Горобченко С Л статья ТРИЗ ИНЖИНИРИНГ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ конф ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ ТРИЗ Metodolog 2017 11 10..


ТРИЗ ИНЖИНИРИНГ В КОМПАНИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ
Горобченко С.Л., к.т.н., сертифицированный специалист МА ТРИЗ
директор по развитию КЦ ПРОМКОНСАЛТ ВШТЭ, Санкт-Петербург
[email protected]
www.novotechnos.com
В 2000 году компания Техноспецсталь-Инжиниринг начала большой проект по созданию участка центробежного литья на литейно-механическом заводе (ЧЛМЗ). Первоначально проект был рассчитан на выпуск исключительно бочек печных роликов с дальнейшим их производством. Однако уже через малое время стало ясно, что объем рынка печных роликов при использовании имеющихся решений для компании будет не таким большим, как рассчитывали. Одновременно стала актуальной задача выпуска более конкурентоспособной продукции, поскольку традиционные потребители - крупные металлургические предприятия - стали покупать и зарубежные ролики, значительно сужая рынок компании.
Для решения задачи развития центробежного литья и повышения прибыльности проекта был приглашен автор, который к этому времени уже имел много наработок и опыт применения ТРИЗ на практике. ТРИЗ использовался автором от рационализаторских предложений на заводе до применения в научной работе и написании кандидатской диссертации.
ТРИЗ на предприятиях используется практически только для решения локальных задач производства. В основном применяется АРИП Иванова Г.И. Хотя применение ТРИЗ в инжиниринге и постулируется, однако, полноценной методики, которая работала бы полностью для инжиниринговых задач, еще не было создано. Только в последнее время автор, обобщая свой опыт, решил подготовить материалы по комплексной методике применения ТРИЗ в инжиниринге. Он был назван АРИнЗ (Алгоритм Решения Инжиниринговых Задач).
Вопросам применения ТРИЗ инжиниринга на реальном предприятии и посвящена представляемая работа.
ИНЖИНИРИНГОВЫЕ ЗАДАЧИ. В ЧЕМ ИХ СПЕЦИФИКА?
Чем же инжиниринговые задачи отличаются от инженерных задач? Дело в том, что они начинаются с изучения потребности и заканчиваются решением под ключ. В этом плане они существенно различаются от суженного взгляда на проблему, как обладающую только рядом технических противоречий, и связаны не только с изучением продукта, но, в такой же степени, и с изучением рынка, особенностей самой компании, которая занимается внедрением новых решений и клиента. Наиболее важное место в поиске правильных решений должен занимать анализ развития продукта, компании и рынка по ЖЦТ и эффективное применение методик создания инновационных продуктов, но при представленных ограничениях. В противном случае Вы будете работать "в корзину".
В этом смысле есть особенности задач, которые должны решаться на предприятии, желающем создавать и внедрять инновационную инжиниринговую продукцию на реальном рынке. Это задачи использования оборудования для новых видов изделий, задачи модификации продукции и ряд других.
Ниже мы рассмотрим, как можно применять ТРИЗ не только тогда, когда привлекаются внешние консультанты, но и работая внутри компании. Часто владельцы и директора предпочитают иметь у себя специалиста, который бы отвечал за разработки новой продукции, ее внедрение и нес бы ответственность за прибыльность проекта. Именно на таких условиях автор работал в компании Техноспецсталь Инжиниринг (ТССИ).
ПРОДУКЦИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
Продукцией, которую следовало развивать, были центробежнолитые трубные заготовки, диаметром от 89 до 860 мм, толщиной стенки до 120 мм, массой развеса до 3000 кг, длиной до 3-6 м, выполняемых в определенных сочетаниях отношения диаметра к толщине стенки и длине. Заготовки выполнялись на горизонтальной машине центробежного литья, специализированной под среднесерийное литье заготовок. В качестве обмазки использовался не песок, как у конкурирующей компании, а специализированные обмазки, значительно облегчающие выемку готовых труб и упрощающих дальнейшую очистку и подготовку к последующему циклу разливки.
В ЧЛМЗ также имелись участки обработки отливок и их обрезки в размер, небольшие печи термообработки, участок форм, участок мехобработки, гибки, сварки и кузнечный цех. Отдельно работал цех фасонного литья, который производил фасонное литье.
Источником качественного высоколегированного сырья служил как металлолом, так и изношенные печные ролики с ОАО Северсталь, Череповец. В соответствии со спецификацией заказчика можно было приобретать различные ферросплавы, легирующие добавки, обмазки и пр.
Как можно видеть, существенные ограничения и доступные возможности формировали границы, в рамках которых можно было развивать продукцию. Задача ставилась именно так, поскольку нужны были не просто идеи и новые решения, но решения, которые можно было бы выполнить на имеющемся оборудовании и внедрить в обозримые сроки с высокой прибылью для компании. Этим не исчерпывались все ограничения. Более существенные ограничения накладывал рынок и его текущее состояние.
РЫНОК ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ И ЕГО ОГРАНИЧЕНИЯ
Понятно, что с советских времен существовали компании, которые успешно работали на рынке центробежного литья. Это означает: сложившиеся рынки, способы взаимодействия с клиентом, стандарты на продукцию и цены, а также неформальные барьеры перед новичком, которые всегда возникают и успешно продолжаются за счет стародавних партнерских отношений. В этом плане новичок всегда вынужден искать новые ниши на основе инновационных или модифицированных продуктов, чем дополнительно обусловливается потребность в использовании ТРИЗ на предприятиях.
Пример письма с поиском ниши в наиболее тяжелом по цене участке - замене толстостенных горячедеформированных труб - показан ниже, рис.1. Письмо вскрывало психическую инерцию специалистов, как правило, предрасположенных считать центробежнолитые трубы недостаточно качественными.

Рис.1. Письмо, составленное на основе анализа конкурентоспособности и инновационности центробежнолитых труб по сравнению с горячедеформированными (фрагмент).

Для того чтобы определить, на каких рынках предстоит бороться, нужно было понять, какие существуют реальные рынки для центробежнолитой продукции, и как-то их классифицировать. Главным признаком, отличающим рынок, на котором предстояло бороться, стал РЫНОК ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ. В такой общей постановке он включал в себя большинство изделий и деталей, которые могли быть связаны с центробежнолитыми заготовками.
Переход к такому названию во многом снижал психологическую инерцию, связанную с литьем, способом производства, оценкой возможностей литья и пр. Все эти типы психологической инерции, развивающейся далее в проектную инерцию (конструкторы и проектировщики технологических и гидравлических систем включат в проект только то, что известно по учебникам и ГОСТам), давал возможность рассматривать для анализа применимости центробежного литья типы тел вращений и изделий, которые, как считалось ранее, могли производиться только при помощи ковки, проката и пр.
В результате такого обобщения стало ясно, какие технологии изготовления характерны для определенных деталей, и, соответственно, какие участки рынка обладают серьезными барьерами входа для центробежнолитых заготовок. В частности, центробежнолитым заготовкам предстояло посоревноваться: со стороны технологии - против других типов центробежного литья, против штамповок, против кузнечных заготовок, против трубного проката, против трубных заготовок, изготавливаемых при помощи сверления, против трубного кессонного литья или вертикального литья в землю и пр.; со стороны качества продукции - со штамповками и поковками, трубным прокатом, особенно по качеству микроструктуры и отсутствию литейных дефектов; со стороны легирования - с низколегированными сталями по массовости применения и цене, с керамическими и порошковыми изделиями - для специальных целей; со стороны ...
Общей идеей для практического применения идей в обозримом будущем стал не поиск идей вообще, а ТРИЗ инжиниринг в областях, в которых можно было бы "откусить кусок" у имеющихся технологий. Пример поиска наиболее перспективных направлений для дальнейшей проработки, выполненный при инжиниринге биметаллических труб для ОАО Алроса показан ниже. Приведены сравнительные таблицы, дающие возможность зримо показать возможности центробежнолитых заготовок для перекачки абразивных алмазосодержащих пульп, табл.1.
Табл. 1. Сравнительный анализ возможности применения труб различного исполнения для абразивных сред.

Для анализа прибыльности проекта отдельно приходилось создавать таблицы или графики наиболее вероятного использования достаточно дорогих трубных центробежнолитых заготовок. Пример размещения центробежного литья сталей и сплавов по типу применения в условиях температурного воздействия приведен ниже, рис.2:

Рис. 2. Массовость применения различных сталей и сплавов в зависимости от степени легирования и температуры использования
На что можно опереться при разработке новой продукции или ее модифицировании, чтобы она стала конкурентоспособной в условиях достаточно сложившихся рынков? С точки зрения ТРИЗ это мог бы быть набор физических, технологических и сверхэффектов, которые могли бы дать сильное и даже уникальное преимущество центробежному литью.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
Был проведен анализ эффектов, характерных для центробежного литья. К ним в первую очередь относятся гидродинамические эффекты при заливке расплава, процессы кристаллизации и затвердевания отливки в целом и постэффекты, например, зависящие от сформированной литейной текстуры. Примеры физэффектов при центробежной отливке приведены ниже:
При заливке расплава: гидравлические эффекты с изменением геометрии свободной поверхности; гидродинамическое давление и истечение расплава; всплывание включений; относительные движения слоев вращающейся жидкости.
При затвердевании центробежных отливок: теплопередача при охлаждении отливок; особенности кинетики затвердевания отливок; усадочные явления; особенности изменения гидродинамического давления при затвердевании; ликвация; особенности влияния движения жидкого метала на кристаллизацию отливок; изменение структуры отливки с изменением скорости затвердевания и скорости вращения кокиля и др.
Примеры физико-химических эффектов - выделение фаз; перекристаллизация при снижении температуры; изменение механических, коррозионных, физико-механических и специальных свойств.
Примеры эффектов изменения структуры - это образующаяся при отливке структурная иерархия: на уровне литейной текстуры: зона мелкокристаллической периферической структуры, зона дендритов, зона равноосных кристаллов; на уровне макроструктуры - оси дендритов и ликвационные зоны; на уровне микроструктуры - собственно зерна, границы зерен, неметаллические включения; на уровне кристаллической решетки: равномерная кристаллическая структура определенного типа (ГЦК, ОЦК и др.), дислокации и вакансии, другие дефекты решетки и пр. Пример работы уровня субмикроструктуры зерна показан ниже: неметаллическое включение при определенных условиях работает в качестве инициатора вязкого разрушения литой стали, рис. 3.

Рис. 3. Фрактограмма разрушения литой стали. Вязкое разрушение инициировано неметаллическим включением
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
Технологические эффекты задаются возможностями оборудования и технологии обработки центробежного литья от шихты и до готовых изделий. Оборудование компании позволяло: изменять положение оси вращения кокиля на машине центробежной отливки, например, делая наклонную отливку; изменять скорость вращения кокиля с возможностью управления во время заливки и затвердевания отливки; формировать теплоизолирующие обмазки с различными физико-химическими свойствами, а также наполнять их различными компонентами; изменять дозирование металла и обеспечивать заливку разных сплавов; изменять скорость заливки по массе и объему.
Использование технологических эффектов, которые обеспечивала машина центробежного литья, создавало большие возможности для получения новых потребительских свойств отливки. Так, использование эффектов гидродинамики заливки позволяет получить высокую скорость заполнения кокиля, что гарантирует равномерность свойств по длине отливки, отсутствие спаев фронтов кристаллизации. Она же с повышением скорости вращения создает условия для повышения соосности. Варьируя скорость охлаждения, можно получить различные виды структур - дендритную, равноосную, мелкозернистую, с транскристаллизацией с пластичными ликвационными участками и пр. Оптимальная скорость охлаждения позволяет обеспечивать и управляемую ликвацию легкоплавких примесей и газов, добиваясь самоочищения расплава. Например, при этом можно использовать недостаточно чистую по меди шихту и обеспечить чистоту границ зерен, что является проблемой для трубного проката или любого традиционного метода изготовления деталей из загрязненной медью и другими примесями шихты.
Использование разнообразных комплексов легирования является наиболее конкурентным преимуществом литья перед другими технологиями обработки материалов. В зависимости от состояния поверхности и степени теплопроводности обмазки имеется возможность поверхностного легирования, управления теплообменом при кристаллизации и соответствующего изменения свойств центробежной отливки.
Управление изменением скорости вращения позволяет обеспечить скольжение расплава и, либо обеспечить дробление грубых дендритов, либо обеспечить косое расположение дендритов, что, в свою очередь, приводит к положительному изменению механических свойств. К примеру, в дальнейшем можно расположить трубный бандаж с косым расположением дендритов в сторону вращения для повышения абразивности или, наоборот, в сторону от основного истирающего элемента для повышения износостойкости.
Отдельным, наиболее сильным технологическим эффектом можно было принять возможность формирования биметаллической и триметаллической структуры трубной заготовки, что в более полной степени отвечало движению по линии развития "Моно - Би - Поли" и создавать уникальные комплексы конкурентных свойств центробежной трубной заготовки.
Мы рассмотрели только некоторые технологические эффекты, которые рождались непосредственно во время центробежной отливки. Однако сформированная структура позволяла делать и некоторые технологические достижения в дальнейшем. Эти эффекты можно было назвать "постэффектами".
Так, в результате литературных обзоров и анализа патентной литературы удалось обнаружить, что при центробежной отливке материала создаются следующие технологические возможности: увеличение гибочной способности центробежнолитых трубных заготовок из высоколегированных сталей и сплавов за счет пластичности ликвационных участков между кристаллитами (эффект "гармошки"); увеличение теплопроводности за счет более чистых, направленных вдоль поверхности теплоотвода, кристаллитов; увеличение износостойкости поверхности за счет подкаливания при скоростном охлаждении кокиля и использования высокотеплопроводных обмазок, включая и основанные на эндотермических (теплопоглощающих) смесях; повышение износостойкости за счет использования поверхностного ячеистого рельефа дендритной структуры с упрочняющими структурами по границам формирующихся ячеек; увеличение или уменьшение шероховатости поверхности с целью достижения более высокой теплопроводности, абразивности, сортирующего эффекта (на роликовых грохотах) и пр.; повышенная соосность внутреннего и внешнего диаметров, что делает оптимальным использование центробежнолитых заготовок, например, при последующей кольцевой раскатке, раздаче на гидравлических прессах или пильгеровании трубной заготовки в бесшовные трубы.
СВЕРХЭФФЕКТЫ
Возможности, которые давали физические, физико-химические, технологические эффекты могли быть усилены, если совмещать их вместе с технологиями, которые связаны с технологией центробежного литья через обработку деталей вращения или изготовлением деталей из них. Все они резко расширяли сферу применения центробежнолитых трубных заготовок. Их оказалось достаточно много. Можно было выделить эффекты, которые можно было получить с модификацией центробежного литья и использованием "притягивающихся технологий" (характерных для обработки тел вращения) на имеющемся или доступном оборудовании у партнеров.
К эффектам, получаемым при использовании "окружающих" или ближних к центробежному литью технологий, доступных для ЧЛМЗ, можно было отнести:
- Использование обмазок с разными физико-химическими свойствами. Пример: обмазки с повышенной шероховатостью, например, для обеспечения большего теплоотвода, для большего абразивно-сортирующего эффекта или низкой шероховатостью, например, для получения гладких труб, не требующих термообработки; обмазки с насыщенным содержанием хрома для поверхностного легирования и обеспечения подкаливания, большей коррозионной стойкости и пр.
- Использование кокильных вставок, включая фасонные, для обеспечения специального наружного профиля или трубчатые для формирования внутренних полостей в толстостенной отливке или использование кокиля "труба в трубе" для обеспечения новых свойств внутренней поверхности отливки, в частности, формирования волнистого профиля.
К использованию центробежнолитых отливок совместно с притягивающимися технологиями можно было отнести: раскатку и ротационную вытяжку центробежнолитых заготовок в кольца и тонкостенные трубы, что позволяет достичь одновременно облагораживания структуры и получение большего по диаметру профильного (фасонного) сечения заготовки; круговую штамповку центробежнолитых заготовок с формированием изделий типа дисков и фланцев; кузнечно-штамповочную операцию (раздачу) для получения конусных изделий из центробежнолитой заготовки; гибочные операции с изготовлением качественных колен за счет эффекта "гармошки" центробежнолитых заготовок; использование четырехбойковых прессов для формирования фасонной наружной поверхности толстостенных трубчатых деталей, которые ранее обрабатывались только при помощи мехобработки с большим количеством металлоотходов и стружки; использование центробежнолитых заготовок в сварно-литых конструкциях совместно с фасонными элементами; использование центробежнолитых заготовок совместно с прокатными станами и гидравлическими прессами для изготовления труб, прессованных пустотелых заготовок или деталей типа пальцев; использование центробежнолитых заготовок в установках раздачи для получения гофрированной поверхности труб.
Наибольшее значение для инжиниринга центробежного литья и его применения, кроме притягивающихся технологий, имело легирование. По мнению авторов - это та область, в которой центробежнолитые трубные заготовки могли бы иметь значительное преимущество. Эффекты изменения технологических и потребительских свойств, к которым, как правило, относятся механические свойства, в зависимости от легирования хорошо изучены и приведены ниже, рис.4.

Рис. 4. Зависимость свойств сплава от концентрации легирующей добавки
НАХОЖДЕНИЕ НОВЫХ ОБЛАСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ
Опираясь на выделенные технологические эффекты, можно определить наиболее перспективные и достаточно новые области для прибыльного применения центробежнолитых заготовок. Некоторые примеры, которые были определены как потенциальные прибыльные ниши для трубных центробежнолитых заготовок, приведены ниже:
Радиантные трубы из сталей с высоким коэффициентом излучения.
Высокоточные ролики из инварных сплавов с отсутствием изменения размеров при изменении температуры.
Биметаллические и триметаллические гильзы цилиндров мощных компрессоров.
Выхлопные патрубки газовых турбин.
Биметаллические коллектора энергетических трубопроводов из стали 12Х1М1Ф.
Корпуса криогенной арматуры из литой стали Х8Г28 вместо хромоникелевых деформированных сталей. Корпуса обладают более высокой ударной вязкостью по сравнению с деформированными сталями (Задача повышения ударной вязкости литой стали для криогенных температур решалась методом ММЧ с использованием комплекса физико-химических эффектов и применения управляемой ликвации).
Инжиниринговая проработка изготовления мелющих тел с высокой коррозионной стойкостью, с высокой истирающей способностью на основе смещенного центра тяжести, биметаллических, полых, заполняемых песком для получения эффекта телескопической "дубинки" и пр.
Инжиниринговая проработка отливки заготовок вибродемпфирующих валов для полиграфии, ЦБП, гофропроизводства, текстильной промышленности и пр. Определение наиболее сильных решений, в частности для снижения вибрации и резонансных явлений. Нахождение составов сталей для реализации концепции «вал сам гасит возникающие вибрации».
Доработка до новых продуктов или стартапов центробежнолитой продукции завода ЧЛМЗ. Переход к биметаллическим бронзовым втулкам и заготовкам червячных колес, включая обратную заливку ("чугун на бронзу"); использование поверхностного легирования для роликов грохотов агломерационных машин, работающих в условиях истирания; увеличение теплопередающей поверхности жаропрочных труб для риформинга; формирование винтообразной поверхности внутри труб риформинга для повышения качества катализа; биметаллические гидроцилиндры, гидроциклоны и пр.
Выявление перспективных направлений развития использования центробежного литья, в частности вместе с сопрягающимися технологиями – ротационной четырехбойковой ковкой, гидравлической раздачей, ковкой с осадкой вовнутрь, прессованием биметаллических полых пальцев для гусеничного транспорта, изготовлением втулок из стали Гадфильда для пальцев экскаваторов и пр.
Биметаллические трубы для пульпопроводов алмазной пульпы, для закладочных трубопроводов, для труб подачи цемента и пр. вместо упрочненных труб и труб с базальтовыми вкладышами.
Инжиниринговая проработка создания печных роликов по линии развития биметаллических материалов с высокой теплопроводностью (сталемедных) и роликов на основе интерметаллидов (материалов с химическими соединениями металлов).
Инжиниринговая проработка технологии изготовления биметаллических гофровалов с высокой износостойкостью, с трубными вставками для резкого повышения эффективности использования пара и теплопередачи.
Инжиниринговая проработка технологии изготовления роликов отводящих рольгангов с высокой разгаростойкостью на основе новых сплавов.
Разработка концепций конструкционных материалов роликов МНЛЗ, гидроцилиндров, втулок буровых насосов, пресс-экструдеров, биметаллических подшипников и др.
Разработка решений для снижения издержек изготовления прокатных валков с применением бандажей из центробежнолитых заготовок со смещенной дендритной структурой.
Разработка концепций комплексного обслуживания металлургических, судостроительных, нефтехимических предприятий центробежнолитой продукцией.
Разработка новых концепций потребительских характеристик центробежного литья, на основе анализа технологических эффектов, сопровождающих центробежное литье и их использование в литье и обработке трубных заготовок.
В частности:
- отработка использования большей гибочной способности центробежнолитых труб из жаропрочных сталей для изготовления колен жаропрочных трубопроводов вместо фасонного литья, гидравлической раздачи заготовок с формированием с формированием фасонных трубных профилей и заготовок корпусов арматуры и пр.;
- применение эффекта вытеснения меди из поверхностной зоны центробежнолитой заготовки для неистирающихся азотируемых шестерен и зубчатых колес и самоочистки расплава;
- использование эффекта направленного роста дендритов для повышения теплопроводящей способности медных кристаллизаторов;
- использование эффекта равных напряжений в одинаковых структурных составляющих для центробежнолитых фланцев;
- использование совокупности эффектов (немагнитные и стойкие к истиранию метастабильные стали) для роликов грохотов;
- использование эффекта лучшего противостояния дендритной структуры центробежного литья истиранию для дисковых ножей;
- использование технологических эффектов создания трехслойной структуры в центробежнолитых трубах для лучшего сопротивления растягивающим и скручивающим напряжениям;
- использование литейной композитной структуры с перемежающимися прочными и пластичными участками для повышения ударной вязкости;
- применение эффекта вибродемпфирования при отклонении от оси вращения в центробежнолитых роликах и валах и пр.
Пример формирования нескольких разных областей структуры в центробежной отливке для повышения трещиностойкости показан на рис.5.

Рис. 5. Трехслойная структура центробежной отливки для лучшего противостояния трещиностойкости
МАРКЕТИНГОВЫЕ ПРОЕКТЫ
Проблема продажи центробежного литья, как и всяких промышленных компонентов, комплектующих и тем более заготовок, состоит в том, что их нельзя продать напрямую конечному потребителю. Конечный потребитель потребует согласования с проектом, с производителем или скажет, что необходимо поставить новый элемент на опытную эксплуатацию. От производителя установки Вы сразу узнаете, что либо "это нам не нужно, либо "у нас нет опыта в такой технологии", либо "согласуйте сначала с конечным потребителем и потом обращайтесь к нам", либо "мы возьмем опытную партию, изготовим конечную деталь и поставим на опытную эксплуатацию, а после этого оплатим".
Что же делать, если Вы не можете продать вашу заготовку напрямую потребителю? Очевидный ответ заключается в том, что цепочка должна быть сокращена до минимума и быть связана только с конечным потребителем, все остальные участники должны войти в цепочку поставок всего лишь как субподрядчики. Примерно так удается решать подобные проблемы для проектов, где могут быть использованы трубы в большом количестве и их доля в стоимости проекта будет превалирующей. Таким образом, нужно найти либо ЕРС-контрактора, который поймет выгодность предложения, либо компания-производитель труб сама может дорасти до инжиниринга для конечного потребителя, перестав быть только компанией-производителем дешевых заготовок.
Примером может стать проект перевода пульпопровода никелевого концентрата на остеклованные трубы для ГМК "Норильский Никель", где истинную ценность несли трубы с гидравлически гладкими остеклованными стенками. Это позволило значительно снизить затраты на насосы и перекачку и, особенно на бустер-насосы, поскольку не требовалось дополнительной мощности на страгивание высоковязкой и тяжелой пульпы, как это было при старых трубах. Близким примером был проект применения биметаллических труб для шламопровода хвостохранилища Качканарского ГОКа, где главная ценность рождалась в связи с высокой износостойкостью центробежнолитых труб композиции ст20+90Х13, обладающей максимальной износостойкостью в условиях влажного коррозионного износа пульпой. Новизна заключалась в том, что при этом можно было бы изменить концентрацию пульпы до максимальной, что снизило бы потребляемую мощность насосов (уже нужны были насосы типа объемного вытеснения) и решило бы проблему быстрого высыхания пульпы. В свою очередь, это резко снизило бы риск прорывов дамб хвостохранилища. Задача могла быть решена, если бы ТССИ стала бы ЕРС-контрактором проекта.
Другим способом успешного "проталкивания" инжиниринговых находок могли бы стать стартапы, подтвержденные практикой испытаний и близкие к внедрению. Так, были разработаны совместные маркетинговые проекты с производителями кольцевых заготовок, с производителем гофрированных труб, с производителями сварных плетей радиантных труб, с производителями арматуры, где центробежнолитые заготовки использовались в сварнолитых корпусах или с производителями шаровых кранов и дисковых затворов, где преимущественно используются детали типа тел вращения. Пример расчета выгодности центробежнолитых заготовок для азотируемых шестерен ПО Белаз (фрагмент) показан ниже, табл.2
Табл. 2. Сравнительная таблица технических и коммерческих условий различных поставщиков для участия в проекте "Азотируемые шестерни"

Большую помощь в поиске новых применений оказывали материалы институтов и прямое общение со специалистами. В частности, рекомендации специалистов понадобились при отработке центробежного литья новых сплавов (Пример: новые кобальтовые стали для последующей раскатки холодным способом), отработке использования новых материалов с целью выхода на новые рынки (Пример: отработка литья вибродемпфирующих биметаллических сплавов для использования в полиграфической промышленности).
РАБОТА С ПОТРЕБИТЕЛЯМИ
В своем большинстве вопросы работы с потребителями по инновационной продукции разбивались на несколько блоков, исходя из особенностей продукта. В качестве трех вариантов, несущих ценность для потребителя и использующих доступные ресурсы компании, использовались:
- Решения на основе уникальности продукта. Пример: биметаллические валы для экструдеров, закладочные трубопроводы, толстостенный кожух полуоси карьерных самосвалов Белаз (центробежнолитая трубная заготовка с последующей ротационной четырехбойковой ковкой).
- Решения на основе комплектности. Пример: комплектация изделиями и заготовками для судостроительной, горной, химической, нефтехимической промышленности и пр.
- Решения на основе нишевого подхода: малые серии, невозможность комплектования крупными трубными заводами, литье специальных сталей, которые не выгодны для печей большого объема крупных заводов.
- Решения для отдельных групп потребителей. Пример: проекты, где центробежнолитые трубы могли использоваться как самостоятельная инновационная продукция. Пример: пульпопроводы алмазосодержащей руды ОАО "Алроса", металлошлаковые износостойкие трубопроводы для металлургических предприятий.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
Отметим, что практически любая находка по применению центробежного литья сопровождалась работой по прогнозированию. При этом некоторые интересные направления указывал патентный поиск, литературные обзоры преимущественно трудов НИИ, связанных с определенными направлениями применения центробежного литья или толстостенных труб. Они служили первым фактологическим материалом, основой для дальнейшего анализа по методике Б. Злотина с поиском и анализом развивающихся противоречий и определения противоречий в подсистемах оборудования, технологических схемах и пр., достигающей максимальной обостренности. Понятно, что анализировались только те элементы и подсистемы, где может использоваться центробежное литье. Значительную помощь в этом оказывал анализ перспективных линий развития по ЗРТС. В частности, как неоднократно подчеркивалось, одной из самых сильных линий развития, действующей в технической системе "Центробежнолитые трубы" была линия "Моно-Би-Поли".
Анализ линий развития технологического оборудования у потенциальных заказчиков приводил также к уверенности в том, что многие из найденных решений будут востребованы. Пример: использование биметаллических износостойких труб в закладочном трубопроводе скважин ПАО ГМК "Норильский Никель" позволило найти решение, которое было в "запасниках", но с использованием биметаллических труб стало бы основным. Так, ранее трубы сильно изнашивались при образовании водоворота при подаче закладочной бетонной смеси в скважину. В то же время это был элемент динамизации, который бы позволил закладочной смеси увеличить скорость и за счет своеобразного винтового вращения пройти более чем на 1,5 км большее расстояние по закладочной трубе, чем это было возможно при обычном методе, где этот эффект не использовался.
Другой интересной находкой стало определение того, что в огромных рудничных мельницах необходимо ввести разделительные полости, которые могли бы работать на измельчение отдельных фракций. Одним из соответствующих этому решений могли бы стать полые толстостенные трубы, становящиеся своеобразной мельницей в мельнице (используется линия дробления ТС) и позволяющие обеспечить более эффективное дробление и измельчение малых фракций руды в каскадном режиме. Загрузка по-прежнему производилась бы цильпебсами или шарами.
Отметим, что большую роль играет общение с потребителями. Оно должно вскрывать имеющиеся у них профессиональные стереотипы и устранять основанную на них психическую инерцию. Пример фрагмента статьи для повышения внимания к центробежнолитым фланцам приведен ниже, рис.6.

Рис. 6. Фрагмент статьи для вскрытия и разрешения потребительских стереотипов
ОБЩАЯ СХЕМА ИНЖИНИРИНГА
В конечном итоге работа над различными проектами позволила обобщить опыт разработки инжиниринговых проблем и предложить некоторый алгоритм решения инжиниринговых задач, названный АРИнЗ, рис. 7.

Рис. 7. Общая схема решения инжиниринговых задач по (АРИнЗ)
СПЕЦИФИКА И ОГРАНИЧЕНИЯ ПОДХОДА
Специфика применения АРИнЗ в области центробежного литья и ограничения подхода заключались в следующем:
- Анализ потребности приходилось делать из учета потребности сложной цепочки компаний, работающих в конкретной области. Отсюда поиск перспективной потребности, для удовлетворения которой можно было использовать центробежное литье, был затруднен и неочевиден.
- Анализ ресурсов и возможностей поставки литья должен был опираться на возможности завода. В связи с этим множество предложений по развитию продукции не проходило из-за отсутствия производственных возможностей, а часто и незаинтересованности завода.
- Анализ технологических эффектов и возможностей центробежного литья на конкретной установке (на базе конкретных материалов) и их взаимосвязи с направленностью движения потребностей клиента на основе анализа состояния рынка - компании - продукта, хотя и был затратен по времени, но выявлял уникальные конкурентные преимущества центробежнолитых заготовок.
- Максимальную эффективность в нахождении новых ниш давал анализ и согласование линий развития компании, продукта и рынка. При этом наиболее популярной линией развития был переход ТС "центробежнолитые трубы" - "Моно - Би - Поли" и использование новых сплавов, которые легко получить центробежным литьем, но применить которые трубные, кузнечные и пр. заводы отказывались по разным причинам.
- Наиболее приемлемыми решениями оказывались решения 2-3 уровня (по классификации уровней изобретений) или использование бесплатных технологических эффектов, которые можно было получить на доступном оборудовании с минимумом организационных согласований.
- Сложные аналитические и решательные инструменты ТРИЗ применялись в меньшей степени, наиболее эффективно было применять ДАРИЗ с опорой на ресурсы завода.
Работа необходимым образом сопровождалась разработкой множества документов - рекламно-информационных писем, опорных материалов для поддержки продавцов, написанием и размещением статей, разработкой бизнес-планов по направлениям, полевыми выездами и подписанием протоколов по сотрудничеству и внедрению центробежнолитых изделий и заготовок.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работа с использованием ТРИЗ-инжиниринга существенно отличается от традиционной формы проведения инжиниринговых работ. Это не только хорошее понимание потребностей клиентов, но в большей степени - управление ими на основе предвидения дальнейшего развития их продукции за счет эффективного применения законов развития технических и бизнес систем.
Управление инновациями в продукции за счет применения новых физических, технологических эффектов, постэффектов и сверхэффектов, глубокое понимание всех резервов своего оборудования создает те основы, на которых должен вырастать практический ТРИЗ-инжиниринг. Дальнее прогнозирование технологического развития клиентов, конкурентов и поставщиков и поиск решений, которые могли бы быть реализованы доступными предприятию технологиями, создает более прочную основу для "реальности" решений и их достаточно быстрого внедрения.
Совокупность последовательных шагов поиска инноваций, сжатых до Алгоритма Решения Инжиниринговых Задач (АРИнЗ), позволяет планомерно подходить к наиболее эффективному результату и наиболее вероятному внедрению инноваций, даже при наличии существенных ограничений производства конкретного предприятия.

Приложенные файлы

  • docx 4960242
    Размер файла: 743 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий