В данной статье расскажу об истории своей деятельности на ниве конструирования и производства комплектного распределительного и не только электрооборудования. Я его проектировал, конструировал и организовывал производство. Заказчикам отгружены тысячи единиц продукции, на многие… миллиарды, получается, рублей.
С чего все начиналось
В начале карьеры я занимался продвижением компонентов электротехнических устройств корейского бренда LSIS (в те времена еще LG), когда он только выходил на российский рынок. Были это низковольтные автоматические выключатели разных типов, контакторы, тепловые реле. Потом к ассортименту добавились частотные преобразователи, контроллеры, ЖК-панели.
Надо было сопровождать применение продукции компании на этапах от «pre-sale» до эксплуатации у всех заинтересованных сторон (а это отделы Главного энергетика и промышленной автоматики, служба закупок, проектные организации) по всем техническим вопросам. Особенно доставляла необходимость предоставлять технические консультации. Вы думаете, они придуманы, чтобы предоставлять полную информацию о технических аспектах изделий? Нет, в основном это сеансы психотерапии, а иногда теологии.
— А точно с частотником ничего не случится, если я его сюда поставлю?
— Ээээ… если в месте установки соблюдаются все эксплуатационные ограничения, выполняются проектные требования….
— Нет, ты мне точно скажи: бахнет или не бахнет!
— Ничего не случится, зуб даю.
— То-то же, убедил, чертяка.
Ну а предъявить претензии, что завод изготовитель не делает такой же автомат, но с перламутровыми пуговицами — это вообще по классике.
Уже тогда приходилось иногда разрабатывать конструкторскую документацию на шкафы и щиты, рассчитывать параметры электрических принципиальных схем для подбора оборудования. Оказалось, что проектировщики редко видели то, что они проектируют вживую, страдали жуткой неуверенностью при принятии любых технических решений. И постоянно косячили, да. Эксплуатация же время обычно предпочитает тратить на более важные дела, чем инженерное творчество. Им всем следует помогать во имя добра и размещения заказа.
Помогал, видимо, хорошо. Количество запросов увеличилось пропорционально времени работы. И в полном соответствии со вторым законом диалектики, количество способствовало переходу в качество. Мне увеличили план, нарезали новые задачи и сделали начальником. Поставка комплектующих больше не удовлетворяла потребности бизнеса, было решено перейти на поставку комплектного оборудования в сборе и уже не так важно на какой элементной базе.
Распределение электроэнергии
Система электроснабжения обеспечивает поступление электрического тока потребителям (желательно каждому по потребностям, но не обязательно), причем так, чтобы это не сопровождалось травмами, пожарами и иными неприятными последствиями. Поэтому нельзя просто так взять и подвести провод от электростанции (даже если это ваш личный дизель-генератор) к любимому холодильнику. Точнее некоторое время, если напряжение совпадает, а мощность источника позволяет, такое проработает, но счастье не будет долгим. Пожар, больница, кладбище — выберете любое на выбор, оно неизбежно, увы, случится.
В прошлой редакции статьи здесь была глобальная схема электроснабжения, но в контексте данной статьи она, полагаю, избыточна. Оставим ее для дальнейшего развития темы: от электрооборудования к комплексным решениям по электроснабжению. Оно, как вы понимаете, тоже случилось со мной (смотри, например, статью «ЕЭС и электроснабжение предприятий, про высокое напряжение и устройство ГПП-110кВ»).
На предприятиях (а только у них имеется потребность в дорогостоящем распределительном оборудовании, которое сложно собрать в гараже у Саныча) используются в основном низковольтные щиты 0,4кВ (в рамках системы 0,4/0,23кВ), распределительные устройства среднего напряжения 6(10)кВ и трансформаторные подстанции, куда к уже обозначенным компонентам добавляют силовой трансформатор.
Распределительные устройства среднего и низкого напряжения конструируются едиными Изделиями и могут изготавливаться на сборочных производствах до достижения высокой заводской готовности. Соответственно, их покупают, монтируют, подключают требуемые электрические линии (питания, отходящие и всяческие контрольные), выполняют пусконаладку, сдают в эксплуатацию и наслаждаются начинают эксплуатировать «и в хвост, и в гриву», пока не рассыпятся. Приезжаешь на предприятие, спрашиваешь «есть че электрического заменить», а в ответ: «да нет, зачем? работает и ладно». Ну да, а потом в новостях читаешь, как это предприятие сгорело по причине короткого замыкания непонятным причинам.
Вообще-то прежде, чем конструировать и собирать оборудование, его надо еще спроектировать в рамках системы электроснабжения. Рассчитать требуемые параметры, проверить условия работы в разных режимах и то, что оборудование защитит в случае возникновения неприятностей чрезвычайного происшествия. Но уверяю, если бы проект не требовался при сдаче не некоторые опасения в части ответственности, то многие персонажи от энергетики такой ерундой сроду не занимались бы. Не раз встречал я тогда заявки, присланные по факсу (помните, что это такое?), выполненные корявыми знаками от руки. А в гараже, если у Саныча спросить: сработает ли, например, УЗО, если схватиться за оголенный провод после него — можно получить в зубы. Хотя хуже, если под настроение он предложит прямо тут провести эксперимент.
Распределительные устройства низкого напряжения
Если разместить электротехнические компоненты в шкафной оболочке и выполнить монтаж соединений, то можно сделать распределительное устройство. Конечно, все так просто, когда речь идет о низковольтном оборудовании, да не на очень высокие токи. Но кто у нас боится сложностей?
Распределительные устройства низкого напряжения (РУНН) или низковольтные комплектные устройства (НКУ) бывают очень многих типов.
Постепенно мы освоили производство их всех.
В жилых, общественных и административных зданиях применяют вводно-распределительные устройства (ВРУ), щитки распределительные (квартирные, этажные), силовые (ЩР, ЩК, ЩЭ, ЩС), щитки освещения (ЩО, ЩАО). Это наиболее распространенные названия, так-то они могут генерироваться случайным образом. Ну или под настроение инженера-проектировщика раздела марки электрооборудования и электроосвещения ЭОМ.
Но вообще их производить невыгодно от слова совсем. Покупателями выступают строительные компании и готовы платить копейки. И, честно сказать, есть у меня подозрения, что по итогу их клепает в гараже тот самый Саныч. Это так — информация на заметку для счастливых обладателей нового жилья в многоквартирных домах.
На промышленном предприятии номенклатура по названиям значительно больше. Частично это связано с тем, что когда-то оборудование пытались унифицировать, выпуская типовые распределительные шкафы. Те времена прошли, но названия на схемах электроснабжения предприятий остались. Некоторое влияние оказывает тесная смычка с западными производителями — у них свои названия. Но в основном виновата вся та же буйная фантазия причастных лиц.
Вот, например, пункты распределительные (ПР), тот же распределительный щит, но ПР. Причем туда постоянно норовят засунуть функции, которые изначально в серии не закладывались, например, управление каким-нибудь отдельным приводом. А это уже должен быть отдельный шкаф с названием «ящик управления» (ЯУ).
Мелочевку, хотя за нее все-таки платят (энергетик все-таки лицо ответственное), экономически целесообразно собирать либо большой серией, либо вместе с крупным НКУ. Главные распределительные щиты (ГРЩ), распределительные устройства (РУ), главные распределительные щиты ввода и учета электроэнергии (ГРЩВУ) и т. д. Они отличаются большими номинальными токами, то есть наличием алюминиевых или медных сборных шин, к которым подключаются отходящие автоматические выключатели.
Максимально мы выпускали НКУ на токи до 6300А (точнее, конечно, до 5900А по Таблице 1.3.31 ПУЭ). Такие изделия требуют уже тщательной конструкторской проработки. Цена ошибки может стать неприятным сюрпризом.
Когда общаешься с энергетиками малых и средних предприятий, их посыл в части требования к НКУ — больше свободного места, простая и надежная конструкция. Им удобнее такое устройство обслуживать и ремонтировать. Но у промышленных гигантов стандарты, в которых во главу угла поставлена безопасность. НКУ для них ко всем дополнительным наворотам должны иметь внутреннее секционирование, чтобы не один энергетик не пострадал.
Требования разных заказчиков всегда отличались, поэтому каждое изделие по итогу приходилось конструировать индивидуально. Неоднократно инициировались попытки всю линейку изделий стандартизировать. Но если крупные заводы, наверное, могут сказать своим потребителям продукции: «бери, из того, что есть, ну или уходи», мы на такое кощунство пойти оказались не в состоянии.
А требований много и у всех свои. Тут специальные условия размещения, тут на другом оборудовании собрать надо, здесь типовой вариант не влезает…
Сейчас сборка осуществляется по принципу свободного проектирования для удовлетворения любых запросов дорогих клиентов, кроме интимных. И для кого только мы не изготавливали оборудование: для Кировского завода, «Монди СЛПК», компаний группы «СВЕЗА», «Акрона», «Северстали», «ГК Doohan», «Ургалуголь», «Норильского никеля» и еще многих, многих других компаний.
Шкафы автоматики, шкафы управление моторными приводами
Не минула участь изготавливать щитовое оборудования для систем автоматизированного управления технологическими процессами (АСУТП). Каждый год компания реализовывала десятки таких систем «под ключ» и производство должно было обеспечить изготовление шкафов управления (ШУ), щитов станций (силовых) управления (ЩСУ), шкафов управления моторными приводами (по-буржуйски — MCC: Motor Control Centers), пультов управления (ПУ), телекоммуникационных и серверных шкафов (стоек) (ШК).
Специфика их изготовления состоит в большом объеме монтажа слаботочных электрических соединений, где легко напортачить. Нужно обязательно проверять все. То есть, выполнять полноценные приемо-сдаточные испытания. Зато для таких изделий не требуется тщательная проработка конструкторских чертежей. Накидал в EPlan (статья) монтажную панель - можно собирать.
Кстати, как оценить тепловыделения от электрооборудования, в том числе щитов MCC, я пишу тут.
Распределительные устройства среднего напряжения
Речь идет о комплектных распределительных устройствах (КРУ) 6-10 кВ для приема и распределения электрической энергии соответствующего напряжения. Они бывают разных типов, но мы изготавливать стали только один — камеры сборные одностороннего обслуживания (КСО). Во-первых, они проще по конструкции, во-вторых, дешевле и востребованнее у потребителей. Номинальный ток изделий такого типа обычно ограничивается значениями 1000А (хотя удавалось по запросу и с минимальными доработками выпускать их на 1600А), выкатных блоков не предусмотрено, габариты и вес минимальные. И да, тут возможна стандартизация, так как схемы унифицированы. Менять в зависимости от запроса, по существу, приходится только выключатель, да цифровой терминал защиты.
Запуску в производство предшествовал НИОКР, на который было потрачено около полугода, с учетом двухэтапных испытаний. К среднему напряжению все-таки отношение другое, оно опаснее и последствия выхода из строя оборудования для потребителя намного серьезнее. В те времена еще нельзя было получить заказ, если готовое изделие (даже при наличии референсов) самым тщательным образом не изучит ответственный специалист заказчика. Сейчас, конечно, подход изменился, да и количество ответственных инженерных специалистов сократилось.
Так в 2017 году один заказчик по проекту, где были применены наши ячейки (камеры КСО имеют обозначение, включающее указание на завод-изготовитель) купил у какой-то левой конторы по результатам тендера вот такую красоту.
Цели НИОКРа состояли в разработке линейки изделий, технических условий для них, изготовлении опытного образца, его испытаниях и сертификации получившейся серии. Все цели были достигнуты.
Из любопытного: в процессе испытаний было выявлено, что указания завода-изготовителя вакуумного выключателя не позволяют обеспечить требуемые температурные параметры в районе контактного соединения. Пришлось ставить дополнительно радиаторы и проводить повторные испытания. Это к вопросу о том, что просто собрать изделие часто недостаточно.
На самом деле, когда запускали производство КСО, мы имели план. Хороший план. Согласно нему следующим шагом в развитии производства должен был стать выпуск комплектных трансформаторных подстанций наружной установки (КТПБ) в блок-модульном исполнении. Для этих комплектных электроустановок КСО вполне достаточно.
Комплектные трансформаторные подстанции
Хотя план предполагал выпуск КТПБ в обозримом будущем, фактически реализовать план нас заставил печальный случай. Мы разместили срочный заказ на блок-модули на стороннем производстве в Чебоксарах на заводе, который выпускал их еще в советские времена. Заказ был для Газпрома. Завод в Чебоксарах героически подтвердил сроки, получил аванс, приступил к изготовлению и обанкротился.
И все. Больше изготовителей, которые могли бы помочь нам выдержать обязательства не нашлось. После яростных прений пришло осознание: никто, кроме нас.
Если НКУ и КСО можно собирать без специального грузоподъемного оборудования, то блок-модули для КТПБ нет. Пришлось арендовать вторую площадку, где есть кран-балка. В срочном порядке готовить документацию, набирать персонал, организовывать работу, заниматься сертификацией.
Договорные сроки сорвали. Но изделия сдали, а главное запустили производство новой продукции.
А так выпуск КТПБ требует дополнительно разработки конструктива и внутренних инженерных сетей: электроосвещения, розеточной, охранно-пожарной сигнализации, отопления и вентиляции. Также необходимо пакетировать НКУ, КСО и силовые трансформаторы в блок-модуль. Хотя с трансформаторами, я погорячился, часто едут отдельно и устанавливаются по месту. Тяжелые они.
Организация конструирования…
К моменту принятия решения об организации сборочного производства мною выпускалась конструкторская документация в объеме, достаточном для изготовления на стороннем производстве (схемы, чертежи общего вида, спецификации). Процесс пришлось полностью переосмысливать, так как своим монтажникам, как не удивительно, этого было недостаточно.
А еще требовалось масштабирование, так как количество выпускаемой документации возросло многократно.
Нам пришлось срочно перестраиваться. Я говорю нам, так как это была, конечно, работа целой команды специалистов: от менеджеров до инженеров.
Конструкторский отдел укомплектовать квалифицированными специалистами не получилось, но это не смущало — была возможность брать выпускников вузов, воспитывать и обучать их. Самые нерадивые отправлялись повышать квалификацию непосредственно в цех, через работу руками. Кто-то возвращался просветленный, а кто-то оставался работать там на постоянной основе или гордо уходил в туман.
Главное найти баланс между желаемым и минимально требуемым результатом. Если все делать, например, по ЕСКД, то любое изделие будет дорогим. Но по ЕСКД и не требуется. Необходимо выделить основные моменты, которые важны стейкхолдерам: отделу комплектации, складу, монтажникам, отделу технического контроля. На основании этого уже сформировать разрабатываемый пакет документов и для каждого конкретизировать содержание. И контролировать на всех этапах разработки, чтобы результаты соответствовали.
А остальное, то, что повторяется от изделия к изделию, можно описать, например, в стандарте организации.
По итогу выстроили процесс, а параллельно перешли на унифицированное программное обеспечение: схемотехнические решения выполняли в EPlan, а чертежи и главное 3D-сборки в КОМПАС.
Меня, кстати, много раз спрашивали, а зачем нужно 3D. И когда без него нельзя никак.
Докладываю. Моделировать в 3D нужно для щитов со сборными шинами, которые на большие токи. Тогда начинается реальная экономия за счет уменьшения времени на сборку изделия, а также сокращаются ошибки при изготовлении шин. Медь дорогая. Представьте, что вы неправильно согнете или рассверлите пакет шин 120х10 мм.
Еще важно увидеть картину в целом, если монтаж плотный. Без проработки можно получить пересечения, как следствие, короткие замыкания.
А остальных случаях, по договоренности с монтажниками можно обходиться 2D.
Наши предки собирали щиты вот без этого всего.
… и сборочного цеха
Производство — это прежде всего процессы и организация в них людей. То есть, сначала, мы, конечно, просто набирали людей, а потом долго заставляли их взаимодействовать между собой, обмениваться нужной информацией, чтобы на выходе получался нужный продукт, да еще и в требуемые сроки. Нервных клеток это все сжигает много, но от положительного результата, иногда вырабатываются эндорфины.
Ниже перечень вопросов, которые пришлось решать по ходу дела.
1) Как это все должно работать?
Банальности, вроде «определите цели, конкретные задачи», «опишите все, что происходит: от поступления заявки, до сдачи готового изделия заказчику» я писать не буду. Это все нужно и важно, но корень зарыт не тут. Процесс по классике рассматривается «как должно быть», а надо рассматривать «как он может пойти, если». То есть очень важно сразу проработать такие сценарии для него, когда все идет не по плану. Мы, естественно, учились на ошибках, решали проблемы по мере поступлений.
2) Материальное обеспечение
Производство должно иметь достаточные площади, нужное количество инструмента, а также склад, где поддерживаются расходники для обеспечения производства. В начальный момент времени данные по его загрузке присутствуют только эмпирические, а реальность она всегда другая. Так ко временам простоя, который всегда случался в момент внешнего кризиса, склад был загружен кучей неликвида. Был даже случай, когда часть его бесплатно раздавали заказчикам, чтобы освободить место.
Склад должен работать как часы, процессы поступления материалов и комплектующих, их списание, выдача в работу должны быть форматизированы и неукоснительно выполняться согласно утвержденным инструкциям.
3) Кадровый вопрос
Надо сразу смириться с тем, что на уровне рабочего персонала будет текучка кадров. Так получается, что талантливая молодежь и хорошие специалисты будет искать лучшие варианты, зарплату на пару тысяч больше. От неподходящих по морально-волевым, придется избавляться самостоятельно. По итогу вопрос будет острым даже для мегаполиса.
Один из выходов, который был опробован и признан успешным: ротация. Монтажники работали часть времени на производстве, потом их переводили в монтажные бригады — работать в полях. По крайней мере, смена декораций и рода деятельности многим нравилась.
Кстати, наиболее лояльные сотрудники — это люди предпенсионного возраста. Может быть, они не так расторопны, зато в кризис не побегут искать лучшей доли, бросая незаконченные изделия.
4) Конструкторское сопровождение
Минимальная достаточность документов очень сильно зависит от начальника производства. Если дать слово монтажнику, то он будет требовать инструкцию к конструктору ЛЕГО. Такую, конечно, можно выпустить, но цена изделия сразу скажется на его конкурентоспособности. А в большинстве случаев детально проработки и не требуется. Нужны схемы с маркировкой проводов, да чертежи с установочными размерами компонентов. Исключения описаны выше.
И да, расходники должны поддерживаться на складе по заявке начальника производства, а не включаться в каждую спецификацию.
5) Сертификация и испытания
Изделия должны иметь сертификаты (декларации) соответствия. Для НКУ — это сертификат соответствия техническим регламентам Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования», «Электромагнитная совместимость технических средств». Для КСО и КТП — это сертификаты соответствия ГОСТ. Для каждого типа изделий должны быть разработаны технические условия, по которым они должны производиться.
Без сертификатов сдать в эксплуатацию оборудование нельзя.
6) Входной контроль, контроль качества, выходной контроль
Понятно, что входной контроль, как минимум визуальный, так или иначе будет выполнен монтажником. Но документировать он это не будет, побежит за начальником или менеджером. Так или иначе план будет нарушен, время упущено. Не нулевой шанс, что исполнитель вообще поставит бракованный элемент в изделие. Поэтому такой вид контроля обязателен. А еще должны быть централизовано собраны все паспорта и инструкции комплектующие, чтобы скомпоновать потом эксплуатационную документацию.
Промежуточный контроль качества мы отдали на откуп начальнику производства. А вот проводить выходной контроль от наотрез отказался. Сам себя проверять, сказал, не буду. И это правильно.
Результаты процессов контроля качества сразу не видны, а проверка их проведения очень трудна. Можно выгнать конструктора на приемку, например, оболочек стороннего производства, но никогда не узнаешь, что он точно смотрел. Потом двери не закрываются, а он будет рассказывать, что проверял, но вот этот конкретный образец нет. Тут хорошо помогают чек-листы, различные маркеры для отметок отдельных проверенных элементов, например, затяжки болтов.
Наиболее тщательно проверяют свои шкафы инженеры АСУТП. Отделу контроля они не доверяют. От не выявленных ошибок монтажа зависят насколько дольше они будут жить на объекте.
Что дальше
Развитие не должно останавливаться. На предприятиях из энергетики были не охвачены очень высокий вольт, производство и распределение тепла. Главные понизительные подстанции (ГПП) (статья), котельные, иногда с генерацией — ну как отказать, если девушка рынок просит.
Ознакомиться с содержанием журнала.
Уважаемые коллеги, желаю хорошего дня. Подписывайтесь, чтобы иметь возможность обсудить со мной вашу задачу в комментариях. Буду рад лайку, альтернативному мнению или истории по теме статьи.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ №1: Оценки, суждения и предложения по рассматриваемым вопросам являются личным мнением автора.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ №2: Техническая информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владелец сайта не несет никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной из данного источника.
Все изображения, если не указано иное, либо выполнены автором, либо взяты из открытых источников.