12 - 2006

Комплексный подход к автоматизации процессов технологической подготовки производства — новый этап развития ОАО «НПО «Сатурн»

С.Ю.Денисов

Автоматизация ТПП на ОАО «НПО «Сатурн»

Международный проект SaM146 — проект будущего

Роль автоматизированных систем в подготовке лицензионной технической документации на АЛ-55И

Перспективы развития автоматизации процессов ТПП

Кадры решают все

ОАО «НПО «Сатурн» — объединение проектно-конструкторских предприятий и серийных заводов, производящих авиационные двигатели, газотурбинные наземные установки и газоперекачивающие агрегаты. Общая численность персонала всех предприятий, входящих в объединение, составляет около 20 тыс. человек.

Согласно решению Правительства РФ ОАО «НПО «Сатурн» является головным разработчиком и производителем российского авиационного двигателя V поколения, а также реализует комплексную программу наземных энергетических программ. Впервые в России ОАО «НПО «Сатурн» участвует в создании авиационного двигателя, отвечающего критериям европейской и американской сертификации. Это двигатель SaM146 для семейства российских региональных самолетов Sukhoi SuperJet-100, создаваемый ОАО «НПО «Сатурн» совместно с французской компанией SNECMA. Впервые в своей практике ОАО «НПО «Сатурн» занимается подготовкой к лицензированию производства турбореактивного двигателя АЛ-55И в условиях, когда вся лицензионная техническая документация должна быть передана заказчику в электронном виде.

Совершенно ясно, что решение таких задач невозможно без использования в технологической подготовке производства современных информационных технологий.

Автоматизация ТПП на ОАО «НПО «Сатурн»

Автоматизация технологической подготовки производства на таком предприятии, как ОАО «НПО «Сатурн», — очень непростая задача. Это связано с тем, что производство газотурбинных двигателей характеризуется большим разнообразием видов производственно-технологических работ и жесткими требованиями к качеству выпускаемой продукции, которые регламентированы действующей на предприятии нормативной документацией. Следовательно, использование информационных технологий должно быть четко описано в нормативной документации, регламентирующей бизнес-процессы компании. 

В настоящее время нормативные документы, определяющие основные положения технологической подготовки производства на ОАО «НПО «Сатурн», однозначно оговаривают использование САПР ТПП TECHCARD (разработчик НПП «ИНТЕРМЕХ», г.Минск) как обязательной при разработке технологической документации в основных механообрабатывающих и металлургических цехах, а также конструкторской документации на оснастку.

Система TECHCARD включает целый комплекс различных модулей, применяемых на протяжении всего цикла технологической подготовки производства: TDM/PDM/Workflow-систему SEARCH, обеспечивающую электронный документооборот и хранение технологической документации; модуль разработки технологических процессов; справочную базу данных IMBASE, обеспечивающую управление базами данных; модули CADMECH для проектирования оснастки и разработки технологических эскизов.

Создание цеховой планировки в модуле LCAD ТПП TECHCARD

Создание цеховой планировки в модуле LCAD ТПП TECHCARD

Система TECHCARD предназначена для комплексной автоматизации технологической подготовки производства, а технологический процесс — это именно тот объект системы, который должен обеспечивать эту комплексную автоматизацию за счет содержащихся в нем корректно оформленных параметров. Корректное оформление параметров технологического процесса предусматривает их определение посредством выбора из соответствующих баз данных.

В настоящий момент на ОАО «НПО «Сатурн» гарантирован выбор из баз данных таких наиболее значимых параметров технологического процесса, как операции и оборудование. Операции при разработке технологического процесса выбираются исключительно из классификатора, единого для всех информационных систем предприятия.

База данных оборудования содержит не просто перечень моделей оборудования с их техническими параметрами, но и размещение каждого из инвентарных номеров (цех, участок). Эта информация используется еще в одном приложении системы  TECHCARD — LCAD и позволяет автоматизировать проектирование планировок производственных помещений.

Меню стандартных изделий, применяемых при проектировании оснастки в CADMECH, созданное специалистами службы главного инженера ОАО «НПО «Сатурн»

Меню стандартных изделий, применяемых при проектировании оснастки в CADMECH, созданное специалистами службы главного инженера ОАО «НПО «Сатурн»

Сегодня на предприятии ведется работа по созданию электронных планировок основных производственных корпусов, в результате которой каждая единица оборудования, использованная в техпроцессе, будет иметь конкретный адрес на планировке, и наоборот.

Следующим наиболее значимым параметром техпроцесса и всей технологической подготовки в целом является оснастка. Большинство единиц оснастки технологи также выбирают из базы данных системы TECHCARD — IMBASE. В данный момент база данных содержит поддерживаемую отделом стандартизации универсальную оснастку, спроектированную на предприятии ранее и перенесенную в IMBASE из действовавшей информационно-поисковой системы подбора оснастки, а также вновь проектируемую оснастку.

Большинство конструкторов — разработчиков оснастки в качестве основного продукта графического ядра используют CADMECH — мощное инструментальное средство, обеспечивающее высокую степень автоматизации проектирования чертежей, которое, в свою очередь, также является одним из модулей комплексной системы TECHCARD.

CADMECH позволяет автоматически генерировать необходимые технологические элементы (различные типы канавок для выхода шлифовального круга, резьбонарезного инструмента, выход фрезы для  нарезания шлицев, центровые и смазочные отверстия и т.д.). Подбор  параметров технологических элементов осуществляется системой автоматически в зависимости от диаметра шейки вала или отверстия во втулке.

Неплохо CADMECH справляется с генерацией крепежных элементов. Достаточно выбрать крепежное соединение, элементы, входящие в соединение, указать толщину соединяемых деталей, и система CADMECH предложит с визуализацией выбрать длину крепежа. Все отверстия (сквозные, глухие, резьбовые) на видах генерируются автоматически. Длина болта, винта, шпильки выбирается из таблиц IMBASE с учетом применяемости на нашем предприятии.

Наличие справочно-информационной  конструкторской базы данных, реализованной средствами IMBASE, дает конструктору возможность оперативно получать требующуюся ему в процессе проектирования информацию, подбирать конструктивные элементы. Широкий выбор стандартных параметрических элементов деталей и сборочных единиц позволяет конструктору значительно сократить время разработки чертежей и освободить его от рутинной работы.

Система предусматривает возможность создания собственных библиотек нормализованных деталей, применяемых на предприятии для проектирования оснастки.
С целью реализации данной возможности на основе авиационных нормалей нами созданы таблицы IMBASE и разработаны связанные с ними параметрические модели — все это предоставляется для использования конструкторам посредством собственного меню.

Оформление средствами SEARCH извещения на изменение

Оформление средствами SEARCH извещения на изменение

Оформление чертежей в системе CADMECH полностью соответствует ЕСКД.  Во избежание ошибок, связанных с простановкой баз, видов, сечений, разрезов, в CADMECH применяются функции автоматического нормоконтроля. Они определяют приоритет простановки обозначений, поддерживают удаление обозначений.

Подготовленный средствами CADMECH комплект конструкторской документации помещается в архив SEARCH, где происходит электронное согласование. После наложения утверждающей электронной подписи комплект конструкторской документации можно изменить только путем выпуска электронного извещения об изменении.

Всю вновь спроектированную оснастку конструктор-разработчик заносит в базу данных IMBASE с указанием основных параметров — это дает возможность технологу  оперативно подбирать нужную оснастку.

Выбор оснастки из IMBASE обеспечивает технологу возможность корректно, с точки зрения системы, сформировать информацию об оснастке в технологическом процессе.

Кроме того, модуль CADMECH в системе TECHCARD используется для разработки технологических эскизов. Его глубокая интеграция с модулем проектирования технологических процессов стала тем решающим преимуществом системы TECHCARD перед другими аналогичными системами, которое повлияло на выбор ОАО «НПО «Сатурн» именно этой  системы автоматизации технологической подготовки производства. При условии наличия электронного конструкторского чертежа применение CADMECH-Т при разработке операционных эскизов обеспечивает значительное сокращение сроков разработки объемных пооперационных технологических процессов с большим количеством эскизов.

Современные рабочие места технологов — разработчиков технологических процессов и конструкторов, проектирующих технологическую оснастку

Современные рабочие места технологов — разработчиков технологических процессов и конструкторов, проектирующих технологическую оснастку

Современные рабочие места технологов — разработчиков технологических процессов и конструкторов, проектирующих технологическую оснастку

Но, что бы мы ни говорили, наибольший эффект от использования автоматизированных средств при разработке технологической документации получают только те технологи, которые имеют возможность применять в качестве прототипа подготовленный заранее фрагмент технологического процесса. Поэтому на предприятии ведется постоянная работа по наполнению в системе TECHCARD базы данных типовых технологических фрагментов. Каждый типовой технологический фрагмент представляет собой либо практически готовый, либо избыточный техпроцесс для изготовления деталей определенного типа на конкретном производственно-технологическом участке. Технологические фрагменты создаются с учетом всех требований к оформлению электронных версий технологических процессов с применением соответствующих баз данных и справочников и постоянно поддерживаются в актуальном состоянии, поэтому использование базы данных технологических фрагментов — это лучшая гарантия корректного оформления электронных версий техпроцессов.

Находит применение на предприятии и такая функция системы TECHCARD, как встроенная экспертная система. Она позволяет на пользовательском уровне автоматизировать расчеты параметров технологического процесса, что является достаточно эффективным средством автоматизации труда технологов, обеспечивающим сокращение сроков разработки технологической документации и уменьшение количества ошибок.

Модуль проектирования технологических процессов позволяет быстро и удобно сформировать подробную маршрутно-операционную технологию обработки детали в виде дерева, а затем сгенерировать все необходимые документы и сформировать готовый комплект документации. В соответствии с нормативной документацией предприятия сформированный таким образом комплект технологической документации проходит электронное согласование и получает статус утвержденного электронного документа, который должен полностью соответствовать бумажному подлиннику и может быть изменен только путем выпуска электронного извещения об изменении.

С июня 2001 года комплексная система автоматизации технологической подготовки производства TECHCARD на ОАО «НПО «Сатурн» введена в опытную эксплуатацию, а с января 2004-го — в промышленную эксплуатацию.

Использование САПР ТПП TECHCARD позволяет технологам, конструкторам оснастки и нестандартного оборудования, а также программистам, разрабатывающим программы для ЧПУ, на протяжении всей технологической подготовки производства изделия работать в едином информационном пространстве, применять одни и те же базы данных. Все это сводит к минимуму поиски любой необходимой в работе информации, а также гарантированно обеспечивает получение актуальной информации. В результате повышаются скорость и качество решения задач.

О масштабах использования системы  красноречиво говорят следующие данные. В настоящее время в системе TECHCARD зарегистрировано более 1100 пользователей различных конструкторских и технологических служб ОАО «НПО «Сатурн», в ней ежедневно работает более 350 пользователей. В архивах SEARCH производственных подразделений размещено порядка 32 тыс. технологических процессов, значительная часть которых прошла электронное согласование. Конструкторами и программистами служб главного инженера в архивы SEARCH помещено порядка 105 тыс. конструкторских чертежей оснастки и нестандартного оборудования и более 20 тыс. управляющих программ для станков с ЧПУ.

Бесспорно, основными задачами автоматизации на этапе ТПП являются сокращение сроков ТПП и повышение качества разработки технологической документации, а также проектирования и изготовления оснастки. Но, поскольку ТПП представляет собой лишь одно из звеньев жизненного цикла изделий на   ОАО «НПО «Сатурн», не менее важной оказывается проблема интеграции с программными ресурсами, обеспечивающими жизненный цикл изделий на других этапах. В связи с этим данные в системе TECHCARD формируются с учетом возможности их использования в управлении производством. Первые шаги в этом направлении были сделаны с началом внедрения системы Oracle e-Business Suite.

От математической модели в Unigraphics до получения комплекта технологической документации в САПР ТПП TECHCARD

От математической модели в Unigraphics до получения комплекта технологической документации в САПР ТПП TECHCARD

Несомненно, очень важным для снижения сроков и повышения качества ТПП является применение специализированного программного обеспечения и систем инженерного анализа для проектирования оснастки и разработки программ для станков с ЧПУ. Сегодня ОАО «НПО «Сатурн» располагает такими средствами, как QForm-3D, ПОЛИГОН, RCS, VERICUT, Delcam и др. Использование этого программного обеспечения дает ощутимый эффект за счет резкого повышения качества проектирования и исключения неоправданных временных затрат на доводку и отладку.

О том, что автоматизация технологической подготовки ОАО «НПО «Сатурн» стала реальностью уже сегодня, свидетельствует то, что компьютерами оснащено 90% рабочих мест конструкторов оснастки и порядка 70% рабочих мест технологов, а общее количество автоматизированных рабочих мест на предприятии — около 6 тыс.

В начало В начало

Международный проект SaM146 — проект будущего

Полномасштабное использование автоматизированных систем в процессе технологической подготовки производства можно продемонстрировать на примере международного проекта по созданию двигателя SaM146. 

Практически 100% технологических процессов на изготовление деталей двигателя SaM146 разработаны средствами модуля проектирования техпроцессов системы TECHCARD и помещены в архивы SEARCH.

Вся оснастка для изготовления двигателя SaM146 спроектирована средствами автоматизированных систем либо Cadmech, либо Unigraphics. Абсолютное большинство конструкторской документации на эту оснастку помещено в SEARCH, прошло электронное согласование и предназначено для применения при изготовлении на инструментальном заводе.

Технологическая оснастка, разработанная в Unigraphics и CADMECH-UG

Технологическая оснастка, разработанная в Unigraphics и CADMECH-UG

Данные об оснастке, включая основные характеристики, занесены конструкторами в базу данных IMBASE системы TECHCARD для использования технологами при разработке технологического процесса.

Разработка управляющих программ для станков с ЧПУ — как для  деталей непосредственно двигателя SaM146, так и для технологической оснастки — производится в системах Unigraphics, RCS, Delcam с визуализацией процессов обработки в системе VERICUT.

Разработанные таким образом управляющие программы после получения годной детали заносятся в архив системы SEARCH с помощью специально разработанного собственного программного обеспечения, облегчающего работу с управляющими программами.                 В архивы SEARCH помещаются также отчеты о контроле первого изделия (ОКПИ) по SaM146. Средствами документооборота системы SEARCH они должны пройти согласование внутри ОАО «НПО «Сатурн» и оттуда быть переданы на согласование  в компанию SNECMA.

Моделирование процесса обработки вентиляторной лопатки в системе VERICUT и обработка на станке с ЧПУ

Моделирование процесса обработки вентиляторной лопатки в системе VERICUT и обработка на станке с ЧПУ

В начало В начало

Роль автоматизированных систем в подготовке лицензионной технической документации на АЛ-55И

Другим характерным проектом, в котором также широко применяются информационные технологии, является двигатель АЛ-55И. В соответствии с контрактом между Рособоронэкспортом и индийской корпорацией HAL  ОАО «НПО «Сатурн» принимает участие в лицензировании турбореактивного двигателя АЛ-55И. В задачу ОАО «НПО «Сатурн» входит подготовка и передача в электронном виде лицензионной технической документации.

Рабочее место программиста при работе с электронным архивом управляющих программ в SEARCH

Рабочее место программиста при работе с электронным архивом управляющих программ в SEARCH

Использование САПР ТПП TECHCARD при разработке технологической документации на изготовление АЛ-55И позволяет свести процесс лицензирования к формированию требований, касающихся  оформления электронных версий техпроцессов, предназначенных для лицензирования, и отслеживания выполнения этих требований технологами-разработчиками. Значительную часть общего объема лицензионной технической документации, особенно при подготовке технической части проекта предприятия, составляют сводные ведомости оборудования и оснастки с расчетом требуемого количества. В свою очередь, данные об оборудовании, времени его загрузки и оснастке являются параметрами электронных версий техпроцессов. При условии выполнения технологами требований к оформлению предназначенных для лицензирования электронных версий техпроцессов формирование сводных ведомостей может быть полностью автоматизировано и не потребует дополнительных трудозатрат для их оформления и проверки. Что особенно важно, таким образом будет однозначно гарантировано полное соответствие данных, содержащихся в сводных ведомостях, и информации, имеющейся непосредственно в самих техпроцессах.

Пример оформленного ОКПИ

Пример оформленного ОКПИ

Кроме того, тот факт, что большинство специализированной оснастки для изготовления изделия АЛ-55И спроектировано средствами CADMECH и помещено в SEARCH, значительно упростит процесс подбора конструкторской документации на специализированную оснастку при формировании лицензионной технической документации.

Сводные ведомости по лицензионной документации, полученные из согласованных средствами SEARCH технологических процессов, разработанных в САПР ТПП TECHCARD

Сводные ведомости по лицензионной документации, полученные из согласованных средствами SEARCH технологических процессов, разработанных в САПР ТПП TECHCARD

Рабочее место служащего электронного архива в издательском центре

Рабочее место служащего электронного архива в издательском центре

В начало В начало

Перспективы развития автоматизации процессов ТПП

Автоматизация рабочих мест конструкторов оснастки и технологов с помощью уже внедренного на предприятии программного обеспечения  дает возможность выполнить технологическую подготовку вновь осваиваемых изделий в крайне сжатые сроки, в которые без автоматизации уложиться было бы невозможно. Но значительное повышение автоматизации произойдет тогда, когда все руководители процессов технологической подготовки производства будут оперативно получать в полном объеме достоверную и актуальную информацию, необходимую для принятия технических и управленческих решений.

Первоочередными задачами, которые необходимо решить для достижения данной цели  на ОАО «НПО «Сатурн», являются:

•  обеспечение в SEARCH актуальной информации о составе изделий и конструкторской документации на изделия основного производства;

•  формирование сквозного (в рамках всего предприятия) технологического маршрута изготовления деталей и сборочных единиц;

•  установление связи между техпроцессом и используемой в нем оснасткой начиная с момента выдачи заказов на оснащение;

•  обеспечение в системе SEARCH полного объема конструкторской информации на проектируемую на предприятии оснастку. Для этого необходимо размещение в SEARCH конструкторской документации, разрабатываемой средствами Unigraphics, и создание условий для учета и хранения конструкторской документации в издательском центре средствами SEARCH;

•  организация средствами SEARCH электронного документооборота технологической документации с получением в результате электронного комплекта документов со статусом утвержденного, полностью соответствующего бумажному подлиннику.

Решение этих задач возможно только при условии глубокой интеграции средств автоматизации технологической подготовки производства со средствами автоматизации, используемыми на других этапах жизненного цикла изделий на ОАО «НПО «Сатурн».

В связи с этим с декабря 2005 года на ОАО «НПО «Сатурн» запущен проект «Автоматизация ТПП», в реализации которого участвуют специалисты служб директора по информационным технологиям, главного инженера, директора производства и директора по качеству.

Работы, предусмотренные проектом, активно ведутся в соответствии с утвержденным планом, и ряд из них уже выполнен.

В апреле 2006-го проведено обновление программного обеспечения системы TECHCARD с целью внедрения доработок, сделанных НПП «Интермех» в соответствии с выданным ранее техническим заданием  ОАО «НПО «Сатурн».

Реализованы хранение сканированной конструкторской документации на оснастку и учет выдачи копий в издательском центре. Хранение организовано в архиве SEARCH, в котором для этого были выполнены необходимые настройки, а для обеспечения рабочих мест работников издательского центра разработано собственное программное обеспечение с удобным интерфейсом по работе со сканированной документацией.

С сентября этого года в подразделениях службы главного инженера началось внедрение модуля CADMECH-UG, основная цель которого заключается в размещении в SEARCH  100% конструкторской документации на оснастку, в том числе и проектируемую в Unigraphics. Наличие в SEARCH корректно оформленных средствами AVS спецификаций на всю проектируемую оснастку, корректное оформление материала деталей и гарантированный выбор стандартных изделий из IMBASE позволят автоматизировать процесс формирования материальных ведомостей и перечней необходимых стандартных изделий в инструментальном производстве, а следовательно, сократить сроки его выполнения.

В рамках проекта принято решение, позиционирующее каталог операций IMBASE в качестве единого общезаводского классификатора операций, который, наряду с системой TECHCARD, будет использоваться всеми средствами автоматизации ОАО «НПО «Сатурн» как первоисточник.

С  ноября этого года на ОАО «НПО «Сатурн» введена в эксплуатацию АС «Файл предметов оснастки», которая будет использована как единый справочник обозначений оснастки во всех информационных системах ОАО «НПО «Сатурн». Первоисточником информации для формирования АС «Файла предметов оснастки» также является каталог оснастки модуля IMBASE системы TECHCARD.

В соответствии с планом реализации проекта были внесены изменения в стандарты предприятия, регламентирующие технологическую подготовку производства с целью включения  в бизнес-процессы требований ее автоматизации. Разработаны новые и уточнены существующие рабочие инструкции, обеспечивающие реализацию данных требований.

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

В начало В начало

Кадры решают все

В настоящее время одним из основных факторов конкурентоспособности объединения является наличие высококвалифицированных кадров. ОАО «НПО «Сатурн» привлекает выпускников вузов и проводит переподготовку работающего персонала.

Служба главного инженера уделяет большое внимание подготовке технологических специалистов компании и активно сотрудничает с Рыбинской государственной авиационной технологической академией и Рыбинским авиационным колледжем по специализированной подготовке будущих специалистов для ОАО «НПО «Сатурн». В названных учебных заведениях открыты специализированные аудитории, оснащенные автоматизированными рабочими местами, на которых установлена САПР ТПП TECHCARD (общее количество — около 100 рабочих мест). Данные рабочие места были бесплатно предоставлены НПП «ИНТЕРМЕХ». В этих аудиториях ведется преподавание специальных дисциплин по автоматизации процессов ТПП.

Кроме того, организованы студенческие конструкторские бюро, которые уже сейчас выполняют работы для ОАО «НПО «Сатурн». Все это обеспечивает внутривузовскую подготовку специалистов к реальным условиям работы в технологических системах объединения.

Использование САПР ТПП TECHCARD значительно облегчает адаптацию молодых специалистов еще и потому, что обученный работе в TECHCARD молодой специалист легко сможет воспользоваться базой знаний, созданной опытными технологами, и быстро найдет нужную информацию.

Также активно применяется система внутрифирменного обучения, которое проводят высококвалифицированные специалисты служб объединения. На курсах целевой подготовки работники технологических служб осваивают новые информационные технологии, применяемые в ТПП.

В заключение отметим, что планировать, управлять и воплощать в жизнь проекты, которые в настоящее время реализует ОАО «НПО «Сатурн», без использования комплексного подхода и информационных технологий в области технологической подготовки производства невозможно. Применение передовых информационных технологий позволяет нашей компании совершенствовать подходы к решению сложных задач технологической подготовки производства и, как следствие, развивать свои технологические возможности. 

С.Ю.Денисов

С.Ю.Денисов

Заместитель главного инженера по автоматизации и проектированию ОАО «НПО «Сатурн».

В начало В начало

САПР и графика 12`2006