8 - 2001

НПО «Наука»: жизнь после…

Андрей Мазурин

Судьба промышленных гигантов, некогда составлявших основу экономики и гордость всего Советского Союза, к величайшему сожалению, во многом оказалась схожей с судьбой самого государства. Недавно мне довелось побывать на научно-производственном объединении «Наука», которое в прежние времена было известно как одно из крупнейших в стране. Там работали несколько сот тысяч человек, проектирующих и изготавливающих изделия, отвечавшие самым высоким требованиям мировых стандартов. В определенном смысле этому предприятию повезло: за годы перестройки его помещения не превратились целиком в склады заморских фруктов, а обширные территории — в барахолки. Более того, после чудовищных экономических и социальных экспериментов, проводившихся над страной «государственными деятелями», предприятие сумело частично сохранить свой научно-технический потенциал, хотя ему все же пришлось несколько потесниться, отдав лучшие помещения под банки и коммерческие офисы. НПО «Наука» продолжает жить и работать.

Предприятие НПО «Наука» в советское время являлось головной организацией по проектированию и изготовлению систем кондиционирования воздуха в летательных аппаратах (в космосе и авиации) и на подводных лодках. Производство имело множество филиалов как в РСФСР, так и в бывших союзных республиках. Специалисты НПО занимались разработкой и изготовлением систем кондиционирования и агрегатов к ним самых разнообразных типов (турбохолодильники, теплообменники, водоотделители, увлажнители и т.п.). Опытные партии продукции производились на основной территории предприятия, расположенной в Москве, недалеко от Белорусского вокзала, после чего документация на изделия рассылалась по филиалам, где продукция изготавливалась серийно.

С распадом Советского Союза и последующим экономическим развалом многие филиалы предприятия приобрели самостоятельность и потеряли всякую связь с головным производством. Но основной коллектив разработчиков систем, сосредоточенный в Москве, так и остался в составе головного предприятия.

На сегодняшний день НПО «Наука» продолжает разработку и поставку систем кондиционирования преимущественно для авиационной промышленности. Основными заказчиками выступают «Россвооружение», занимающееся экспортом военной техники, и гражданские авиакомпании, столкнувшиеся с настоятельной потребностью в замене износившихся узлов самолетов. Поэтому заказов у производства более чем достаточно.

Но так было не всегда. Подобно всем промышленным предприятиям бывшего СССР, «Науке» пришлось пройти через унизительные полугодовые невыплаты зарплат, пережить уход высококлассных специалистов в коммерцию, в полной мере испытать шок от происходящих перемен. Сегодня, хотя уровень зарплаты квалифицированных специалистов едва ли выше среднего по стране, коллектив предприятия полон оптимизма и более уверенно смотрит в будущее.

В своем стремлении соответствовать современным требованиям и гармонично вписываться в развивающиеся рыночные отношения НПО «Наука» серьезное внимание уделяет внедрению передовых информационных технологий в проектирование и производство.

Одним из принципиальных моментов, обусловивших внедрение прежде всего CAD/CAM-систем, стало существенное сокращение объемов производства с одновременным ростом номенклатуры выпускаемых изделий. Это привело к отказу от технологий, ориентированных на серийное и массовое производство, в пользу более широкого использования ЧПУ-технологий, присущих позаказному производству. На первом этапе внедрения САПР мало кого интересовали задачи конструирования нового изделия — важно было в наиболее сжатые сроки автоматизировать технологическую подготовку производства. С этой целью на НПО «Наука» три года назад был организован отдел САПР, который возглавил Дмитрий Михайлович Чекарьков.

Наиболее интересной с технологической точки зрения деталью в выпускаемых НПО «Наука» агрегатах выступает деталь «колесо» с крыльчатками, расположенными в зависимости от конструкции на торце или цилиндрической части (рис. 1, 2, 3). Прежде для его получения использовались такие технологические процессы, как штамповка, литье (в том числе точное литье и литье в кокиль), характерные для серийного выпуска изделий. Теперь для изготовления малых партий перед отделом была поставлена задача разработать технологию механической обработки колес с применением станков с ЧПУ.

Первое, что пришлось сделать специалистам нового отдела, — провести анализ представленных на российском рынке CAD/CAM-систем. При выборе CAD/CAM основной упор делался на сочетании функциональных возможностей системы, необходимых для производства колес, и ее сравнительно невысокой стоимости. «Первой системой, которую мы взяли в опытную эксплуатацию, была Mechanical Desktop 4.0, — вспоминает заместитель начальника отдела САПР Юрий Григорьевич Хоменко. — Ее выбор главным образом определялся тем, что многие наши специалисты уже работали с другой известной разработкой фирмы Autodesk — графическим редактором AutoCAD. Поэтому мы в первую очередь обратились за интересующим нас программным обеспечением к представителям компании Autodesk в России. Одна из наших проблем заключалась в том, что мы располагали далеко не новым станочным парком, для которого требовались соответствующие постпроцессоры. Поставщики Mechanical Desktop заверили нас, что обладают богатейшей библиотекой постпроцессоров. А когда через год работы с графической частью Mechanical Desktop и после разработки большого числа электронных моделей мы обратились за постпроцессором, оказалось, что за каждый постпроцессор следует платить 4 тыс. долл. Хотя это были не очень большие деньги по тем временам для нашего предприятия, но, как и многие другие российские заводы после августовского кризиса 1998 года, мы находилось в тяжелом экономическом положении».

К тому времени наряду с AutoCAD и Mechanical Desktop на заводе активно использовалась одна из первых версий графической системы T-FLEX CAD российской фирмы «Топ Системы». На одном из семинаров, организованных этой фирмой совместно с рядом других компаний-партнеров, специалисты «Науки» впервые ознакомились с возможностями CAD/CAM-системы ГеММа-3D фирмы НТЦ «ГеММа». «Тогда мы впервые получили систему ГеММа-3D в опытную эксплуатацию, — продолжает вспоминать Ю.Г. Хоменко. — И с того времени продолжаем активно с ней работать. За непродолжительное время совместной работы с разработчиками системы мы отработали все постпроцессоры на наши станки для 4- и 5-координатной ЧПУ-обработки колес разных типов».

Одно из первых турбинных колес, полученное с использованием системы ГеММа-3D, изготовлялось из титана и было примечательно тем, что имело критическое для фрезы проходное сечение — 1,86 мм (рис. 3). Несмотря на заверение специалистов завода, с которым НПО «Наука» в то время тесно кооперировалось для выполнения производственного заказа, о том, что получить колесо с такими характеристиками на имевшихся на производстве станках невозможно, специалисты отдела «САПР» сумели подобрать нужный инструмент и режимы резания и обработать все поверхности турбинного колеса на станке с ЧПУ. Все это заняло около четырех дней. В результате качество обработанных поверхностей оказалось не хуже, чем поверхностей, полученных по параллельно разработанной на вышеуказанном заводе технологии с использованием электроэрозии, и, что немаловажно, себестоимость технологии, реализованной с использованием ЧПУ, оказалась существенно ниже. После первого удачного опыта пошли другие колеса. Среди них было, в частности, такое, у которого изменялся профиль по восьми поперечным сечениям лопатки.

В настоящее время на НПО «Наука» с использованием системы ГеММа-3D успешно изготавливаются турбинные и вентиляторные колеса всевозможных типоразмеров из самых разных сталей и сплавов. При этом для подготовки производства нового колеса требуется два-три дня на разработку электронной модели, а в дальнейшем благодаря отлаженному постпроцессору и наработанным подходам к решению аналогичных задач за один-два дня проектируются и отлаживаются управляющие программы. Для визуального анализа работы УП и контроля подрезов используется программа — имитатор ЧПУ-обработки T-FLEX NC Tracer фирмы «Топ Системы».

«К сожалению, для запуска в производство каждой новой детали, обрабатываемой на станках с ЧПУ, необходимо подождать, пока изготовят оснастку и подготовят инструмент, — говорит Д.М.Чекарьков. — На это может уйти один-два месяца. Это бывает вызвано либо загрузкой оборудования под выполнение другого заказа, либо передачей заказа на изготовление оснастки на другой завод, где действуют собственные производственные планы».

Ни для кого не секрет, что Россия поставляет в такие страны, как Вьетнам, Китай и Индия, различное вооружение, в том числе и военные самолеты. Когда дело дошло до эксплуатации российских самолетов в более жестких климатических условиях, выяснилось, что система охлаждения, которая стояла на самолетах прежде, не доснимает излишки тепла в кабине пилота. Для доработки и дальнейшей поставки системы охлаждения был организован тендер вначале на уровне проекта, затем на уровне готового изделия, который уверенно выиграло НПО «Наука». За счет увеличения оборотов турбины и, главным образом, вследствие изменения профиля лопаток колеса турбохолодильника был заметно увеличен теплосъем излишков тепла в кабине самолета, что позволило создать необходимые условия для работы пилота. Кстати, именно для агрегата, с которого снимались показатели при проведении тендера, было получено первое колесо по управляющим программам. Поэтому можно не без оснований утверждать, что CAD/CAM-система ГеММа-3D помогла специалистам НПО «Наука» получить крупный заказ от «Россвооружения».

«За три года эксплуатации ГеММа-3D зарекомендовала себя на нашем производстве как стабильно работающая CAD/CAM-система, — утверждает Д.М.Чекарьков. — Кроме того, в процессе внедрения и отладки нового постпроцессора для 5-координатной обработки колес мы в полной мере осознали бесспорные преимущества работы с отечественными разработчиками САПР. Любые вопросы и задачи решались без задержек, а главное — качественно. Безусловно, как и любую развивающуюся универсальную CAD/CAM-систему, ее нельзя назвать идеальной с точки зрения каждого конкретного пользователя. Направление развития продукта — это всегда результат общения с пользователями. Решая наши задачи, разработчики фактически дают в руки новых пользователей обобщенные опыт и знания, заложенные в отлаженный и выверенный инструмент. Что, собственно, и позволяет системе развиваться, несколько опережая постоянно растущий спрос производства. А если учесть сравнительно невысокую стоимость системы в сочетании с широким набором ее функциональных возможностей, то можно смело утверждать, что ГеММа-3D — лучший выбор CAD/CAM, какой только может быть на российском рынке САПР сегодня».

Работа с зарубежными потребителями продукции требует от руководства НПО «Наука» принятия мер по ускорению внедрения CAD/CAM-технологий в производство. Это было связано еще и с тем, что, в частности, согласно заключенному с Индией контракту предприятие обязано поставить индийской стороне всю документацию в электронном виде. Это касается не только конструкторской документации, но и управляющих программ, а также CAM-систем, на которых они были спроектированы. Индийские специалисты должны иметь возможность реализовать поставляемые предприятием УП на тех CAM-системах, на которых они получены. И руководство НПО «Наука» вместе с разработчиками НТЦ «ГеММа» готовы к обсуждению условий поставки CAD/CAM-системы индийской стороне. Так что не исключено, что «Россвооружение» скоро будет поставлять за рубеж не только современное российское вооружение, но и российские информационные технологии, хотя бы даже в рамках существующего контракта.

Вторым важным моментом, подталкивающим руководство предприятия к началу выполнения этапа внедрения CAD-систем в конструкторские отделы, является рост числа инженеров-конструкторов, обученных для работы с САПР. Обучение конструкторов проводили специалисты-технологи отдела САПР, используя такие приемы и подходы к построению электронной модели детали, которые в дальнейшем позволят избежать ненужных затрат времени на доводку моделей до вида, приемлемого для проектирования УП.

Основными на этом этапе внедрения станут T-FLEX CAD и Solid Edge. Главной задачей конструкторского отдела в ближайшие годы будет разработка трехмерных электронных моделей деталей, в первую очередь подлежащих переводу на ЧПУ-обработку (рис. 4), а затем и остальных деталей и сборок.

Как и в случае с автоматизацией решения технологических задач, руководство предприятия намерено следовать принципу: «Поставка оборудования и программ по потребностям производства и наличию условий для их использования». При накоплении электронных моделей и по мере готовности специалистов к совместному ведению проекта конструкторами, расчетчиками и технологами будут решаться задачи внедрения систем управления техническим документооборотом и данными проекта и CAD/CAM/CAE-систем верхнего уровня для работы со сложными изделиями.

Что касается дальнейшего сотрудничества предприятия с НТЦ «ГеММа», то здесь уже начались работы по внедрению системы группового управления станками с ЧПУ.

Сейчас на НПО «Наука» используется перфолента для передачи УП на управляющие стойки станков. Недостатки использования перфоленты очевидны: она часто рвется, отверстия плохо пробиваются, ограничен объем передаваемых на станок управляющих программ. Прямое управление, предлагаемое специалистами НТЦ «ГеММа», представляет собой следующее. К компьютеру через порт подключается мультиплексор с множеством выходных портов (до 32). На каждый станок ставится контроллер с ЖК-индикатором и клавиатурой, внешне напоминающей калькулятор. От мультиплексора к каждому контроллеру тянется обычный телефонный провод, по которому и передается управляющая программа. На контроллере имеется дополнительная память, то есть можно посылать достаточно объемные программы. Если программа более 1 Мбайт, то используется режим подкачки; в этом случае УП посылается по частям и станок сам запрашивает дополнительную порцию.

На компьютере будет стоять программное обеспечение НТЦ «ГеММа», управляющее мультиплексором и являющееся, по сути, сервером. Таким образом, с любого станка можно будет запросить УП, находящуюся на компьютере. Все 32 станка смогут одновременно работать от одного компьютера.

Основными трудностями, испытываемыми на сегодняшний день НПО «Наука», являются острый дефицит в кадрах и устаревший (морально и физически) станочный парк. И если на станках еще можно как-то работать, то кадровый вопрос и напрямую связанный с ним вопрос сохранения накопленных десятилетиями опыта и знаний стоят чрезвычайно остро. Безусловно, знания можно частично сохранить, переведя их в электронный вид, как это делают технологи, использующие технологическую систему «ТехноПро» фирмы «Группа «Вектор». Но помимо утраты технологических знаний с уходом специалистов на пенсию безвозвратно теряются уникальные методики проектирования сложных изделий.

В свое время на НПО «Наука» была разработана программа для выполнения уникальных расчетов выпускаемых изделий. В ней были «зашиты» уникальные методики для проведения, в частности прочностных, термодинамических, расчетов и расчетов в области газовой динамики. С выходом из эксплуатации мэйнфреймов часть содержимого уникальной разработки была утеряна, другую часть удалось сохранить группе энтузиастов, переписавших систему для персональных компьютеров. В этом виде она сейчас используется в конструкторском отделе, что позволяет выполнять наиболее важные расчеты. Но здесь требуется не только развитие, но и сохранение, поскольку часть алгоритмов так и остаются «зашитыми» и воспроизвести их могут лишь единицы из работающих сейчас специалистов.

«Сегодня конструкторский отдел насчитывает 70 специалистов, — говорит Д.М.Чекарьков. — Это очень мало. Сюда вошло насколько проектных подразделений, каждое из которых некогда насчитывало до 120 специалистов. Сейчас же в них едва ли наберется с полдесятка. Нам нужны технологи, конструкторы, расчетчики. Поэтому мы активно работаем с вузами, пытаемся подбирать себе в команду будущих выпускников и готовим их к работе на нашем производстве. В этом году к нам пришли четыре молодых специалиста, которые сейчас трудятся вместе со старшими коллегами, перенимая практический опыт и знания».

Получается, что на плечи вчерашних выпускников ложится груз ответственности за будущее предприятия. Сейчас с участием НПО «Наука» формируется модель самолета третьего тысячелетия, и не за горами тот день, когда молодым специалистам придется принимать ответственные решения по созданию отдельных его узлов. Сегодня НПО «Наука» умеет решать сложные задачи, и будем надеяться, что при использовании современных компьютерных технологий коллектив предприятия сможет сохранить это умение. И в этом предприятию помогут лучшие российские программные решения.

«Наше производство вполне сознательно работает с российскими разработчиками САПР, так как все мы вышли из одной школы и работаем в одной среде, — делает вывод Д.М.Чекарьков. — С ними нам всегда легко будет найти общий язык. Кроме того, если мы не будем поддерживать отечественные разработки, Россия очень скоро станет экономически зависимой от Запада страной».

«САПР и графика» 8'2001