The Web-site of design Company Chelyabenergoproekt in English   English
Проектные работы в проектной организации Челябэнергопроект Заказать проектные работы в письме к проектной организации Челябэнергопроект Карта сайта
Die Web-seite der Projektorganisation Tscheljabenergoprojekt in Deutsch   Deutsch




Création de site web société française Chelyabenergoproekt   Française

   Облако тегов на сайте проектной организации Челябэнергопроект
Проекты интеллектуального мастерства!
новости компании
30.12.2015 С Новым годом!
Администрация ...
21.12.2015 С Днём Энергетика!
Уважаемые друзья и коллеги! Поздравляю вас с нашим большим праздником – Днем Энергетика! ...



новости отрасли
объекты Ростехнадзора
  Облако тегов
проектирование монтаж ключ котел кран сертификат ГОСТ ремонт заказЧелябинск

Подходит ли 3D-проектирование для проектной организации: затраты и выгоды
Цель этой статьи – помочь компаниям, все еще использующим 2D, решить: имеет ли для них смысл переводить часть (или большинство) проектных работ на 3D-методы. В ней также обсуждается вопрос о том, как оправдать средства, затраченные при переходе на 3D-проектирование, если такое решение будет принято.         

Как ни странно, многие компании до сих пор испытывают сомнения – переходить или нет к трехмерным методам и системам CAD. Двухмерное автоматизированное проектирование использовалось в некоторых фирмах на протяжении 10-20 лет. Довольно много компаний разработали собственные пользовательские приложения для автоматизации различных функций 2D-черчения. Некоторые приложения, такие как системы разработки электрических схем, – традиционно двухмерные, так что 3D-системы не могут заменить полностью всё.

Рассмотрим переход к 3D.

Одна из причин медленного перехода от 2D к 3D заключается в сложности этого шага. Ведь предприятие находится в условиях действующего производства, когда невозможно провести мгновенную замену программного обеспечения, так как для этого требуются инвестиции, переобучение персонала, перестройка бизнес-процессов, изменение психологии конструкторов. Как же следует организовать данный процесс? Поставщики и аналитики предлагают ряд рекомендаций.

Не следует забывать о том, что внедрение трехмерных систем обычно влечет перемены в организации труда на предприятии. Хотя некоторые поставщики САПР уверяют, что переход на 3D не требует изменений бизнес-процессов, наилучших результатов достигают те, кто вносит усовершенствования. Именно так, согласно исследованию Aberdeen, поступают передовые компании. Стараясь выжать максимум из 3D, они запараллеливают процесс проектирования, вовлекая в него технологов, тестировщиков, расчетчиков и других специалистов, и тем самым сокращают затраты на разработку продуктов и ускоряют их выпуск в продажу.

Но добиться этого непросто. По мнению некоторых специалистов, трудности перехода на 3D связаны не со сложностью самого продукта или его высокой стоимостью, а прежде всего с изменением традиционного подхода к работе конструкторско-технологических подразделений, то есть с изменением правил работы предприятия. Это проблема скорее организационная, нежели техническая. К сожалению, руководители часто не сознают, что, затратив определенные средства на 3D-САПР, нужно предусмотреть организационную перестройку, задуматься о внедрении электронного документооборота, поменять порядок утверждения документов, внести другие изменения. Другими словами, преимуществами 3D невозможно воспользоваться без грамотного внедрения.

Сначала рекомендуется реализовать пилотный проект, чтобы понять, какие изменения следует внести в бизнес-процессы и организацию труда на предприятии.

Здесь заказчикам специалисты советуют не гнаться за дешевизной и воспользоваться платным внедрением. Разумеется, можно изучить ПО по документации, однако такая «экономия» на деле обернется потерями времени, снижением качества обучения и внедрения, поскольку в этом случае заказчик не может воспользоваться опытом давно освоившего свою систему поставщика.

Кроме того, процесс перехода желательно не форсировать, а выполнять постепенно, хотя и не растягивать до бесконечности.

Планируя переход на 3D, следует уделить внимание вопросу управления проектными данными. Ведь способность трехмерной модели хранить массу информации о продукте имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Непросто управлять массой сведений, записанных в такой модели. Не случайно 39% респондентов Aberdeen отметили сложность этого процесса. Наиболее успешные предприятия гораздо активнее применяют возможности систем управления данными (хранение файлов, поиск и многократное использование информации), чем компании со средним уровнем эффективности. Но главное, подчеркивают аналитики, «передовики» реализуют функции управления конфигурациями изделия. Как правило, трехмерные САПР создают отдельные файлы для каждой детали и для всей сборки. Пользователям непросто бывает разобраться с версиями этих файлов и с взаимосвязями между ними, особенно когда речь идет о большой сборке, включающей свыше сотни элементов. Помочь им могут системы управления данными, которые обычно содержат специальные функции, избавляющие проектировщиков от ручной работы с файлами.

Рассмотрим процесс 3D-проектирования.

Процессы 3D- и 2D-проектирования существенно различаются. При проектировании в 2D чертежи являются главными документами, определяющими конструкцию каждой детали и отражающими то, как эти детали должны быть собраны. Эти чертежи могут быть разработаны как на чертежной доске, так и при помощи CAD-систем (таких как AutoCAD, CADAM, Medusa или ME-10), по сути тоже являющихся эквивалентом чертежной доски.

Основное неудобство методов 2D-проектирования состоит в том, что по чертежам зачастую трудно представить себе, как изделие реально выглядит в пространстве. Поэтому конструкторы иногда вынуждены сопровождать чертежи реальными прототипами. В машиностроении прототипом часто служит первое выпущенное изделие или даже первая партия. Ошибки в чертежах, равно как и ошибки, вызванные неправильной интерпретацией чертежей, приходится исправлять на реальном изделии – процесс, который может быть не только медленным, но и дорогостоящим.

Напротив, трехмерные системы твердотельного моделирования создают пространственную модель изделия прежде, чем будут сделаны какие-либо чертежи или опытные образцы. Основным документом в этом случае является не чертеж, а компьютерная 3D-модель.

3D-модели, сделанные в Pro/E, могут помочь конструктору в проверке правильности размеров до того, как будут изготовлены опытные образцы


Трехмерные модели могут быть использованы для различных целей, таких как:
- анализ напряжений, перемещений, колебаний, обтекания или теплопередачи;
- подготовка управляющих программ для фрезерования, сверления, штамповки или лазерной резки на станках с ЧПУ;
- подготовка пространственных изображений изделия для технической документации и инструкций по сборке;
- контроль качества изделий при помощи лазерных измерительных устройств, оптических сканеров или координатно-измерительных машин;
- создание физических образцов методами быстрого прототипирования;
- создание спецификаций для оценки стоимости, закупок и планирования ресурсов производства.

Для помощи рабочим и менеджерам в 3D-системе могут быть получены и чертежи. Сгенерировать их с 3D-модели гораздо быстрее и проще, чем создавать вручную или даже при помощи 2D CAD. Ошибки в чертежах, обычные при 2D-проектировании, не могут появиться при создании чертежных видов с однозначно определенной модели изделия. Кроме того, все изменения в чертежах при использовании 3D-проектирования могут быть сделаны намного быстрее, поскольку любое изменение основной 3D-модели абсолютно точно отразится на всех чертежных видах.

Особенно эффективно применение 3D CAD-систем для проектирования изделий из листовых материалов. Сформированная из листового материала 3D-модель может быть использована в 3D-cборке для проверки её правильности. Затем CAD-система может автоматически создать развертку детали, которая пригодится и для рабочих чертежей, и при создании управляющей программы для пресса с ЧПУ.

Незаменимы 3D-модели и для быстрого создания фотореалистических изображений изделия, которые могут быть использованы для коммерческих презентаций или для обсуждения с отделом маркетинга. Получив 2D-чертежи, художник должен начинать с чистого экрана или листа бумаги. Имеющиеся в 3D CAD-системах функции рендеринга позволяют художникам использовать геометрию уже существующих моделей изделия. Для получения законченного изображения остается только подобрать желаемые текстуры поверхности, световые эффекты и фон. Если геометрия изделия в дальнейшем будет изменяться, то на обновление изображения потребуется лишь несколько минут. Работая с 2D-системой или c бумажными чертежами, рисунок придется создавать заново после каждого существенного изменения в проекте.

В этом примере поток энергии и температурное распределение при остывании детали, созданной в CATIA V5, моделируются при помощи системы Visual Nastran V5i


Сейчас в продаже много трехмерных САПР. И хотя всем им присущи основные достоинства 3D-технологии, они различаются по функционалу, способам внедрения, пользовательскому интерфейсу и, конечно, стоимости. Поэтому выбор зависит от конкретных требований предприятия.

Рассмотрим экономические выгоды от 3D.

Трехмерное моделирование стало общепринятым методом при разработке изделий и систем в автомобильной и космической отраслях, поскольку оно дает убедительный экономический эффект. При проектировании в 3D ошибки могут быть найдены и исправлены прежде, чем изделие дойдет до производства. Раннее диагностирование на компьютере таких проблем, как неправильные размеры, пересечения деталей, недоступные для обслуживания компоненты, узлы, которые невозможно собрать, – всё это значительно сокращает общий цикл проектирования и, следовательно, уменьшает его стоимость.

Применение тех же готовых 3D-моделей в системах инженерных расчетов, подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ и контроля качества уменьшает время и стоимость решения этих задач. Это делает изделие более экономичным при одновременном увеличении его надежности и эффективности. Кроме того, наличие 3D-модели уменьшает затраты на разработку чертежей за счет автоматизации процесса создания видов и сокращения количества разрезов и сечений, которые были бы необходимы при чисто двухмерном подходе.

Прежде всего, стоит определить, нужно ли вообще делать такой шаг. Ведь инвестиции имеют смысл только тогда, когда полученная выгода оправдает затраты. Если, допустим, продукция предприятия не часто подвергается изменениям, может быть полностью отражена с помощью двух-трех чертежей, не требует инженерных расчетов или создания программ для станков с ЧПУ, то, возможно, 3D-система вообще не требуется. По мнению специалистов, не стоит переходить на 3D только ради упрощения подготовки чертежей, так как это вряд ли принесет экономическую выгоду.

К сожалению, дополнить эти эмпирические оценки более точными данными трудно. К тому же преимущества, получаемые от внедрения 3D, в сильной степени зависят от специфики предприятия и других условий. По мнению некоторых специалистов, создание 3D-среды для сквозного управления процессами проектирования и изготовления позволяет существенно сократить количество натурных испытаний, время изготовления продукции и объем брака, что обеспечивает ощутимый экономический эффект уже в первые полгода использования новой технологии.

Что касается инвестиций в новые компьютеры, то они окупаются за счет выросшей производительности труда.

Рассмотрим конкуренцию как стимул перехода на 3D.

Сейчас, когда рыночная экономика развивается, а конкуренция становится более жесткой, предприятиям приходится активнее внедрять новые информационные технологии, переходить на современные способы проектирования, в частности на 3D-САПР.

Одним из главных результатов внедрения 3D-систем является ускорение выпуска новых изделий в продажу. Известно, что компания, которая первой начинает поставки новаторской продукции, захватывает 40-70% рынка, оставляя соперников далеко позади. А если вспомнить об улучшении качества и дизайнерских характеристик выпускаемой продукции, о сокращении количества натурных испытаний, приводящем к экономии на опытных образцах, и резком уменьшении объема брака в цехах, то становится понятно, почему применение 3D-САПР ведет к повышению конкурентоспособности предприятия.

Значение этого преимущества еще больше возрастает сейчас, когда наша страна вступит в ВТО с 1 января 2010 года. Ведь, как известно, после вхождения России в эту организацию наши предприятия будут вынуждены работать в условиях реальной конкуренции. Им придется повышать эффективность своей деятельности, и тогда 3D-САПР превратится из просто полезного инструмента в незаменимое средство, без которого трудно выжить на рынке.

Рассмотрим затраты на внедрение методов 3D-проектирования.

Большинство 3D CAD-систем используют так называемые твердотельные компьютерные модели. Это такие системы, как CATIA V5, Pro/ENGINEER, Unigraphics NX, SolidWorks, Solid Edge, Autodesk Inventor, CoCreate Solid Designer, CADKEY Workshop, VX CAD (бывший Varimetrix).

Различия между этими системами твердотельного моделирования и более старыми системами типа AutoCAD были несколько размыты тем фактом, что 2D-функции были впоследствии усилены возможностями каркасного, поверхностного и твердотельного 3D-моделирования. Однако, несмотря на эти усовершенствования, не многие компании смогли успешно внедрить методы 3D-проектирования, используя системы, первоначально созданные для разработки чертежей в конце 1970-х и начале 80-х годов.

Наиболее успешные проектировщики, работающие в 3D, применяют более современное программное обеспечение, разработанное в конце 80-х и в 90-х годах. Тем компаниям, которые до настоящего времени опираются, главным образом, на 2D-системы, почти наверняка придется вкладывать средства в новое ПО, модернизировать рабочие станции и проводить обучение персонала для того, чтобы использовать в своих интересах технологию 3D-моделирования. Но даже после того как обучение будет закончено, конструкторам потребуются месяцы, если не годы, чтобы приобрести опыт в 3D-моделировании. Сразу после внедрения новых методов следует ожидать и планировать некоторое снижение производительности.

Некоторые компании, возможно, столкнутся еще и с необходимостью обновления персонала. Не все инженеры могут справиться с 3D-моделированием. Затраты на поиск и наем новых людей вполне могут быть сравнимы со стоимостью аппаратного и программного обеспечения, особенно для недорогих систем.

Для полного описания формы сложной литой детали требуется два листа чертежей и 8 видов. При изменении 3D-модели все виды обновляются в течение нескольких секунд


Вкладывать средства в 3D CAD-системы производителям имеет смысл только в том случае, если выгоды от их внедрения будут оправдывать затраты. Для оценки возможных выгод рекомендуется ответить на следующие вопросы:
- Сколько средств затрачивается на исправления чертежей в процессе изменения конструкции?
- Какова стоимость производственного брака, вызванного неправильными или неоднозначными чертежами?
- Увеличиваются ли расходы на изделие (в том числе и в процессе эксплуатации) из-за неадекватных или чрезмерно упрощенных расчетов конструкции?
- Какова стоимость переделок опытного образца и оснастки для его производства, вызванных изменениями, сделанными после начала поставок?
- Могли бы ваши инженеры создавать более хорошие изделия, если бы они имели возможность предоставлять предполагаемым клиентам опытные образцы в более короткие сроки?
- Меньше ли последующих изменений делал бы персонал отдела маркетинга, если бы имел опытные образцы и 3D-модели уже на начальном этапе разработки изделия?
- Могли бы поставщики оснастки ускорить изготовление, если бы ваша компания давала им 3D-модели вместо чертежей?
- Желают ли ваши клиенты, чтобы ваша фирма вела проектирование в 3D или предоставляла 3D CAD-модели изделий и узлов в дополнение к опытным образцам?
- Сколько денег могла бы сэкономить ваша компания, используя 3D-модели для контроля качества?
- Может ли наличие пространственных и эксплодированных (взорванных) видов, полученных с 3D-моделей, сэкономить время на подготовку технической документации и описаний?

Определение экономии по каждому из упомянутых пунктов – сложная задача, которая требует получения информации от различных отделов. Каждая компания уникальна, и далеко не всегда можно будет получить экономию абсолютно по всем пунктам.

Если, к примеру, продукция вашей компании достаточно редко подвергается изменениям, если она может быть полностью отражена с помощью двух-трех чертежных видов, не требует CAE-расчетов, автоматизации контроля качества или быстрого прототипирования, – возможно, что 3D CAD вам и не требуется.

Кроме того, несмотря на совершенствование пользовательского интерфейса, 3D-системы остаются достаточно сложными. Конструктор может потратить многие часы, пытаясь понять, почему не удается связать два конструктивных элемента, или почему система не может построить физически возможную деталь. Стоимость работы с этим сложным и не всегда надежным программным обеспечением должна возмещаться выгодами от 3D-моделей, которые оно создает.

Некоторые опытные пользователи 2D-систем утверждают, что сделать чертеж в этой системе они могут быстрее, чем при помощи 3D-методов. Действительно, в некоторых случаях быстрее сделать чертеж карандашом, чем строить 3D-модель. Переход на использование 3D-систем редко может быть оправдан только удобством подготовки чертежей. Если ваша компания не может извлечь каких-либо других экономических выгод из 3D-проектирования, возможно, ей лучше оставаться на 2D.

Очевидно, что со временем CAD-системы будут становиться все более удобными и простыми в использовании. Сокращение времени освоения уменьшит затраты и риски, связанные с переходом на методы трехмерного проектирования.


Источники:
1. Стоит ли переходить на 3D?// CAD/CAM/CAE Observer, №4(17), 2004 [http://www.cadcamcae.lv/hot/3d-perehod_n17_p04.htm]
2. Гореткина, Е. Какие САПР мы выбираем: 2D или 3D?// PC Week, №19(577), 2007 [http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=82569&THEME_ID=13893]
3. Казаков, М. Переход на трехмерное проектирование – осознанная необходимость// САПР и графика, №7, 2006 [http://www.sapr.ru/article.aspx?id=16189&iid=760]

Автор: Челябэнергопроект
Дата: 22.07.2009

Комментарии специалистов Челябэнергопроект:
Нет
Статьи

смета проектных работ
©Челябэнергопроект – проектные работыinfo@chepr.ru, 2007-2013
DRA.RU - проектирование сайта под ключ; системный администратор ООО «Челябэнергопроект»
Главная|О компании|Стратегия|
Компетенция / услуги|Контакты
Сертификат качества