Бережливые инновации. Технологии умных затрат
Шрифт:
Композитные материалы из углеродных волокон и эпоксидной смолы весят вдвое меньше стали, не уступая ей в прочности. Они находят все более широкое применение не только в автомобильной, но и в авиакосмической промышленности, тем более что позволяют отливать цельные крупногабаритные элементы конструкции без клепочных или сварных швов, что делает производимые из них корпуса предельно прочными и надежными.
ЗО-печать явилась крупным прорывом в технологиях промышленного производства. В сочетании со средствами компьютерного проектирования и другими цифровыми инструментами ЗО-принтеры резко снижают себестоимость продукции и одновременно повышают возможности массового производства изделий по индивидуальным заказам.
Используемая в ЗD-печати технология послойного синтеза заключается в добавлении к изделию материалов до готовности. По эффективности использования ресурсов это полная противоположность традиционно использовавшимся в XIX–XX веках субтрактивным («вычитающим») производственным технологиям, в частности механообработке, когда из большей по размерам заготовки, например металлической
52
Бет Комсток (англ. Elizabeth «Beth» Comstock, p. 1960) – подробнее см. главу 7. – Примеч. ред.
Есть у ЗD-принтеров и другие завидные свойства и возможности. С каждым годом ширится спектр используемых материалов, допускающих послойное выращивание предмета: уже сегодня возможна трехмерная печать продуктов из самых разнообразных материалов, включая различные пластмассы и нержавеющую сталь, керамику и стекло. Современные принтеры способны даже печатать сложные механические изделия с подвижными деталями, не требующие последующей сборки. Методом ЗО-печати можно сегодня изготавливать очень многое – от мелочей типа бижутерии и конфет до технически сложных и крупногабаритных продуктов, включая ортопедические и зубные протезы, концепт-кары, строительные конструкции и персональные электронные устройства. При этом множество инициатив по созданию программных продуктов с открытыми исходными кодами и краудфандинговых проектов было направлено на резкое снижение стоимости ЗD-принтеров и открытие простым людям массового доступа к возможностям самостоятельного или под заказ изготовления продуктов методом трехмерной печати. К примеру, именно с целью сделать 3D-печать «доступной миллионам» в мае 2014 года Autodesk, компания – разработчик компьютерных средств проектирования, запустила общедоступную программную платформу Spark, призванную максимально упростить ЗО-моделирование и печать. И в том же месяце стартап M3D собрал через краудфандинговый сервис Kickstarter ни много ни мало 3,4 млн долларов на проект предельно простого в использовании базового ЗО-принтера по цене 300 долларов за штуку. Особо впечатляет производство на ЗО-принтерах деталей для реактивных истребителей. В декабре 2013 года британская транснациональная военно-промышленная компания ВАЕ Systems успешно завершила испытания новой модификации истребителя-бомбардировщика Tornado GR4 с рядом ЗО-печатных металлических компонентов в конструкции и теперь налаживает производство таких запчастей для авиационных соединений, где Tornado GR4 состоят на вооружении. Инженеры ВАЕ Systems полагают, что некоторые детали будут стоить не дороже 100 британских фунтов (около 160 долларов). В масштабах Королевских ВВС Великобритании экономический эффект от внедрения технологии производства запчастей методом ЗО-печати, согласно расчетам, составит в ближайшие четыре года 1,2 млн фунтов (около 1,9 млн долларов). Майк Мюррей, главный конструктор интегрированного фюзеляжа GR4, отмечает:
Запчасти теперь можно производить на любой базе, где захотите, при условии, что туда можно доставить эту машину [для ЗО-печати], а это значит, что можно наладить техническую поддержку любых других платформ, например боевых кораблей и авианосцев. При наличии целесообразности такие машины можно выдвигать непосредственно к линии фронта, что дает возможность обслуживать и ремонтировать боевую технику без ее традиционного отвода на тыловые оборонные предприятия [53] .
53
RAF jets fly with 3D printed parts. – BBC News, January 5th 2014.
Исходя из собственного четвертьвекового опыта, в GE также полагают, что подобные инструменты помогут спровоцировать новую промышленную революцию. Компания построила полноразмерный опытный цех в Цинциннати, штат Огайо, для разработки и вывода на промышленные масштабы технологий производства новых сплавов и промышленного оборудования для послойного синтеза различных компонентов продукции компании. В распоряжении GE имеется глобальная техническая проектная группа в составе 600 инженеров-конструкторов на базе 21 производственной лаборатории аддитивного синтеза. Более того, GE намерена апробировать производство деталей и компонентов методом ЗО-печати в ряде направлений своего бизнеса и, в случае успеха, развернуть их полномасштабное производство. В частности, GE Aviation планирует к 2020 году произвести методом промышленной послойной печати порядка 100 тыс. комплектующих для авиационных двигателей. В частности, методом ЗО-печати будет производиться топливная форсунка для нового турбовентиляторного двигателя CFM LEAP. В производстве медицинского оборудования инженеры-разработчики GE планируют значительно удешевить и ускорить за счет трехмерной печати производство пьезоэлектрических
Стремительно дешевеют не только ЗО-принтеры, но и промышленные роботы. Например, антропоморфный робот Baxter производства Rethink Robotics сегодня продается всего за 25 тыс. долларов США. Результатом стала волна автоматизации производственных процессов и, как следствие, повышение производительности и качества, а главное, резкое расширение возможностей для быстрой и гибкой переналадки производств. Исследовательский институт SRI International из Кремниевой долины по заказу Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам (DARPA) [54] при Минобороны США занимается проектированием более ловких, компактных и легковесных роботизированных манипуляторов по цене вдесятеро дешевле и потребляющих в 20 раз меньше электроэнергии, чем существующие промышленные роботы, и при этом способных надежнее справляться с более сложными задачами в динамично меняющейся обстановке.
54
Модульная платформа с поперечным расположением двигателя (с нем.) – основа для разработки новых автомобилей. Под термином «автомобильная платформа» понимается совокупность проектных, инжиниринговых и производственных решений, а также конструктивных элементов, которые используются в производстве нескольких моделей автомобилей одного класса одной или нескольких марок. – Примеч. ред.
Недорогие промышленные роботы широко используются также в Германии и Японии, испытывающих дефицит рабочих рук в силу быстрого старения населения. На самом деле мировым лидером по степени роботизации производств сегодня является именно Япония, где на фабриках и заводах «трудятся» свыше 300 тыс. роботов. Прогнозируется, что к 2025 году в стране будет задействовано свыше миллиона промышленных роботов. Учитывая, что производительность труда у робота на порядок выше, чем у человека, миллион роботов заменит 10 млн рабочих, что эквивалентно 15 % японского рынка рабочей силы по состоянию на 2012 год (65,3 млн человек по данным Всемирного банка). «Роботы – краеугольный камень конкурентного преимущества Японии на международных рынках», – считает замминистра торговли Японии по промышленной политике Шуничи Учияма.
Роботы и учатся быстрее людей, и гибче адаптируются к изменившейся ситуации, и перепрофилируются более оперативно. По этой причине на автозаводах, в частности Ford и GM, все шире используются роботизированные конвейерные линии сборки со сменной инструментальной оснасткой, предусматривающие быстрое перепрограммирование с выпуска одной модели автомобиля на выпуск другой.
Новые цифровые инструменты, включая ЗО-принтеры и недорогую робототехнику, позволяют реализовывать такие ресурсосберегающие подходы, как социальное предпринимательство, непрерывное и децентрализованное производство.
Модель социального предпринимательства выходит за рамки производственных цехов и включает в технологический процесс конечных потребителей или пользователей. К примеру, стартап Quirky, специализирующийся на быстром продвижении новых потребительских товаров и обосновавшийся в одном из нью-йоркских складов, отбирает лучшие идеи из числа выдвигаемых членами онлайнового сообщества пользователей и реализует их в инновационных продуктах. Часть офисного и одновременно проектно-производственного студийного комплекса Quirky отведена под необходимое для быстрого изготовления прототипов и опытных малых партий новых продуктов оборудование – фрезерные станки, лазерные резаки, покрасочные камеры и ЗО-принтеры. Изобретатели лично присутствуют в механических мастерских Quirky, наблюдают за процессом изготовления, дают подсказки относительно выбора цветовой гаммы и внесения текущих усовершенствований в проекты, а иногда даже и назначают цену. После этого удачные прототипы передаются в серийное производство, заказываемое сторонним предприятиям, а конечные продукты поступают в онлайновую продажу и/или реализуются через магазины.
Важным аспектом бизнес-модели компании является прямая денежная заинтересованность самих изобретателей в успешном производстве. По заявлениям Quirky платформа сразу же по поступлении отчисляет в пользу разработчиков из своего сообщества изобретателей 10 % выручки; так, по итогам 2013 года изобретатели и онлайновые участники проектов поделили между собой куш в размере 3,8 млн долларов США. По словам гендиректора Quirky Бена Кауфмана, еженедельно компания доводит до завершения разработку двух проектов продуктов массового спроса. Некоторые продукты Quirky становятся плодом совместных идей, выработанных в рамках краудсорсинга. К таковым относятся, в частности, сетевой фильтр на несколько розеток изменяемой конфигурации, бытовой яичный сепаратор и кондиционер воздуха с управлением со смартфона. На встречах с руководителями промышленных корпораций Кауфман приводит эти примеры в доказательство того, что самые инновационные технические идеи и решения совершенно не обязательно становятся результатом заседаний советов директоров или разработок корпоративных лабораторий, а могут генерироваться потребителями и просто увлеченными людьми с улицы.