7 - 2008

Наш паровоз вперед лети! В Коломне остановка...

Сапровский «Оскар» отправился на ОАО «Коломенский завод»

Иннокентий Ушаков

В Конкурсе АСов КОМПьютерного 3D-моделирования компании АСКОН участвуют промышленные предприятия, использующие систему КОМПАС-3D. Это соревнование специалистов в профессиональном мастерстве, участники которого достойны самой высокой оценки. Конкурсные работы — разработанные инженерами эффективные проекты в области машиностроения, нефтяной, строительной и других отраслей. А обратная связь с конечными пользователями, устанавливаемая АСКОН благодаря конкурсу, определяет направления развития российских САПР.
В VI конкурсе победил проект «Грузовой тепловоз 2ТЭ70» команды молодых специалистов ОАО «Коломенский завод». Как моделируются идеи и какой ценой достигаются инженерные победы, рассказывается в этой статье…

Внедрение на заводе КОМПАС-3D начиналось в сложные для отечественного машиностроения 90-е годы. Несмотря на недостаточное финансирование и отсутствие постоянных заказов, велись перспективные разработки по созданию новой, конкурентоспособной техники. Было также понимание того, что поставленных целей невозможно достичь без внедрения современных технологий автоматизированного проектирования и инженерного анализа.

ОАО «Коломенский завод» — это одно из старейших машиностроительных предприятий России. Он был основан военным инженером Амандом Струве в 1863 году. Все начиналось с небольших механических мастерских в старинном русском городе Коломне. Сейчас его локомотивы ТЭП80, ТЭП70, ТЭП70У, ТЭП70БС, 2ТЭ70, ЭП2К возят пассажирские и грузовые поезда по всему СНГ и ближнему зарубежью, а силовые установки используются как на железнодорожном, так и на водном и подводном транспорте, включая корабли ВМФ. На предприятии находятся собственные конструкторские и опытно-исследовательские подразделения с большим научно-техническим потенциалом. КОМПАС используется уже более 11 лет, на данный момент установлено 195 рабочих мест в конструкторско-технологических подразделениях, все проектирование полностью ведется в электронном виде.

Выбор базовой САПР был непростым, как и у большинства других предприятий. Необходимо было получить максимум возможностей при минимуме вложений. Специалисты завода проанализировали десятки наиболее распространенных систем автоматизации проектно-конструкторских работ и постепенно сформулировали основные критерии, которым должна будет отвечать внедряемая система:

  • обеспечение разработки и выпуска КД в электронном виде, в соответствии с ЕСКД и российскими стандартами;
  • наличие типовых преднастроенных шаблонов основных текстово-графических документов, включая спецификации;
  • наличие библиотек типовых элементов, а также возможность разработки собственных библиотек;
  • простой и интуитивно понятный интерфейс, легкость в освоении;
  • внедряемая САПР и весь необходимый для ее работы функционал должны быть от одного разработчика;
  • наличие оперативной технической поддержки, минимальное время реакции на решение возникающих при внедрении проблем;
  • надежность разработчика САПР в долгосрочной перспективе;
  • приемлемая стоимость одного рабочего места, возможность рассрочки платежей.

По совокупности изложенных выше критериев наибольший интерес у специалистов вызвала новая разработка российской компании АСКОН — КОМПАС, тогда еще 5-й версии. Получив в 1997 году первые 11 рабочих мест в опытную эксплуатацию и пройдя начальное обучение, конструкторы оценили легкость в освоении, удобство работы и эффективность использования этой системы. Она наиболее полно отвечала потребностям заводчан. Специалисты АСКОН на всех этапах внедрения осуществляли квалифицированную техническую поддержку в плане обучения и консультаций, оперативного решения возникающих проблем.

Куратором проекта — победителя 2008 года на предприятии выступал начальник бюро расчетов Управления главного конструктора по локомотивостроению (УГКЛ) Владимир Николаевич Савочкин.

Авторы проекта — молодые работники Управления главного конструктора по локомотивостроению:

Виталий Валентинович Жданов, инженер-конструктор вспомогательного оборудования. С ноября 2004 года работает на ОАО «Коломенский завод». Окончил Коломенский институт Московского государственного открытого университета по специальности «Двигатели внутреннего сгорания».

Анатолий Николаевич Письменный, инженер-конструктор 2-й категории отдела электромонтажа. С августа 2004 года работает на ОАО «Коломенский завод». Окончил Брянский государственный технический университет по специальности «Локомотивы».

Сергей Александрович Плеханов, с ноября 2007 года — начальник бюро вентиляционных систем УГКЛ. На ОАО «Коломенский завод» — с июля 2003 года. Окончил Коломенский институт Московского государственного открытого университета по специальности «Двигатели внутреннего сгорания».

 

Алексей Валерьевич Романский, инженер-конструктор 1-й категории бюро перспективного проектирования. С 2005 года работает на ОАО «Коломенский завод». Окончил Брянский государственный технический университет по специальности «Двигатели внутреннего сгорания».

С момента внедрения было много масштабных проектов по модернизации серийной и разработке новой техники. И все они осуществлялись с помощью КОМПАС-3D. В настоящее время электронный архив конструкторской документации содержит более 40 тыс. файлов (чертежей, спецификаций, инструкций).

Для завода ежегодный конкурс уже стал традиционным — он позволяет попробовать свои силы и получить массу профессионального удовольствия, опыта, впечатлений от презентаций и общения с коллегами из других организаций. В 2008 году специалисты предприятия участвовали в нем уже в четвертый раз. По конкурсным проектам ОАО «Коломенский завод» можно проследить процесс освоения функционала системы КОМПАС-3D.

Историю участия завода в конкурсе рассказал Виталий Жданов, первый представитель предприятия, который отважился соревноваться в компьютерном 3D-моделировании: «В 2005 году в конкурсе участвовала моя модель “Направляющий аппарат”. В 2006 году в соавторстве с Сергеем Плехановым мы участвовали с проектом “Бушер для фильтрации воздуха дизеля для атомной электростанции”. Основной целью проектных работ было обучение работе в КОМПАС-3D, изучение возможностей и перспектив создания моделей. Оба эти проекта получили дипломы участника конкурса. Они спроектированы в версиях V6 plus и V7 plus.

Проект-победитель «Грузовой тепловоз 2ТЭ70»

Проект-победитель «Грузовой тепловоз 2ТЭ70»

В 2007 году к нашему небольшому коллективу соавторов присоединились Алексей Романский и Сергей Корпачев, и мы представили на конкурс проект «Тележки электровоза ЭП2К», который занял 2-е место. Современный пассажирский электровоз с микропроцессорной системой управления, диагностики и безопасности ЭП2К стал первой машиной, комплект конструкторской документации на которую полностью создан в КОМПАС-3D. Большую роль в выполнении заданных проектных сроков сыграло то, что многие предприятия-соисполнители по ЭП2К также работали в этой системе. В процессе создания локомотива большое внимание уделялось проработке основных узлов в 3D. Он успешно прошел ходовые испытания в суровых климатических условиях Восточной Сибири и получил положительные отзывы железнодорожников. В настоящее время установочная партия электровозов ЭП2К трудится на магистралях Западно-Сибирской железной дороги.

Сергей Плеханов рассказал, какое впечатление производила на коллег их команда, объединившаяся для решения поставленной задачи и готовая ради этого работать даже по выходным: «Многие знали о приближающемся конкурсе и всячески морально нас поддерживали. В процессе разработки частенько возникали вопросы по конструкции узлов. Приходилось советоваться с непосредственными исполнителями чертежей. Скрыть разработку модели такого объема было совершенно невозможно. Частенько заходили с просьбой показать узел их разработки в “трехмере”. Особенно следует отметить бюро расчетов, в котором после создания наших моделей проводились расчеты на прочность и распределение нагрузки по всему локомотиву в целом. Были и такие, кто относился к нашему рвению скептически, хотя это, в свою очередь, только порождало в нас здоровую злость. Зато о победе стало известно не только предприятию, но и всему городу — из статей в заводской и городских газетах и трансляций в новостях по коломенскому телевидению».

В этом году у нас было огромное желание победить, мы были уверены в собственных силах, поскольку еще никто из участников не представлял подобные модели. Наше предприятие проектирует и строит локомотивы, поэтому проект 2008 года “Грузовой локомотив 2ТЭ70” стал нашей гордостью».

Тепловоз 2ТЭ70 — реальное изделие, работоспособность которого доказана практически безотказной эксплуатацией на сложных участках Западно-Сибирской железной дороги. Он разработан в 2005 году и сегодня выпускается серийно. На основании опыта сборки, испытаний и эксплуатации в конструкцию машины было внесено большое количество изменений. По требованию ОАО «РЖД» нам пришлось добавить некоторое оборудование. Все это привело к коренной переработке конструкторской и технологической документации.

С учетом требования руководства о создании моделей всех локомотивов Коломенского завода было принято решение параллельно с корректировкой КД создавать модель секции 2ТЭ70. «В данный момент модель дорабатывается, устанавливается оборудование, некоторые узлы полностью перестраиваются. Такой тепловоз вполне способен дотянуть тяжелый состав от Москвы не только до Владивостока, но и обратно, причем не один раз», — уверенно заявил Алексей Романский.

Работа над проектом объединила инженеров в сплоченную команду, в которой для достижения победы, как правило, требуется капитан, больше других заинтересованный в результате. В команде Коломенского завода таким заводилой стал Алексей Романский, который дольше и больше всех работает в КОМПАС-3D. Именно он активно выдвигал варианты возможных проектов для конкурса, целесообразность которых обсуждалась и утверждалась коллективно, а затем в процессе разработки подстегивал, подсказывал и помогал остальным.

Самым сложным узлом является рама кузова тепловоза Самым сложным узлом является рама кузова тепловоза Самым сложным узлом является рама кузова тепловоза

Самым сложным узлом является рама кузова тепловоза

Несмотря на материальное поощрение заслуг специалистов, сами инженеры считают это не главным. Позиция Романского подтверждает истину, что в основе успеха всегда лежит не материальная, а моральная составляющая: «В первую очередь участие в конкурсе — это огромный опыт. При отсутствии наработок по необходимым подсборкам нам приходилось перелопачивать уйму чертежей, не относящихся к повседневной работе. Это очень расширило наш кругозор по наработкам смежных подразделений и максимально упростило работу с итоговой моделью. Кроме того, хотелось бы отметить моральное удовлетворение от хорошо выполненного сложного проекта, которое настраивает на некий позитив, дает творческий заряд, позволяющий идти к новым победам».

Некоторые руководители считают, что профессиональные конкурсы отвлекают сотрудников от насущных дел. Позицию руководства ОАО «Коломенский завод» пояснил Анатолий Письменный: «Руководители нашего предприятия поставили перед нами определенные задачи при создании 3D-модели тепловоза 2ТЭ70. Нареканий по этому поводу не было, даже наоборот — существовало понимание, что без создания моделей достижение поставленных задач проблематично. Поэтому к участию в конкурсе мы готовились во вполне комфортных условиях».

Основной целью создания 3D-модели была проверка проектных решений конструкции основных несущих узлов локомотива. Кузов тепловоза представляет собой сложную пространственную высоконагруженную конструкцию, содержащую большое количество деталей сложной конфигурации.

В процессе создания 3D-модели были предложены решения таких задач, как уменьшение веса локомотива, упрощение его конструкции, технологии изготовления как больших узлов, так и отдельных деталей.

Проект содержит более тысячи подсборок

 

Проект содержит более тысячи подсборок

Проект содержит более тысячи подсборок

По словам победителей, работа над проектом была хорошо организована и четко продумана изначально с учетом повседневной текущей загруженности: каждый в команде отвечал за свой участок в соответствии с его специализацией. Сначала узлы создавались параллельно, а затем собирались в единое целое.

Основными составляющими частями тепловоза являются: остов кузова, секции крыш, рама, ходовые тележки и дизель-генератор, которые, в свою очередь, состоят из более мелких компонентов.

Большинство чертежей деталей, которых в локомотиве более 11 тыс., уже были разработаны на предприятии, но некоторые благодаря проекту проектировались заново. Самым сложным узлом, безусловно, стала рама кузова тепловоза, над разработкой которого не покладая рук трудился Алексей Романский, скрупулезно и старательно вырисовывая каждый сварной шов и оригинальные детали.

После создания ее 3D-модели стало возможным решение еще одной важной проблемы. Было выяснено большое количество вопросов, касающихся прокладки трасс систем тепловоза. Созданные модели узлов стали серьезным подспорьем при уточнении расчета развески и компоновки локомотива.

При отработке проектных решений было выполнено огромное количество прочностных и динамических расчетов в современных расчетных пакетах MSC.Nastran и MSC.Marc. Благодаря корректной передаче 3D-геометрии из КОМПАС в пре/постпроцессор MSC.Patran, была значительно снижена трудоемкость создания расчетных моделей для динамико-прочностной отработки основных силовых узлов локомотива. Результаты данных расчетов использовались в качестве доказательной базы при сертификации тепловоза.

Генеральный директор АСКОН Максим Богданов (слева) награждает победителей конкурса

Генеральный директор АСКОН Максим Богданов (слева) награждает победителей конкурса

«Из нового функционала КОМПАС-3D V9 достаточно хорошо показал себя модуль для динамических расчетов “Универсальный механизм”, предоставленный компанией АСКОН в опытную эксплуатацию для ознакомления с его возможностями. В частности, на основе разработанных конструкторами 3D-моделей колесной пары была создана ее динамическая модель для оценки силовой нагруженности элементов привода. Работа с данным расчетным модулем достаточно удобна, имеется возможность задания наиболее распространенных кинематических связей, шарниров, силовых факторов и законов движения звеньев. Единственне, чего хотелось бы пожелать разработчикам данного расчетного модуля, — это наличия более подробной документации и специальных мастеров, помогающих в построении динамических объектов», — подчеркнул А.Н.Письменный.

В целом проект содержал более тысячи подсборок. Группа специалистов до этого не работала с проектами такого масштаба, поэтому общая сборка вызвала определенные трудности, связанные с ресурсом компьютера, и занимала даже свободное время: конструкторы оставались и после работы, и в выходные занимались проектом. В результате инженерам удалось довести начатое до конца.

Все возникающие в ходе проектирования проблемы с САПР решались со службой поддержки АСКОН. А на церемонии награждения победителей конкурса в качества главного приза коломенцы получили мощную графическую станцию ARBYTE, которая позволит значительно увеличить производительность труда специалистов при разработке новых эффективных проектов.

В планах ОАО «Коломенский завод» — участие в соревновании 2009 года; уже подготовлены варианты проектов, о которых инженеры не стали распространяться, желая сделать следующую модель для всех «темным локомотивом», то есть «темной лошадкой».

В настоящий момент большинство конструкторов ОАО «Коломенский завод», кроме выпуска чертежей узлов, параллельно создают их модели. Назревает вопрос о создании общего архива моделей аналогично уже имеющемуся архиву чертежей.

Тепловоз 2ТЭ70

Тепловоз 2ТЭ70

 

Проект Западно-Казахстанского аграрно-технического университета «Винтовка»

Проект Западно-Казахстанского аграрно-технического университета «Винтовка»

С недавнего времени в литейные цеха завода по сложным деталям, кроме конструкторской и технологической документации, конструкторы начали передавать графические изображения деталей в нескольких ракурсах. Это значительно упрощает работу с документацией модельщиков цеха и ускоряет создание литейных форм. За последние пять лет создана обширная электронная база по узлам локомотивов, что значительно снижает время создания документации на новые локомотивы и проведения перспективных разработок для ОАО   «РЖД».

Центр разработки КОМПАС был создан в Коломне почти 20 лет назад. Именно благодаря неразрывной связи разработчиков АСКОН с вдумчивыми, требовательными пользователями, создаются такие функциональные продукты, как КОМПАС-3D. Использование системы специалистами ОАО «Коломенский завод» в рабочих условиях создания реальной железнодорожной техники, передача спроектированных в ней моделей в другие системы, организация коллективной работы над проектом — все это формирует отечественные системы автоматизированного проектирования, в наибольшей степени отвечающие требованиям российской промышленности.

Сергей Плеханов уверен: «Конкурс АСов КОМПьютерного 3D-моделирования 2009 — это наш конкурс!» Сможет кто-нибудь бросить вызов коломенцам? Не станем забегать вперед — время покажет.

Иного нет у нас пути — в руках у нас «Винтовка!»

О проекте Западно-Казахстанского аграрно-технического университета «Винтовка», занявшем призовое место в конкурсе «Будущие АСы КОМПьютерного 3D-моделирования-2008», и многих других студенческих работах VI международного конкурса читайте в ближайшем выпуске журнала «САПР и графика».

САПР и графика 7`2008