпасов сосредоточилось в Копейске. Сейчас стоит задача оптимизировать выпуск корпусов ракет, чтобы сделать их производство более рентабельным. Для этого совместно с предприятием «Финвал» прорабатывается вопрос создания новой технологии по обрабатывающему центру, что позволит снизить высокую стоимость, а в итоге сделать авиаракеты более конкурентными на внешнем рынке. При этом старая кооперация не отвергается, она тоже будет переоснащаться, чтобы выйти на новые ценовые уровни, сделать более экономичными все издержки.

ПРЯМАЯ РЕЧЬ

Рассказывает генеральный директор Копейского завода пластмасс Вячеслав Шестопалов:

– Мы извлекаем взрывчатку, которая сейчас просто тупо в полях рвется. И синтезируем, формируем новый класс материалов – наноалмазы, фуллерены, поликристаллические наногруппы. Все это будет востребовано новой волной микроэлектроники. В этом есть определенная новация. Мы сейчас, условно говоря, уходим от «классики» и переходим в инновационные отрасли – в космическую микроэлектронику и тому подобное. Так получилось, что волей судеб мы стали первыми в этих технологиях и сегодня мы уже проводим промышленное масштабирование этого проекта.

– Какова роль предприятий группы «Финвал» в этом проекте?

– Во-первых, они глубоко понимают нужды и проблемы оборонки. Ориентированы на решение новых технических задач и оказывают свою помощь с точки зрения реализации именно техперевооружения. Во-вторых, совместно со специалистами завода вырабатывают наиболее эффективное решение – одна голова хорошо, а две лучше. Я сейчас являюсь не просто директором завода, а я еще и председатель Ассоциации оборонных предприятий Челябинской области. Мы заключили договор с «Финвалом» о том, что он проведет экспертизу развития многих предприятий, не только нашего. Так что не один только завод пластмасс, а целый ряд предприятий находится в начале большого пути по переходу на новое оборудование. Для себя мы уже определили тот перечень оборудования, который будем закупать. И сегодня мы планируем действительно большие проекты. В частности, это совместный крупный проект «Финвала» и Ассоциации оборонных предприятий области. На базе челябинского отделения РОСТО будет создан технопарк, в котором будут обучаться специалисты для подготовки к работе на современных обрабатывающих центрах. Плюс этот же центр будет работать в области производства самых сложных узлов механики, которые можно делать на корейских и японских обрабатывающих центрах.

За 20 лет работы «Финвал» зарекомендовал себя как надежный и, главное, высококвалифицированный партнер. В этом убедились многие предприятия, не первый год сотрудничающие с «Финвалом». Например, целую линейку станков получило от него научно-производственное объединение «Курганприбор». На этой линии можно производить корпуса взрывателей для всех видов боеприпасов, начиная от «Булавы» и кончая управляемыми авиационными ракетами.

Председатель совета директоров НПО «Курганприбор» Сергей Муратов, кроме того, занимает должность председателя Союза промышленников Курганской области. Он так сказал о роли инжиниринговой компании «Финвал»:

– Вот уже на протяжении лет шести у нас на заводе идет стабильное увеличение объемов выпускаемой продукции на двадцать, на тридцать процентов ежегодно. Этого поступательного роста производства и увеличения выпуска продукции не было бы, если бы мы не занимались постоянной заменой оборудования, постоянным получением нового оснащения. Только благодаря этому мы ежегодно осваиваем производство двух новых изделий. Причем это такие изделия, которые действительно являются современнейшими в области вооружений. Делать их можно только на современном оборудовании, которое относится к категории хай-тек.

СЧЕТ НЕ В НАШУ ПОЛЬЗУ

Устаревшие советские подходы к оценке производственных мощностей отражали общее направление развития страны, отчетливо нацеленное на интенсификацию, а не на эффективность. Положительным показателем считалось увеличение количества станков, агрегатов, производственных линий, цехов, заводов. За счет этого увеличивалось количество выпускаемой продукции. Ее себестоимость и потери сырьевых и энергетических ресурсов, по сути, в расчет не принимались.

Такой важный показатель, как производительность труда, тоже оценивался, исходя из представлений интенсификации. Повышение производительности шло на считанные проценты за счет мелких изменений в технологических процессах, режимах работы оборудования и в качестве металлорежущего инструмента. При этом такой очевидной вещью, как оптимизация производственных потоков, никто не занимался. Так, до сих пор отечественный рабочий-станочник в традиционных заводских условиях только 70% рабочего времени занят непосредственно обработкой детали на станке. Но остальное время он отнюдь не бездельничает, а тратит его на получение заготовок и инструмента, подготовку и приборку, оформление нарядов и т.д.

По данным Министерства экономического развития и торговли РФ за 2008 год, по производительности труда Россия в 30 раз отставала от Евросоюза и США. По отдельным отраслям этот показатель существенно разнится. Так, в отечественной ракетно-космической промышленности каждый год производится продукции из расчета 14,8 тыс. долл. на одного работающего. В Евросоюзе этот показатель равен 126,8 тыс. долл., в США – 493,5 тыс. долл. Как говорится, почувствуйте разницу.

В российском судостроении на производство 1 т конструкции тратят в три раза больше времени, чем в Южной Корее, которая является лидером мирового судостроения, отобрав этот титул у Японии. Поэтому, кстати, она и лидер, что строит быстрее и дешевле других. Уже один только этот показатель – трехкратные затраты времени – объясняет, почему современные корветы и фрегаты для ВМФ России строятся по 5–7 лет вместо 1,5–2.

Озабоченное таким отставанием, Минэкономразвития разработало Концепцию долгосрочного социально-экономического развития. В документе говорится, что у РФ есть все шансы за 13 лет увеличить производительность труда в 2,4 раза, а в некоторых секторах (авиапром, судостроение, ракетно-космическая отрасль, автомобилестроение) этот показатель может возрасти в 4 раза. Предполагается рост производительности довести до 10% в год. Пока этот показатель составляет 5–6% в год, максимум был достигнут в 2003 году – 7%. Правда, последние два года свирепствовал экономический кризис, вызвавший падение производства, а с ним и падение показателей роста производительности. Надо отметить, что и сам долговременный подход – 13 лет на постепенный подъем – больше выглядит как консервация нынешнего состояния. Ведь пока мы тут почти полтора десятилетия будем заниматься неторопливой эволюцией, за рубежом произойдет очередная революционная смена технологических поколений, что повысит производительность и выработку в разы, а не на считанные проценты.

В 2009 году в Москве были представлены результаты исследования московского офиса международных консалтинговых компаний McKinsey & Company и McKinsey Global Institute «Эффективная Россия: производительность как фундамент роста». Первое такое масштабное исследование McKinsey & Company опубликовала в 1999 году. С тех пор стало понятно, что задача повышения производительности – уже не желательное, а необходимое условие восстановления и сохранения экономического роста. Прежняя модель развития, обеспечивавшая до 2008 года рост российской экономики, исчерпала все ресурсы, ее поддерживающие. России нужна новая парадигма роста, основанная на высокой производительности, а не на благоприятной конъюнктуре сырьевого рынка, пишут авторы доклада.

Основой устойчивого экономического роста в России на сегодняшний день может быть только высокая производительность. Однако, хоть она и росла в последнее десятилетие, остается по-прежнему низкой. В среднем по проанализированным исследователями секторам она составляет лишь 26% от уровня производительности в США. То есть в четыре раза ниже. Такой показатель выглядит оптимистичнее, чем тридцатикратное отставание по версии МЭРТ. Но Минэкономразвития считал выработку в денежном выражении. Этот показатель наиболее адекватен для США и России именно в аэрокосмической сфере. Но в других отраслях он не подходит. Тем не менее общая тенденция ясна. И за 13 лет, если принять концепцию развития МЭРТ, даже подняв производительность в 2,4 раза, мы не ликвидируем четырехкратное отставание. Более того, мы рискуем отстать еще больше.

К современному информационно-обрабатывающему комплексу слово «станок» мало подходит. Фото автора

═

ОТСТАВАНИЕ, КАК И РАЗРУХА, – В ГОЛОВАХ

Повышать производительность надо, как на НПО «Курганприбор», на 20–30% в год. Только так можно выйти на мировой уровень развития.

Давно всем известно, что станочный парк российской промышленности изношен на 80–90%. Требуется его полное перевооружение. И многими, в том числе в руководстве страны, это понимается именно как простая замена одной единицы на другую. Или как внедрение одного «умного» станка в действующую 20–30 лет технологическую цепочку. Но таким способом невозможно серьезно поднять эффективность производства. Начинать следует с оптимизации производственных потоков. Более того, в первую очередь замене подлежит философия организации производства. Требуется переменить мышление заводского менеджмента, чтобы производственные проблемы решались системно хотя бы на уровне современных технологий, если не инноваций, которые более сложны для понимания.

Наше отставание от мирового уровня производительности труда объясняется вовсе не ленью и низкой квалификацией российских рабочих. А скорее инертностью руководства, которое не понимает причин этого явления. Постараемся объяснить их, что называется, на пальцах.

Практически все механические цехи большинства машиностроительных заводов остались неизменными с советских времен. Для изготовления сложной детали существует технологическая цепочка из 20–30 станков – токарных, фрезерных, расточных, шлифовальных и т.д. Соответственно за каждым станком должен стоять квалифицированный работник. Невыход на работу одного работника приводит к разрыву цепочки и к остановке или серьезной задержке производства детали. А деталь эта изготавливается из заготовки, до 90% которой в конечном счете уходит в стружку. И так было всегда.

Два правильно подобранных обрабатывающих центра могут полностью заменить всю линию из 20–30 станков. Соответственно количество рабочих сокращается тоже до двух. В результате выработка на одного работающего в денежном выражении и производительность труда вырастают в разы, сравниваясь с показателями в Европе и США. В разы сокращается время изготовления детали, поскольку ее не надо перебрасывать со станка на станок – и так 20–30 раз. Снижаются энергозатраты, фонд зарплаты и социальные выплаты, потери металла. Самое главное – снижается себестоимость детали и возрастает конкурентоспособность изделия и предприятия.

Это очевидные и понятные плюсы. Но простая замена участка механических станков двумя-тремя обрабатывающими центрами – это лишь частичное решение проблемы повышения производительности труда и снижения себестоимости. Как и всякие проблемы, они должны решаться комплексно. А современные средства производства должны прийти не только в цеха, но и в отделы, и в заводоуправление, и в логистику.

Обрабатывающий центр и даже целую линейку различных станков можно показать на выставке. Это наглядно и убедительно. Но показать, как эта линия оборудования вписывается в технологический комплекс завода, к сожалению, на выставке невозможно. Поэтому предприятие «Финвал» организует поездки директоров и главных инженеров российских предприятий за рубеж. Например, Вячеслав Шестопалов и Сергей Муратов побывали в Японии, лично удостоверились, что такое современное производство XXI века. В прошлом июле директор Копейского завода пластмасс посетил производство нанокомпозитов в Германии. Такие командировки кардинально меняют представление о структуре производства, заставляют мыслить другими категориями. Мыслить инновационно, не побоюсь этого слова.

Поэтому отношения между промышленным предприятием и инжиниринговой фирмой – это не примитивный контакт покупателя и продавца типа «купи–продай». И даже не отношения заказчика и исполнителя. Это полноценное партнерство, когда обе стороны трудятся над общим проектом и одинаково заинтересованы в конечном результате. Партнерские отношения не прерываются после поставки и монтажа оборудования. Инжиниринговая компания предоставляет сервисные услуги, обеспечивает обучение персонала, поставку инструмента, запасные части и ремонт, наконец, модернизацию. Ведь прогресс не стоит на месте, и важно не отстать от мирового уровня.

ГЛАВНЫЙ ВОПРОС

Современный производственный комплекс – это универсальные станки и обрабатывающие центры, связанные в единую сеть с общим управляющим компьютером. Оцифрованные чертежи вводятся в каждый станок с этого компьютера немедленно, сразу по получении. Он же контролирует их работу. Более того, соответствующее программное обеспечение позволяет не только дать задание сразу на все станки, но и оптимизирует их работу. Выстраивает технологическую цепочку: на каком оборудовании что лучше делать, в какой последовательности. При этом учитывается потребляемая энергия, скорость обработки и пр. Процесс производства фактически автоматизирован.

Специфика оборонки порождает свои трудности. Сейчас нельзя говорить о гарантированном гособоронзаказе. В этом году он есть, а в следующем – неизвестно. Если предприятие решило заменить парк оборудования, предназначенного для выпуска оборонной продукции, встает серьезная проблема. Традиционно, десятки лет, эти линии комплектовались специализированным оборудованием, предназначенным для выполнения узкого набора операций. Это оправдывало себя при массовом серийном производстве, нараставшем из года в год. В наше время о подобном можно лишь мечтать.

И руководитель предприятия понимает, что подобная линия при отсутствии гособоронзаказа не должна простаивать, принося убытки, а должна достаточно легко перенастраиваться на производство гражданской продукции.

В связи с этим надо вспомнить, что оборонное производство, как правило, консервативно, а отнюдь не инновационно. Принятое на вооружение изделие выпускается годами без каких бы то ни было изменений. Да и в контракте на гособоронзаказ прописано данное условие. Характеристики должны оставаться неизменными. Именно поэтому станочные линии тоже могут оставаться неизменными, пока не придет пора следующего поколения вооружения. Так что расчеты на то, что оборонная промышленность может стать локомотивом модернизации, безосновательны.

А вот гражданская продукция должна постоянно повышать свои потребительские качества, чтобы оставаться конкурентной и иметь спрос. Это еще одна веская причина подобрать многооперационные станки широкого спектра с цифровым вводом рабочей программы, способные хранить эту информацию. И без высококвалифицированного инжиниринга невозможно подобрать оборудование, создать технологические линии, способные перенастраиваться на разные виды продукции.

Когда разговариваешь с директорами успешных предприятий, понимаешь, что перевооружение станочного парка страны упирается отнюдь не в деньги. И не в разорившееся и обанкроченное отечественное станкостроение. Вопрос даже не в закупке передового оборудования за рубежом. Главное – разработать проект технологического перевооружения каждого предприятия под конкретные производственные задачи, под определенную продукцию. И здесь главная роль принадлежит инжинирингу. Спроектировать и фактически создать новое производство на прежних площадях в короткие сроки и с гарантированным успехом могут только специалисты таких компаний, как «Финвал». Им даже не нужна поддержка правительства и ведомств. Не надо только мешать. А адекватно мыслящие и озабоченные процветанием своих предприятий директоры легко найдут с ними общий язык. Ведь цель у тех и других одна – создать современное конкурентное высокоэффективное производство, приносящее прибыль.