Курс «Современный ТРИЗ». Модуль «Алгоритм решения инжиниринговых задач АРИнЗ»

Горобченко Станислав Львович

Рис. 1. Цех центробежного литья ЛМЗ

На основе анализа были выявлены основные разрывы, которые ограничивают предприятие в разработке и внедрении инновационных продуктов для арматуростроения.

Основными ограничениями стали:

– недостаточные возможности оборудования,

– отсутствие технологий,

– потребность в выпуске серийного продукта, без значительных колебаний по типу применяемой технологии и номенклатуре,

– проблемы

с использованием в основном только дорогих материалов и невыгодностью использования дешевых материалов, не дающих желаемой прибыли,

– потребность в использовании имеющегося оборудования в связи с большой длительностью изготовления и стоимостью кокилей,

– необходимость работы на уже имеющемся рынке изделий из нержавеющих и специальных сталей и необходимость учета трудностей по выходу на слишком дальние от возможностей компании рынки.

В качестве основного продукта для дальнейшего развития были проанализированы основные конструкции шаровых кранов, как наиболее соответствующие осесимметричным центробежнолитым заготовкам для арматуры, рис.2.

Рис. 2. Общий вид шарового крана

Основной упор предложено было сделать на шаровые краны большого диаметра, где центробежное литье может иметь преимущество по основным комплектующим, рис. 6.3.

Рис. 3. Основные конструктивные элементы шарового крана с высокой степенью осесимметричности

Общая спецификация комплектующих узлов приведена ниже, табл. 1.

Табл. 1. Спецификация деталей шарового крана

Из общей спецификации изделий наибольший интерес экспертов, оценивающих возможности применения центробежного литья, вызвали:

– корпус

– крышка корпуса

– шар

– ось

– вал

– седло

– упорное кольцо

1.2. ПОТРЕБНОСТИ И ПРОБЛЕМЫ КЛИЕНТА

Учитывая способности предприятия по выполнению центробежных трубных отливок, было принято решение найти достаточную нишу рынка в области развеса литья до 3000 кг, что обеспечило бы максимально комфортные условия для работы литейного участка центробежного литья его термообработки, мехобработки, а также сочеталось бы с традиционными и доступными ресурсами по металлолому, поставке легирующих и пр.

Среди множества запросов, которые приходили в компанию, и на который мог бы быть достаточный спрос со стороны арматурных предприятий, были запросы на изготовление шаровых пробок крупных шаровых кранов, рис. 4.

Рис. 4. Шаровая пробка

Из других изделий вызывала интерес деталь типа "седло" с наплавкой стеллита, как правило, шабрирующее, в наибольшей степени отвечающее возможностям завода, рис. 5.

Рис. 5.

Общий вид шабрирующего седла

Из других осесимметричных деталей были также рассмотрены штоки и собственно корпус крана. Формирование концепции полого штока с учетом возможностей завода было рассмотрено ранее (см. статья Горобченко С.Л, Прогноз развития конструктивных решений в арматуре: полый шток, www.armavest.ru). Корпус крана представлял интерес с точки зрения использования центробежного трубного литья для применения в условиях абразивных пульп.

В настоящее время в приведенных изделиях, несмотря на массовость производства, используются технологии, свойственные единичной обработке изделий, в частности, это наиболее характерно для наплавки корпусов, шаров и, особенно, для седел, рис. 6.

Рис. 6. Стенд наплавки седел шаровых кранов

Проблемой было то, что все эти детали значительно меньше по цене, чем цена, которую предлагал бы за них завод. Несмотря на перспективность продукции по возможностям производства, завод от него отказывался.

ШАГ 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСОВ КОМПАНИИ И СИСТЕМООБРАЗУЮЩЕЙ ПРОБЛЕМЫ ПОТРЕБИТЕЛЯ

2.1. РЕСУРСЫ КОМПАНИИ

Ресурсами, которые были доступны компании ЛМЗ, могли бы стать достаточно разнообразные бизнес и технические ресурсы, а также ресурсы и тренды внешней среды и делового окружения.

В частности, были выбраны:

На уровне продукта:

– Возможность использования разнообразных сплавов в литейном производстве. При этом было возможно формировать разнообразные свойства отливок.

– Наличие легко реализуемых патентов и доступных разработок в области новых сплавов, прошедших как минимум опытно-промышленную апробацию.

– Возможность литья биметаллических трубных заготовок.

На уровне потребителя:

– Тренды к уменьшению массы и материалоемкости арматуры, повышению длительности срока службы и повышении уровня выполнения ими их главной полезной функции.

На уровне отрасли и рынка были выделены следующие ключевые факторы успеха:

• низкобюджетные цены на приведенные изделия

• растущие требования к надежности эксплуатации

• рост мероприятий по повышению безопасности

• внимание потребителей к уменьшению не только цены, но и стоимости за весь срок службы арматуры

• учет специфических требований потребителей.

2.2. СИСТЕМООБРАЗУЮЩАЯ ПРОБЛЕМА КЛИЕНТА

Было выделено многообразие решений по совершенствованию корпусов арматуры, шаровых пробок, штоков и седел шаровых кранов. Некоторые, наиболее часто применяемые решения, приведены ниже:

Шаровые пробки

– шаровая пробка выполняется из упрочненного материала

– шаровая пробка выполняется с хромовым покрытием для придания поверхностной твердости и коррозионностойкости

– шаровая пробка выполняется с плазменным (газоплазменным) напылением карбидов вольфрама, металлокерамическим покрытием или азотированием

– шаровая пробка выполняется с внутренней или внешней наплавкой

– шаровая пробка выполняется кованой для повышения прочности по сравнению с литой пробкой или пробкой, выточенной из проката