5 - 2011

Инновационные решения для машиностроения на платформе V6 от Dassault Systemes

Дмитрий Крысенков. Руководитель службы технической поддержки Dassault Systemes в России и СНГ.

Начнем с анализа ситуации на рынке машиностроения в разрезе PLM­концепции Dassault Systemеs. Любая компания своей конечной целью ставит выпуск изделия, которое, в свою очередь, должно отвечать таким критериям, как:

  • функциональность;
  • высокое качество комплектующих;
  • инновационность;
  • локация пользования.

Как показало время, следование данным критериям требует применения различных технологий и методологий — это долгий и тернистый путь для каждого производителя. Раньше казалось, что средства автоматизированного проектирования, включая CAD­, CAM­ и CAE­комплексы и даже PDM­системы разного уровня, в сочетании с опытом пользователей помогают решить эту задачу, но такое представление не соответствует реальности. Причина кроется не только в безграничном доверии к упомянутым системам, но и в несовершенстве решений вследствие собственного плана развития.

Всё это привело к появлению на рынке множества различных инструментов и их приверженцев. Постепенно комплексы становились всё сложнее, требовали интеграции между собой и методологии корректной настройки и использования. Оставим в стороне выяснение причин этого процесса и поговорим о видении компании Dassault Systemes и конкретных предложениях в этом направлении, кардинально меняющих ситуацию.

 В 2008 году для изменения сложившейся ситуации появилась на свет новая платформа 6­го поколения PLM­решений, поставившая во главу угла PLM­комплекс ENOVIA V6. Для конечного пользователя это означало привязку цикла производства изделия к бизнес­процессам предприятия; новая концепция получила название V6 Сигма (рис. 1).

 Рис. 1. Новая концепция PLM V6 Сигма

Рис. 1. Новая концепция PLM V6 Сигма

Для выведения на рынок совершенного изделия комплекс ENOVIA V6 предложил пользователям функциональность по сбору и управлению требованиями (ETO, CTO, BTO) в тесной интеграции с продуктами Microsoft, их анализа и декомпозиции на объекты конструктивной проработки. Был реализован функционал по управлению линейкой изделий на предприятии с созданием собственных правил на базе использования функций, вариантов маркетингового и конструктивного исполнения. Для высокотехнологичных изделий, в поставку которых входит собственное или стороннее программное обеспечение, была предусмотрена возможность декомпозиции требований в процессе разработки программно­аппаратной части устройств. Для мониторинга и своевременного вмешательства в процесс проектирования была внедрена технология создания внутренних отчетов и проверки соответствия изначальным требованиям и требованиям конкретных индивидуальных заказов. Результатом данной фазы явилось формирование полноценной инженерной структуры компонентов (EBOM) для передачи на стадию рабочего проекта. Данное направление получило название «управление требованиями» и предстало в виде, показанном на рис. 2.

Рис. 2. Управление требованиями

Рис. 2. Управление требованиями

Для выполнения проектов с учетом проанализированных требований появилась необходимость в использовании совершенного инструментария планирования, обладающего всеми функциями планировщика, который умеет принимать данные из сторонних систем. Это и было реализовано в решении под названием «Управление проектами предприятия» (рис. 3). В кругу его задач — выявление проектной команды, создание графика производства и привязка к конкретным составляющим изделия, причем как производимым самостоятельно, так и закупаемым. Огромное внимание уделено подготовительной фазе проекта, на которой выполняется календарное планирование для различных команд, закрепление резерва ресурсов и проверки соответствия уровня квалификации на запрашиваемый вид работ с последующим отслеживанием показателей эффективности. Наблюдение за ходом выполнения проекта осуществляется благодаря составлению отчетных форм по показателям риска и с возможностью корректировки.

Рис. 3. Управление проектами

Рис. 3. Управление проектами

Также реализованы возможности по сбору, обработке и закреплению требований к применяемым материалам и их соответствию локальным стандартам, созданию отчетов, анализов (CAPA) и проведению аудита для соответствия конечного изделия требованиям локации пользователя. Инструментарий предполагает раздельную схему работы с использованием удаленного доступа поставщиков к базе данных производителя.

Пожалуй, самая «горячая» тема — это управление и контроль качества комплектующих. Функционал более чем достаточен и предполагает создание RFQ, записей поставщиков, проведение виртуальных тендеров, выставление оценок и документированное проведение переговорного процесса, включая файл­обменные операции (рис. 4).

Рис. 4. Управление закупками и поставщиками

Рис. 4. Управление закупками и поставщиками

Как и в предыдущем случае, архитектура решения предполагает совместную деятельность в процессе работы над проектами путем предоставления доступа поставщикам комплектующих в систему головного производителя, разумеется, только с необходимым набором прав.

Определив основной функционал системы в рамках PLM­решения ENOVIA V6, мы переходим на следующий уровень, который востребован на стадии детального и эскизного проектов. Здесь речь уже пойдет о функциональности усовершенствованных решений CATIA, DELMIA и SIMULIA. В первую очередь хочется отметить, что данные решения работают в связке с ENOVIA V6, что делает платформу V6 уникальной. Вся информация находится на едином сервере, что дает ряд преимуществ при проектировании изделия всем пользователям.

Рис. 5. Требования в исходном запросе

Рис. 5. Требования в исходном запросе

Каждое решение платформы V6 содержит функциональные возможности, направленные на выполнение определенных задач при проектировании изделия. Например, CATIA V6 — это решение, предназначенное для разработки изделия от стадии получения требований до стадии утверждения и отправки его в производство. Решение DELMIA — это программный пакет для технологической подготовки производства с помощью цифровых моделей. С помощью SIMULIA проводятся инженерные расчеты и анализы.

Рассмотрим подробнее техническую «начинку» CATIA V6. Данное решение объединило в себе модули создания изделия, начиная с привязки к техническим требованиям и заканчивая полным пакетом документов и объектов, описывающих целесообразность производства изделия. Концепция RFLP (Requirements — требования, Functionals — функциональное применение, Logical — логическое применение, Physical — проектирование 3D) охватывает все подразделения при проектировании изделия, что позволяет всем пользователям работать в единой рабочей среде.

Таким образом, первым шагом является фиксация полученных от заказчика требований, на которые инженеры будут опираться при разработке будущего изделия. Чтобы сделать это, необходимо упорядочить имеющуюся текстово­графическую информацию и занести ее в базу PLM­системы ENOVIA V6. В этом случае задачу выполняет инженер­системщик, который, используя интернет­браузер («тонкий клиент»), может зайти в защищенное корпоративное пространство системы управления проектами на базе ENOVIA V6 из любой точки земного шара. Следует отметить, что исходные данные зачастую подвергаются переработке, что требует внесения изменений в базу PLM­системы. Для этого предусмотрен механизм версионного и конфигурационного контроля в привязке к разрабатываемому изделию, что позволяет избежать дорогостоящих ошибок на стадии планирования и тем более производства.

На рис. 5 и 6 представлены исходный запрос заказчика и структурированная информация, занесенная в ENOVIA V6.

Рис. 6. Декомпозиция требований в ENOVIA V6

Рис. 6. Декомпозиция требований в ENOVIA V6

Следующим шагом является доведение информации до «рабочей кондиции» и начало работ над проектом. Для этого инженер из рабочей группы проекта, получив электронное уведомление по электронной почте из PLM ENOVIA V6, напрямую открывает пакет требований в программном комплексе CATIA V6. Платформа V6 позволяет сделать это и продолжить работу уже в CAD­среде, перейдя на следующий, более высокий уровень описания принципов функционирования проектируемой системы. Благодаря модулю CATIA Systems Architecture Design функциональная схема изделия создается с помощью вносимых функций, которые призваны удовлетворить выдвинутые требования. Кроме того, данный модуль позволит смоделировать поведение отдельных элементов и системы в целом (рис. 7).

Рис. 7. Функциональная схема. Требования из ENOVIA V6

Рис. 7. Функциональная схема. Требования из ENOVIA V6

Затем инженер­расчетчик подготавливает логическую схему работы устройства. Для этого необходимо перейти на уровень Logical и сформировать компонентное представление изделия, создавая соответствующие разным функциям и подфункциям 2D­объекты со связями, отражающими их взаимодействие.

В дополнение к логической схеме (как и к функциональной) можно задать поведенческую модель работы компонентов в зависимости от устройства каждого компонента в отдельности.

Выделяют два типа поведенческих моделей: контрольно­логическую и динамическую. В качестве примера опишем поведенческую модель самого сложного компонента логической схемы — контроллера. Для этого создадим контрольно­логическую схему поведения в 2D­окне редактора модуля, который называется CATIA Systems Control & Logic Modeling. Теперь можно построить блочную схему, определив входы­выходы, действия и отклики на них со стороны компонента. Вдобавок к описанному имеется возможность проводить виртуальное тестирование и отладку работы устройства — например подав на контроллер сигнал.

Логическая поведенческая модель дает обширные возможности для описания принципов работы устройств, но она не способна передать мультифизику процесса, если таковая имеет место, — то есть совместную работу гидравлических, электрических и термодинамических систем. Для этого предусмотрен второй тип поведенческой модели — динамическая. Ее корни уходят в программный комплекс Dymola, который сегодня встроен в CATIA. Поведенческая модель в данном случае описывается с помощью блоков, хранящихся в библиотеках различных дисциплин; в ее основу положен объектно­ориентированный язык Modelica.

После описания логических и динамических поведенческих схем компонентов и отладки логики работы всей структуры можно привязать полученные исходные данные к виртуальной 3D­модели, что является коренным отличием CATIA V6.

Вышеперечисленные возможности входят в новый раздел CATIA V6 Systems.

Кроме того, CATIA V6 содержит традиционные разделы, такие как Mechanical, Shape и Equipment. Раздел Mechanical позволяет создавать 3D­модели любого типа для механических, листовых композитных, литьевых и инструментальных деталей. Для получения перечисленных моделей раздел содержит весь необходимый инструментарий — для создания как простых линий и точек, так и 3D­аннотаций и допусков.

Также данный раздел пополнился модулем CATIA Live Shape, который позволяет создавать модели без истории построения, то есть нужная форма получается путем динамического редактирования модели. Данный модуль прост в применении, с его помощью можно быстро воплотить идею в 3D­модель. Данный модуль позволяет редактировать модели из сторонних CAD­систем. Раздел Shape выполнен в лучших традициях: здесь можно найти решения как для промышленного поверхностного проектирования, так и для создания стилистических поверхностей любой точности.

CATIA Equipment обеспечивает интегрированную среду, которая делает возможным совместное детальное проектирование электронных, электрических и гидравлических систем в контексте виртуального изделия. Проектирование управляется логическим определением системы для обеспечения соответствия спецификации изделия, полной прослеживаемости и управления конфигурацией. Интегрирование правил проектирования обеспечивает автоматическое соответствие стандартам и требованиям в процессе проектирования, вплоть до выпуска технологической документации для производства. Такая интегрированная среда улучшает качество проектирования, значительно сокращает время, необходимое для внесения изменений, и сводит к минимуму ошибки.

CATIA Equipment Electrical — законченное решение для проектирования электромеханических систем и выпуска документации к ним для всех отраслей промышленности, которые проектируют электрооборудование, электронные и электромеханические компоненты. При применении решения сокращаются время и затраты на создание электрических модулей непосредственно в цифровом макете, всегда в наличии имеется последняя версия технологической документации.

CATIA Equipment Piping и Tubing содержат средства проектирования гидравлических систем с возможностью интеллектуального размещения компонентов. Полный набор инструментов для создания трассировки и размещения компонентов позволяет пользователям выбрать правильное решение. Использование базы знаний дает возможность автоматизировать процесс проектирования и гарантирует, что стандарты компании будут учтены в процессе проектирования. Всеобъемлющие и гибкие функции решения обеспечивают быструю и простую установку для определения стандартов и каталогов проекта, которые помогают пользователям быстро приступить к проектированию.

Решение SIMULIA V6 также претерпело коренные изменения. Появился новый модуль DesignSight, который включает весь структурный анализ — от простых деталей до сложных сборок. Данный модуль обеспечивает проведение как линейного, так и нелинейного анализа, а также теплового анализа в простой и удобной форме, доступной пользователю любой квалификации.

Вкратце о программном пакете DELMIA V6. Решение позволяет предприятиям всех отраслей промышленности виртуально определять, планировать, создавать и контролировать любые производственные процессы на всех этапах — от ранних стадий планирования и имитационного моделирования сборки до полного определения производственного оборудования.

В данной статье были приведены лишь основные определения некоторых решений Dassault Systemes. Каждое решение заслуживает отдельного внимания, так как подход компании Dassault Systemеs заключается в создании программ, обеспечивающих компании всем необходимым функционалом — от узкоспециализированных направлений до управления предприятием в целом.

В заключение отметим, что платформа V6 вобрала в себя все лучшие решения и подходы современного рынка новейших технологий проектирования в области системной инженерии. Главным успехом можно считать объединение разрозненных направлений в единое целое и их успешную привязку к геометрическому ядру.

САПР и графика 5`2011