Сконструировать гиганта: интервью с главным конструктором «Уралмашзавода»

Латинское слово, от которого образовано наше «инженер», означало вовсе не профессию, а скорее особенность натуры. Его можно перевести на русский примерно как «изобретатель» или «выдумщик». И вот с такими-то специалистами мы и познакомились в конструкторской дирекции «Уралмашзавода», которую возглавляет Виталий Фурин, кандидат технических наук.

— Виталий, для начала расскажите, какое место в производственной цепочке «Уралмашзавода» занимает конструкторская служба? Ведь именно с работы конструкторов всё начинается…

— … ей же и заканчивается. У нас конструкторский блок сопровождает оборудование на всём его пути — от разработки до ввода в эксплуатацию.

Когда завод получает запрос от заказчика, мы готовим техническое предложение на разработку изделия. На стадии заказа переходим к рабочему проектированию, разрабатываем сборочные и детальные чертежи, обеспечиваем производство конструкторской документацией.

Далее, когда процесс производства уже идёт, конструкторский блок осуществляет авторский надзор, это называется «вести изделие». Когда же оборудование готово, завод приступает к испытаниям, в которых конструкторы тоже участвуют. Готовое изделие отгружают потребителю, начинаются пусконаладочные работы, и тут мы уже ведём авторский надзор за монтажом на объекте заказчика.

Получается, что у нас налажена достаточно широкая функциональная взаимосвязь со всеми службами завода, а также с заказчиком и впоследствии потребителем. Смотрите, ведь заказчику, прежде всего, не просто нужна дробилка. Ему нужен продукт определённой крупности в определённом объёме. И конструкторы как раз и строят это путь — от запроса до продукта.

— Сколько времени этот путь может занять?

— Смотря о каком изделии мы говорим. Для дробилки — порядка 6 месяцев, для экскаватора — около 10. Если это большой шагающий экскаватор, то может потребоваться 16-18 месяцев. У нас ведь есть и относительно небольшие изделия, в 30 тонн, а есть тот же шагающий экскаватор, который имеет массу 1800 тонн, и цикл изготовления, конечно, будет разный.

— Сейчас все только и говорят, что о цифровых двойниках изделий. Вы с такими решениями работаете?

— Да, и в последние годы мы очень продвинулись в этом вопросе. На самом деле, такие решения появились не сегодня и не вчера, мы с 2000-х планомерно внедряем программные продукты. Сначала возникли электронные базы хранения документации, в 2010-х годах мы начали работать с 3D-моделированием. На сегодняшний день мы создаём полноценную электронную копию изделия до болтов, с соответствующими габаритами и толщинами, выполняем все прочностные и усталостные расчёты.

Сейчас активно внедряем ассоциативное проектирование, ассоциативные чертежи. То есть конструктор, разработав 3D-модель, передаёт данные в чертёж, сохранив взаимосвязи. Если изменения происходит в модели, они отражаются и в чертеже.

Внедряем и функциональное моделирование. То есть в программной среде любой модуль изделия может быть собран из блоков. В каждом из них есть функционирующий узел, который описан математической моделью. Таким образом мы составляем, например, схему гидравлической системы дробилки или механизма подъёма экскаватора. И собираем мы схему из блок-модулей, каждый из которых имеет под собой математику.

И  теперь мы можем, скажем, изменить массу породы в ковше и отследить, как изменился крутящий момент электродвигателя или давление в какой-то системе. И всё это не очевидно не в результате испытаний, а по данным программы.

— То есть экскаватора ещё нет, а проконтролировать работу его механизмов уже можно?

— Да, это и есть цель создания цифрового двойника. То есть появляется программный макет, в котором сохраняются все функциональные зависимости, которые характерны для реальной машины. Заведены все параметры: токи, давление, напряжение, деформационные перемещения. И всё это можно проверять, не создавая опытный образец, что позволит не допустить ошибок «в железе».

— И всё-таки, цифровой двойник — это уже реальность или пока перспектива?

— Видите ли, у нас большая номенклатура изделий. Недавно мы делали дробилку для «Карельского окатыша», сейчас эти машины уже в эксплуатации. Это новое оборудование — и для нас, и в принципе для рынка. Так вот, детали для этой дробилки мы создавали, используя технологию цифрового двойника. Не все системы прогоняли через математический аппарат, только самые сложные. Гидропневматическая подвеска, например, — такое решение впервые в России применено для этих машин. И этот был самый настоящий цифровой двойник, который предшествовал «железу».

Конечно, я не буду говорить, что мы всё освоили всё постигли. Нет, тут глубина может быть бесконечной.

— Стало быть, конструктор с кульманом — это уже ретро?

— У нас, во всяком случае, таких нет, всё давно на мониторе. Мы, как видите, совсем недавно переехали в новые кабинеты, пока обживаемся, но кульманов точно с собой не привезли.

— Где же обучают конструкторов-машиностроителей нового века?

— У нас работают в основном выпускники Уральского горного университета и УрФУ. Но сейчас, например, стажируется студент МАДИ, специально к нам приехал на практику.

— В понимании молодых людей инженер-конструктор — это престижная профессия?

— Мне трудно судить. Когда я пришёл на завод, её вряд ли можно было назвать престижной. Знаете, лет 20-30 назад люди ведь уходили из профессии — она была не слишком востребованной. А потом горный рынок стал развиваться, наше предприятие поднялось. Сейчас я могу сказать, что конструкторы очень востребованы.

— А каким образом налажена связь между конструкторами и производством? В их взаимоотношения тоже вмешался прогресс?

— А как же. Мы сегодня освоили интересную модель работы с нашим литейным производством, которое расположено в Колпино — это под Санкт-Петербургом. Конструктор наш сидит здесь, создаёт 3D-модель и передаёт её в архив технолога-литейщика — это в два клика делается. Тот у  себя открывает этот проект, моделирует процесс заливки и смотрит, где будет напряжение, где кристаллизация, где зона повышенной вероятности образования дефектов и прочее.

После этого отправляет модель конструктору на доработку с комментариями: тут радиус увеличить, тут толщину уменьшить. Конструктор эти изменения вносит. В результате мы получаем цифровой объект уже с технологической привязкой.

— Речь, надо полагать, идёт о специальном софте?

— Конечно же. ПО в нашем деле играет огромную роль, и это очень узкоспециальные решения.
Скажем, проектируем мы мельницу, и есть задача: есть фрагмент руды 100 мм, нужно раздробить его на 50 частей. Вопрос: сколько энергии нужно потратить? Я, конечно, утрирую, но, чтобы рассчитать мощность двигателя, нужны примерно такие «уравнения». И никакая ручная математика тут не поможет, нужны мощные специализированные программные комплексы.

— Часть комплектующих вы закупаете. Не сталкиваетесь ли с тем, что производители, так скажем, отстают, не успевают за трендами?

— Мы находимся на таком рынке, который отстающих не терпит. Да, соглашусь, работа с поставщиками комплектующих — это отдельная задача, тут есть свои нюансы.

Вот недавний пример. Мы приобретаем электродвигатели, комплектуем ими наши мельницы, и оборудование нам нужно мощное, так как заказчик выдвигает требование: нужен класс энергоэффективности IE3, КПД 96%. Мы обращаемся к производителям, а нам говорят, что такого решения на рынке нет — 94-95%, но  96% не будет. А речь о таких машинах, где идёт битва за каждый процент. Что делать? Мы отсекаем производителей, которые требования не выполняют.

И заводы начинают крутиться, прорабатывать варианты: качество исходного сырья корректируют, сборку, подготовку и прочее. И как минимум двух поставщиков мы таким образом замотивировали повысить свой технический уровень. Раз рынок требует, значит нужно адаптироваться.

Я ещё раз скажу: добывающая промышленность — это та сфера, которая расслабляться не даёт, всегда держит в тонусе. Или ты соответствуешь требованиям, или уходишь. Это очень референтная среда: для выживания всегда нужен положительный опыт и отзывы. Вроде бы огромная добывающая отрасль в России, но при этом это чрезвычайно узкий рынок. Если что-то сломалось, что-то пошло не так, об этом немедленно будут знать все.

А стоит игроку с этого рынка уйти, его место тут же займёт конкурент — иностранные компании вон какие активные. С одной стороны, это сложность, конечно. А с другой — мотивация для инженеров, конструкторов, технологов постоянно изучать, внедрять, осваивать.

— Теперь понятно, почему вы так активно внедряете новые разработки. И они, разумеется, все проходят через конструкторский отдел?

— А по-другому никак, мы всё с нуля отрисовываем. Скажем, ЭКГ-35 уже в серийное производство пошёл — это большой проект, над ним работает отдельная команда. Сегмент рудоразмольных мельниц растёт, и уже три мельницы с диаметром барабана 9,5 м у нас в работе, а недавно 3,6 м для нас были «потолком». Дробилки со сложным качанием щеки — никогда мы такие машины раньше не делали, а сейчас у нас подписан контракт на шесть единиц. Тоже спроектировали, рассчитали, изготовили и уже испытали первые две машины.

— Новое оборудование — это всегда риск. Как вы понимание, что очередное начинание перспективно, что продукт будет востребован рынком?

— А вот приходится протаптывать себе дорогу. Причём не с помощью многотомных маркетинговых исследований, а путём переговоров с заказчиком. У него есть потребность — мы стараемся на неё отвечать.

Мы выбрали для себя определённые сегменты рынка, определённые операции: дробление, экскавацию, транспортировку, бурение (это сфера ИЗ-КАРТЭКС). И стараемся отвечать на 100% запросов в своей сфере, а также прорабатываем те, которые напрямую нашего оборудования не касаются. Это большая работа, но оно того стоит.

— Получатся, вы точно знаете, чего хотят современные заказчики. Какое оборудование им нужно? Более мощное? Более энергоэффективное? Более «умное»?

— А вот всё, что вы сказали. Заказчику нужно оборудование с высоким КТГ, и первый критерий — это надёжность. Второй — машина должна быть производительной и легко обслуживаемой, чтобы сложных сервисных операций было по минимуму. Сейчас все стремятся оптимизировать расходы, сократить штат, вывести ремонтные работы на аутсорс и так далее.

— Да, классический список. Не назвали только автоматизацию. Или нельзя заставить мельницу «поумнеть»?

— Есть у нас в качестве ответа кейс. «Карельский окатыш» В 2011 году вышел с инициативой — автоматизировать процесс дробления, сделать его интеллектуальным. Казалось бы, дробилка — машина, которая перемалывает руду, откуда тут интеллектуальное производство? Но мы стали эту тему раскручивать, совместно со специалистами заказчика прорабатывать. И внедрили гидравлику, которая регулирует размер щели без участия человека.

То есть дробилка сама себя загружает, автоматически снижает или увеличивает нагрузку, сама себя защищает от перегруза, попадания недробимых кусков породы и так далее. И вот наш комплекс дробления автоматизирован: оператор находится у монитора и просто следит за работой машины. Не сидит больше работник в  шумном и запылённом помещении, а комбинат повысил качество своей продукции и оптимизировал затраты. Потом этот опыт и другие предприятия переняли.

— А экскаваторы тоже «умнеют»?

— Экскаваторы мы оснащаем современной информационной системой. У нас сильная команда: программисты, конструкторы электрооборудования и автоматики. И все данные о работе машины можно увидеть, открыв мобильное приложение: сколько руды, сколько ковшей отгрузил, сколько времени работал и сколько стоял. Я уже не говорю о том, что осуществляется контроль работы всех систем: температуры, давления и прочего. На машине установлено 11 камер, и можно, находясь в кабине, отследить функционирование различных узлов.

— Когда мы были на производстве, специалисты отмечали, что каждый проект, каждая единица оборудования уникальны. А может ли продукция завода тяжёлого машиностроения в принципе стать серийной?

— Смотря что понимать под серийностью. Конечно, у нас есть модельный ряд мельниц, дробилок и экскаваторов. Но смотрите: есть в числе наших заказчиков Ковдорский ГОК, расположенный на границе с Финляндией, есть несколько восточных горнорудных компаний, у них объекты на Сахалине. А ещё есть «Полюс», для которого мы разработали экскаватор в северном исполнении, потому что ему нужно работать при температуре воздуха -55 градусов.

То есть климатические особенности в регионах добычи будут влиять на конструкцию машины. Это во-первых. Во-вторых, если говорить про те же экскаваторы, у угольщиков насыпной вес породы 1,6 тонн на м3, а  у рударей — 2,6 тонн, и это нам тоже нужно учитывать. В-третьих, условия залегания полезного ископаемого у всех отличаются, так что одному нужен узкий ковш, другому широкий. Ну и так далее.

В целом же у нас каждое новое изделие всегда отличается от предыдущей модели. Не радикально, нет, но  всегда есть нюансы. Потому что техника совершенствуется, меняются технологии, требования заказчиков. Меняется и сам рынок, появляются запросы на автоматизированные решения, на более энергоэффективные системы.

Да вот, пожалуйста — недавно пришло нам письмо от заказчика. Ему нужен дробильно-сортировочный комплекс на колёсном ходу. Мы такой продукции раньше не выпускали, но ничего, взяли запрос в работу. Вот они, живые примеры требований рынка, и это непрерывный процесс.

---

Беседовала Анна Кучумова