Опыт внедрения САПР на отечественных предприятиях машиностроительной отрасли

В конце октября этого года «Русская Промышленная Компания» провела ежегодную научно-практическую конференцию «САПР и ГИС ЭКСПО». Во время конференции главный редактор журнала «САПР и графика» Дмитрий Красковский и ответственный редактор Константин Евченко попросили докладчиков машиностроительной секции поделиться с читателями нашего журнала опытом внедрения САПР на своих предприятиях.

Екатерина Слуднева, начальник отдела САПР, ЗАО «Метровагонмаш» (г.Мытищи)

Первые САПР на нашем предприятии появились более семи лет назад. А наше сотрудничество с «Русской Промышленной Компанией» продолжается приблизительно два года.

Сегодня мы в основном используем AutoCAD. В настоящее время в конструкторском отделе у нас порядка 40 автоматизированных рабочих мест, в отделе перспективных разработок — около 80, а в проектном бюро — также около 40. Конечно, у нас на предприятии сохранились и обычные кульманы, поскольку некоторые виды работ конструкторам удобнее выполнять именно на кульмане, а не на компьютере. Кроме того, большинство первоначальных проработок осуществляется вручную на кульмане. Это связано с тем, что у нас многие руководители проектов не умеют работать на компьютере. Но есть и такие молодые сотрудники, которые могут с самого начала вести проект с помощью компьютера. Нами была разработана специальная методика по обучению работе в AutoCAD, и в результате на обучение уходит примерно полтора месяца.

К сожалению, наши вузы дают выпускникам лишь приблизительное представление о реальном производстве. Молодому конструктору необходимо проработать три года, а технологу пять лет, прежде чем им можно будет доверить серьезный проект. На обучение новым САПР нужно время, а работнику требуется выполнить план. Поэтому даже среди молодежи мы не видим большого рвения к освоению новых методов проектирования.

Большинство наших конструкторов — предпенсионного возраста, и мы вынуждены с этим мириться. Наши сотрудники пока еще не готовы к работе с современными высокоуровневыми САПР — для этого необходимо изменение культуры проектирования и всего производства. Проблема заключается в том, что переходить на трехмерное проектирование необходимо всем и сразу. Если часть проектировщиков будет работать в трехмерном пространстве, а часть — в плановых проекциях, то это еще больше усложнит весь процесс. К тому же тем, кто работает в объеме, фактически придется дублировать работу тех, кто работает в проекциях. Поэтому необходима комплексная, а не лоскутная автоматизация. Пока две имеющиеся у нас лицензии на Inventor реально не используются. Несколько лет назад мы приобрели Pro/ENGINEER, но этот продукт до сих пор фактически не задействован в силу целого ряда причин организационного характера.

Несмотря на сказанное, применение AutoCAD позволило нам снизить количество ошибок. Во-первых, даже при традиционном двумерном проектировании AutoCAD позволяет проводить на чертеже точные измерения. Во-вторых, появилась возможность групповой работы над проектом. И в-третьих, становится легче и удобнее использовать уже имеющиеся наработки. Наше производство нельзя назвать динамичным: геометрия изделия меняется медленно, в основном используются унифицированные изделия. Поэтому для нас проще взять готовые чертежи с видами и проекциями, а не трехмерную модель, и уже на основе имеющихся готовых чертежей разрабатывать новое изделие.

Для проведения прочностных расчетов в конструкторских отделах применяется ANSYS. На нашем производстве длительное время использовалась CAM-система PEPS. На более совершенные решения у нас просто нет средств, но пока сложившаяся ситуация нас удовлетворяет.

Конструкторско-технологическая документация хранится у нас преимущественно в бумажном виде. Для работы с документацией в одном из наших отделов установлена широкоформатная система Ocе. Иногда файлы проектов хранятся по папкам в виде примитивного электронного архива.

Можно сказать, что на данный момент у нас на предприятии нет полностью внедренного комплекса САПР — пока мы находимся в процессе выбора. У нас еще нет и работающей сквозной технологии проектирования, хотя бы в силу того, что конструкторский и технологический отделы территориально удалены друг от друга. К тому же дополнительные сложности в общий процесс вносит согласование в «секретных» отделах.

У нас устарели материальные фонды, и большая часть оборудования нуждается в замене. Поэтому мне кажется, что кардинально помочь нашему предприятию может лишь комплексная автоматизация, затрагивающая не только конструкторов и технологов, но и производство.

Как и любой другой производственный процесс, внедрение САПР необходимо начинать с планирования, и отнестись к этому процессу нужно очень серьезно. Необходимо разработать план оптимального развития и уже на его основе выполнять конкретные задачи с учетом существующих ресурсов.

Андрей Пузанов, ведущий инженер, СКБ приборостроения и автоматики (г.Ковров)

Внедрение САПР на нашем предприятии начиналось постепенно. Такие программы, как AutoCAD ранних версий, использовались еще до того, как СКБ ПА было выделено в отдельную структуру. В области САПР мы сотрудничаем с «Русской Промышленной Компанией» с момента основания СКБ как самостоятельной организации в 1995 году.

Вслед за AutoCAD на предприятии появились продукты фирмы НПП ИнтерМех — CADMech, Search и др. В определенный момент у нас произошел довольно болезненный переход с DOS-версий AutoCAD, CADMech и системы документооборота Search на Windows-платформу. Этот переход должен был произойти в один момент, что потребовало проведения очень большой подготовительной работы, ведь производство нельзя остановить. Конечно, компании НПП ИнтерМех и «Русская Промышленная Компания» нам помогли — были написаны специальные программы-конверторы и созданы особые типы шрифтов. Сейчас весь наш документооборот также осуществляется в системе Search. У нас налажено очень тесное сотрудничество с НПП ИнтерМех — все наши пожелания к разработчику находят отражение в новых версиях Search.

Сегодня в ОАО «СКБ ПА» внедрена и функционирует комплексная система конструкторско-технологической подготовки производства, включающая модули трехмерного моделирования, виртуальных испытаний, выпуска документации и управляющих программ для ЧПУ. В качестве системы трехмерного моделирования применяется пакет программ Inventor Series 7 и Autodesk Mechanical Desktop v6, на котором работает большинство конструкторов. Для проведения кинематических, прочностных и тепловых расчетов мы используем MSC.visualNASTRAN 4D. Для аэрогидродинамических вычислений применяется CFD-комплекс Flow-3D. Ресурсоемкие задачи решаются на мощных двухпроцессорных системах, которые нам также поставила «Русская Промышленная Компания».

Когда появилась программа Inventor, некоторые наши компоновщики были несказанно счастливы. По сравнению с Autodesk Mechanical Desktop в Inventor улучшена работа с большими сборками и очень хорошо реализована визуализация.

Что касается методики проектирования, то мы пришли к компромиссному решению: иногда наши проектировщики изначально работают с трехмерными моделями, а иногда основой является плоский чертеж. Мы считаем, что создавать простые детали в 3D экономически и идеологически невыгодно. У нас уже есть довольно много чертежей, созданных в AutoCAD, и переводить их в геометрические модели для внесения незначительных изменений не имеет смысла. Конечно, есть продукция, например элементы гидросистем, имеющая сложную пространственную конфигурацию, и проектировать такие элементы гораздо удобнее в трехмерном пространстве — это позволяет избежать многих ошибок. Моделирование сборок также производится в 3D при помощи продуктов Inventor Series. В частности, разработанную в Inventor 3D-модель гидравлической развязки системы питания экскаватора не пришлось дорабатывать «по месту». Таким образом, внедрение продуктов Inventor Series позволило нам снизить количество итераций при доработке изделия.

Когда мы занимались выбором САПР, то поняли, что ассортимент предлагаемых решений очень велик и изучить все системы нам не удастся. К тому времени нами уже были выработаны своеобразные стандарты предприятия на электронную документацию. Серия продуктов Inventor Series хорошо вписывалась в сложившиеся на нашем предприятии подходы к проектированию, поэтому в определенный момент мы приняли решение прекратить метания от одной САПР к другой и начать работу.

Проанализировав решаемые нами задачи проектирования, мы убедились, что существующие решения в обозримом будущем будут удовлетворять нашим потребностям. Только пару раз нам пришлось прибегнуть к возможностям Pro/ENGINEER (в то время Inventor еще не было), но эти частные случаи не могут заставить нас перейти с Autodesk Mechanical Desktop/Inventor Series на другую САПР среднего или высокого уровня.

Для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ мы используем два рабочих места с системой EdgeCAM. Сейчас мы закупаем новые станки и обрабатывающие центры. В ближайших планах — покупка 15 пятикоординатных фрезерных станков с ЧПУ. Это даст нам возможность отказаться от услуг некоторых поставщиков и больше ориентироваться на собственное производство.

Наш технологический отдел использует как трехмерные модели, так и чертежи — в зависимости от необходимости.

Мы делаем ставку на безбумажные технологии, но зачастую вынуждены чертежи распечатывать, брошюровать, регистрировать, хранить и рассылать заказчикам или соразработчикам. Таким образом, то, на чем мы планировали сэкономить, нас сегодня разоряет, хотя это, возможно, лишь вопрос времени.

Николай Зыкин, начальник отдела САПР, КНААПО (г.Комсомольск-на-Амуре)

На нашем предприятии используются 32 лицензии стандартного AutoCAD и 45 инсталляций Autodesk Mechanical Desktop. Сейчас мы проводим плавное обновление Autodesk Mechanical Desktop до Inventor Series. Со временем планируем все больше работ выполнять в системе Inventor — нас очень привлекает в ней удобство работы со сборками. Мы уже опробовали новую разработку «Русской Промышленной Компании» для Inventor — программу auto.ЕСКД, и она нам очень понравилась. Для выполнения несложных расчетов мы будем использовать программу MechSoft, которая также интегрируется с Inventor. Inventor — это второе поколение технологии трехмерного моделирования, отличительными признаками которой являются интеллектуальная среда и адаптивные сборки. При этом сохраняется основное достижение систем трехмерного моделирования первого поколения — параметризация.

Все сложные работы по геометрическому моделированию у нас выполняются в системе верхнего уровня Unigraphics. Сейчас мы начали переход на Unigraphics NX, хотя могли сделать это значительно раньше. К сожалению, нас задерживает ОКБ «Сухой». Пока основная польза, полученная от внедрения Unigraphics, — возможность выполнять компоновку и провязку конструкции.

В основном из ОКБ к нам приходят чертежи, которые содержат множество всевозможных геометрических ошибок. Иногда мы обнаруживаем очень грубые конструктивные просчеты на уровне сборок. В итоге нам самим приходится по чертежам строить трехмерные модели, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.

Электронный макет позволяет избежать многих грубых ошибок. В опытных экземплярах вскрываются более мелкие промахи, которые исправляются «по месту». Но даже на серийных образцах нам приходится самостоятельно вносить изменения и исправлять ошибки.

Собрать полный трехмерный электронный макет планера, к сожалению, пока не удается из-за колоссального объема сборки. Cобрать сборку, конечно, можно, но работать с ней практически нельзя — мощности наших компьютеров для этого явно недостаточно.

Современный истребитель имеет весьма сложную внутреннюю компоновку, поэтому приходится признать, что традиционная работа в проекциях с использованием чертежной технологии морально устарела. Появилась реальная возможность нового, то есть трехмерного, описания деталей, узлов и агрегатов. При этом электронный макет (электронная модель с атрибутами) не только легче читается и несравнимо наглядней, но и может нести массу дополнительной информации. Однако, чтобы сделать целиком электронный проект, нужны серьезные ресурсы. ОКБ таких ресурсов не имело и раньше, при командно-административной системе, тем более не имеет и сейчас. Фактически мы получаем от ОКБ концептуальные решения, поэтому большая часть работы по созданию виртуального изделия выполняется у нас. Не говоря уже об оснастке, объем работ по которой превышает само изделие.

Не так давно для выполнения прочностных расчетов мы приобрели две сетевые лицензии NASTRAN. Система достаточно дорогая, поэтому она используется в основном для решения оптимизационных задач по заказу различных отделов. Мы решили выделить одного специалиста исключительно для работы с NASTRAN. Возможно, в ближайшее время мы опробуем и другие CAE-системы.

Приблизительно шестая часть всех деталей планера изготавливается на станках с ЧПУ, причем эта величина непрерывно растет. Сейчас мы столкнулись с тем, что у технологов-программистов заметно добавилось работы. За счет трехмерного проектирования производительность работы конструкторов существенно выросла, и технологи уже не справляются с таким объемом работ. Недавно технологический отдел закупил еще 15 рабочих мест Vericut.

На мой взгляд, внедрению новых технологий препятствует прежде всего пресловутый человеческий фактор. Кто-то не хочет перестраивать свое сознание, некоторые боятся перемен — есть очень много субъективных причин. Кроме того, комплексное внедрение САПР подразумевает изменение производственных отношений. К примеру, электронный макет изделия не имеет такого же официального юридического статуса, как чертеж, и поэтому непонятно, кто и как несет ответственность за допущенные в нем ошибки. И это одна из причин, почему в производство передается не только электронный макет изделия, но и комплект чертежей — получается двойная работа. При этом часто в спешке изменения отражаются по старинке, то есть только в чертежах, а значит, провязка — одна из главных целей — теряет смысл.

Производственные процессы сложились на отечественных предприятиях авиационной отрасли еще полвека тому назад и поэтому требуют коренного пересмотра. Как известно, все высокоуровневые САПР (и Unigraphics здесь не исключение) плохо приспособлены для оформления конструкторской документации. По идее, это правильно: за бесчертежной технологией — будущее, и мы все идем в этом направлении и благодаря, и вопреки. Однако реалии сегодняшнего дня заставляют возвращаться к морально устаревшим понятиям: чертеж, шаблон и пр.

Сейчас у нас в штате много молодых талантливых специалистов, которые хотят работать и готовы к переменам. В некоторых «элитарных» конструкторских отделах КНААПО средний возраст сотрудников составляет менее 30 лет. Многие из них прошли путь от AutoCAD до Unigraphics. И хотя для технологов опыт практической работы важнее, то есть они более консервативны, «революционная ситуация» развивается и многие организационные вопросы уже можно решать.

САПР верхнего уровня была внедрена на нашем предприятии приказом сверху, поэтому производство оказалось не готовым к переменам. На мой взгляд, до комплексного внедрения высокоуровневой САПР необходимо еще дорасти, и в первую очередь руководству, чтобы система заработала в полную силу. Одного энтузиазма здесь явно недостаточно.

Александр Кудрявцев, главный конструктор СВП, ЗАО «ЦКБ Нептун» (г.Москва)

ЗАО «ЦКБ Нептун» занимается проектированием катеров на воздушной подушке. Особенностью нашего КБ сегодня является то, что мы используем наработки 80-х годов, когда ЦКБ «Нептун» работало на полную мощь. В 90-х годах фирма фактически распалась, и от нее осталось лишь несколько специалистов, владеющих AutoCAD. Сейчас в нашем конструкторском отделе работают всего три человека. В основном мы используем наработки, доставшиеся нам по наследству от советских времен. Нам удалось найти спонсора, который заинтересован в производстве судов на воздушной подушке.

Сотрудничество с «Русской Промышленной Компанией» началось год назад, мы познакомились через НПП ИнтерМех. Нас заинтересовали разработки НПП ИнтерМех, в значительной мере удовлетворяющие нашим требованиям, мы начали искать дистрибьютора в Москве и вышли на «Русскую Промышленную Компанию».

Сегодня мы используем CADMech Desktop, AVS, Search и другие разработки компании НПП ИнтерМех, а также Spotlight и RasterDesk компании Consistent Software. Работа в двумерном CADMech значительно облегчает работу с документацией. Это я могу утверждать с полной уверенностью, так как начинал работать еще в плоском AutoCAD в конце 80-х. К сожалению, на продукты Inventor Series у нас не хватило финансовых средств. Лично мне жаль, что продукт Autodesk Mechanical Desktop признан компанией-разработчиком тупиковой ветвью — мне он нравился.

В основном мы модернизируем существующие конструкции, и о разработке новых типов судов речь пока не идет. На данный момент с поставленными задачами мы справляемся с помощью имеющихся САПР. К тому же для проектирования судов требуются специализированные САПР для судостроения типа FORAN, AutoShip или FastShip. Но стоимость одного такого рабочего места составляет десятки тысяч долларов.

Среди полученных нами преимуществ в работе выделю несколько. Во-первых, сегодня фирма имеет крайне мало производственных площадей — нам попросту негде ставить кульманы и хранить документацию. Исторически так сложилось, что ЦКБ «Нептун» расположено практически в самом центре Москвы, возле здания Моссовета (ныне — мэрии). Когда стоимость аренды повысилась, значительная часть площадей была сдана в аренду коммерческим структурам, и у ЦКБ «Нептун» фактически осталось всего несколько комнат.

Часть документации нам удалось спасти от полного уничтожения на предприятиях, где строились наши проекты. Очень большая работа была проведена нами по сканированию и векторизации чертежей. Сканирование чертежей решило проблему хранения документации — несколько проектов теперь умещается на четырех компакт-дисках. Мы размещаем заказы по всей России, поэтому нам стало удобно обмениваться информацией.

Для редактирования чертежей мы используем гибридные графические редакторы Spotlight и RasterDesk. Новые чертежи мы стараемся прорабатывать в трехмерном пространстве при помощи CADMech Desktop. Если необходимо просто незначительно отредактировать существующий чертеж, то для этого также применяются Spotlight и RasterDesk.

В последнее время нашу документацию на производство мы передаем в электронном виде в формате DWF или PDF. В качестве системы документооборота мы используем Search. У нас мало рабочих мест, и пока возможности Search даже превышают наши потребности. Кроме того, из-за нехватки времени мы приобрели Search без обучения, так что нам все приходится постигать самим. Сейчас мы осознали, что обучение необходимо. Не понимая глобальной логики системы, самостоятельно разобраться бывает очень сложно даже при наличии всей документации.

Основная проблема, с которой мы сталкиваемся, заключается в том, что иногда мы вынуждены вносить изменения в проекты непосредственно на производстве исполнителя. В цех документация поступает в бумажном виде. Когда в цеху делаются изменения в конструкции, то местные конструкторы вносят правки в чертежи с помощью карандаша и ластика, и нам бывает сложно перенести их в электронную форму. Как правило, на предприятиях отсутствуют широкоформатные сканеры, ведь чертежи в судостроении, как и в авиастроении, больших форматов. Времени на редактирование электронного чертежа прямо на производстве всегда не хватает. Возможно, мы попробуем использовать для этой цели цифровой фотоаппарат, если нам удастся решить проблему исправления нелинейных искажений изображения.

Внедрение САПР позволило нам повысить качество проектной документации. Иногда конструктору бывает лень сходить в архив и найти там требуемый бумажный чертеж; часто на чертежах встречаются неоднократные ссылки на другие чертежи, но найти нужный документ бывает непросто. В результате конструктор может сам додумать конструкцию, что чревато проблемами на этапе сборки. Система электронного документооборота Search оказывает нам здесь неоценимую услугу. Другой аспект — за счет наследования элементов конструкции в AutoCAD значительно упростилось создание новых чертежей и стало легче редактировать существующую документацию.

Сергей Молодов, начальник бюро САПР, СП ОАО «Брестгазоаппарат» (г.Брест)

СП ОАО «Брестгазоаппарат» является ведущим производителем высококачественных газовых и электрических плит в странах СНГ. И хотя наше предприятие находится в Белоруссии, торговая марка Gefest хорошо знакома и российским потребителям.

Нашим основным партнером по САПР в Белоруссии является НПП ИнтерМех, а с «Русской Промышленной Компанией» сотрудничество началось в 2002 году: сначала мы обучили группу наших специалистов в Академии САПР и ГИС в Москве, а затем заключили договор с РПК на поставку нескольких пакетов Autodesk Inventor Series с последующей годовой подпиской.

На СП ОАО «Брестгазоаппарат» используется весь спектр САПР: от высокоуровневых систем до «электронных кульманов». Разработка и подготовка производства всех новых изделий производится при помощи САПР.

Если раньше мы конкурировали в основном с российскими производителями бытовой техники, то сейчас соперничаем и с западными брендами. Современный потребитель в первую очередь обращает внимание на дизайн изделия. Использование тяжелых пакетов САПР позволило нам разработать современный дизайн новых моделей со сложными поверхностями. Все разработки мы ведем самостоятельно. Из САПР верхнего уровня мы до недавнего времени применяли пять рабочих мест на базе системы Euclid и графических RISC-станций Silicon Graphics, которые приобрели в 1996 году у французской фирмы Matra Datavision. Однако после фактической ликвидации этой фирмы уровень поддержки и сопровождения Euclid резко снизился. В 2001 году мы перешли на комплекс Power Solution английской фирмы Delcam plc, а теперь для моделирования сложных геометрических форм используем PowerSHAPE из этого пакета.

Средний уровень САПР у нас на предприятии до недавнего времени был представлен Autodesk Mechanical Desktop. В середине 2002 года мы приобрели через НПП Интермех две первые лицензии Autodesk Inventor. Конструкторы сразу же оценили преимущества этого дружелюбного пакета перед тяжеловесным Mechanical Desktop. Продукт, как говорится, «пошел». А затем при содействии руководства «Русской Промышленной Компании» нам удалось обменять на специальных условиях четыре уже не нужных нам пакета Euclid на Autodesk Inventor Series. Успешное сотрудничество с «Русской Промышленной Компанией» и Академией САПР и ГИС продолжилось и в этом году. Мы пригласили к себе сотрудника «Русской Промышленной Компании», который непосредственно на предприятии обучил работе с Autodesk Inventor большую группу наших конструкторов и технологов. Пользуясь случаем, хочу выразить благодарность специалистам «Русской Промышленной Компании», которые в режиме горячей линии оперативно помогают нам и консультируют по всем вопросам, возникающим при работе с Inventor.

Еще несколько лет назад сроки изготовления технологической оснастки были для нас больным вопросом. С помощью Autodesk Inventor мы решили эту проблему. Конструкторам оснастки передается сложная геометрия деталей, выполненная в PowerSHAPE, а все остальные элементы штампов они создают в Inventor. Нас также привлекает в этой системе простота работы со сборками.

И наконец, из САПР нижнего уровня мы используем AutoCAD для двумерного проектирования. Знание этой программы обязательно для молодых специалистов при приеме их на работу в качестве конструкторов. Применяется AutoCAD с программной надстройкой CADMECH фирмы НПП ИнтерМех. Архив электронной конструкторской документации ведется средствами пакета Search, также разработанного НПП ИнтерМех. Учитывая «всеядность» Search, мы используем этот пакет также для хранения трехмерных моделей, рисунков и других объектов, созданных в разных системах.

Наше инструментальное производство — одно из крупнейших в Белоруссии. Инструментальный цех имеет большой парк импортных станков с ЧПУ. Для подготовки управляющих программ мы используем различные CAM-системы: английскую PowerMILL из пакета Power Solution, французскую Euclid Milling, российскую ГеММа-3D, эстонскую UniCAM. Каждая из них имеет свою нишу, так как, к сожалению, нет универсального CAM-пакета, который смог бы успешно обслуживать весь наш станочный парк.

Мы постоянно следим за развитием САПР, применяемых в машиностроении, и знакомы с большинством систем, предлагаемых на рынке. Что-то лучше в одном пакете, что-то — в другом, но по большому счету на каждом уровне основные продукты в целом равнозначны. Как показала практика, решающими критериями для окончательного выбора системы являются качественная поддержка и сопровождение продукта.

«САПР и графика» 12' 2003