Современные средства проектирования и подготовки производства конкурентоспособной продукции
Управление жизненным циклом изделий
Инженерно-консалтинговая компания SOLVER (СОЛВЕР) продолжает цикл статей о реализованных ею проектах автоматизации проектирования и производства на ведущих отечественных машиностроительных предприятиях
Сегодня, когда российский автолюбитель имеет возможность выбора, на каком автомобиле ему ездить — отечественном или зарубежном, автопроизводители России стремятся улучшить качество своей продукции. В немалой степени на потребительские свойства автомобиля влияет качество его комплектующих изделий.
ОАО «Завод АВТОПРИБОР» (г.Владимир) является одним из ведущих поставщиков приборов, оборудования и запасных частей для отечественного автомобилестроения — это комбинации приборов, датчики, реле, стеклоочистители, электродвигатели и многое другое. Среди клиентов завода большинство российских производителей автотранспортной техники: ВАЗ, ГАЗ, УАЗ, КамАЗ, МАЗ, ЗИЛ, ЛиАЗ, Ижмаш и др. Качество выпускаемых на заводе изделий признано и за рубежом — на заводе завершается подготовка к производству комплектующих для автомобиля «Форд-Фокус» (изготавливаемого в Всеволжске), продукция ОАО «Завод Автоприбор» поставляется на экспорт в Польшу, Нидерланды, Ирландию, Грецию и другие страны.
Успех предприятия достигнут благодаря последовательным действиям, направленным на обеспечение конкурентоспособности как выпускаемой продукции, так и завода в целом. Сегодня на этом передовом предприятии внедрены и успешно эксплуатируются система сквозного проектирования и подготовки производства на базе программного комплекса Pro/ENGINEER и установка для быстрого прототипирования фирмы Stratasys, проведена модернизация станочного парка с ЧПУ инструментального производства.
Уже сейчас применение современных технологий позволяет предприятию в сжатые сроки разрабатывать новые изделия, технологическую оснастку и управляющие программы для оборудования с ЧПУ, а также еще до запуска изделий в производство производить анализ их прочностных характеристик, получать прототипы спроектированных деталей для проверки собираемости, эргономики и внешнего вида.
Но само по себе применение передовых технологий не всегда обеспечивает явный прогресс в развитии производства и приносит ощутимую прибыль — для получения оптимального эффекта необходима четкая организация конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП). Все ее этапы (расчет и конструирование изделия, разработка технологической оснастки, создание управляющих программ для оборудования с ЧПУ) должны пройти через комплексную систему сквозного проектирования и изготовления. Если последовательность действий нарушена или имеет избыточные элементы, система может лишиться своих основных преимуществ.
На заводе АВТОПРИБОР накоплен опыт в области автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства — несколько рабочих мест Pro/ENGINEER используются с 1999 года. Однако программные средства были разобщены и решали задачи лишь на отдельных этапах конструкторского и технологического проектирования.
Для повышения эффективности системы КТПП на предприятии компания СОЛВЕР выполнила проект внедрения дополнительных рабочих мест Pro/ENGINEER и системы управления жизненным циклом изделий (PLM) Windchill.
Благодаря совместному использованию этих систем появляется возможность создания в одной ассоциативной, параметрической программной среде сквозной интегрированной цепочки «конструкция изделия — инженерный анализ и оптимизация — получение макетных образцов — конструкция оснастки — управляющая программа (УП) для оборудования с ЧПУ».
Реализация такой цепочки позволяет:
• более качественно проводить конструкторско-технологическую подготовку производства;
• осуществлять информационную и организационную поддержку жизненного цикла изделия, автоматизируя эти процессы;
• сокращать время освоения изделий, повышать их качество, уменьшать затраты на производство и эксплуатацию изделий.
Всего в настоящее время на предприятии внедрены:
• 18 рабочих мест Pro/ENGINEER;
• 10 рабочих мест Windchill;
• 1 рабочее место VERICUT (проверка и оптимизация УП).
В качестве объектов проекта внедрения были выбраны изделия «стеклоочиститель» и «комбинация приборов» для готовящегося к выпуску на Волжском автозаводе автомобиля «Лада-1118 “Калина”» (рис. 1).
Стеклоочиститель
Конструкция стеклоочистителя (рис. 2) и конструкторско-технологическая документация (рис. 3) в полном соответствии с ЕСКД были разработаны средствами Pro/ENGINEER, а инженерный анализ с целью оптимизации параметров механизма и проверка шарового шарнира на разъединение — в Pro/MECHANICA (рис. 4).
 |
|
Комбинация приборов
Конструкторская разработка
В процессе конструкторского проектирования комбинации приборов (рис. 5) каждая из моделей пластмассовых корпусных деталей проходила технологический контроль, в результате чего были учтены рекомендации разработчиков пресс-форм и оперативно внесены необходимые изменения в матмодель изделия. Кроме того, когда на стадии технологической подготовки производства заказчиком (ВАЗ) вносились изменения, то посредством ассоциативной параметрической основы Pro/ENGINEER они также были оперативно произведены в моделях изделия без глобальной переработки конструкции.
Прототипирование
Установка для быстрого изготовления моделей-прототипов FDM 3000 (рис. 6) американской фирмы Stratasys1 (поставлена компанией СОЛВЕР) активно эксплуатируется на заводе АВТОПРИБОР с 2000 года. Все основные детали из пластмассы для новых разработок завода обязательно проходят этап прототипирования. Изготовление прототипов позволяет еще на стадии конструкторского проектирования проверять сопрягаемость деталей в сборке, осуществлять маркетинговые исследования (например, показывать прототип изделия потенциальному заказчику), проводить натурные испытания у заказчика. С помощью быстрого прототипирования это возможно делать с большой скоростью, не прибегая к изготовлению оснастки или к задействованию станков с ЧПУ. Прототип комбинации приборов (рис. 7), собранный из изготовленных на FDM 3000 деталей-прототипов, использовался при утверждении у заказчика — на ВАЗе.
Разработка пресс-форм
Для изготовления корпусных деталей «стекло», «экран», «коробка», «световод», «крышка» и «комбинация приборов» были разработаны пресс-формы и конструкторско-технологическая документация с использованием программных модулей Pro/ENGINEER Foundation и Pro/ENGINEER Mold Shop Complete Designer (рис. 8). Как отмечалось ранее, в процессе технологической подготовки производства заказчиком вносились изменения в конструкцию приборной панели. Благодаря ассоциативной параметрической основе Pro/ENGINEER все необходимые изменения были также оперативно и корректно внесены в матмодели пресс-форм, находившихся на разных стадиях проектирования.
Поскольку деталь «коробка» имеет кольцевую и ячеистую форму, то при ее изготовлении движение расплава в пресс-форме могло быть неравномерным. Для этого при проектировании пресс-формы были произведены компьютерная визуализация и аналитические расчеты с использованием программного модуля Plastic Advisor. Его применение позволило быстро и однозначно определить оптимальные места впрыска, формы и количество впускных литников, осуществить балансировку литниковой системы в целом. На рис. 9 изображены временная диаграмма заполнения пресс-формы (а) и этапы прохождения фронта расплава материала (б-г).
Разработка и оптимизация УП
При разработке УП для изготовления формообразующих поверхностей пресс-форм были применены программные модули Pro/ENGINEER Foundation и Production Machining Option, а для их оптимизации — программные модули VERICUT. Использование VERICUT предоставляет широкие возможности проверки, анализа и оптимизации управляющих программ до их передачи в цех. Возможности программного комплекса2 позволяют:
• выявить и устранить ошибки программирования, а значит, избежать поломки оборудования, технологической оснастки и режущего инструмента, порчи заготовок;
• значительно (в среднем на 30%) уменьшить машинное время обработки за счет оптимизации УП, а также время использования станков для отладки УП;
• сократить расходы и сроки подготовки изделия к производству.
Сегодня проектирование всех новых разработок в отделе главного конструктора производится только с применением Pro/ENGINEER. Кроме того, программный комплекс активно используется при разработке специального технологического оборудования. Так, например, в Pro/ENGINEER были спроектированы установки для намагничивания магнитов приборов, установка для напрессовки рычагов стеклоочистителя и др. Модель одной из установок для намагничивания магнитов приборов представлена на рис. 10.
|
|
Управление жизненным циклом изделий
Работы по внедрению системы управления сквозным автоматизированным проектированием включали следующие этапы:
• анализ бизнес-процессов, действующих на предприятии, с применением программного комплекса ARIS;
• мероприятия по освоению организации работ проектным методом;
• инсталляция и настройка программного обеспечения Windchill;
• отработка проектных методов на базе объектов проекта внедрения;
• работы по подготовке к развертыванию системы управления в масштабе предприятия.
Во время проведения работ были выявлены узкие места, не позволяющие в настоящий момент осуществить полномасштабное внедрение системы управления жизненным циклом Windchill, и выработаны рекомендации и план мероприятий по их устранению. Направленность и последовательность действий руководства завода дают основание утверждать, что система управления жизненным циклом будет успешно внедрена в скором будущем, о чем мы обязательно расскажем в одном из ближайших номеров журнала.
|
|
