11 - 2006

ФГУП ЦМКБ «Алмаз»: переход к 3D-моделированию

Евгений Маков, Александр Нортов, Игорь Шептунов

ФГУП ЦМКБ «Алмаз» является одним из лидеров в области проектирования водоизмещающих кораблей и судов, а также скоростных кораблей и катеров с динамическими принципами поддержания (на воздушной подушке, с использованием интерцепторов и т.п.).

Процесс перехода к автоматизированному проектированию на предприятии начался в 1993-96 годах, с появлением нового для того времени программного продукта — AutoCAD (www.autocad.ru). Созданной в среде этой САПР библиотекой оборудования, включающей более тысячи 2D-объектов (главные двигатели, насосы, различная арматура и т.д.), до сих пор пользуются при разработке новых и корректировке старых проектов.

Однако прогресс не стоит на месте. С появлением более мощных компьютеров появилась возможность создавать трехмерные модели оборудования.

Первой ласточкой в деле освоения новой технологии стал заказ 20380 «Корвет», проектирование которого началось в 2001 году. При выполнении этого заказа применялись элементы трехмерного моделирования в системе AutoCAD. Параллельно создавалась база элементов оборудования с применением гибридной технологии каркасно-твердотельного моделирования. На основе 3D-моделей помещений главной энергетической установки был налажен выпуск рабочей конструкторской документации. Не были забыты и двумерные инструменты, с помощью которых осуществлялось проектирование малотоннажных судов и кораблей по другим заказам.

Со временем количество САПР, используемых на нашем предприятии, возросло. Их внедрение было вызвано необходимостью максимально расширить возможности проектировщиков. Так, использование специализированной судостроительной САПР Tribon позволяет решить целый ряд специфических задач:

•  создание и передача на верфь 3D-моделей корпусов судов для изготовления плазово-технологической документации;

•  разработка и создание структурированной базы данных оборудования и арматуры;

•  разработка электронных 3D-моделей корабля в целом (судовые системы, прокладка кабеля, вентиляции и пр.) и передача их на верфь для технологической подготовки производства.

Система Tribon позволяет осуществлять трехмерное проектирование, производить необходимые расчеты, разрабатывать проектно-конструкторскую и технологическую документацию на различных стадиях проектирования, постройки и модернизации корабля. При этом проектирование и постройка корабля осуществляются параллельно. Несомненные преимущества системы очевидны. Есть, правда, и свои недостатки: поскольку Tribon является судостроительной системой, она не предназначена для разработки изделий МСЧ (машиностроительной части). Чтобы решить эту узкоспециальную задачу, требовалось найти САПР, обеспечивающую:

•  создание трехмерных объектов с возможностями детализации, позволяющими выпускать документацию различных уровней и сложности;

•  наличие отечественного каталога по материалам и изделиям;

•  конвертацию трехмерных объектов из одной систему в другую с сохранением их структуры;

•  простоту и скорость освоения, не требующего специального обучения.

После тщательного анализа рынка наиболее соответствующим этим требованиям был признан Autodesk Inventor (www.inventor.ru), программный продукт компании Autodesk.

Презентацию этой САПР организовал системный центр Autodesk в Санкт-Петербурге — CSoft Санкт-Петербург (Бюро ESG). Эта же компания обеспечила техническую поддержку и провела вводный курс обучения на базе 31-го отдела (отдела проектирования ГЭУ (главная энергетическая установка) и систем, обслуживающих ГЭУ). Выбор компании для внедрения Autodesk Inventor был неслучайным — ее сотрудничество с ФГУП ЦМКБ «Алмаз» имеет давнюю историю. В 2001 году компания CSoft Санкт-Петербург (Бюро ESG) наладила процесс выпуска печатной документации на оборудовании компании Oceґ Technologies (www.oce.ru) и произвела поставку плоттера Осeґ 9300, а в 2003 году — Осeґ TDS400.

Основные преимущества Autodesk Inventor основаны на том, что этот программный продукт фактически включает несколько САПР:

•  Autodesk Inventor;

•  Autodesk Mechanical Desktop;

•  AutoCAD.

Autodesk Inventor содержит справочную систему и интерактивное электронное техническое руководство на русском языке, которые позволяют пользователям, знакомым с системой AutoCAD, в кратчайшие сроки начать работу по созданию 3D-моделей. Расширенный Autodesk Inventor (в комплектации Professional) содержит модули проектирования трубопроводов и разводки кабелей, а также модуль стресс-анализа методом конечных элементов. Кроме того, сюда входит и еще один очень полезный инструмент — модуль по выпуску РКД (чертежи на основе разработанных 3D-моделей и их спецификации), который поддерживает оформление документации по ЕСКД и ее передачу в формате DWG/DXF в другие САПР, объединенные единой базой данных.

В настоящее время мы используем одну из новейших версий программы — Autodesk Inventor 10 Professional, позволяющую эффективно решать целый ряд задач, среди которых:

•  создание базы твердотельных 3D-моделей оборудования и механизмов, входящих в состав ГЭУ, и систем, ее обслуживающих;

•  электронное макетирование общего расположения машин и механизмов в машинных отделениях, трассировка систем, обслуживающих ГЭУ, и прокладка транзитных систем общесудового назначения, проходящих через помещения машинных отделений;

•  разработка РКД и оформление чертежей, полученных на основе 3D-моделей общего расположения;

•  отработка процедур обмена данными между двумя используемыми САПР — Autodesk Inventor и Tribon.

Последний пункт исключительно важен, поскольку вопрос обмена данными между этими САПР, различающимися идеологией построения и идентификации 3D-моделей, давно являлся головной болью программистов. И только с появлением транслятора, разработанного компанией AVEVA Group plc, проблема была решена: он позволяет экспортировать созданные в Tribon 3D-модели в Autodesk Inventor с сохранением сборочных зависимостей и исходных наименований.

Рис. 1. Результаты трансляции части 3D-модели корпуса из САПР Tribon в Autodesk Inventor

Рис. 1. Результаты трансляции части 3D-модели корпуса из САПР Tribon в Autodesk Inventor

Специалисты компании CSoft Санкт-Петербург (Бюро ESG) помогли нам транслировать из Tribon в Autodesk Inventor часть корпусной конструкции, состоящую из 800 элементов (рис. 1), а также структуру и наименования, принятые в Tribon. Что особенно важно — при этом была сохранена система отсчета координат и привязок по проекту. За двадцать минут, которые заняла трансляция, мы получили полноценную и качественную сборку объектов корпусных конструкций для дальнейшей работы с ними в среде Autodesk.

Импорт созданных в среде Autodesk Inventor 3D-моделей в Tribon осуществляется при помощи утилиты, обеспечивающей чтение SAT-формата. Без такого импорта не обойтись, когда 3D-модели имеют очень сложную форму и трудны для создания в Tribon.

Autodesk Inventor позволяет создавать реалистичные и очень точные с геометрической точки зрения 3D-модели. В рамках разработки электронных макетов энергетической установки была проведена огромная работа по формированию моделей оборудования, размещенного в машинных отделениях. На основе чертежей, подготовленных в AutoCAD, в среде Autodesk Inventor были созданы полноценные корпусные конструкции (элементы набора, насыщение, фундаменты), произведена трассировка и разводка систем, обслуживающих ГЭУ, систем вентиляции и общекорабельных, проходящих через помещения машинных отделений.

Рис. 2. Судовой дизель-генератор АДГ-630НК

Рис. 2. Судовой дизель-генератор АДГ-630НК

 

Рис. 3. Дизель-генератор MTU 16V4000

Рис. 3. Дизель-генератор MTU 16V4000

На рис. 2 и 3 представлены 3D-модели дизель-генераторов, которые в кратчайшие сроки были созданы с помощью Autodesk Inventor для электронного макетирования текущих проектов.

Модель дизель-генератора MTU 16V4000 была конвертирована из модели, сформированной в SolidWorks и любезно предоставленной нам немецкой компанией MTU. Модель же судового дизель-генератора АДГ-630НК полностью создана средствами Autodesk Inventor.

На рис. 4 и 5 приведены спроектированные при помощи инструментов Autodesk Inventor элементы трубопроводов систем, находящихся в помещениях машинных отделений. Средствами программы в процессе моделирования был осуществлен анализ пересечения элементов трубопроводов и исправлены выявленные коллизии, что значительно ускорило согласование и выпуск РКД по этим системам.

Рис. 4. Элементы водоотливной системы

Рис. 4. Элементы водоотливной системы

 

Рис. 5. Элементы топливоперекачивающей системы

Рис. 5. Элементы топливоперекачивающей системы

В процессе отладки — механизм выпуска рабочей документации с использованием инструментов Autodesk Inventor: чертежи общего расположения создаются на основе макета и транслируются в AutoCAD для дальнейшего оформления.

Наряду с расширением и упорядочением существующей базы 3D-моделей, которая будет использоваться при новом проектировании, и дальнейшей отработкой процедур обмена данными между Autodesk Inventor и Tribon, специалисты ФГУП ЦМКБ «Алмаз» приступили к созданию 3D-моделей машинных отделений по новым заказам для ВМФ РФ.

Таким образом, с появлением Autodesk Inventor процесс проектирования на нашем предприятии претерпел существенные изменения. Назовем лишь некоторые преимущества, ставшие доступными после внедрения этого программного продукта:

• уменьшение сроков выпуска и согласования РКД;

• возможность создания эксплуатационной документации верхних уровней;

• большой выбор инструментов, применимых для судостроительной отрасли;

• простое обучение пользователей AutoCAD работе в Autodesk Inventor (родственный интерфейс, мощная система интерактивной помощи и поддержки);

• широкие возможности импорта-экспорта из других САПР и многое другое.

Эти преимущества были надлежащим образом оценены руководством ФГУП ЦМКБ «Алмаз», которое намерено продолжить плодотворное сотрудничество с компанией CSoft Санкт-Петербург (Бюро ESG). Было принято решение заменить временные лицензии на постоянные, заключен договор на обучение пользователей и техническую поддержку на всех этапах работ.

В заключение хочется подчеркнуть, что внедрение Autodesk Inventor и реализация пилотных проектов осуществлялись совместными усилиями специалистов CSoft Санкт-Петербург (Бюро ESG) и предприятия ФГУП ЦМКБ «Алмаз».

От ФГУП ЦМКБ «Алмаз»:

• заместитель генерального директора — генерального конструктора Марк Давыдович Бройдо;

• начальник 31-го отдела (отдела ГЭУ и систем, обслуживающих ГЭУ) Константин Геннадьевич Голубев;

• начальник 22-го отдела (отдела внедрения САПР Tribon) Алексей Анатольевич Карпов;

• инженер-конструктор I категории (31-й отдел) Евгений Владимирович Маков;

• инженер-конструктор II категории (31-й отдел) Александр Александрович Нортов.

От CSoft Санкт-Петербург (Бюро ESG):

• руководитель отдела САПР Игорь Вячеславович Шептунов.

САПР и графика 11`2006