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

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

– пробка выполняется из трубной заготовки с гидравлической раздачей в сферу.

Корпуса шаровых кранов

– корпус выполняется раздельным

– корпус выполняется из трубной цилиндрической заготовки с дальнейшей раздачей

– корпус выполняется с наплавкой внутри

Седла

седла выполняются из отдельных заготовок с наплавкой на стенде

Анализ и обобщение выделенных решений показали основной тренд на совершенствование уже применяемых технологий. К ним можно было бы отнести повышение качества металла самой детали или переход к использованию биметаллической конструкции с наплавкой на базовый элемент детали более прочного материала с его дальнейшей термообработкой и шлифовкой.

Хотя последнее решение лучше решает вопрос повышения износостойкости, однако, в тоже время приводит ко многим другим недостаткам, ключевым из которых является увеличение трудоемкости и времени изготовления отдельных деталей. Вопрос качества износостойкости тоже может быть отнесен к спорным.

Экспертная группа выбрала для дальнейшего анализа шаровые пробки, как имеющие наибольший потенциал на рынке и максимально использующем ресурсы и производственные возможности предприятия.

ШАГ 3. УТОЧНЕНИЕ ЗАДАЧИ С УЧЕТОМ ЭТАПА ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОДУКТА, КОМПАНИИ И ПОТРЕБИТЕЛЯ (РЫНКА)

3.1. УТОЧНЕНИЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПРОДУКТА И КОМПАНИИ

Жизненный цикл продукта

Шаровые пробки

Анализ развития шаровых пробок показал, что, несмотря на то, что этот элемент, по сути, является основным рабочим органом (в зависимости от выбора главной полезной функции – регулирования или отсечки), однако, ему уделяется недостаточное внимание. Противоречие между необходимостью иметь цилиндрическую проточную часть и сферическую внешнюю часть пробки надолго определили основную направленность конструкции крана и достаточно большую материалоемкость кранов. Отметим, что способы решения этой проблемы при помощи простой раздачи трубной заготовки не прижились, поскольку уход от цилиндрической проточной части резко ухудшает состояние потока внутри ее.

Использование шаровых пробок с цилиндрической проточной частью сложилось достаточно давно и, несмотря на попытки использовать технологию с гидравлической раздачей пробки, по-прежнему является ведущей технологией. Такие пробки получили наибольшее распространение. Их цена достаточно низка из всех возможных вариантов. Основной тенденцией является поиск путей к большей унификации и совершенствованию некоторых элементов технологии – литья или ковки, покрытия или наплавки и пр.

Продукт в сегодняшнем состоянии можно отнести, по всей видимости, к середине 3-го этапа жизненного цикла, хотя сам шаровой кран в настоящее время имеет значительную тенденцию к росту и может быть отнесен к 3-му этапу.

Жизненный цикл компании (ЛМЗ)

Чугунные отливки, на которых ранее специализировался завод, чуть не привели его к банкротству в связи с чрезвычайно низкой ценой отливки. После прихода инвесторов на заводе заработала машина для центробежного литья трубных заготовок и после резкого разворота завода в сторону нержавеющих сталей его дела пошли на поправку.

Обобщая выделенные факторы, можно сказать, что линия этого продукта на заводе находится примерно на 2-м – начале 3-го этапа своего развития (т.е. ТС "продолжает развиваться и захватывать новые области").

3.2. УТОЧНЕНИЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ПОТРЕБИТЕЛЯ

Жизненный цикл потребителя

Арматурные компании, использующие шаровые пробки – это компании по производству и ремонту шаровых кранов. Их количество растет, они организуются в ассоциации (например, Ассоциация производителей шаровых кранов). Их рост зависит от возможности и степени вытеснения арматуры других типов, на которые ранее шаровые краны не претендовали, в частности, клиновых задвижек большого диаметра, а сами они (производители шаровых кранов) зависят от степени давления на них производителей дисковых затворов. Все вместе они зависят от инвестиционной активности и планов по модернизации крупных потребителей, где в наибольшей степени востребованы шаровые краны.