НПО «Новые технологии эксплуатации скважин» — новые технологии проектирования

Дмитрий Сухов

Участники Международного форума «Белые ночи САПР’2001», проходившего в конце мая в Санкт-Петербурге, могли не только ознакомиться с решениями, предлагаемыми компаниями — организаторами мероприятия, но и услышать рассказы специалистов предприятий о практическом опыте внедрения САПР. Предлагаем вашему вниманию одно из выступлений на форуме.

Научно-производственное общество «Новые технологии эксплуатации скважин» (НПО НТЭС) расположено в г. Бугульма (Татарстан). В августе исполняется десять лет с момента его основания. Профиль предприятия — машиностроение, отрасль — приборостроение. На НПО НТЭС ведутся работы по проектированию и выпуску средств учета энергии — модульных блоков учета тепла, предназначенных для коммерческого учета энергоносителей, а также модельного ряда счетчиков количества жидкости типа СКЖ, служащих для измерения производительности нефтяных скважин. Продукция НПО НТЭС поставляется в нефтегазодобывающие управления нефтяных компаний по всей России и в страны ближнего зарубежья. В числе наших клиентов — Татнефть, Башнефть, Самаранефть, Удмуртнефть, Оренбургнефть, Сургутнефтегаз, Нижневартовскнефть, Лукойл-Пермнефтегаз, Краснодарнефтегаз, Белорусьнефть, Юкос-Сервис, Роснефть-Сахалинморнефтегаз.

Я хочу рассказать вам о сотрудничестве нашего предприятия с компанией «Аскон». Оно началось в 1999 году в Уфе на выставке «Нефть, Газ», где директор НПО НТЭС Виктор Иванович Чудин встретился с представителями компании «Аскон» и ознакомился с решениями в сфере автоматизации проектно-конструкторских работ на базе системы КОМПАС. По итогам встречи был заключен договор на поставку двух юбилейных комплектов системы КОМПАС версии 5.8, включавших в себя чертежно-конструкторский редактор КОМПАС-ГРАФИК, «Систему проектирования спецификаций», «Машиностроительную библиотеку» и систему управления проектами КОМПАС-МЕНЕДЖЕР.

В то время инженеры на предприятии занимались выпуском проектно-конструкторской документации за кульманами. Что же изменилось в работе конструктора с появлением САПР КОМПАС-ГРАФИК? Абсолютно ничего! У вас, господа, возникает резонный вопрос: в чем причина? Я готов назвать целый ряд причин подобной ситуации.

Прежде всего в то время средний возраст конструкторов был близок к 50 годам. Навыки и приемы работы, приобретенные с годами при черчении за кульманом, при работе со справочниками, ГОСТами, ОСТами и прочими нормалями, аккуратно разложенными на столе и книжных полках, создавали своеобразный реакционный барьер: конструктор с трудом мог себе представить, что выпуск графической документации возможен с помощью компьютера. Машина в его понимании была хорошим инструментом для создания текстовой документации и для построения диаграмм на базе пакета Microsoft Excel, примерным расчетчиком математических зависимостей, интересным партнером для игры в шахматы. А автоматизация графических работ сводилась к аппликации ксерокопий одинаковых изображений узлов — истинному воплощению маленькой мечты конструктора о копировании повторяющихся элементов.

Кроме того, негативную роль сыграла и неудачная попытка работы в среде конкретной САПР, название которой не хотелось бы произносить здесь публично. Стоит лишь отметить, что отрицательные эмоции и неприятие этой системы конструкторами были вызваны отсутствием русифицированной версии, необходимостью задания большого числа параметров для построения примитивов и отсутствием поддержки отечественных стандартов и норм ЕСКД.

Возможно также, что специалисты опасались переходить на работу с новой, совершенно незнакомой системой из-за того, что для них не был организован хотя бы начальный курс обучения.

Скажу без ложной скромности, что ситуация изменилась с приходом на предприятие одного молодого специалиста, автора этого выступления. В рамках программы вуза (Казанского авиационного института) я ознакомился как с общим курсом информационных технологий, так и с прикладными САПР в области машиностроения. Здесь хотелось бы сделать небольшое отступление и сказать о том, что для большинства кафедр нашего вуза характерно творческое отношение к курсам, связанным с информационными технологиями. В учебном процессе используется современное программное обеспечение. Начиная с третьего курса я выполнял курсовые проекты в различных машиностроительных САПР. Примечательно, что на всех трех предприятиях, где мне предлагали работу после окончания вуза, требовался специалист, умеющий работать в современных системах автоматизированного проектирования, а не за кульманом.

Итак, моя деятельность в НПО НТЭС началась на рабочем месте, оснащенном системой КОМПАС. Ее освоение с использованием книг, входящих в комплект поставки («Руководство пользователя» и «Практическое руководство»), заняло две недели. Полноценную работу по выпуску чертежно-конструкторской документации, включающей спецификации и сборочные чертежи изделий, я начал через месяц после первого знакомства с системой. Один месяц — это срок, за который любой специалист сможет полностью изучить чертежно-графический редактор КОМПАС-ГРАФИК и комфортно почувствовать себя в его среде.

Мой пример оказался заразительным. Убедившись, что скорость работы за компьютером значительно превосходит скорость ручного черчения, а качество электронных документов не вызывает нареканий, инженеры предприятия стали активно переключаться на работу по созданию конструкторской документации в среде КОМПАС-ГРАФИК.

В настоящий момент системой КОМПАС оснащены все рабочие места конструкторов НПО НТЭС; на предприятии не осталось конструкторов, работающих за чертежной доской. В соответствии со спецификой работы мы укомплектовали свои рабочие места прикладными системами и библиотеками, среди которых — «Система проектирования спецификаций», «Библиотека металлоконструкций», «Библиотека трубопроводной арматуры» (по опыту своей работы могу порекомендовать ее для проектирования трубопроводной обвязки в нефтяной промышленности, а также в сфере коммунального хозяйства для проектирования элементов водоснабжения и газоснабжения). Отдельно хотелось бы отметить «Машиностроительную библиотеку»: степень ее наполнения параметрическими изображениями стандартных изделий и элементов позволяет назвать эту библиотеку универсальным электронным справочником конструктора.

В среде КОМПАС создается не только графическая, но и текстовая документация (технические задания, расчетно-пояснительные записки и т.д.). Кроме того, система активно используется при выпуске демонстрационных материалов и пользовательской документации на разрабатываемые изделия.

На прошлогоднем форуме «Белые ночи САПР» мы получили версию системы КОМПАС-3D, позволявшую создавать трехмерные модели деталей, а еще через несколько месяцев — версию 5.10, поддерживающую работу с моделями сборок. Наглядность представления результата проектирования стала для многих специалистов дополнительным аргументом в пользу использования указанной САПР. Преимущества перехода на технологию проектирования объемной модели с последующим формированием документации очевидны. Вначале в КОМПАС-3D прорабатывается общая концепция, компоновка изделия, причем уже на этом этапе конструкцию можно наглядно продемонстрировать потенциальному заказчику или инвестору, а при необходимости прямо в модели внести нужные коррективы. И только после того как правильность конструкции проверена на трехмерной модели, а ее параметры согласованы с заказчиком, выпускается конструкторская документация. Благодаря этому практически сводятся к нулю затраты времени на такую кропотливую работу, как переделка документации (ранее при изменении какого-либо параметра изделия иногда приходилось создавать чертежи заново).

Хочу подчеркнуть, что НПО НТЭС — самостоятельная фирма, работающая, как и большинство современных предприятий, по принципу самоокупаемости. Поэтому САПР является для нас не модным поветрием, а реальным инструментом для повышения производительности труда и уменьшения сроков разработок при одновременном повышении их качества, а значит, фактором повышения рентабельности и конкурентоспособности. Мы высоко оцениваем положительный эффект от использования системы КОМПАС; я хотел бы продемонстрировать его на примере создания конструкторской документации на групповую замерную установку.

На рисунке показана групповая замерная установка (ГЗУ) на базе счетчика СКЖ, выполненная в системе твердотельного моделирования КОМПАС-3D. Заказчиком этого изделия является АО «Татнефть», разработку проекта ГЗУ вели специалисты НПО НТЭС. Установки предназначены для более точного измерения дебета жидкости нефтяных скважин массовым методом, для расширения диапазона измеряемых расходов и оптимального подбора по параметрам в случаях монтажа на месте эксплуатации.

Целью разработки было создание модульного ряда групповых замерных установок типа «ДЕЛЬТА» с возможностью наращивания измерительных линий от 4 до 12 (в зависимости от производительности куста нефтяных скважин). На рисунке вы видите базовый модуль на 4 скважины, но был также разработан базовый модуль на 6 скважин. Проектом предусматривался присоединительный модуль на 4 и 6 измерительных линий. Установив на куст базовый модуль и выяснив впоследствии, что производительность куста стала выше запланированной, либо увеличив число скважин на кусте, можно нарастить количество измерительных линий путем добавления к базовому присоединительного модуля. Таким образом решается задача оптимального подбора состава технологического оборудования по параметрам скважины в данное время и в данном месте.

Порядок проектирования был следующим. В КОМПАС-3D была смоделирована рама; для построения стандартных профилей использовались элементы из конструкторской библиотеки. Затем на основе электронных чертежей из архива, сформированного ранее при работе конструкторов отдела, были созданы корпуса приборов.

Корпуса размещены на раме и обвязаны трубопроводной обвязкой. Элементы трубопроводной обвязки строились в среде КОМПАС-3D с использованием «Библиотеки трубопроводной арматуры». Трубы, отводы, задвижки, фланцы не обязательно являются точными моделями реальных изделий, а лишь повторяют их внешний контур в той степени, в которой это необходимо для последующей генерации чертежей в соответствии с нормами ЕСКД.

При создании трехмерных элементов не всегда требуется вводить точные значения их параметров. Например, система позволяет в качестве основания эскиза профиля использовать плоскую грань построенной ранее детали, а также производить выдавливание до указанной поверхности; можно назначить необходимые зазоры под сварочную операцию, воспользовавшись расширенными параметрами построения, либо учесть их в сгенерированных чертежах деталей.

При необходимости можно воспользоваться библиотекой крепежа для КОМПАС-3D.

Модель, построенная в КОМПАС-3D, позволяет поработать над компоновкой, в частности можно выбрать оптимальный угол наклона задвижек и их размещение еще на стадии эскизного проектирования, выполнить доработки, опробовать новые идеи, например ввести в конструкцию укрытие для условий холодного климата. Кроме того, еще до создания конструкторской документации возможно принять определенные решения, оценив, например, массоцентровочные характеристики изделия.

Над созданием представленного на рисунке базового модуля на 4 измерительные линии работал один конструктор в течение месяца, на создание базового модуля на 6 измерительных линий потребовалось лишь немного перестроить раму и увеличить количество необходимых элементов, причем эта работа заняла всего 2 дня. Понятно, что при использовании прежних технологий проектирования (то есть при вычерчивании конструкторской документации сразу, без трехмерного моделирования, а тем более при ручном черчении) процесс создания изделия на базе существующего прототипа был куда более долгим.

По окончании работы над сборкой были сгенерированы чертежи узлов и деталей: созданы необходимые виды, сечения и разрезы, добавлены нужные размеры и технологические обозначения. Затем комплект документации был дополнен необходимыми спецификациями. Благодаря широкой функциональности системы КОМПАС и тому, что мое рабочее место укомплектовано необходимым набором прикладных библиотек, графические документы оформляются легко и быстро; подбор допусков и отклонений, создание изображений стандартных изделий и многие другие рутинные операции выполняются буквально несколькими нажатиями кнопки мыши. Соответствие полученной документации нормам ЕСКД достигается безо всяких усилий со стороны пользователя.

В общей сложности силами одного конструктора разработка комплекта конструкторской документации на представленное изделие заняла два месяца. В данный момент изделие находится в стадии разработки; его внедрение в соответствии с проектом намечено на начало 2002 года.

Очевидный успех применения САПР КОМПАС на НПО НТЭС вдохновляет нас на дальнейшие шаги в направлении автоматизации рабочих процессов. На предприятии назрела необходимость широкого внедрения системы документооборота и управления проектами. В качестве такой системы мы предполагаем использовать КОМПАС-Менеджер. Стремительный рост выпускаемых нами электронных документов заставляет задуматься и о необходимости внедрения системы ведения электронного архива, которая позволит организовать надежное хранение имеющихся документов и оперативный доступ к ним, например для поиска существующих прототипов с целью их заимствования. Мы уверены, что дальнейшее сотрудничество с компанией «Аскон» позволит НПО НТЭС эффективно решить эти задачи.

«САПР и графика» 7'2001