Планирование разработки расчетной модели грузового вагона средствами автоматизированных систем распределенного проектирования

Евгений Дуданов,
к.с.н., доцент кафедры технологии машиностроения, Рузаевский институт машиностроения, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва» (г.Саранск)

Алексей Григорьев, магистрант направления подготовки 15.04.05 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», Рузаевский институт машиностроения, ФГБОУ ВО «МГУ им. Н.П. Огарёва» (г.Саранск)

Автоматизация проектирования изделий — наиболее актуальная задача современного этапа развития конструкторско­технологической подготовки производства в машиностроении. Системы автоматизированного проектирования повышают эффективность обработки информационных процессов, охватывающих все этапы жизненного цикла предметов производства. В настоящее время использование различного программного обеспечения для управления данными предприятия о производимой им продукции и связанной с процессом формирования информации реализовано с помощью PDM­систем.

Цель внедрения PDM­систем — управление данными о конечных продуктах производства, контроль заявок, учет денежных средств. Все это обеспечивается инструментами отслеживания данных, связанных с конечным продуктом. Характеристики собираются в общий комплект спецификаций для разработки и производства изделия, в том числе тип материала, используемый для создания изделия. Главная цель — понимание поставленных задач всеми участниками процесса, снижение ошибок при выполнении работ, соблюдение стандартов качества, контроль затрат на производство. Все эти компоненты используются инженерами перед запуском производства изделия. PDM­система обеспечивает доставку информации об изделии пользователю и заказчику на протяжении всего цикла работы изделия. Безопасность и функциональность PDM­систем защищают право интеллектуальной собственности посредством управления ролями и на основе разграничения прав доступа к проекту.

Перечень основных функций PDM­системы:

• управление хранением информации;
• управление процессами;
• управление составляющими изделия.

На машиностроительных предприятиях Республики Мордовия PDM­системы используются технологическими, сборочными и конструкторскими отделами. Так, в АО «РМ Рейл Рузхиммаш» в базах данных содержатся 3D­модели деталей и полная 3D­сборка вагонной продукции, штамповой оснастки и стальных резервуаров для нефтехимической промышленности. При каких­либо изменениях в конструкторской документации технологический и сборочные отделы могут практически мгновенно просмотреть измененную документацию и внести изменения в свою документацию (технологический процесс), открыв необходимую деталь в виде образмеренной 3D­модели в среде SOLIDWORKS [3].

Корпоративный регламент системы менеджмента качества (далее — регламент) ООО «УК РМ Рейл» устанавливает порядок управления данными об изделии в программном обеспечении SOLIDWORKS­PDM при проектировании, согласовании и хранении конструкторской документации на вагоны и резервуары для нефтехимической продукции. Настоящий регламент распространяется на все предприятия, находящиеся под управлением Компании в части деятельности по проектированию продукции с помощью программного обеспечения SOLIDWORKS, согласованию документации и ее хранению в архиве программного обеспечения SOLIDWORKS­PDM, а также использованию конструкторской документации, хранящейся в архиве SOLIDWORKS­PDM для целей производства продукции.

После принятия решения о создании проекта определяется команда проекта по разработке нового продукта, а затем ведущий инженер обращается к администратору для создания проекта в PDM. Проект в PDM создается в соответствующей папке по принадлежности нового вагона (рис. 1).

Рис. 1. Папка Проекты

В папке Вагонное производство администратор выбирает тип вагона или химического оборудования — хоппер, цистерна и т.д. (рис. 2).

Рис. 2. Выбор папки
Вагонное производство

Далее администратор создает папку с наименованием соответствующей модели для вагонной продукции нового проекта (рис. 3). Наименование папок моделей вагонов (номеров заказов) должно содержать только «Обозначение». Символы «пробел» и «_» в именах папок не допускаются. Например: «15­1288­02».

Рис. 3. Папка Хопперы

При создании папок необходимо заполнить поля карточки проекта: «Обозначение», «Наименование» и «Комментарий». В поле «Комментарий» указывается назначение создаваемого вагона и его отличительные особенности в сравнении с аналогами. Данные карточки проекта из полей «Обозначение» и «Наименование» отображаются в соответствующих столбцах в папке «КД» (рис. 4).

Рис. 4. Столбцы «Обозначение» и «Наименование»

В папке нового проекта (в папке «КД») автоматически формируется поузловая структура вагона в соответствии с рис. 5. После этого ведущий инженер распределяет детали/узлы вагона по исполнителям и начинает проектирование нового вагона/расчетной модели. Проектирование осуществляется в SOLIDWORKS, сохранение проекта и его согласование производится в SOLIDWORKS­PDM.

Рис. 5. Поузловая структура вагона

Инженер при проектировании в рабочем пространстве SOLIDWORKS создает эскизы, которые размещает в папке Эскизы или в папке Общее. В состав конструкторской документации входят 3D­модель, 2D­чертежи и спецификации. Ведущий инженер в первую очередь создает 3D­модель/расчетную модель нового вагона в SOLIDWORKS. Трехмерная модель необходима для наглядного изображения проектируемого вагона и последующей разработки технического и эскизного проектов в соответствии с ЕСКД. После этого инженеры приступают к проектированию деталей и сборочных узлов вагона/расчетной модели. При создании узла автоматически создается 3D­модель и спецификация соответствующего сборочного узла. Последняя может быть создана двумя способами: средствами SOLIDWORKS (рис. 6) или с помощью Exсel.

Рис. 6. Создание спецификации из SOLIDWORKS

При этом выбирается вкладка SWR­Редактор спецификаций и заполняется карточка создаваемого документа (рис. 7).

Рис. 7. Карточка создания спецификации

2D­чертеж создается в ассоциативной связи с 3D­моделью. Наименование файлов, относящихся к КД — детали, сборки, чертежи, спецификации, — должно иметь вид: «Обозначение + Наименование». Аббревиатура «СБ» в файлах сборок пишется слитно с обозначением. Наименование файлов извещений должно включать только «Обозначение». Например: 1262.01.03.101 Обвязка.slddrw. При проектировании инженер может заимствовать элементы (детали, узлы) из ранее выполненных проектов. Заимствование происходит из «Библиотеки проектирования» из папки Полуфабрикаты. Пополнение «Библиотеки проектирования» производится после прохождения по потоку работ в PDM и размещения проекта в архиве. При этом в «Библиотеке проектирования» размещается полный пакет КД (2D­чертежи, 3D­модель/расчетная модель, спецификации).

При заимствовании деталей/узлов из «Библиотеки проектирования» инженер может выбрать полуфабрикаты или покупные. Полуфабрикаты хранятся в SOLIDWORKS в библиотеке Полуфабрикаты. Полуфабрикаты, которые используются не для сборки основной готовой продукции, а для ее производства и отгрузки, хранятся в SOLIDWORKS по отдельным папкам: Оснастка и Полуфабрикаты (отгрузка).

При проектировании инженер в SOLIDWORKS назначает деталям/узлам/расчетной модели [2] материал, из которого они должны быть изготовлены, выбирая из папки Применяемость. Папка Применяемость находится в «Инженерном справочнике», размещенном на платформе «1С».

Для того чтобы применить материал для детали, необходимо в среде SOLIDWORKS на панели инструментов выбрать пункт Appius и в открывшемся списке выбрать пункт Выбрать материал (рис. 8).

Рис. 8. Выбор материала

Откроется окно Применяемость. В древовидной структуре необходимо отметить галочкой необходимый материал и нажать кнопку Выбрать. При необходимости создания нового материала конструктор подает заявку в «1С: MDM» на создание материала. Заявка для конструктора по материалам состоит из пяти полей:

•  Вид заготовки,
•  ГОСТ материала,
•  Марка материала,
•  Сортамент,
•  ГОСТ Сортамента.

При выборе каждого поля по очереди список для конструктора должен сужаться, исходя из ГОСТа (ссылка делается на «Инженерный справочник»).

Для дальнейшего хранения и работы с проектом его необходимо сохранить в PDM. Для этого во вкладке Свойства заполняется необходимая информация, включая указание необходимых подписей (согласующих) на готовом чертеже. Символы «пробел» и «_» в обозначении не допускаются. Для детали, кроме всего прочего, указывается материал, из которого она будет производиться (рис. 9).

Рис. 9. Карточка документа

После создания документа в PDM для того, чтобы его было видно остальным участникам проекта, его необходимо зарегистрировать. Регистрация происходит во вкладке Зарегистрировать с обязательным заполнением предлагаемых данных, включая комментарии. После регистрации создается первая версия документа и состояние документа изменяется на КД. Разработка. Обозначение версии документа осуществляется цифрами.

Для последующей работы с проектом его необходимо будет разрегистрировать. Вносить изменения в конкретный чертеж может только конструктор, который его разрегистрировал. Другие участники проекта могут его видеть или добавлять в сборочный узел без прав на изменение.

Таким образом, применение PDM­систем позволяет создавать различные варианты структуры изделия, добавляя на каждом этапе проектирования необходимые файлы конструкторско­технологической информации, применяя при этом технологию распределенного проектирования. Использование системы обеспечивает повышение эффективности разработки конструкторско­технологической документации и позволяет уделять больше времени инженерному творчеству и созданию инновационных продуктов [2]. PDM­системы дают возможность ускорить передачу конструкторской документации технологическим и сборочным отделам.

Список использованных источников:

1. Алексеева В.Ю., Пиликов Н.А., Щеглов Д.К. Некоторые перспективные направления развития информационного обеспечения жизненного цикла сложных технических систем // Инновации. 2015. № 2 (196), С. 116­120.
2. Григорьев А.В., Сульдин С.П., Митин Э.В., Логинова О.В., Митина А.Э. Расчет на прочность конструкции котла вагона­цистерны с использованием программных средств проектирования SOLIDWORKS/Simulation. А.В. Григорьев и др.//САПР и графика. 2019. № 1. С. 55­58.
3. Дуданов Е.И. Применение автоматизированных систем распределенного проектирования конструкторско­технологической документации на предприятиях машиностроения // САПР и графика. 2019. № 1. С. 46­49.
4. Джамай Е.В., Сазонов А.А., Ладошкин М.П. Исследование теоретических аспектов комплексной автоматизации научно­производственной деятельности на предприятиях наукоемких отраслей // Насосы. Турбины. Системы. 2015. № 3 (16). С. 32­40.
5. Полянсков Ю.В., Кондратьева А.С., Черников М.С., Блюменштейн А.А. Интеграция CAPP­, PDM­, ERP­систем в единое информационное пространство производственного предприятия // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15.
   № 4 (3). С. 628­633.
6. Сафронов В.В., Барабанов В.Ф., Кенин С.Л. Анализ архитектуры развертывания PLM­систем // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. № 10. С. 69­73.
7. Алямовский А.А. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / [А.А. Алямовский, А.А. Собачкин, Е.В. Одинцов и др.]. СПб.: БХВ­Петербург, 2008. 1040 с.
8. Дмитриевский Б.С. Автоматизированные информационные системы управления инновационным наукоемким предприятием. М.: Машиностроение, 2006. 156 с.
9. Карпенко А.П. Основы автоматизированного проектирования.
   М.: ИНФРА­М, 2015. 329 с.
10. Судов Е.В. Интегрированная информационная поддержка жизненного цикла машиностроительной продукции. Принципы. Технологии. Методы. Модели. М.: МВМ, 2003. 264 с.