10 - 2000

Совершенствование процесса разработки агрегатов атомной техники и аэрокосмического комплекса за счет внедрения цифровых технологий

Игорь Довженко

Киевское центральное конструкторское бюро арматуростроения (КЦКБА) — ведущая на Украине и в странах СНГ организация по созданию специальных малогабаритных пневмогидроагрегатов для аэрокосмического комплекса, трубопроводной арматуры для атомной энергетики и других отраслей промышленности и народного хозяйства.

В 2004 году она отмечает свой 40-летний юбилей, за которым стоит опыт проектирования и создания различных видов запорной, регулирующей, предохранительной и других видов арматуры, приводных устройств, малогабаритных пневмогидроагрегатов и средств автоматики.

Киевское ЦКБА — мощный научно-производственный комплекс, построенный по закрытому циклу «исследования—разработка—производство—испытания—доставка продукции к потребителю». Такая организация процесса создания изделия требует эффективного взаимодействия и максимального согласования всех звеньев данной цепи. Иными словами, чем четче срабатывает связка «конструктор — технолог — производство», тем меньше затраты на отработку нового изделия, а следовательно, выше прибыль.

На эту перспективу и делает ставку руководство организации, понимая неизбежность использования передовых технологий, в том числе и цифровых, для достижения поставленных целей и получения высоких результатов в работе.

 

 

ГП КЦКБА

На государственное предприятие КЦКБА возложены функции головной организации в области как промышленного арматуростроения Украины, так и стандартизации арматуры на Украине, а также ведение секретариата национального технического комитета «трубопроводная арматура» ТК-108.

Упорная работа всего коллектива обусловила подъем предприятия после экономического спада, наблюдавшегося в начале 90-х годов. За это время по требованию иностранных заказчиков на КЦКБА были введены система качества ISO 9000 (Бюро «Веритас») и другие программы, учтены рекомендации МАГАТЭ и международных стандартов.

Сейчас на предприятии работают более 350 человек, примерно 40% из которых — научно-технический персонал. Коллектив постоянно пополняется молодыми специалистами. Этому способствовало создание на базе предприятия филиала кафедры гидрогазовых систем Национального авиационного университета.

С момента основания КЦКБА в нем действует научно-технический совет (НТС), в который входят представители всех основных служб предприятия. На собраниях совета рассматриваются вопросы, связанные с жизнедеятельностью предприятия: новые проекты, внедрение новых технологий, автоматизация производственного процесса, внедрение САПР и пр. Непосредственно внедрением САПР и вопросами автоматизации занимается отдел информационного и компьютерного обеспечения.

Начальник отдела Игорь Кириленко:

«Наша концепция предусматривала определение приоритетных задач, решаемых с помощью ИТ, закупку компьютеров для персонала, обновление компьютерного парка в соответствии с быстро меняющимися требованиями. На отдел была возложена задача выбора программного обеспечения, в том числе и для конструкторско-технологической подготовки производства. Что требовалось предприятию? Программный продукт должен быть удобен в использовании и прост в освоении (это особенно важно для специалистов в возрасте старше 50 лет), учитывать стандарты подготовки документации, принятые в СССР и действующие на Украине до настоящего времени. Здесь нужно иметь в виду, что деталировка наших изделий сравнительно невысока — не более 200-300 единиц. Вместе с тем требуется высокая точность, возможность проверки собираемости изделий, поэтому необходима надежная система трехмерного моделирования. Очень важен и ценовой фактор».

  

Продукция предприятия

Продукция предприятия

С проблемой выбора САПР на предприятии столкнулись в 1999 году. Был проведен анализ рынка по всем возможным источникам. Как и на многих предприятиях, начали с AutoCAD, а затем узнали о системе КОМПАС. Ознакомились с одной из версий КОМПАС и убедились, что она прекрасно подходит для решения задач организации. Немалую роль при принятии решения об использовании продуктов АСКОН сыграла успешная опытная эксплуатация интересующих систем. Поскольку предприятие с самого начала сделало ставку на лицензионность, сравнивались возможности внедрения именно легальных программных продуктов.

Конструкторский отдел КЦКБА

Конструкторский отдел КЦКБА

Блок управления пневмоприводом

Блок управления пневмоприводом

Сыграло свою роль при выборе САПР и расположение офиса компании АСКОН-Киев (сегодня АСКОН-КР (Комплексные Решения) по соседству с КЦКБА — это способствовало успешному долгосрочному сотрудничеству. За годы совместной работы АСКОН упрочил свою репутацию надежного партнера.

Некоторые специалисты КЦКБА смогли освоить КОМПАС самостоятельно: практическое руководство к этой системе написано очень удачно. Для ряда конструкторов и технологов были организован специализированный учебный курс, проведенный преподавателями АСКОН. Конечно, в процессе внедрения не обошлось без трудностей. При освоении сотрудниками азов работы с компьютером и САПР рабочий процесс, как правило, замедляется, что создает определенную нервозность. Однако вскоре наступает период активизации внедрения и использования систем и все начинает получаться быстрее. Демонстрация руководству результатов (эффектных сборок, послойного проектирования чертежей и т.д.) была оценена по достоинству, приняты очередные решения по дополнительным закупкам САПР.

Начав с внедрения двумерного проектирования в КОМПАС, конструкторский коллектив довольно быстро перешел к трехмерному моделированию. Возможности, которые оно предоставляет, мы рассмотрим на следующих примерах.

Чертеж и трехмерная модель изделия

Чертеж и трехмерная модель изделия

Чертеж и трехмерная модель изделия

Перед нами была поставлена задача спроектировать и выпустить конструкторскую документацию на три различных пневмоблока для управления пневмоприводом, используемым в атомной технике.

Изделие, представленное на рисунке, включает два трехходовых клапана, соединенных в один пятиходовой клапан через распределительную плиту.

При выполнении поставленной задачи нам пришлось решить ряд сложных вопросов. Габаритно-присоединительные размеры распределительной плиты были строго оговорены заказчиком. Управляющий клапан был спроектирован, изготовлен и сертифицирован. Поэтому в плите необходимо было учесть как требования заказчика по подсоединению, так и особенности подсоединения и работы уже готового клапана. В плите располагается сеть каналов, обеспечивающих подвод и отвод управляющего давления и дренаж. Трехмерное моделирование позволило быстро и эффективно отработать все узлы конструкции. При этом габариты некоторых деталей достигали диам. 5x0,1 мм.

В процессе проектирования велась проработка технологичности изделия с учетом особенностей нашего производства. Работая над конструкцией плиты, мы столкнулись с некоторыми трудностями. Так, необходимо было обойти внутренние каналы плиты и расположить отверстия для крепления пневмоклапанов на плите. Сделать это оказалось достаточно сложно, поскольку необходимо было учесть конструктивные особенности пневмоклапанов. Мы успешно справились с этой задачей, так как 3D-модели позволяют оперативно получать сечения в любых плоскостях.

Хотелось бы также отметить, что система КОМПАС позволяет оформить конструкторскую документацию в полном соответствии с требованиями ЕСКД. Это дает возможность без дополнительных настроек быстро выпустить конструкторскую документацию и пройти нормоконтроль предприятия.

Модель и чертеж габаритной плиты

Модель и чертеж габаритной плиты

Проектирование данного изделия в КОМПАС 3D было выполнено в предельно сжатые сроки. Очень быстро были разработаны и остальные два блока управления, отличавшиеся размерами плиты и дополнительными устройствами. За короткое время проекты прошли согласование с технологами, конструкторы учли замечания и оперативно внесли коррективы в чертежи. После этого был создан рабочий макет изделия, изготовлен и испытан опытный образец, который и утвердили для запуска в серийное производство. Демонстрация 3D-моделей и чертежей в электронном виде упростила процедуру их защиты на совете предприятия.

При проектировании изделия некоторые детали должны быть подтверждены расчетами по специальным методикам — в этом нам также помогает КОМПАС 3D. Модели, полученные при проектировании, передаются для обработки в специализированные расчетные комплексы, после чего происходит корректировка на соответствие требованиям, которые предъявляют НАЭК и МАГАТЭ.

Модель трехходового клапана

Модель трехходового клапана

Модель оси трехходового клапана

Модель оси трехходового клапана

Хотелось бы рассмотреть еще один пример целостного подхода к созданию новых образцов продукции для авиакосмического комплекса. Это разработка регулятора давления, которую осуществлял отдел малогабаритной арматуры специального назначения, в специализацию которого входит разработка регулирующих устройств, блочной арматуры и других наукоемких агрегатов. Особенностью проекта является то, что он был выполнен с помощью 3D-моделирования без предварительного создания бумажных эскизов. После компоновки модели разработчики выпустили конструкторскую документацию, ассоциативно связанную с моделью и спецификацией, что позволило быстро скорректировать документы после внесения изменений в модель.

Хотелось бы отметить, что быстрому проектированию и выпуску КД способствуют обширные библиотеки, разработанные АСКОН. Они позволяют быстро найти и использовать какой-либо стандартизированный элемент, а также создавать свои базы данных стандартных изделий и часто используемых элементов конструкций, схем и т.д.

Трехмерная модель и фото регулятора давления

Трехмерная модель и фото регулятора давления

Все это привело к принципиально новому подходу к проектированию изделий, дало возможность учитывать некоторые особенности конструкций на стадии проектирования, которые раньше можно было увидеть только при изготовлении макета, ускорить выпуск конструкторской документации и ее согласование со всеми службами предприятия.

После того как мы наладили подготовку конструкторской документации в электронном виде, в цехах ни разу не возникало проблем при изготовлении и сборке какого-либо изделия. Это послужило дополнительным стимулом к расширению использования САПР. Руководству стало очевидно, что автоматизация сокращает время и трудоемкость работ примерно в четыре раза.

Итак, сейчас у нас действуют 16 автоматизированных рабочих мест конструктора и параллельно мы начали автоматизацию технологической подготовки производства. Приобретено три рабочих места системы КОМПАС-Автопроект, внедрение которой значительно ускорит технологическую подготовку изделия. Снижаются временн ы е затраты на составление техпроцессов, рассчитываются режимы резания и механообработки, значительно проще и быстрее стал подбор инструментов и приспособлений. Во многом облегчает работу то, что все шаблоны документов соответствуют требованиям ЕСКД и ЕСТД.

Денис Кочаев

Денис Кочаев

При выборе аппаратных средств мы также консультируемся со специалистами АСКОН-КР. Помогает и изучение специализированной прессы, в частности журнала «САПР и графика». Таким образом, в КЦКБА был проведен анализ технических средств для перевода документации в электронный вид. Более года назад приобретен комплекс ТДС-400 для сканирования, печати и размножения конструкторской и технологической документации. Он позволяет переводить бумажные архивы как в векторный, так и в растровый формат. Если чертеж не требует значительных корректировок — уместен перевод в растровый формат. Если же исходный чертеж сохранился плохо — проще перевести его в векторный формат и поправить уже в электронном виде. Кроме того, можно и в растровом формате делать незначительные корректировки и переводить надписи на английский язык — эта возможность пригодилась для удовлетворения требований ряда заказчиков по оформлению уже существующей документации.

О комплексной автоматизации и безбумажных технологиях

Денис Кочаев, ведущий инженер-конструктор отдела малогабаритной арматуры специального назначения:

«В нашем отделе организована работа с использованием САПР, компьютеры объединены в сеть, информация о проекте хранится на сервере. КОМПАС 3D освоен конструкторами достаточно оперативно. По книгам АСКОН это сделать просто, было бы желание. По возможностям КОМПАС 3D уже близок, скажем, к SolidWorks и продолжает развиваться. Для наших разработок системы АСКОН подходят идеально. Теперь мы хотим по-новому организовать коллективную работу над проектом».

Итак, на предприятии наблюдается постепенный переход к безбумажной технологии в области подготовки производства. Сегодня иностранные заказчики требуют предоставления информации об изделии в электронном виде, а некоторые из них — и лицензии на используемые программные продукты. Эти требования настолько серьезны, что в некоторых случаях отсутствие электронного описания документации изделия может повлечь за собой снижение цены со стороны покупателя, а отсутствие лицензии на ПО — к разрыву сотрудничества. Но как правильно осуществлять комплексную автоматизацию? Настал момент, когда нужно было выбрать направление развития.

Игорь Кириленко:

«Мы изучили несколько предложенных нам корпоративных информационных систем, но решение о внедрении принято не было. Предлагаемая концепция автоматизации предприятия “сверху” не соответствует нашим задачам, а кроме того, это очень дорого: надо сразу вложить достаточно крупные средства, а затем тратить дополнительные деньги и драгоценное время на обучение сотрудников. Мы решили выбрать подход, при котором предприятие автоматизируется по отдельным блокам (проектирование, производство, бухгалтерский учет, управление). Сначала появляется потребитель автоматизации — тот или иной отдел, у которого есть острая необходимость работы с системами, затем постепенно обучаются люди. Это гарантирует успех внедрения и достаточно быструю отдачу от использования информационных технологий».

Автоматизация проектирования и создания конструкторской документации стала одной из важнейших задач в КЦКБА. Внедрено двумерное и трехмерное проектирование в САПР, параллельно проведена автоматизация технологического проектирования.

Наша следующая задача — сделать связку «система 3D-моделирования—станки c ЧПУ». Для осуществления этой цели планируется приобретение системы ГеММа-3D, которая легко интегрируется с используемой нами CAD-системой КОМПАС 3D. В этом направлении ведется активная работа по подготовке производства.

В дальнейшем мы осуществим переход к управлению инженерными данными и коллективной работой над проектами в электронном виде с использованием единой базы данных. Также необходимо интегрировать инженерные системы с планово-экономическими. В результате цепочка тех процессов, которые мы автоматизировали ранее, будет замкнута.

Игорь Кириленко:

«Хочу отметить, что внедрение должно осуществляться постепенно, так как важную роль здесь играет подготовка персонала. Людей необходимо сначала ознакомить с принципами работы в сети, хранения информации на серверах. Сотрудники должны адаптироваться, пройти определенный ликбез. Затем нужно создать общую базу данных, определить задачи, принцип группировки информации (администрирование, стандарты предприятия, проекты, находящиеся в работе, и т.д.). Мы начали такую подготовку просто в среде Windows. После этого возможен переход к внедрению PDM-системы. Наш партнер — компания АСКОН — знакомит коллектив организации со своими разработками КОМПАС-Менеджер и ЛОЦМАН:PLM. Для КЦКБА это приоритетное направление».

Важная задача для нас — защита данных, представленных в электронном виде. Мы положительно оцениваем то, что КОМПАС имеет специализированный модуль КОМПАС-Защита, а в новой системе ЛОЦМАН:PLM реализованы эффективные механизмы защиты информации, разграничения доступа к ней со стороны пользователей, возможность работы с электронно-цифровой подписью. Последнее особенно актуально для Украины. Закон об ЭЦП вышел в середине 2003 года, и сейчас идет процесс разработки механизмов его реализации, который, вероятно, будет длительным, но в результате ЭЦП начнет активно внедряться на украинских предприятиях.

Что касается дальнейшей автоматизации, то на предприятии планируется выйти на уровень, когда руководство сможет видеть на экране компьютера все ключевые бизнес-процессы и владеть всей необходимой информацией, не отвлекая сотрудников на подготовку отчетов. Сейчас можно с уверенностью сказать, что цифровые технологии — это будущее КЦКБА и других предприятий, которые хотят динамично развиваться в условиях жесткой конкуренции, существующей в настоящее время.

Игорь Довженко

Ведущий конструктор ГП КЦКБА.

В начало В начало

«САПР и графика» 10'2000