Опыт применения технологий компании РТС в ОАО «Туполев»
Системное и комплексное применение информационных технологий является общепризнанным фактором повышения конкурентоспособности авиационной техники на внешнем и внутреннем рынках. Суть такого подхода заключается в том, что предприятие вместе с внешним окружением рассматривается как единая многоаспектная система, представляющая собой взаимосвязанное множество бизнес-процессов проектирования, конструирования, комплексной подготовки производства, производства и поддержки изделий в эксплуатации, а также планирования и управления деятельностью предприятия по всему портфелю заказов. Еще во времена так называемой островной автоматизации специалисты и руководство ОАО «Туполев» одними из первых в отрасли осознали необходимость и перспективность этого решения при переходе на современные интеллектуальные технологии проектирования и производства самолетов. Была разработана стратегическая концепция информатизации предприятия и развернуты работы в этом направлении в ЦКБ и на серийных заводах. В основе этой концепции лежала актуальная и по сей день цель — поэтапный переход на полную информационную поддержку изделия на всех этапах жизненного цикла, включающего проектирование, технологическую подготовку, производство, техническую поддержку и эксплуатацию, а также разработку и сопровождение эксплуатационно-технической документации.
Несмотря на общие для российского авиапрома проблемы последних 10-15 лет, руководство ОАО «Туполев» целенаправленно и методично вело работы по созданию аппаратной и сетевой инфраструктуры, по оснащению предприятия современными программными средствами и по подготовке кадров. Был создан Центр компьютерных технологий (ЦКТ), являющийся ключевым звеном в реализации поставленных целей в области ИТ. В рамках этой работы более 10 лет назад после тщательного анализа рынка базовых средств автоматизации были выбраны программные системы компании Computervision, которые позже унаследовала и развивала компания РТС.
Надо отметить, что ОАО «Туполев» было пионером в российском авиастроении в деле внедрения систем PDM. Начало положила система Optegra, на смену которой пришла система Windchill компании РТС, являющаяся сегодня лидером рынка систем PLM (Product Lifecycle Management — управление жизненным циклом изделия). Системы CADDS 5 и Optegra стали базовыми средствами на ранних этапах внедрения ИТ, а затем появились другие программные продукты компании РТС.
Причины таких изменений носили объективный характер. Во-первых, связка CADDS—Optegra, как известно, функционировала на UNIX-рабочих станциях. Новые версии этих систем требовали для комфортной работы пользователей более дорогих RISC-машин, а в это время уже начала распространяться Intel-архитектура, вследствие чего стало возможным меньше тратить на железо. К тому же появившийся программный комплекс Windchill — Pro/ENGINEER Wildfire — прекрасно работает в этой аппаратно-операционной среде. Конечно, большие сборки, приближающиеся, например, к 2 Гбайт и больше (а при проектировании летательных аппаратов это не редкость), — задача для мощных рабочих станций, таких например, как, SUN Microsystems класса SunBlade 2500. Однако подобных машин в рамках всего ЦКБ требуется лишь несколько единиц, в то время как рабочие станции и серверы от Intel — это, как правило, основные рабочие машины в корпоративной сети.
Во-вторых, стоит отметить и большую дружественность интерфейса и более гибкую модель по управлению и доступу к информации базы данных систем Windchill и Pro/ENGINEER Wildfire. В отличие от CADDS 5, система Pro/ENGINEER Wildfire напрямую работает с базой данных, то есть и эта система, и PDM-система Windchill представляют собой единый программный комплекс. В Pro/ENGINEER Wildfire можно грузить из базы данных не только геометрическую модель, но и любую другую информацию, в частности таблицу какого-либо ОСТа нормативно-технической документации, необходимую при работе с данной геометрической моделью. К тому же загрузка данных идет во встроенный в систему Wildfire браузер, поэтому не нужно выходить из модели. Подобной гибкости пока не имеется ни в CADDS—Optegra, ни в других современных решениях САПР—PDM.
Центральным моментом организации взаимодействия специалистов в ходе проведения работ является создание и заполнение электронного хранилища инженерных данных. Информационная модель хранения данных, структура хранилища и обеспечение доступа к данным в значительной степени определяются системой Windchill — это общие кабинеты, проектные команды с четко прописанными правами и соответственно с правилами работы с данными из общих информационных пространств (кабинетов и каталогов), а также средства доставки информации пользователям в корпоративной сети (жизненные циклы и потоки работ в них). В настоящее время решению этой проблемы уделяется много внимания. Начаты и работы по созданию архива нормативно-технической документации (НТД), а именно разработана информационная модель хранения данных, создан классификатор, проведена пробная инсталляция и начаты работы по наполнению архива.
Основная проблема для полноценного взаимодействия подразделений — заполнение базы данных, которая на начальном этапе является достаточно фрагментарной. Дело в том, что практически все основные изделия в ЦКБ по известным причинам были выполнены в бумажных технологиях, и эта проектная документация до сих пор остается основным источником информации. Поэтому задачей номер один является наполнение базы данных информацией, ее проверка и передача для совместного использования. Данная методика применяется при создании электронной базы данных по самолету Ту-334.
Комплексный подход к освоению информационных технологий затрагивает все стороны этого процесса. Основой современной концепции проектирования с использованием ИТ является полное электронное определение изделия (ПЭОИ), иначе говоря, электронный макет самолета Ту-414 (рис. 1). Средствами создания различных представлений ПЭОИ являются системы Windchill и Pro/ENGINEER Wildfire, представляющие собой единый программный комплекс, который позволяет разрабатывать электронные модели, хранить любую информацию по проекту, связывать ее между собой с помощью ссылок и предоставлять ее пользователям в соответствии с их правами в корпоративной сети или в Интернете. Использование этого программного комплекса на всех этапах разработки изделия в конечном счете и есть процесс создания ПЭОИ. Различные представления ПЭОИ самолетов Ту-334 и Ту-414 показаны на рис. 2-5.
Рис. 1. Электронный макет Ту-414
Работа по внедрению ИТ в практику работы специалистов предприятия идет по двум направлениям. Первое — это выполнение пилотных проектов, основной целью которых является освоение функциональности программных систем и обучение персонала. Второе направление — это решение конкретных практических задач по текущим проектам с помощью информационных технологий. Приведем несколько примеров.
По самолету Ту-334, который был спроектирован в бумажных технологиях, была поставлена задача создания структурной модели самолета — дерева изделия. Эта задача решалась одновременно с загрузкой в модель атрибутной информации, соответствующей конструкторской спецификации, и с загрузкой отсканированных чертежей в виде документов системы Windchill. Данные документы связывались с соответствующими узлами дерева изделия, в которых размещались описания документов. Кроме этого, была создана и передана на серийный завод мастер-геометрия самолета. В настоящее время ведутся работы по твердотельному моделированию деталей и сборок командной номенклатуры, в результате чего будет создана полная база данных по изделию, которая также будет передана на серийный завод, что в дальнейшем обеспечит проведение работ только в электронном пространстве.
Рис. 2. Мастер-геометрия самолета ТУ-334
Рис. 3. Электронный макет самолета Ту-414
По самолету Ту-414 выполнен этап эскизного проекта. Построена твердотельная модель сборки всего самолета. Самолет разбит на отсеки в соответствии с конструктивно-технологическим членением (рис. 6). Отсеки включают в себя каркас и оборудование, расположенное в них (рис. 7). В электронную модель фюзеляжа встроен отдельный электронный макет пассажирского салона. В процессе моделирования с помощью системы Pro/ENGINEER Wildfire отрабатывалась кинематика и твердотельное моделирование механических подвижных систем планера самолета: шасси, дверь-трап, механизация крыла и оперения, сдвижные окна (форточки) в кабине пилотов. Электронный макет разрабатывался в соответствии с принципами зонного моделирования и c учетом опыта туполевской школы самолетостроения. Каждое подразделение в модельном пространстве отсеков устанавливало свои элементы конструкции и системы, входящие в отсек. Все разрабатываемые модели загружались в базу данных, и совместная работа проводилась под управлением системы Windchill.
Рис. 4. Электронный макет самолета Ту-414 с пассажирским
Рис. 5. Хвостовая часть электронного макета самолета Ту-414
В этой работе принимали участие филиалы, находящиеся в других городах, например дверь-трап и ее механизмы были выполнены в Казанском филиале ЦКБ (рис. 8). Модель была передана в Москву, загружена в базу данных и подключена к электронной модели отсека носовой части фюзеляжа. При этом никаких доработок модели выполнять не пришлось: все сопрягающиеся элементы конструкции встали на свои места, все механизмы двери работали и обеспечивали правильные траектории двери-трапа во время ее движения относительно планера самолета.
В системе Pro/ENGINEER Wildfire был сделан манекен человека в соответствии с антропометрическими параметрами, соответствующими требованиям стандартов. В набор движений манекена были включены ходьба, переноска грузов и загрузка их в отсеки самолета. Применение манекена в моделировании позволило оценить возможности и удобство обслуживания самолета на аэродроме. Кроме того, были смоделированы транспортные средства, используемые при обслуживании самолета в аэропортах (рис. 9). При этом оценивалась возможность применения этих транспортных средств и их совместимость с внешними конструкциями самолета. Одновременно проводился анализ ситуаций с целью минимизации времени на выполнение требуемых работ.
Рис. 6. Конструктивно-технологическое членение электронного макета самолета Ту-414
Рис. 7. Основная опора шасси, хвостовой техотсек; подвеска двигателя электронного макета Ту-414
Следует отметить еще одну полезную функциональность программного комплекса Windchill—Pro/ENGINEER Wildfire, имеющую большое практическое значение. Каждый компонент этого комплекса имеет собственный интерфейс API (Application Programming Interface), который может использоваться для разработки собственных приложений. Например, в системе Pro/ENGINEER Wildfire с применением API Pro/ToolKit решалась задача определения зеркала топлива в топливных баках при различных углах крена и тангажа самолета. Если вручную эта работа выполнялась квалифицированным специалистом в течение трех-четырех дней, то с помощью созданной специалистами отдела САПР ЦКТ программы такая работа в проектах Ту-334 и Ту-414 занимала всего 10-15 мин. API системы Windchill позволяет применять jsp-технологию при написании программ, повышающих скорость загрузки информации в базу данных и расширяющих функциональность системы при ее настройке под особенности процессов конкретного предприятия. Возможности API системы Windchill в настоящее время широко используются при загрузке информации по самолету Ту-334 в базу данных.
Рис. 8. Носовая часть фюзеляжа; дверь-трап
Рис. 9. Аэродромные транспортные средства и манекен электронного макета самолета Ту-414
Немаловажным фактором успешного продвижения ОАО «Туполев» по пути внедрения ИТ является многолетнее творческое сотрудничество с компанией РТС, строящееся на взаимовыгодной основе. Начало этому сотрудничеству было положено более 10 лет назад, когда обе компании подписали соглашение о стратегическом партнерстве, которое действует и по сей день. Постоянное взаимодействие специалистов ЦКТ и проектных подразделений ЦКБ, специалистов серийных заводов и консультантов РТС играет решающую роль в процессе внедрения современных информационных технологий с акцентом на их эффективное использование в решении конкретных практических задач предприятия.
В заключение следует отметить, что внедрение ИТ — это постоянный процесс, требующий как временных, так и материальных затрат. Однако те выгоды, которые дает применение ИТ, в конечном счете и являются теми целями, к которым стремится любое предприятие в авиационной отрасли, — это сокращение времени проектирования и подготовки производства, повышение качества конструкторских решений и проектной документации, проверка коллизий по различным дисциплинам на ранних этапах проектирования, снижение затрат на физическое макетирование и отработку конструкций, распространение информационной поддержки изделий на другие этапы жизненного цикла, включая эксплуатацию и ремонт. Применение технологий компании РТС в течение длительного времени позволяет ОАО «Туполев» быстро и эффективно осуществлять запланированный объем конструкторских работ, вести параллельно с проектированием разработку технологической оснастки и обеспечивать конкурентоспособность своих изделий на рынке.
Дополнительную информацию можно получить на сайтах www.tupolev.ru и www.pts-russia.com.
«САПР и графика» 5'2005
