eng
Выпуск #2/2026
Ю. Ковалевский
НА ПОРОГЕ ПРОРЫВА В АВТОМАТИЗАЦИИ ЖГУТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА. ВИЗИТ НА ПРОИЗВОДСТВО ООО «ПРОТЕХ»
НА ПОРОГЕ ПРОРЫВА В АВТОМАТИЗАЦИИ ЖГУТОВОГО ПРОИЗВОДСТВА. ВИЗИТ НА ПРОИЗВОДСТВО ООО «ПРОТЕХ»
Просмотры: 276
DOI: 10.22184/1992-4178.2026.254.2.74.82
На пороге прорыва в автоматизации жгутового производства
Визит на производство ООО «Протех»
Ю. Ковалевский
В конце 2024 года мы посетили производственную площадку НПП Протон, дочерней компании ООО «Протех»1, где представители предприятия познакомили нас с тем, как изготавливается ряд его технологического оборудования – ванны ультразвуковой отмывки, установки струйной отмывки с вакуумированием, планетарные миксеры. Помимо этого, мы увидели участок, на котором проходила сборка и отладка нового уникального комплекса оборудования для автоматизации изготовления жгутов. На тот момент работа над комплексом была в самом разгаре. Сейчас компания вплотную подошла к завершению этого проекта, и в преддверии семинара, проводимого ООО «Протех» и посвященного во многом данному оборудованию2, нас снова пригласили на предприятие, чтобы мы смогли увидеть
комплекс на завершающем этапе его создания.
Проблемы автоматизации жгутового производства
Главный инженер проекта ООО «Протех» Алексей Горбач, встретивший нас на производстве, рассказал, что за время, прошедшее с нашего предыдущего визита на предприятие, был выпущен ряд нового технологического оборудования, но главным достижением этого года для компании стало то, что она вышла на финальную стадию разработки комплекса, который позволит в максимально возможной на сегодняшний день степени уйти от ручного труда в области жгутового производства.
«Автоматизации серийного жгутового производства в нашей стране до сих пор нет, – отметил он. – И полностью отказаться от операций, выполняемых вручную, здесь нереально. На многих предприятиях в КД заложены провода и разъемы, которые изначально разрабатывались под ручной монтаж. Тогда не предполагалось, что сборка жгутов будет автоматизироваться».
Например, сложности для автоматизации представляет пайка проводов к контактам разъемов. По словам Алексея Горбача, сейчас на одном из предприятий ГК «Росатом» создана установка лазерной пайки таких соединений. В случае успешной ее интеграции с оборудованием комплекса ООО «Протех» есть вероятность достижения уровня автоматизации жгутового производства порядка 90%. Однако главный инженер проекта подчеркнул, что это очень осторожная оценка.
Но и в этом случае останутся операции, которые пока придется выполнять вручную, такие как заливка разъема и его сборка. Здесь тоже есть потенциал для повышения качества и производительности, например за счет использования дозаторов заливочного компаунда и планетарных миксеров для его перемешивания. И всё же без человека здесь обойтись не удастся именно из-за конструкции разъемов.
Долгое время одним из сдерживающих факторов для автоматизации жгутового производства было применение ПВХ-трубок в качестве внешней изоляции жгута. При такой технологии невозможно заранее надеть на концы проводов бирки с адресом: они бы просто не позволяли продевать провода в трубки. А это значит, что искать концы проводов приходится методом прозвонки, когда они уже собраны в жгут.
Если бы проблема с ПВХ-трубками не была решена, автоматизация, которую обеспечивает разрабатываемый ООО «Протех» комплекс, была бы невозможна.
К счастью, в России был создан материал, позволяющий преодолеть данный барьер. Это лента ЛЭТСАР, которой можно обвить жгут – так же, как обычной изоляционной лентой – после чего жгут помещается в печь, и под действием повышенной температуры лента вулканизируется, образуя, фактически, полимерную трубку.
«Этот материал позволяет полностью отказаться от использования ПВХ-трубок в качестве внешней изоляции жгута. Он внесен в том числе в перечень материалов, разрешенных к применению в специальной технике. Поэтому он может заменить ПВХ-трубки даже в высоконадежных изделиях, – сказал Алексей Горбач. – Но, к сожалению, на многих предприятиях не знают об этом материале и продолжают работать по старинке, продевая повода в трубки и теряя массу времени на поиск концов проводов. О данном материале и других решениях, позволяющих повысить технологичность жгутов, мы тоже будем говорить на семинаре 10 февраля. Надеемся заинтересовать этими решениями как можно больше предприятий, занимающихся изготовлением жгутов, чтобы они смогли сделать шаг в сторону автоматизации процессов жгутового производства».
Почему автоматизация необходима
Действительно, многие десятилетия жгуты собирались вручную. Эти изделия и их составляющие разрабатывались без учета требований автоматизации, и потому соз-
дание оборудования, которое бы заменило человека хотя бы на части операций изготовления жгутов, – весьма непростая задача.
Автоматизация процессов позволяет устранить человеческий фактор и связанные с ним ошибки, повысить повторяемость, качество продукции и, как правило, производительность и эффективность производства. Это – универсальные преимущества автоматизации, не зависящие от того, в какой области и на производстве какого типа она внедряется. Однако порой затраты на ее внедрение оказываются слишком велики и не окупаются
за счет ее преимуществ.
Как рассказал нам Алексей Горбач, в области жгутового производства еще несколько лет назад ситуация выглядела таким образом, что автоматизация здесь невозможна или как минимум слишком сложна. Однако количество рутинных ручных операций, большой риск и – главное – крайне высокая цена ошибки заставляли задуматься над тем, как и где в этом техпроцессе можно было бы заменить человека автоматизированным оборудованием.
Собственно, типовой техпроцесс жгутового производства выглядит следующим образом.
Сначала с катушки или из бухты отматывается нужный провод, он отмеряется
и отрезается. Несмотря на простоту этих операций, они занимают значительное время, в частности потому, что работнику постоянно приходится работать разными инструментами. Затем повода раскладываются на плазе. Здесь следует отметить, что плаз должен быть предварительно подготовлен. Как отметил Алексей Горбач, на предприятиях в качестве плазов до сих пор применяются фанерные листы с наложенными на них бумажными схемами жгута и вбитыми гвоздями в местах закрепления концов проводов и разветвлений. И если предприятие изготавливает несколько типов жгутов, то и таких фанерных листов должно быть как минимум не меньше.
Жгуты могут содержать более 100 проводов, и каждый необходимо правильно разложить и закрепить за концы. После того как это сделано, выполняется частичный бандаж, обычно с помощью изоляционной ленты. Затем ветви жгута продеваются в ПВХ-трубки, и начинается поиск концов проводов методом прозвонки. Работник берет мультиметр и начинает провод за проводом искать соответствующие концы и отмечать их бирками. Естественно, здесь очень высок риск совершить ошибку: неправильно подписать бирку или отметить не тот провод. Учитывая, что это монотонная и требующая сосредоточенности работа, велика вероятность утомления работника. А когда одолевает усталость и глаз замыливается, очень легко, например, перепутать цифры «6» и «9» или навесить бирку не на тот конец, который только что прозвонился, а на соседний.
Затем жгут с технологической маркировкой – бирками на концах проводов – передается на пайку. С каждого конца провода удаляется изоляция, а если провод экранированный, необходимо вывести экран, причем длины жилы провода и экрана могут быть разными.
Зачистка конца провода требует хороших навыков, потому что если действовать недостаточно аккуратно, то очень легко подрезать проволоки. Необходим опыт и для самой пайки, поскольку контакты разъема небольшие и могут быть расположены достаточно плотно. Кроме того, номера контактов обычно подписаны очень мелкими цифрами, разглядеть их без лупы может не каждый. Опытный монтажник знает, где какой контакт расположен, но и он может ошибиться и припаять провод к неправильному контакту. Если ошибка допущена при маркировке концов проводов, естественно, провод также будет припаян к неверному контакту. Наконец, монтажник в силу усталости либо потому, что его в какой-то момент отвлекли, может неправильно прочитать маркировку.
Далее жгут проверяется на предмет правильной распайки. И только на этом этапе выявляются все те ошибки, которые были допущены при прозвонке и пайке жгута. Исправление таких ошибок – весьма непростая задача, в особенности если она допущена в середине поля контактов разъема. Иногда, чтобы демонтировать провод и припаять его к нужному контакту, приходится отпаивать несколько соседних проводов и потом их монтировать вновь.
Только когда все ошибки (если они были, но вероятность этого весьма высока) устранены, выполняется заливка и сборка разъемов.
Очевидно, что этот процесс изобилует операциями с высоким риском совершения ошибки, он очень длительный, трудозатратный, а позднее обнаружение несоответствий приводит к существенному увеличению времени изготовления жгута. Кроме того, этот процесс дорогой, потому что требует достаточно высокой квалификации работников, а такие люди стоят недешево, в особенности в условиях текущего кадрового дефицита в отрасли. Для сокращения производственного цикла, повышения качества и снижения себестоимости изделий, в качестве решения, само собой, напрашивается автоматизация, и комплекс оборудования ООО «Протех» направлен именно на это.
Из чего состоит и какие операции позволяет автоматизировать комплекс оборудования ООО «Протех» для жгутового производства
«Мы подошли к рубежу, когда станки с ЧПУ готовы взять на себя львиную долю работы в производстве жгутов», – отметил Алексей Горбач, показывая нам проходящий отладку комплекс оборудования.
Комплекс состоит из двух отдельных станков на базе координатных систем перемещения с ЧПУ. Первый станок построен по модульному принципу. Процесс начинается с подачи проводов с катушек. На соответствующем модуле может быть установлено до восьми катушек, но самих модулей может быть несколько. Каждая катушка имеет свой независимый управляемый привод, поэтому провода могут подаваться с различной скоростью. «Мы взяли самое лучшее решение, которое есть в Китае, – рассказал главный инженер проекта. – Но и его нам пришлось дорабатывать. Модуль обеспечивает плавную подачу провода, поскольку если он подается рывками, то может запутаться, а система компенсаторов и рихтовки позволяет получить ровный, выпрямленный провод. Это особенно важно при работе с проводом типа МГТФ, который является, пожалуй, самым распространенным в отечественном жгутовом производстве. Работать с ним сложно: он тонкий; фторопластовая изоляция проскальзывает; провод обладает памятью, то есть если его загнуть, он останется изогнутым, но при этом его конец всё время норовит повернуться в совершенно произвольную сторону».
Из системы подачи восемь проводов поступают в следующий модуль, который отрезает необходимое количество провода в соответствии с программой. Кроме того, он наматывает данный провод на технологическую кассету, которая передается далее – собственно, на станок с ЧПУ.
Станок по очереди забирает восемь подготовленных кассет и раскладывает провода на горизонтальном поле, выполненном из фанеры с перфорацией. Пустые кассеты возвращаются станком в модуль измерения длины и обрезки провода. На поле в отверстия предварительно устанавливаются штыри. Часть из них играет роль направляющих для провода, а часть – для установки оснастки – имитаторов разъемов, которые содержат ряд трубок с зажимами, соответствующих контактам разъемов. Головка станка подводит конец провода к заданной позиции, вставляет его в трубку и специальным язычком слегка смещает ее в сторону, что приводит к срабатыванию зажима. Таким образом конец провода оказывается закреплен в трубке.
Алексей Горбач обратил особое внимание на то, как обеспечивается точное попадание конца провода в трубку. «Здесь работает система технического зрения, – рассказал он. – Перемещение головки станка выполняется с точностью ±0,05 мм. В столе порядка 18 тыс. отверстий, и даже с учетом того, что отверстия выполняются на высокотехнологичном оборудовании, на таком большом поле набегает существенная погрешность. Кроме того, штыри ставятся с определенным зазором, поскольку они расставляются также станком по программе при подготовке поля. Человек устанавливает только оснастку на штыри. Есть погрешность в монтаже фанерных листов, есть различные люфты, смещения. Когда все эти факторы складываются, оказывается, что реальная точность позиционирования составляет уже не ±0,05, а порядка ±1 мм. На самом деле, это достаточная точность для того, чтобы попасть проводом в трубку. Но проблема в том, что его конец может изогнуться, и то, как и в каком направлении он изогнется, заранее предсказать невозможно. Именно здесь вступает в игру техническое зрение. Наши специалисты разработали программное обеспечение, которое анализирует изображение с камер и корректирует позицию головки по месту, так чтобы провод точно вошел в трубку. Более того, если камера видит, что этому мешает другой провод, головка опускается и отодвигает его, чтобы расчистить пространство».
Также Алексей Горбач отметил, что приводы для станка с ЧПУ были приобретены в Китае и в комплекте с ними шла система управления. Однако специалистам компании пришлось разработать собственную систему управления, поскольку штатная не обеспечивала заявленной точности.
В процессе раскладки провода человек не участвует. Задача оператора в это время заключается только в том, чтобы по сигналу оборудования заменить катушку с закончившимся проводом в системе подачи.
Когда представители предприятия демонстрировали нам работу оборудования, мы обратили внимание, что станок не удаляет изоляцию с концов проводов, и спросили Алексея Горбача, как выполняется данная операция. «Сейчас мы готовим оборудование под конкретного заказчика, а в его жгутах из-за конструкции разъемов и типа применяемого провода невозможно обеспечить автоматическое удаление изоляции. Поэтому здесь зачистка выполняется вручную, – ответил он. – Но в тех случаях, когда это возможно, наше оборудование позволяет автоматизировать и эту операцию. В частности, у нас есть модуль зачистки с лазером CO2, способный качественно и безопасно для проводников снимать изоляцию с неэкранированных проводов. И даже для жгутов данного заказчика, в которых используются провода с экраном, была бы возможна автоматизация, если бы провод заводился в разъем немного по-другому».
По словам главного инженера проекта, модульная конструкция оборудования позволяет конфигурировать его под конкретные задачи каждого пользователя. Но, как уже было отмечено, возможность автоматизации отдельных операций в большой степени зависит от конструкции изделия, а в области жгутового производства большинство изделий разрабатывалось исходя из того, что они будут изготавливаться вручную, и задача сейчас заключается в том, чтобы в максимально возможной степени исключить ручной труд при производстве именно этих изделий, не меняя КД.
В результате на выходе первого станка получается заготовка жгута с нарезанными проводами, концы которых вставлены в имитаторы разъемов. Далее необходимо выполнить раскладку жгута в соответствии с КД и его бандаж. Решению этой задачи служит второй станок, представляющий собой, по сути, расположенный наклонно плаз, выполненный также из фанеры с перфорацией. Размер плаза 8 × 1,5 м, а количество отверстий в нем составляет около 20 тыс. шт.
«Я уже говорил о том, что на многих предприятиях в качестве плазов используются фанерные листы с вбитыми в них гвоздями. Есть и другие, более гибкие решения. Например, существуют установки в виде большого монитора, на котором отображается схема жгута, а штыри ставятся на присосках, – рассказал Алексей Горбач. – Но, во-первых, крепление на присосках не очень надежное, а во-вторых, чтобы нарисовать схему, которая будет показана на этом мониторе, нужно поработать в сравнительно непростой графической программе. Наше же решение позволяет отказаться как от фанерных плазов под каждый тип жгута, так и от сложных подготовительных работ, требующих высокой квалификации».
Это достигается тем, что штыри на плаз устанавливаются координатной системой с ЧПУ.
Головка забирает штыри из отверстий, расположенных в отдельной части плаза, служащей, по сути, магазином, и устанавливает в заданные позиции. Это происходит с обратной стороны плаза, причем штыри держатся за счет магнитов: всё поле с обратной стороны покрыто стальным листом, к которому и примагничиваются штыри. Сила, с которой удерживаются штыри, достаточно велика, чтобы штырь не выпал, даже если на него случайно надавить с внешней стороны плаза, и при этом достаточно мала, чтобы головка системы могла легко вынимать штыри из отверстий. Как отметил Алексей Горбач, магниты, установленные на штыри, – обычные покупные изделия, недостатка в которых нет.
Штыри устанавливаются по программе, но саму программу писать не нужно. Достаточно один раз расставить штыри вручную, и система с помощью технического зрения считает их положение. Затем остается только сохранить программу, и ее можно будет использовать
в дальнейшем для изготовления жгутов данного типа.
На расстановку штырей по программе для типового жгута станку требуется порядка 10–15 мин.
«На первом станке пока еще идет отладка ПО на уровне кода, а здесь управление выполняется уже из интерфейса пользователя, – сказал главный инженер проекта. –
Сейчас наши специалисты работают над удобством этого интерфейса. Стараемся взглянуть на него глазами того человека, который будет работать с нашим оборудованием».
По его словам, в конструкции станка учтен ряд моментов, которые сейчас вызывают сложности на предприятиях. Например, наклонное расположение плаза и специальная оснастка, надеваемая на штыри и приподнимающая жгут, позволяют упростить выполнение бандажа: не нужно каждый раз приподнимать жгут рукой, чтобы обмотать его лентой.
Несмотря на кажущуюся простоту решения, разработка данного оборудования потребовала преодоления большого количества сложностей. Например, оказалось не так просто изготовить поле длиной 8 м, чтобы отверстия в фанере и в металлическом листе совпадали с достаточной точностью. «Если кто-то решит повторить наше решение, будет интересно, сколько пройдет времени, прежде чем они смогут это сделать», – сказал Алексей Горбач.
Итак, что же позволяет автоматизировать данное оборудование? По словам Алексея Горбача – это порядка двух третей операций. Станки отмеряют, нарезают, а в некоторых случаях и зачищают провода, устраняют необходимость в ручной прозвонке и маркировке концов проводов, автоматически подготавливают плаз для раскладки жгута. Кроме того, имитаторы разъемов существенно упрощают процесс пайки, поскольку на них ясно видно, какой провод к какому контакту должен быть припаян. Но сама пайка, заливка и сборка разъемов остаются ручными операциями.
Как это делалось и что будет дальше
Алексей Горбач рассказал нам и о том, как проходила работа над данным комплексом: «Мы разрабатывали это оборудование, за вычетом некоторых пауз, в течение примерно двух лет. За это время у нас образовалась особая среда. Над проектом работали как наши сотрудники, так и специалисты на аутсорсинге. Это уникальная команда, в которой каждый – эксперт в своей области. Работа захватывала. Порой мы уходили с работы
в полночь – позже нам покидать здание не позволяет режим арендодателя, а утром приходили с новыми идеями и тут же их проверяли. И всё это время мы действовали по принципу разделения сложной задачи на простые. Я считаю, что это один из ключевых моментов, позволивших нам найти решение проблемы, которую до нас еще никто не решил. Можно видеть, что всё, что делает наш комплекс, – это простые операции, простые подходы, без сложных устройств. Поэтому он делает это максимально надежно».
По его словам, сейчас база техпроцесса создана и осталось проработать отдельные технологические решения. «Здесь мы очень надеемся на обратную связь со стороны технологов с действующих предприятий. Они знают все детали, все нюансы жгутового производства и, надеюсь, подскажут нам, что нужно сделать, чтобы еще более упростить процесс изготовления жгутов на отечественных предприятиях и довести его до уровня настоящей серийной технологии. Получение этой обратной связи – одна из целей нашего семинара „Жгутовое производство в ВПК. Современные решения“. Мероприятие явно вызвало большой интерес у отрасли. На сегодняшний день на него зарегистрировалось уже более 80 человек. Мы даже не ожидали такого», – сказал главный инженер проекта.
Он также отметил, что после получения обратной связи от потенциальных заказчиков и, при необходимости, доработки комплекса с ее учетом это оборудование планируется выводить на рынок в качестве готового решения для жгутовых производств.
***
Комплекс оборудования, который мы увидели на предприятии, действительно впечатляет своей оригинальностью и вместе с тем – простотой решений, о которых сказал Алексей Горбач. Есть все предпосылки к тому, чтобы такое оборудование было одинаково хорошо воспринято и опытными технологами, и молодым поколением, потому что, вбирая в себя традиции жгутового производства, комплекс позволяет устранить из привычных техпроцессов большое количество рутины, непроизводительных действий и источников ошибок.
В то же время хотелось бы, чтобы развитие в области коммутационных изделий, как и в других областях, шло более гармонично, и вопросы технологичности, эффективности и автоматизации производства принимались во внимание еще на стадии проектирования как самих этих изделий, так и их компонентов.
Надеемся, что планы компании по выводу на рынок нового комплекса оборудования реализуются и оно будет востребовано предприятиями отрасли. Эту надежду подкрепляет то, что семинар, прошедший 10 февраля – через несколько дней после нашего визита на предприятие – оказался очень успешным: он собрал около 100 специалистов, проявивших большой интерес в том числе и к данному решению.
Визит на производство ООО «Протех»
Ю. Ковалевский
В конце 2024 года мы посетили производственную площадку НПП Протон, дочерней компании ООО «Протех»1, где представители предприятия познакомили нас с тем, как изготавливается ряд его технологического оборудования – ванны ультразвуковой отмывки, установки струйной отмывки с вакуумированием, планетарные миксеры. Помимо этого, мы увидели участок, на котором проходила сборка и отладка нового уникального комплекса оборудования для автоматизации изготовления жгутов. На тот момент работа над комплексом была в самом разгаре. Сейчас компания вплотную подошла к завершению этого проекта, и в преддверии семинара, проводимого ООО «Протех» и посвященного во многом данному оборудованию2, нас снова пригласили на предприятие, чтобы мы смогли увидеть
комплекс на завершающем этапе его создания.
Проблемы автоматизации жгутового производства
Главный инженер проекта ООО «Протех» Алексей Горбач, встретивший нас на производстве, рассказал, что за время, прошедшее с нашего предыдущего визита на предприятие, был выпущен ряд нового технологического оборудования, но главным достижением этого года для компании стало то, что она вышла на финальную стадию разработки комплекса, который позволит в максимально возможной на сегодняшний день степени уйти от ручного труда в области жгутового производства.
«Автоматизации серийного жгутового производства в нашей стране до сих пор нет, – отметил он. – И полностью отказаться от операций, выполняемых вручную, здесь нереально. На многих предприятиях в КД заложены провода и разъемы, которые изначально разрабатывались под ручной монтаж. Тогда не предполагалось, что сборка жгутов будет автоматизироваться».
Например, сложности для автоматизации представляет пайка проводов к контактам разъемов. По словам Алексея Горбача, сейчас на одном из предприятий ГК «Росатом» создана установка лазерной пайки таких соединений. В случае успешной ее интеграции с оборудованием комплекса ООО «Протех» есть вероятность достижения уровня автоматизации жгутового производства порядка 90%. Однако главный инженер проекта подчеркнул, что это очень осторожная оценка.
Но и в этом случае останутся операции, которые пока придется выполнять вручную, такие как заливка разъема и его сборка. Здесь тоже есть потенциал для повышения качества и производительности, например за счет использования дозаторов заливочного компаунда и планетарных миксеров для его перемешивания. И всё же без человека здесь обойтись не удастся именно из-за конструкции разъемов.
Долгое время одним из сдерживающих факторов для автоматизации жгутового производства было применение ПВХ-трубок в качестве внешней изоляции жгута. При такой технологии невозможно заранее надеть на концы проводов бирки с адресом: они бы просто не позволяли продевать провода в трубки. А это значит, что искать концы проводов приходится методом прозвонки, когда они уже собраны в жгут.
Если бы проблема с ПВХ-трубками не была решена, автоматизация, которую обеспечивает разрабатываемый ООО «Протех» комплекс, была бы невозможна.
К счастью, в России был создан материал, позволяющий преодолеть данный барьер. Это лента ЛЭТСАР, которой можно обвить жгут – так же, как обычной изоляционной лентой – после чего жгут помещается в печь, и под действием повышенной температуры лента вулканизируется, образуя, фактически, полимерную трубку.
«Этот материал позволяет полностью отказаться от использования ПВХ-трубок в качестве внешней изоляции жгута. Он внесен в том числе в перечень материалов, разрешенных к применению в специальной технике. Поэтому он может заменить ПВХ-трубки даже в высоконадежных изделиях, – сказал Алексей Горбач. – Но, к сожалению, на многих предприятиях не знают об этом материале и продолжают работать по старинке, продевая повода в трубки и теряя массу времени на поиск концов проводов. О данном материале и других решениях, позволяющих повысить технологичность жгутов, мы тоже будем говорить на семинаре 10 февраля. Надеемся заинтересовать этими решениями как можно больше предприятий, занимающихся изготовлением жгутов, чтобы они смогли сделать шаг в сторону автоматизации процессов жгутового производства».
Почему автоматизация необходима
Действительно, многие десятилетия жгуты собирались вручную. Эти изделия и их составляющие разрабатывались без учета требований автоматизации, и потому соз-
дание оборудования, которое бы заменило человека хотя бы на части операций изготовления жгутов, – весьма непростая задача.
Автоматизация процессов позволяет устранить человеческий фактор и связанные с ним ошибки, повысить повторяемость, качество продукции и, как правило, производительность и эффективность производства. Это – универсальные преимущества автоматизации, не зависящие от того, в какой области и на производстве какого типа она внедряется. Однако порой затраты на ее внедрение оказываются слишком велики и не окупаются
за счет ее преимуществ.
Как рассказал нам Алексей Горбач, в области жгутового производства еще несколько лет назад ситуация выглядела таким образом, что автоматизация здесь невозможна или как минимум слишком сложна. Однако количество рутинных ручных операций, большой риск и – главное – крайне высокая цена ошибки заставляли задуматься над тем, как и где в этом техпроцессе можно было бы заменить человека автоматизированным оборудованием.
Собственно, типовой техпроцесс жгутового производства выглядит следующим образом.
Сначала с катушки или из бухты отматывается нужный провод, он отмеряется
и отрезается. Несмотря на простоту этих операций, они занимают значительное время, в частности потому, что работнику постоянно приходится работать разными инструментами. Затем повода раскладываются на плазе. Здесь следует отметить, что плаз должен быть предварительно подготовлен. Как отметил Алексей Горбач, на предприятиях в качестве плазов до сих пор применяются фанерные листы с наложенными на них бумажными схемами жгута и вбитыми гвоздями в местах закрепления концов проводов и разветвлений. И если предприятие изготавливает несколько типов жгутов, то и таких фанерных листов должно быть как минимум не меньше.
Жгуты могут содержать более 100 проводов, и каждый необходимо правильно разложить и закрепить за концы. После того как это сделано, выполняется частичный бандаж, обычно с помощью изоляционной ленты. Затем ветви жгута продеваются в ПВХ-трубки, и начинается поиск концов проводов методом прозвонки. Работник берет мультиметр и начинает провод за проводом искать соответствующие концы и отмечать их бирками. Естественно, здесь очень высок риск совершить ошибку: неправильно подписать бирку или отметить не тот провод. Учитывая, что это монотонная и требующая сосредоточенности работа, велика вероятность утомления работника. А когда одолевает усталость и глаз замыливается, очень легко, например, перепутать цифры «6» и «9» или навесить бирку не на тот конец, который только что прозвонился, а на соседний.
Затем жгут с технологической маркировкой – бирками на концах проводов – передается на пайку. С каждого конца провода удаляется изоляция, а если провод экранированный, необходимо вывести экран, причем длины жилы провода и экрана могут быть разными.
Зачистка конца провода требует хороших навыков, потому что если действовать недостаточно аккуратно, то очень легко подрезать проволоки. Необходим опыт и для самой пайки, поскольку контакты разъема небольшие и могут быть расположены достаточно плотно. Кроме того, номера контактов обычно подписаны очень мелкими цифрами, разглядеть их без лупы может не каждый. Опытный монтажник знает, где какой контакт расположен, но и он может ошибиться и припаять провод к неправильному контакту. Если ошибка допущена при маркировке концов проводов, естественно, провод также будет припаян к неверному контакту. Наконец, монтажник в силу усталости либо потому, что его в какой-то момент отвлекли, может неправильно прочитать маркировку.
Далее жгут проверяется на предмет правильной распайки. И только на этом этапе выявляются все те ошибки, которые были допущены при прозвонке и пайке жгута. Исправление таких ошибок – весьма непростая задача, в особенности если она допущена в середине поля контактов разъема. Иногда, чтобы демонтировать провод и припаять его к нужному контакту, приходится отпаивать несколько соседних проводов и потом их монтировать вновь.
Только когда все ошибки (если они были, но вероятность этого весьма высока) устранены, выполняется заливка и сборка разъемов.
Очевидно, что этот процесс изобилует операциями с высоким риском совершения ошибки, он очень длительный, трудозатратный, а позднее обнаружение несоответствий приводит к существенному увеличению времени изготовления жгута. Кроме того, этот процесс дорогой, потому что требует достаточно высокой квалификации работников, а такие люди стоят недешево, в особенности в условиях текущего кадрового дефицита в отрасли. Для сокращения производственного цикла, повышения качества и снижения себестоимости изделий, в качестве решения, само собой, напрашивается автоматизация, и комплекс оборудования ООО «Протех» направлен именно на это.
Из чего состоит и какие операции позволяет автоматизировать комплекс оборудования ООО «Протех» для жгутового производства
«Мы подошли к рубежу, когда станки с ЧПУ готовы взять на себя львиную долю работы в производстве жгутов», – отметил Алексей Горбач, показывая нам проходящий отладку комплекс оборудования.
Комплекс состоит из двух отдельных станков на базе координатных систем перемещения с ЧПУ. Первый станок построен по модульному принципу. Процесс начинается с подачи проводов с катушек. На соответствующем модуле может быть установлено до восьми катушек, но самих модулей может быть несколько. Каждая катушка имеет свой независимый управляемый привод, поэтому провода могут подаваться с различной скоростью. «Мы взяли самое лучшее решение, которое есть в Китае, – рассказал главный инженер проекта. – Но и его нам пришлось дорабатывать. Модуль обеспечивает плавную подачу провода, поскольку если он подается рывками, то может запутаться, а система компенсаторов и рихтовки позволяет получить ровный, выпрямленный провод. Это особенно важно при работе с проводом типа МГТФ, который является, пожалуй, самым распространенным в отечественном жгутовом производстве. Работать с ним сложно: он тонкий; фторопластовая изоляция проскальзывает; провод обладает памятью, то есть если его загнуть, он останется изогнутым, но при этом его конец всё время норовит повернуться в совершенно произвольную сторону».
Из системы подачи восемь проводов поступают в следующий модуль, который отрезает необходимое количество провода в соответствии с программой. Кроме того, он наматывает данный провод на технологическую кассету, которая передается далее – собственно, на станок с ЧПУ.
Станок по очереди забирает восемь подготовленных кассет и раскладывает провода на горизонтальном поле, выполненном из фанеры с перфорацией. Пустые кассеты возвращаются станком в модуль измерения длины и обрезки провода. На поле в отверстия предварительно устанавливаются штыри. Часть из них играет роль направляющих для провода, а часть – для установки оснастки – имитаторов разъемов, которые содержат ряд трубок с зажимами, соответствующих контактам разъемов. Головка станка подводит конец провода к заданной позиции, вставляет его в трубку и специальным язычком слегка смещает ее в сторону, что приводит к срабатыванию зажима. Таким образом конец провода оказывается закреплен в трубке.
Алексей Горбач обратил особое внимание на то, как обеспечивается точное попадание конца провода в трубку. «Здесь работает система технического зрения, – рассказал он. – Перемещение головки станка выполняется с точностью ±0,05 мм. В столе порядка 18 тыс. отверстий, и даже с учетом того, что отверстия выполняются на высокотехнологичном оборудовании, на таком большом поле набегает существенная погрешность. Кроме того, штыри ставятся с определенным зазором, поскольку они расставляются также станком по программе при подготовке поля. Человек устанавливает только оснастку на штыри. Есть погрешность в монтаже фанерных листов, есть различные люфты, смещения. Когда все эти факторы складываются, оказывается, что реальная точность позиционирования составляет уже не ±0,05, а порядка ±1 мм. На самом деле, это достаточная точность для того, чтобы попасть проводом в трубку. Но проблема в том, что его конец может изогнуться, и то, как и в каком направлении он изогнется, заранее предсказать невозможно. Именно здесь вступает в игру техническое зрение. Наши специалисты разработали программное обеспечение, которое анализирует изображение с камер и корректирует позицию головки по месту, так чтобы провод точно вошел в трубку. Более того, если камера видит, что этому мешает другой провод, головка опускается и отодвигает его, чтобы расчистить пространство».
Также Алексей Горбач отметил, что приводы для станка с ЧПУ были приобретены в Китае и в комплекте с ними шла система управления. Однако специалистам компании пришлось разработать собственную систему управления, поскольку штатная не обеспечивала заявленной точности.
В процессе раскладки провода человек не участвует. Задача оператора в это время заключается только в том, чтобы по сигналу оборудования заменить катушку с закончившимся проводом в системе подачи.
Когда представители предприятия демонстрировали нам работу оборудования, мы обратили внимание, что станок не удаляет изоляцию с концов проводов, и спросили Алексея Горбача, как выполняется данная операция. «Сейчас мы готовим оборудование под конкретного заказчика, а в его жгутах из-за конструкции разъемов и типа применяемого провода невозможно обеспечить автоматическое удаление изоляции. Поэтому здесь зачистка выполняется вручную, – ответил он. – Но в тех случаях, когда это возможно, наше оборудование позволяет автоматизировать и эту операцию. В частности, у нас есть модуль зачистки с лазером CO2, способный качественно и безопасно для проводников снимать изоляцию с неэкранированных проводов. И даже для жгутов данного заказчика, в которых используются провода с экраном, была бы возможна автоматизация, если бы провод заводился в разъем немного по-другому».
По словам главного инженера проекта, модульная конструкция оборудования позволяет конфигурировать его под конкретные задачи каждого пользователя. Но, как уже было отмечено, возможность автоматизации отдельных операций в большой степени зависит от конструкции изделия, а в области жгутового производства большинство изделий разрабатывалось исходя из того, что они будут изготавливаться вручную, и задача сейчас заключается в том, чтобы в максимально возможной степени исключить ручной труд при производстве именно этих изделий, не меняя КД.
В результате на выходе первого станка получается заготовка жгута с нарезанными проводами, концы которых вставлены в имитаторы разъемов. Далее необходимо выполнить раскладку жгута в соответствии с КД и его бандаж. Решению этой задачи служит второй станок, представляющий собой, по сути, расположенный наклонно плаз, выполненный также из фанеры с перфорацией. Размер плаза 8 × 1,5 м, а количество отверстий в нем составляет около 20 тыс. шт.
«Я уже говорил о том, что на многих предприятиях в качестве плазов используются фанерные листы с вбитыми в них гвоздями. Есть и другие, более гибкие решения. Например, существуют установки в виде большого монитора, на котором отображается схема жгута, а штыри ставятся на присосках, – рассказал Алексей Горбач. – Но, во-первых, крепление на присосках не очень надежное, а во-вторых, чтобы нарисовать схему, которая будет показана на этом мониторе, нужно поработать в сравнительно непростой графической программе. Наше же решение позволяет отказаться как от фанерных плазов под каждый тип жгута, так и от сложных подготовительных работ, требующих высокой квалификации».
Это достигается тем, что штыри на плаз устанавливаются координатной системой с ЧПУ.
Головка забирает штыри из отверстий, расположенных в отдельной части плаза, служащей, по сути, магазином, и устанавливает в заданные позиции. Это происходит с обратной стороны плаза, причем штыри держатся за счет магнитов: всё поле с обратной стороны покрыто стальным листом, к которому и примагничиваются штыри. Сила, с которой удерживаются штыри, достаточно велика, чтобы штырь не выпал, даже если на него случайно надавить с внешней стороны плаза, и при этом достаточно мала, чтобы головка системы могла легко вынимать штыри из отверстий. Как отметил Алексей Горбач, магниты, установленные на штыри, – обычные покупные изделия, недостатка в которых нет.
Штыри устанавливаются по программе, но саму программу писать не нужно. Достаточно один раз расставить штыри вручную, и система с помощью технического зрения считает их положение. Затем остается только сохранить программу, и ее можно будет использовать
в дальнейшем для изготовления жгутов данного типа.
На расстановку штырей по программе для типового жгута станку требуется порядка 10–15 мин.
«На первом станке пока еще идет отладка ПО на уровне кода, а здесь управление выполняется уже из интерфейса пользователя, – сказал главный инженер проекта. –
Сейчас наши специалисты работают над удобством этого интерфейса. Стараемся взглянуть на него глазами того человека, который будет работать с нашим оборудованием».
По его словам, в конструкции станка учтен ряд моментов, которые сейчас вызывают сложности на предприятиях. Например, наклонное расположение плаза и специальная оснастка, надеваемая на штыри и приподнимающая жгут, позволяют упростить выполнение бандажа: не нужно каждый раз приподнимать жгут рукой, чтобы обмотать его лентой.
Несмотря на кажущуюся простоту решения, разработка данного оборудования потребовала преодоления большого количества сложностей. Например, оказалось не так просто изготовить поле длиной 8 м, чтобы отверстия в фанере и в металлическом листе совпадали с достаточной точностью. «Если кто-то решит повторить наше решение, будет интересно, сколько пройдет времени, прежде чем они смогут это сделать», – сказал Алексей Горбач.
Итак, что же позволяет автоматизировать данное оборудование? По словам Алексея Горбача – это порядка двух третей операций. Станки отмеряют, нарезают, а в некоторых случаях и зачищают провода, устраняют необходимость в ручной прозвонке и маркировке концов проводов, автоматически подготавливают плаз для раскладки жгута. Кроме того, имитаторы разъемов существенно упрощают процесс пайки, поскольку на них ясно видно, какой провод к какому контакту должен быть припаян. Но сама пайка, заливка и сборка разъемов остаются ручными операциями.
Как это делалось и что будет дальше
Алексей Горбач рассказал нам и о том, как проходила работа над данным комплексом: «Мы разрабатывали это оборудование, за вычетом некоторых пауз, в течение примерно двух лет. За это время у нас образовалась особая среда. Над проектом работали как наши сотрудники, так и специалисты на аутсорсинге. Это уникальная команда, в которой каждый – эксперт в своей области. Работа захватывала. Порой мы уходили с работы
в полночь – позже нам покидать здание не позволяет режим арендодателя, а утром приходили с новыми идеями и тут же их проверяли. И всё это время мы действовали по принципу разделения сложной задачи на простые. Я считаю, что это один из ключевых моментов, позволивших нам найти решение проблемы, которую до нас еще никто не решил. Можно видеть, что всё, что делает наш комплекс, – это простые операции, простые подходы, без сложных устройств. Поэтому он делает это максимально надежно».
По его словам, сейчас база техпроцесса создана и осталось проработать отдельные технологические решения. «Здесь мы очень надеемся на обратную связь со стороны технологов с действующих предприятий. Они знают все детали, все нюансы жгутового производства и, надеюсь, подскажут нам, что нужно сделать, чтобы еще более упростить процесс изготовления жгутов на отечественных предприятиях и довести его до уровня настоящей серийной технологии. Получение этой обратной связи – одна из целей нашего семинара „Жгутовое производство в ВПК. Современные решения“. Мероприятие явно вызвало большой интерес у отрасли. На сегодняшний день на него зарегистрировалось уже более 80 человек. Мы даже не ожидали такого», – сказал главный инженер проекта.
Он также отметил, что после получения обратной связи от потенциальных заказчиков и, при необходимости, доработки комплекса с ее учетом это оборудование планируется выводить на рынок в качестве готового решения для жгутовых производств.
***
Комплекс оборудования, который мы увидели на предприятии, действительно впечатляет своей оригинальностью и вместе с тем – простотой решений, о которых сказал Алексей Горбач. Есть все предпосылки к тому, чтобы такое оборудование было одинаково хорошо воспринято и опытными технологами, и молодым поколением, потому что, вбирая в себя традиции жгутового производства, комплекс позволяет устранить из привычных техпроцессов большое количество рутины, непроизводительных действий и источников ошибок.
В то же время хотелось бы, чтобы развитие в области коммутационных изделий, как и в других областях, шло более гармонично, и вопросы технологичности, эффективности и автоматизации производства принимались во внимание еще на стадии проектирования как самих этих изделий, так и их компонентов.
Надеемся, что планы компании по выводу на рынок нового комплекса оборудования реализуются и оно будет востребовано предприятиями отрасли. Эту надежду подкрепляет то, что семинар, прошедший 10 февраля – через несколько дней после нашего визита на предприятие – оказался очень успешным: он собрал около 100 специалистов, проявивших большой интерес в том числе и к данному решению.
Отзывы читателей
