Каракури в российской практике. Хорошо забытое старое
С начала 90-х годов термин «каракури» используется на производственных предприятиях Японии и Европы. В России особую популярность устройства каракури приобрели на предприятиях Государственной корпорации «Росатом». Что такое каракури? И что оно дает российским предприятиям? Разбираемся с помощью материла, предоставленного представителями АНО «Корпоративная Академия Росатома».
Фото: АНО «Корпоративная Академия Росатома»
Что такое каракури?
Каракури — это механические устройства для упрощения трудоемких операций и устранения потерь.
Слово «каракури» пришло к нам из Японии. На рубеже XVIII–XIX веков так называли механических кукол, призванных развлекать гостей во время празднеств. Самой известной стала чайная кукла: на поднос куклы ставилась чашка с чаем, кукла начинала перемещаться в сторону гостя, покачивая головой и двигая ногами. Она останавливалась рядом с гостем, и гость забирал чай с подноса. Когда гость ставил пустую чашку на поднос, кукла разворачивалась и возвращалась назад.
В начале 90-х годов термин «Каракури» стал использоваться на производственных предприятиях Японии и Европы. Так стали называть устройства для упрощения трудоемких операций и устранения потерь, работающие на использовании гравитации и простейшей механики. Устройства каракури создавались на рабочих местах и стали частью культуры постоянных улучшений.
В 1994 в Японии была проведена первая выставка устройств каракури. Выставка проводится ежегодно, а общее количество представленных улучшений превышает 4200 штук.
Видео: Использование Каракури Кайдзен на заводах Тойота
Важным преимуществом устройств каракури является их простота и высокая скорость внедрения. Проекты по автоматизации производства требуют затрат на закупку дорогостоящего оборудования, обучение персонала, такие проекты могут реализовываться несколько лет. Каракури можно внедрить за несколько месяцев и получить ощутимый экономический эффект.
Выгоды применения каракури на производстве
- улучшают условия труда
- повышают производительность и снижают потери
- дают импульс новым улучшениям
- высокая скорость внедрения
- низкая стоимость разработки и внедрения
Основы каракури
В основе каракури лежат принципы простой механики, знакомые со школы. Для создания устройств используются механизмы, которые окружают нас в повседневной жизни. Это делает каракури простыми в разработке и обслуживании.
Каракури позволяют достичь значительных результатов при оптимизации процессов за счет устранения производственных потерь. Для этого достаточно взглянуть на привычные производственные процессы под «новым углом» и применить инженерный подход для устранения имеющихся потерь.
В теории создания устройств каракури выделяют 8 базовых механизмов. Комбинируя эти механизмы, возможно разработать устройство для оптимизации выбранного процесса.
1. Гравитационные механизмы — это механизмы, использующие вес изделия для выполнения действия.
Гравитационные механизмы обычно используются для передачи тары или изделий между рабочими местами, например, по наклонной плоскости.
2. Механизмы с пружиной — это механизмы, использующие силу сжатия или растяжения пружин для совершения действия или передачи энергии.
Механизмы с пружиной могут использоваться для фиксации устройства в определенном положении, возврата объектов в исходное положение и смягчения нагрузки на объекты (амортизации).
3. Рычажные механизмы — это механизмы для преобразования усилия, например, для получения большего усилия на коротком плече за счет приложения меньшей силы на длинном.
Рычаги встречаются во многих объектах промышленности: станки, двигатели, краны, ручной инструмент и другие.
4. Кулачковые механизмы — это механизмы, имеющие подвижное звено с поверхностью переменной кривизны, совершающее вращательное движение (кулачок), взаимодействующее с другим подвижным звеном (толкателем).
Форма кулачка может быть различной, что позволяет получить различные траектории движения толкателя. Кулачковый механизм используется на различных станках и оборудовании.
5. Блочные механизмы — это механизмы, состоящие из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом или цепью, и предназначенные для выигрыша в силе или в скорости подъема. Выигрыш в силе при добавлении подвижного блока увеличивается в два раза, при этом в два раза уменьшается высота подъема.
Блочные механизмы применяются в устройствах для уменьшения или поддержания требуемого усилия, а также балансировки.
5. Механические связи — это элементы механизмов, в которых накладываются ограничения на перемещения механической системы. Это могут быть ограничения на горизонтальные перемещения в устройствах поворота или ограничения на горизонтальные и вертикальные перемещения в устройствах вращения.
Устройства с механическими связями применяются для подъема, передачи, установки изделий и других операций.
7. Механизмы с нитью — это механизмы для передачи нагрузки при помощи каната или цепи. Применяются для передачи и преобразования вращательного и поступательного движения. При поступательном движении передача нагрузки происходит только в сторону действия силы.
Особое внимание следует уделить выбору материалов для механизма с нитью, учитывать растяжение нити
и проскальзывание на вращающихся частях механизма.
8. Передаточные механизмы — это механизмы, в основе которых лежат зубчатые или винтовые передачи. Могут использоваться для преобразования усилия, скорости, направления и типа движения.
Основное применение передаточных механизмов — снижение требуемого усилия при перемещении
или позиционировании тяжелых грузов. Оценить снижение усилия можно по передаточному отношению— отношению количества зубьев ведомого и ведущего колеса.
Видеоролик «Что такое каракури?»
Развитие направления «Каракури» в «Росатоме»
Японский принцип «Каракури» на «КАМАЗе»
8 базовых механизмов в теории создания устройств каракури. Примеры использования
8 базовых механизмов каракури
1. Гравитационные механизмы — это механизмы, использующие вес изделия для выполнения действия.
Гравитационные механизмы обычно используются для передачи тары или изделий между рабочими местами, например, по наклонной плоскости.
Примеры использования гравитационных механизмов
2. Механизмы с пружиной — это механизмы, использующие силу сжатия или растяжения пружин для совершения действия или передачи энергии.
Механизмы с пружиной могут использоваться для фиксации устройства в определенном положении, возврата объектов в исходное положение и смягчения нагрузки на объекты (амортизации).
Примеры использования механизмов с пружиной
3. Рычажные механизмы — это механизмы для преобразования усилия, например, для получения большего усилия на коротком плече за счет приложения меньшей силы на длинном.
Рычаги встречаются во многих объектах промышленности: станки, двигатели, краны, ручной инструмент и другие.
Примеры использования рычажных механизмов
4. Кулачковые механизмы — это механизмы, имеющие подвижное звено с поверхностью переменной кривизны, совершающее вращательное движение (кулачок), взаимодействующее с другим подвижным звеном (толкателем).
Форма кулачка может быть различной, что позволяет получить различные траектории движения толкателя. Кулачковый механизм используется на различных станках и оборудовании.
Примеры использования кулачковых механизмов
5. Блочные механизмы — это механизмы, состоящие из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом или цепью, и предназначенные для выигрыша в силе или в скорости подъема.
Выигрыш в силе при добавлении подвижного блока увеличивается в два раза, при этом в два раза уменьшается высота подъема. Блочные механизмы применяются в устройствах для уменьшения или поддержания требуемого усилия, а также балансировки.
Примеры использования блочных механизмов
5. Механические связи — это элементы механизмов, в которых накладываются ограничения на перемещения механической системы.
Это могут быть ограничения на горизонтальные перемещения в устройствах поворота или ограничения на горизонтальные и вертикальные перемещения в устройствах вращения. Устройства с механическими связями применяются для подъема, передачи, установки изделий и других операций.
Примеры использования механических связей
7. Механизмы с нитью — это механизмы для передачи нагрузки при помощи каната или цепи. Применяются для передачи и преобразования вращательного и поступательного движения. При поступательном движении передача нагрузки происходит только в сторону действия силы.
Особое внимание следует уделить выбору материалов для механизма с нитью, учитывать растяжение нити
и проскальзывание на вращающихся частях механизма.
Примеры использования механизмов с нитью
8. Передаточные механизмы — это механизмы, в основе которых лежат зубчатые или винтовые передачи. Могут использоваться для преобразования усилия, скорости, направления и типа движения.
Основное применение передаточных механизмов — снижение требуемого усилия при перемещении или позиционировании тяжелых грузов. Оценить снижение усилия можно по передаточному отношению— отношению количества зубьев ведомого и ведущего колеса.
Примеры использования передаточных механизмов
Каракури на российских производствах
В России особую популярность устройства каракури приобрели на предприятиях Государственной корпорации «Росатом». В 2017 году было создано направление «Инженерное мышление. Каракури» — пилотная группа из специалистов «Росатома» прошла обучение по созданию каракури в Японии. В 2018 году внедрено первое устройство каракури на АО «ЗиО-Подольск», которое позволило в 20 раз сократить время транспортировки заготовок на участке предприятия.
С 2019 года в рамках отраслевого чемпионата «Росатома» AtomSkills при поддержке Союза «Молодые профессионалы (Ворлдскиллс Россия)» проводятся конкурсы по компетенции «Инженерное мышление. Каракури». В 2020 году данная компетенция стала одной из крупнейших на чемпионате.
В сентябре 2021 года прошел первый в атомной отрасли Слёт специалистов по каракури с целью обмена опытом и оптимизации производственных процессов на одном из предприятий Госкорпорации «Росатом» — ФГУП «Приборостроительный завод».
Ежегодно на производстве «Росатома» внедряется более 100 устройств каракури.
Информация о каракури публикуется в периодических изданиях «Росатома» — в выпусках «Вестника каракури».
«Каракури — это хорошо забытое старое, подобное движение существовало в России еще в позапрошлом веке, но с другим названием. Подход, когда человек развивается через конструирование, мы считаем одним из основных для развития креативного производственного мышления. Казалось бы, это простая вещь, которую собирают вручную, но через размышления, как сделать простой механизм, развивается новое отношение к производственному процессу, понимание, как улучшить технологию», — отмечает Генеральный директор Корпоративной Академии Росатома Юлия Ужакина.
Примеры
Пример 1. Кантователь для бифторида калия
Процесс до оптимизации
При производстве биофторида калия раствор с кристаллами данного химического соединения сливался из кристаллизатора в стационарный нутч-фильтр (1). После фильтрации кристаллы необходимо было переместить и отгрузить в смеситель для сушки. Операция по перемещению выполнялась вручную: работник лопатой загружал кристаллы в тележку (2) и перевозил её к смесителю. Затем работник также вручную отгружал кристаллы в смеситель (3). Операция по перемещению была трудоемкой: за смену отгружалось до 1200 кг кристаллов.
Процесс после оптимизации
Для фильтрации бифторида калия был разработан мобильный нутч- фильтр. Раствор с кристаллами бифторида калия из кристаллизатора сливается в мобильный нутч-фильтр, который после заполнения устанавливается в корзину кантователя (1). Работник подвозит кантователь по рельсам к смесителю (2). При вращении штурвала кантователя корзина с нутч-фильтром переворачивается, кристаллы выгружаются в смеситель для сушки (3).
Использовались механические связи и передаточные механизмы.
Эффект внедрения
- Сокращение трудоемкости процесса в 6 раз
- Исключение переноса тяжести работником
Пример 2. Поворотное устройство для каркаса упаковки
Процесс до оптимизации
Процесс изготовления упаковок привода системы управления и защиты включает сборку каркаса упаковки на прихватках и последующую сварку швов каркаса (1). Для сварки каркаса со всех сторон его необходимо было переворачивать. Для переворота необходимо было привлекать еще одного работника, отвлекая его от выполнения основных задач. Вдвоем работники переворачивали каркас (2). После переворота каркаса сварщик продолжал сваривать конструкцию (3).
Процесс после оптимизации
Для переворота каркаса упаковки при сварке были разработаны две мобильные поворотные опоры. Каркас упаковки после сборки на прихватках устанавливается на опоры и фиксируется на удобной для работы высоте. Сварщик выполняет сварку каркаса на комфортном уровне (1). Поворотные опоры позволяют вращать каркас одному работнику (2). После поворота на необходимый угол каркас автоматически фиксируется, и сварщик продолжает работу (3).
Использовались механизмы с пружиной, рычажные механизмы и механические связи.
Эффект внедрения
- Сокращение времени протекания процесса на 20 %
- Снижение физической нагрузки работника
Пример 3. Модернизация смотровых люков
Процесс до оптимизации
На участке химводоочистки Курской АЭС при осмотре каналов с технической жидкостью (1) работнику участка приходилось нагибаться и вручную поднимать металлический люк (2), проводить осмотр каналов (3) и возвращать люк в начальное положение
Процесс после оптимизации
Для исключения наклонов работника при осмотре каналов люк (1) был доработан: смещена ось, добавлен противовес. Работник ногой освобождает фиксатор (2), и люк под действием противовеса принимает вертикальное положение. Оператор осматривает каналы (3), после чего возвращает люк в начальное положение.
Использовались рычажные механизмы и механические связи.
Эффект внедрения
- Исключение наклонов работника
- Снижение физической нагрузки работника
Дополнительно
Принцип Каракури — презентация экспертов Производственной системы «Росатом»
