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

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

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

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

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 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

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

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.

«САПР и графика» 10'2000