Бережливые инновации: Делать лучше с меньшими затратами - Джайдип Прабху

лучше и дешевле, одновременно обслуживая многих внешних клиентов в автомобильном, медицинском и аэрокосмическом секторах. В настоящее время GE Additive реализует более 1000 проектов и имеет 50 000 деталей аддитивного производства в эксплуатации. Только в 2023 году GE инвестировала $16 млн в модернизацию своих возможностей аддитивного производства. Компания стремится захватить бо́льшую долю рынка аддитивного производства, который, как ожидается, вырастет с $18 млрд в 2023 году до $95 млрд в 2032-м.

В GE считают, что, помимо экономических выгод, аддитивное производство помогает ее инженерам отучиться создавать вещи с помощью традиционных способов и позволяет мыслить иначе.

Как объясняет Эрик Гатлин, бывший руководитель аддитивного производства в GE Aerospace:

Это новая отрасль. У нас нет инженеров с 20-летним опытом работы в аддитивном производстве. У нас есть люди, которые пришли из разных областей и должны были переосмыслить свое мышление и освоить новые инженерные практики. Мы хотели создать обучающую среду, потому что для этого нет инструкции.

В апреле 2024 года GE Additive была переименована в Colibrium Additive.

Hewlett-Packard (HP) – еще один крупный американский игрок в аддитивном производстве. Демократизировав прежде 2D-печать, эта же компания разработала технологии и услуги аддитивного производства, чтобы сделать 3D-печать доступной для всех производителей. Multi Jet Fusion от HP – это процесс аддитивного производства, позволяющий производить большое количество целевых деталей, по словам HP – в 10 раз быстрее и дешевле конкурирующих технологий. Metal Jet от HP – это технология аддитивного производства для крупносерийного производства металлических деталей, обеспечивающая в 50 раз бо́льшую производительность, чем другие 3D-системы, при меньших затратах.

HP предлагает оба своих решения аддитивного производства четырем отраслям, производящим высокоперсонализированные продукты: автомобильной, обувной (а также производителям стелек), стоматологической и медицинской. Volkswagen использует Metal Jet для производства 10 000 высококачественных металлических деталей всего за несколько недель и планирует печатать на 3D-принтере до 100 000 деталей ежегодно. SmileDirectClub, телестоматологическая компания из Нашвилла, использует Multi Jet Fusion для ежедневного производства 50 000 индивидуализированных прозрачных элайнеров для выравнивания зубов (остаточный 3D-материал и обработанные слепки рта перерабатываются для изготовления новых продуктов).

GM также работает с GE и HP для изучения способов экономически эффективного проектирования и масштабной 3D-печати своих автомобильных компонентов и подсистем – более легких, прочных и устойчивых. GM и производитель шин Michelin совместно разрабатывают Uptis – подключаемую безвоздушную 3D-печатную автомобильную шину, изготовленную из возобновляемых материалов биологического происхождения и полностью пригодную для переработки. Uptis может выдерживать гораздо более сильные удары и воздействия, чем обычная шина, что делает ее устойчивой к проколам. Учитывая, что американцы выбрасывают почти 300 млн шин ежегодно – эквивалент веса 300 Эйфелевых башен, – Uptis может проложить путь к устойчивой мобильности в США.

Стремительно дешевеют не только 3D-принтеры, но и промышленные роботы. Например, коллаборативный робот Sawyer, созданный Rethink Robotics (входящей в HAHN Group), сегодня продается всего за $30 000. Результатом стали 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[37]) 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.

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 450 000 роботов. Прогнозируется, что к 2035 году в стране будет задействовано свыше 1 млн промышленных роботов. Учитывая, что производительность труда у робота на порядок выше, чем у человека, 1 млн 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). Южная Корея занимает первое место по плотности роботов с 1000 роботов на 10 000 сотрудников: в три раза выше показателя Китая и в четыре – США. По данным Института Брукингса, бо́льшая часть из 250 000 промышленных роботов в США установлена всего в 10 штатах Среднего Запада и Юга, где сконцентрирована промышленная деятельность США.

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.

Распределенное микропроизводство

Распределение (или децентрализация) микропроизводства – еще один подход, позволяющий компаниям резко снизить издержки и повысить скорость и гибкость инноваций. Сегодня в промышленности принято излишне полагаться на централизованную, пирамидальную модель производства. На вершине пирамиды – десяток-другой крупных заводов – производителей (например, Gigafactory от Tesla) продуктов массового потребления, которые развозятся оттуда в контейнерах по морю, воздуху и суше на несколько сотен крупных оптовых складов, разбросанных по всему миру; со складов продукты доставляются грузовым транспортом в тысячи супермаркетов, где их и приобретают миллионы розничных покупателей. Такая пирамидальная модель организации массового производства и сбыта высокоэффективна и обеспечивает огромную экономию за счет укрупнения масштабов, однако она требует внушительных капиталовложений и множества ресурсов, включая земельные и энергетические, и к тому же не способна гибко подстраиваться под быстро меняющиеся и отличающиеся все бóльшим индивидуальным разнообразием нужды, потребности и вкусы широкого спектра потребителей. Распределенное микропроизводство предусматривает обрушение иерархической пирамиды и превращение ее в распределенную горизонтальную сеть из сотен и даже тысяч микрозаводов, расположенных в непосредственной близости от розничных точек сбыта и способных производить малыми партиями гибко индивидуализируемые, малогабаритные продукты из местных материалов, деталей и комплектующих. Распределенное производство требует радикальной смены мышления. Американские компании должны научиться мыслить и действовать «горизонтально». Вместо того чтобы одержимо «масштабировать вертикально вверх» свои операции на крупных централизованных заводах, компании должны «масштабировать горизонтально вширь», используя распределенную сеть поставок со множеством микрозаводов, расположенных рядом с клиентами. Таким образом они могут быть более гибкими и экономически эффективно справляться с многообразием потребностей.

Концепция микрозаводов была предложена в 1990 году японской Инженерно-механической лабораторией, а сегодня микрозаводы стали популярнейшей тенденцией во всем мире и пользуются широкой поддержкой со стороны академических и прикладных научно-исследовательских институтов, правительственных и корпоративных программ НИОКР.

Bright Machines (BM) – стартап из Сан-Франциско, разрабатывающий полностью автоматизированные и легко настраиваемые микрозаводы, приближающие производство к клиенту, прокладывая путь к гибкому и устойчивому производству. Микрозаводы BM, состоящие из модулей размером с крупный холодильник, используют адаптивных роботов, машинное обучение и компьютерное зрение для выполнения сложных и тонких задач, таких как установка десятков процессоров стоимостью $1000 на печатную плату. Поскольку система