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

Автоматизация деятельности организации, выполняющей проектные работы
Для успешной деятельности и развития организации, выполняющей проектные работы на современном уровне, ее стратегия должна отвечать таким целям, как повышение конкурентоспособности проектных услуг, сокращение сроков подготовки проектно-конструкторской документации, сокращение общих затрат на проектирование. Проектная подготовка разработка и подготовка производства изделий являются основными этапами, влияющими на решение этих задач. Т.к. данная сфера находится в ведомстве технических служб (конструкторских и технологических отделов), то у главных специалистов организации обычно складывается «узко технический» взгляд на подходы к решению этих задач, особенно при рассмотрении вопросов внедрения новых информационных технологий (ИТ).

Рассмотрим методологию проектирования технологического перевооружения машиностроительного производства, предлагаемую СОЛВЕР.

Модель современного машиностроительного предприятия можно представить в виде пирамиды – геометрической фигуры, обладающей наибольшей устойчивостью. Такая пирамида имеет, по меньшей мере, четыре «этажа», функционирование которых обеспечивается производственными, информационными и управленческими технологиями.

Модель современного машиностроительного предприятия
Модель современного машиностроительного предприятия


Основное предложение СОЛВЕР для машиностроительных предприятий – приглашение к построению Умного производства с ответственностью за достижение поставленных целей в формате «сроки, качество, затраты»

Основанием, первым этажом, является производство. На втором этаже осуществляется конструкторско-технологическая подготовка производства. Третий этаж составляют службы управления. На верхнем, четвертом этаже, определяется стратегия и тактика развития предприятия. Продолжая аналогию с пирамидой, можно утверждать, что если четыре этажа предприятия пропорционально развиты и тесно взаимосвязаны, его «конструкция» устойчива, и оно может успешно развивать свой бизнес.

Сегодня в силу исторических и экономических причин структуры многих российских машиностроительных предприятий зачастую далеки от этого идеала. Так, например, предприятиям, инвестирующим крупные средства в приобретение производственного оборудования, но не обеспечивающим должной конструкторско-технологической подготовки, не удается оперативно реагировать на конъюнктуру рынка, в короткие сроки разрабатывать и запускать в производство новые изделия. Оставшийся от старой организационной структуры управляющий аппарат огромен, но его работа неэффективна, так как недостаточно проработаны (или отсутствуют) стратегия развития и маркетинг

Неэффективные машиностроительные предприятия
Неэффективные машиностроительные предприятия


Или другой случай – у предприятия хорошо проработаны идеи по стратегии развития и маркетингу, конструкторско-технологическая подготовка производства обеспечивает оперативный запуск изделий в производство. Однако производственная база устарела и не позволяет выпускать продукцию необходимого качества, плохая организация бизнес-процессов тормозит реализацию идей.

Следствием подобных диспропорций развития этажей бизнеса являются длительные циклы производства, высокие затраты, низкое качество изделий.

Компания СОЛВЕР занимается инженерным консалтингом в машиностроительной отрасли пятнадцатый год. Применяя проверенные практикой методики и подходы, СОЛВЕР помогает машиностроительным предприятиям решать актуальные производственные и организационные проблемы: сокращать сроки производства изделий, повышать их качество, снижать производственные затраты.

Рассмотрим методологию СОЛВЕР.

Построение эффективного производства на машиностроительных предприятиях осуществляется с использованием авторской методологии СОЛВЕР «Три проекта».

Спектр предлагаемых СОЛВЕР решений охватывает предприятие в целом, все его этажи – от производства и технической подготовки производства до управления производственными ресурсами предприятия и жизненным циклом изделий.

Эффективного производства на машиностроительных предприятиях
Эффективного производства на машиностроительных предприятиях


Технологии и методики, используемые специалистами компании, дают возможность нашим заказчикам начать положительные преобразования с любого из четырех этажей бизнеса, поэтапно распространяя достигнутый успех на предприятие в целом.

Цель этих преобразований – техническое и организационное перевооружение предприятия для создания системы выпуска продукции, максимально удовлетворяющей запросы конечных потребителей, а значит, приносящих предприятию максимальную прибыль. Методология работы СОЛВЕР с предприятиями-заказчиками является авторской и получила название «Три проекта». Она предполагает последовательное выполнение экспериментального проекта, проекта внедрения и индустриального проекта – от экспериментальных прототипов эффективного производства к действующим, распространяя достигнутые успехи на все предприятие в целом.

Преобразования на машиностроительных предприятиях
Преобразования на машиностроительных предприятиях


Рассмотрим экспериментальный проект.

Свою работу с машиностроительным предприятием СОЛВЕР начинает с осуществления экспериментального проекта, в ходе которого заказчик получает полное представление о том, как и какими технологическими, программно-аппаратными средствами и организационными действиями можно решить его конкретную производственную проблему.

Другими словами, по итогам проекта заказчик получает обоснование возможных вариантов построения эффективного производства на основе создания экспериментальных прототипов производственных процессов.

Оптимальный вариант производства, выбранный по итогам реализации экспериментального проекта, обеспечивает минимальный срок окупаемости необходимых инвестиций.

Предлагаемая СОЛВЕР продуктовая линейка как рабочий инструмент практически полностью удовлетворяет потребностям машиностроительных предприятий в металлообработке, конструкторской и технологической подготовке производства, в управлении производством и жизненным циклом изделий, в организации технического документооборота.

В ходе выполнения экспериментального проекта в области подготовки производства осуществляется проектирование узлов и деталей, которые представляют для предприятия наибольшую сложность в разработке и изготовлении, анализируется функциональность узлов (динамика и прочность), для деталей разрабатывается технология обработки и управляющие программы для оборудования с ЧПУ, при необходимости изготавливаются опытные образцы изделия. В области производства экспериментальный проект дает на основе глубокого моделирования и вариантного анализа оптимальную технологию изготовления (с перечнем оборудования, режущего инструмента, оснастки). Такие экспериментальные работы, проводимые СОЛВЕР в тесном контакте со специалистами предприятия, позволяют точно спланировать устранение наиболее узких мест (ограничений) и полученные результаты всесторонне обсудить с руководителями предприятия в контексте «как было, как стало» с подробной оценкой технико-экономического эффекта (окупаемости и рентабельности инвестиций). Для повышения достоверности разрабатываемых технологий изготовления (в составе экспериментальных проектов) в Москве создан и работает Технический центр СОЛВЕР «Комплексные технологии автоматизации производства в машиностроении», ставший «полигоном» для натурных исследований режимов обработки на установленном здесь современном оборудовании. Таким образом, получая апробированные решения, предприятие может практически полностью быть уверено в реальности и эффективности их осуществления.

В ходе выполнения экспериментального проекта у руководителей предприятия формируется ясное представление о том, какие конкретно технические и программные средства и их количество необходимы для достижения поставленных целей, что дает возможность подготовить действительно обоснованную спецификацию на поставку технологического оборудования, оснастки и инструмента, программно-аппаратных средств.

Экспериментальный проект выполняется до поставки оборудования за счет ресурсов СОЛВЕР, и это значительно сокращает последующий период внедрения, требующий разработки и оптимальной технологии, и оптимальных ЧПУ-программ. Без экспериментального проекта поиск оптимальной технологии осуществляется после поставки оборудования, что значительно удлиняет процесс внедрения, который может завершиться и вовсе неутешительным выводом: «купили не совсем то или совсем не то оборудование для производства данных изделий». Будет напрасно потрачено дорогое время внедрения, а также средства на приобретение этого оборудования.

Рассмотрим проект внедрения.

Итоги экспериментального проекта служат отправной точкой для следующего этапа – проекта внедрения.

Проект внедрения включает в себя не только традиционные пуско-наладочные работы (с последующим гарантийным, послегарантийным обслуживанием) и обучение специалистов предприятия, но, что самое главное, предусматривает создание на предприятии технических и организационных основ, поддерживающих новые технологии. К таким основам относятся, прежде всего, специальная нормативная база по производственным процессам (проектирование, изготовление, наладка оборудования, расход инструмента и др.) и система профессиональной сертификации персонала на степень освоения установленных нормативов.

Создаваемая нормативная база процессов нового производства в сочетании с сертификацией специалистов предприятия гарантирует необратимый переход к новым технологиям производства.

В проекте внедрения создается действующий прототип нового производства, основанный на тщательно проработанной на этапе экспериментального проекта номенклатуре изделий (и их производственной программе) с выделением ограниченного количества групп однотипных деталей и соответствующих этим группам деталей-представителей. По малочисленным деталям-представителям создаются типовые бизнес-процессы производства деталей всей многочисленной номенклатуры изделий. Поскольку количество деталей-представителей существенно меньше исходного количества всех деталей производственной номенклатуры, период внедрения резко сокращается без какого-либо ущерба качеству процесса внедрения: по мере внедрения технологий на детали-представители происходит переход на освоение технологий изготовления всех деталей соответствующих групп. При этом производство деталей группы может начинаться сразу после освоения ее детали-представителя, не дожидаясь окончания процесса внедрения по остальным деталям-представителям, что также сокращает процесс внедрения.

Напротив, работа без организованного «по СОЛВЕР» проекта внедрения – это «веерная» работа со всей номенклатурой деталей (по текущим производственным планам). При этом резко возрастает период внедрения: тратятся ресурсы на освоение нового производства многочисленных однотипных изделий.

Период проекта внедрения от момента пуско-наладки оборудования до полного освоения специалистами предприятия новых технологий должен быть минимизирован, т.к. процесс окупаемости инвестиций в эти технологии начинается только после устойчивого построения новых производственных процессов.

В проекте внедрения определяющей становится роль специалистов самого предприятия.

В проекте внедрения от СОЛВЕР важнейшим методологическим звеном является создаваемая нормативная база по бизнес-процессам нового производства деталей-представителей, что в сочетании с сертификацией специалистов предприятия на владение этими нормативными процессами обеспечивает устойчивый переход к новым технологиям производства.

Без такой жестко «навязываемой» нормативной базы происходит частичный откат на «удобные», давно освоенные старые технологии, т.е. движение в сторону производства носит прерывистый характер и, как результат, период внедрения затягивается (иногда на годы).

Проект внедрения имеет организационную структуру, выстроенную и проверенную опытом работы СОЛВЕР с передовыми машиностроительными предприятиями. Специалисты предприятия и СОЛВЕР совместно работают по тематике внедрения в Проектных группах, состав которых, как и решаемые задачи, определяется приказом директора предприятия.

Контроль состояния внедрения осуществляется Управляющим советом во главе с директором предприятия, в который входят руководители всех производственных подразделений, участвующих в бизнес-процессах внедрения.

Таким образом, создается четкий план действий специалистов по внедрению новых технологий и вводится механизм контроля результатов этих действий в утвержденные сроки проекта внедрения.

Рассмотрим индустриальный проект.

В индустриальных проектах акцент направлен на совершенствование системы управления производством.

После проекта внедрения следующим этапом сотрудничества СОЛВЕР с предприятием является индустриальный проект. Здесь решаются конкретные технические и организационные задачи на основе созданных новых производственных процессов. Акцент в индустриальных проектах направлен на совершенствование системы управления производством, которая во многом определяет сроки изготовления изделий, являющиеся ключевым конкурентным преимуществом.

Работу в форматах трех проектов (экспериментального, внедрения, индустриального) выполняют по разработанным регламентам совместные проектные группы, куда входят специалисты СОЛВЕР и предприятия.

Рассмотрим достигаемый результат.

В ходе осуществления совместных проектов достигается синхронизация и эффективное взаимодействие всех составляющих бизнеса предприятия-заказчика. Это обстоятельство, в свою очередь, позволяет обеспечить успех и высокие темпы его развития.

Умное производство
Умное производство


Некоторые «специалисты» под внедрением ИТ понимают оборудование группы автоматизированных рабочих мест (АРМ) и их соединение сетевым кабелем. Из рассмотрения выпадает методологический аспект: эволюция ИТ привела к смене принципов проектирования высокотехнологичных промышленных изделий и взаимодействия специалистов, участвующих в этом процессе. Это проявляется в том, что в технической подготовке производства объектом разработки становится не комплект КД, а электронное описание изделия. В связи с этим на предприятиях выявляются следующие проблемы:
- отсутствие единых методик создания и использования трехмерной электронной модели изделия;
- отсутствие регламентирующих документов, определяющих структуру и закрепляющих статус электронной модели (ЭМ) изделия в роли первоисточника инженерных данных;
- низкий уровень организации взаимодействия между специалистами различных проектных подразделений;
- низкая техническая оснащенность проектных подразделений.

Благоприятная ситуация, сложившаяся на российском автомобильном рынке, подтолкнула руководство предприятия к проведению программы модернизации базовой модели ИЖ-2126 и, как необходимое условие для этого, – к развитию сферы проектирования на предприятии. Технологический аспект реализации программы на предприятии заключается в разработке и освоении методологии информационного обеспечения всего жизненного цикла изделия на базе современных информационных систем и технологий. Для решения этих задач были привлечены специалисты инженерно-консалтинговой компании СОЛВЕР, а главной целью совместного Экспериментального проекта была выбрана проработка организационно-методологических принципов, регламентирующих организацию работы с электронными моделями деталей.

Работы по проекту включали в себя:
- методологическую часть: определение статуса ЭМ изделия, порядка ее разработки и требований к ней, правил информационного сопровождения ЭМ на ранних стадиях жизненного цикла изделия;
- практическую часть: создание ЭМ левой передней двери автомобиля ИЖ-2126 (освоенной в промышленном производстве без электронного сопровождения) различными методами (по КД и путем обмера), сравнительный анализ этих методов; проработку методики создания и модификации ЭМ.

Рассмотрим методологию электронного описания изделия, введем определение технологий, объектов и методов на примере проектной деятельности «ИЖ-АВТО».

Проектная деятельность рассматриваемого предприятия является одной из основных сфер деятельности предприятия, о чем свидетельствуют почти 30-летний опыт работы Ижевского автомобильного КБ. В ходе выполнения проекта было необходимо установить ее методологическую связь с другими областями деятельности предприятия – анализом рынка, управлением производством и сбытом продукции. В основе стратегии развития сферы проектирования и подготовки производства (ППП) была положена методика реинжиниринга и автоматизация бизнес-процессов (т.е. совокупности операций над материальными и информационными потоками), обеспечивающих жизненный цикл изделия (совокупность этапов, проходимых изделием от выявления потребности рынка и производства до эксплуатации и последующей утилизации). Эти подходы позволяют усилить взаимосвязи между отдельными компонентами корпоративной структуры, между стадиями жизненного цикла изделия, обеспечивают построение оптимальных бизнес-процессов.

Информационный аспект реализации бизнес-процессов, как правило, отражается в форме документооборота. Для создания новой методологии проектирования специалистами СОЛВЕР было предложено использовать интегрированные информационные модели продукции и процессов, не имеющие прямых аналогов в традиционном бумажном документообороте и простейших формах электронного документооборота (основанного на использовании электронных образов всё тех же бумажных документов). А в качестве основы для формирования моделей продукции и процессов использовать принципы CALS-технологий, которые в настоящее время находят широкое применение за рубежом и в России. Весь объем информации об изделии в соответствии с принципами CALS-технологий можно распределить по этапам его жизненного цикла следующим образом:
- конструкторские данные – сведения о составе изделия, о его геометрических моделях, о связях и соотношениях в структуре изделия и т.д.;
- технологические данные – сведения о способах изготовления и контроля качества изделия и его компонентов в процессе производства, ассоциированные с информационными объектами, описывающими изделие и его компоненты;
- производственные данные;
- данные о качестве;
- логистические данные;
- эксплуатационные данные.

Необходимость быстрой обработки большого объема разнотипной информации, используемой в процессах ППП и находящейся в ассоциативной связи, предполагает переход к электронной форме ведения проектных работ, активному использованию электронных информационных объектов. Для решения этой задачи специалистами СОЛВЕР предложено использовать полное электронное описание изделия (ПЭОИ), которое интегрирует информацию от всех подразделений предприятия, участвующих в процессе создания изделия, включает в себя информационные блоки и ассоциативные связи между ними. У специалистов подразделений появляется возможность в любой момент получать актуальные данные об изделии и процессах работы над ним. В дальнейшем определенные компоненты ПЭОИ могут быть использованы также поставщиками и сервисными организациями.

Схематическое отображение процесса роста информационного содержания электронной модели изделия: этапы проектирования и присоединяемые к ЭМ информационные объекты
Схематическое отображение процесса роста информационного содержания электронной модели изделия: этапы проектирования и присоединяемые к ЭМ информационные объекты


Методологическую основу электронного описания изделия составляют EPD-технологии (Electronic Product Definition), в соответствии с которыми, вся информация, относящаяся к одному изделию, структурируется по типу, назначению и увязывается с последовательностью бизнес-процессов обеспечения жизненного цикла изделия (в соответствии со структурой самого изделия). Реализация EPD-подходов на современном машиностроительном предприятии непосредственно связана с внедрением новых информационных технологий, основными инструментальными средствами которых являются системы CAD/CAM/CAE/PDM. Для построения единой системы информационного сопровождения изделия необходимо выполнение ряда условий, среди которых – полная совместимость применяемых программных продуктов и используемых ими форматов представления данных. Такие требования и положены в основу CALS-технологий. Применение информационных моделей и стандартизованных методов доступа к данным служат основой для эффективной информационной кооперации всех участников жизненного цикла высокотехнологичных изделий, к которым и относится автомобиль.

Специалистами СОЛВЕР были предложены (на основе продуктов компании PTC) следующие методы, основанные на EPD-подходе:
- параллельный инжиниринг (Concurrent Engineering) – метод, при котором специалисты различных прикладных областей работают в режиме распараллеливания бизнес-процессов;
- гибкий инжиниринг (Flexible Engineering) – метод разработки изделия и подготовки его производства с помощью электронного моделирования, не прибегая к созданию физических моделей-прототипов;
- Collaborative Product Commerce (CPC) – метод функционирования, позволяющий организовать сопровождение продукции на базе интернет-технологий.

Рассмотрим электронную модель изделия.

Специалистами СОЛВЕР было предложено методологически разделить ПЭОИ на две взаимосвязанные составляющие:
- ЭМ изделия – совокупность информационных объектов, включающую конструкторскую, технологическую и иную информацию об изделии от всех участков процесса проектирования;
- ЭМ процесса проектирования – совокупность информационных объектов, включающую информацию о методах, правилах (согласования, утверждения, внесения изменений) и участниках процесса проектирования. Обе модели интегрируются в единое целое посредством системы класса PDM (Product/Project Data Management), например Windchill.

ЭМ изделия включает все данные об изделии: трехмерные твердотельные модели CAD, конечно-элементные модели для аналитических расчетов, описание техпроцессов, особенностей функционирования изделия и т.п. Состав и структура ЭМ изделия изменяются в процессе жизненного цикла: на каждом этапе к ЭМ добавляются новые компоненты. Их перечень и описание приводится в международных стандартах ISO. В соответствии с ISO 10303 ЭМ изделия, включает в свой состав следующие блоки информации:
- геометрические данные (твердотельные поверхности с топологией, фасеточные поверхности и т.п.);
- информация о конфигурации изделия и административные данные (идентификаторы предприятия, данные о вариантах состава и структуры изделия; данные об изменениях конструкции и информация о документировании этих изменений и т.д.);
- инженерные данные, подготовленные с помощью различных программных продуктов в различных форматах.

В состав перечисленных компонентов могут входить следующие информационные объекты:
- трехмерная геометрическая модель объекта (или математическая модель) – электронный носитель информации о геометрической форме объекта проектирования (детали), который однозначно определяет координаты и вектор-нормали любой точки на поверхности формы. Модель также хранит в себе историю построения, что позволяет изменять форму поверхности или объемного тела методом изменения численных значений параметров или замены элементов, входящих в его историю;
- двухмерный аналог трехмерной геометрической модели объекта – электронный носитель информации о геометрической форме объекта, ассоциативно связанный с его 3D моделью; представляет собой проекцию 3D модели на пространственную плоскость и является основой для построения конструкторского чертежа;
- электронный макет изделия – совокупность взаимоувязанных 3D моделей деталей, узлов и систем изделия. Макет создается на базе комплекса CAD/CAM/CAE-систем высокого уровня (например, Pro/ENGINEER). Макет аккумулирует в себе основной объём конструкторских данных об изделии: геометрические данные, информацию о взаимодействии деталей, узлов (кинематика, динамика), а также технологическую информацию;
- компьютерный чертеж – копия традиционного «бумажного» чертежа, входящего в комплект конструкторской документации;
- управляющая программа (УП) для станка с ЧПУ – набор управляющих инструкций в кодах станка с ЧПУ. УП сопровождается расчетно-технологической картой;
- программа контроля – набор управляющих инструкций в кодах координатно-измерительной машины (КИМ), предназначенных для контроля геометрии изделия;
- данные замеров – набор координат точек, кривых, поверхностей, полученных в результате обмеров детали на координатно-измерительной машине, оформляются в виде стандартного протокола замеров.

Таким образом, трехмерная геометрическая модель является:
- источником информации о геометрии детали/изделия;
- основой для получения конструкторской документации посредством двухмерного аналога;
- объектом для осуществления инженерного анализа и проведение контрольно-измерительных работ;
- источником информации для разработки управляющих программ для оборудования с ЧПУ;
- источником информации, которая может быть получена с ее помощью и использована специалистами предприятия в процессе подготовки производства и изготовления детали/изделия.

Рассмотрим статус электронной модели изделия.

Зарубежные специалисты признали, что современные ИТ проектирования способны полностью изменить процесс создания новых автомобилей, начиная с этапа проработки дизайн-проекта. Изготовление масштабных макетов из пластилина ныне считается не более чем абстрактным упражнением. Технологии CAS/CAD/CAM позволяют полностью исключить этот этап из цикла проектных работ по созданию современного автомобиля, так же как и рисование гуашевых эскизов или вычерчивание формообразующих линий по лекалам.

ЭМ изделия, являясь сегодня основой для разработки и внедрения новых технологий, концепций и принципов проектирования промышленной продукции (PDM, CALS, CPC и др.), позволяет на многих этапах жизненного цикла изделия значительно сократить выпуск бумажной документации. К ЭМ изделия фактически перешли функции, принадлежавшие ранее комплектам конструкторской и технологической документации. В связи с этим специалистами СОЛВЕР было предложено рассматривать ЭМ изделия в качестве объекта проектирования: разрабатываться должна именно модель изделия, а не конструкторская документация. При этом ЭМ изделия является основой для создания ПЭОИ.

Итак, специалистами СОЛВЕР был определён статус электронной модели изделия следующим образом: электронная модель изделия в рамках новых технологий, концепций и принципов проектирования приобретает статус комплекта первичных документов о составе, структуре и свойствах самого изделия. Эта модель является базой для структурированного описания процессов и участников жизненного цикла разрабатываемого изделия.

Рассмотрим методику разработки ЭМ нового изделия.

1. Разработку нового изделия (либо модернизацию существующего) было предлагается осуществлять в форме проекта. Для выполнения подобного проекта в рамках существующей организационной структуры выделяется проектная группа, состоящая из специалистов в различных областях знаний: специалист по маркетингу, конструктор, технолог и т.д. Управление проектной группой осуществляется ведущим специалистом, знакомого с особенностями проведения подготовки производства. Руководителем проекта назначается конструктор-разработчик данного изделия, он же несет полную ответственность за организацию деятельности проектной группы и результаты работы.

2. Основой для начала работ является перечень требований к проектируемому изделию. Согласно предлагаемому СОЛВЕР подходу требования к проектируемому автомобилю предъявляются заказчиком проекта. Заказчик по отношению рассматриваемому предприятию может являться либо внутренним (например, отдел маркетинга), либо внешним. Предъявленные требования (например, результаты маркетинговых исследований в виде.doc-файла) могут стать первым «кирпичиком» электронной модели изделия.

3. В соответствии с требованиями создается концепция автомобиля, над которой начинает работать дизайнер. Следуя принципу свободного дизайн-моделирования (free-form modeling), он создает дизайн-модель автомобиля в системе автоматизированного стайлинга (система CAS, например, ICEM Surf) с учетом общепринятых правил и личных представлений о форме данного класса изделий. Возможности использования технологии свободного дизайн-моделирования были продемонстрированы специалистами СОЛВЕР в системе ICEM Surf на примере разработки детали «Рукоятка рычага переключения передач» и элемента «Задняя часть экстерьера варианта «Универсал».

На этапе дизайнерской проработки для оценки эргономики проектируемых изделий по ЭМ были изготовлены прототипы некоторых деталей на установке быстрого прототипирования.

4. ЭМ, созданная дизайнером, затем передается для конструкторской проработки (разработки компоновочной схемы, конструктивных элементов и т.д.), с применением комплекса CAD/CAM/CAE (например, Pro/ENGINEER). ЭМ может быть разделена на несколько составляющих, в соответствии со структурой разрабатываемого изделия (по элементам, деталям), что позволяет использовать технологию параллельного инжиниринга. По окончании этапа конструкторской проработки для оценки качества конструктивных решений также может быть изготовлен макетный образец по технологии RP.

5. На следующем этапе технолог пополняет ЭМ изделия технологической информацией, составляя техпроцессы для изготовления деталей и сборки изделия. Далее ход работы подчиняется специфике процессов проектирования конкретного вида изделий. Так, по ЭМ техоснастки в системе CAM (например, модуля Pro/NC для генерации УП для многокоординатных фрезерных станков с ЧПУ и промышленных роботов) могут быть созданы управляющие программы. А затем на станках с ЧПУ изготавливаются формообразующие элементы технологической оснастки. Данная технология также была опробована в ходе Экспериментального проекта для изготовления макета сборки переднего крыла и двери автомобиля на гравировально-фрезерном станке с ЧПУ. Для контроля качества изготовления технологической оснастки используется контрольно-измерительное оборудование. Контроль осуществляется путем автоматического сравнения данных замера с эталонной ЭМ.

6. Для оптимизации взаимодействия специалистов проектной группы и для контроля над выполнением работ руководителем проекта могут быть использованы специальные инструментальные средства. При разработке сложных объектов (в автомобильной, авиационной, судостроительной отраслях), а также при подключении к проекту внешних разработчиков – это системы класса PDM (например, Windchill). А при разработке объектов средней сложности силами самого предприятия – это системы управления инженерными данными (например, Pro/INTRALINK). Специалисты СОЛВЕР обладают опытом работы и внедрения этих систем.

Проведем анализ технологий разработки электронных моделей кузовных деталей.

Перед рассматриваемы предприятием стоит задача модернизации серийного автомобиля. Для этого необходимо решить следующие задачи:
- модернизация АРМ и выбор инструментальных средств проектирования;
- проработка единых правил работы с ЭМ специалистов различных подразделений;
- проработка процедуры создания ЭМ деталей (изделий), уже освоенных в производстве традиционными методами.

Для решения двух первых задач специалистами СОЛВЕР был предложен программный комплекс Pro/ENGINEER. Мировой опыт показывает, что программные продукты и решения компании PTC позволяют реализовать полный цикл разработки высокотехнологичного изделия (в частности, автомобиля), от эскизного проекта или дизайнерской проработки до изготовления технологической оснастки и собственно изделия.

В качестве объекта для решения третьей задачи была выбрана «Левая передняя дверь автомобиля ИЖ-2126», две электронные модели которой необходимо было создать по различным технологиям:
- моделирование по информации, полученной по чертежам;
- моделирование по данным обмера физической мастер-модели на КИМ.

При решении этой задачи по первой технологии использовались конструкторские модули Pro/ENGINEER: Pro/ENGINEER Foundation, Pro/SURFACE, Advanced Assembly Extension. А для решения проблемы, которая заключалась в построении цилиндрической поверхности заданного радиуса по произвольным точкам, принадлежащим поверхности, и традиционно решаемой геометрическим способом, приводящим к громоздким дополнительным построениям, использовались возможности модуля Beheverial Modeler. С его помощью были заданы аналитические зависимости и рассчитано геометрическое место точек оси искомой поверхности.

Для разработки электронной модели (ЭМ2) детали по второй технологии использовались данные обмера физической мастер-модели координатно-измерительной машиной OPTON (типа SMM-MT-C фирмы ZEISS) и модули Pro/ENGINEER Foundation, Pro/SCAN-TOOLS, Import Data Doctor, Interactive Surface Design. Как правило, в процессе сканирования физических поверхностей получаются «зашумленные» данные («облако точек»), поэтому они были обработаны средствами модуля Pro/SCAN-TOOLS. В итоге была получена полноценная высококачественная поверхностная модель.

Затем стандартным набором средств анализа в Pro/ENGENEER (модули Pro/ENGINEER Foundation, Pro/VERIFY, Pro/INTERFACE) было проведено сравнение полученных ЭМ. Результаты сравнений показали, что наибольшие отклонения находятся в точках, соответствующих на ЭМ1 области протяженных поверхностей, которые были построены при недостаточной полноте данных в КД, только по граничным кривым.

Наибольшие отклонения по результатам сравнений выявлены в области одной из поверхностей ЭМ1. Использованные программные модули позволили построить график изменения кривизны опорных линий этой поверхности, а также отобразить кривизну этой поверхности по U-V-направлениям.

Для минимизации отклонений необходимо ввести в КД дополнительные данные, например, сечения или контрольные точки с плазовых чертежей. В результате этого характер поведения поверхности в данных координатах будет в большей степени соответствовать мастер-модели и позволит сохранить так называемые тенденции формы.

Также был выполнен дополнительный анализ различий моделей ЭМ1 и ЭМ2 средствами модуля Beheverial Modeler путем определения полного поля отклонений сравниваемых поверхностей. Отличие данного анализа от предыдущего состоит в том, что в первом случае сравниваются расстояния между точками в соответствующих узлах заданной сетки и, следовательно, имеет дискретный характер. Во втором случае анализ дает общую картину отклонений, так как используются весь континуум точек, принадлежащих поверхностям.

По результатам сравнений сделаны следующие выводы:
- обе модели имеют достаточно высокую повторяемость характерных свойств поверхностей;
- отдельные значительные отклонения ЭМ1 и ЭМ2 носят локальный характер, что неизбежно при недостаточности данных о способе задания геометрии поверхности;
- результаты сравнений следует рассматривать с учетом того, что базовые точки моделей различны, а это приводит к неизбежным ошибкам при совмещении моделей и объективно снижает достоверность результатов сравнений.

Рассмотрим методику разработки электронной модели изделий, освоенных в промышленном производстве.

Задачу создания электронной модели для деталей, освоенных в промышленном производстве можно отнести к классу специфичных задач «инверсной инженерии» (reverse engineering). Этот класс задач вызван необходимостью автомобильной промышленности в сопряжении традиционных технологий создания внешнего дизайна (с помощью моделей-макетов) и современных компьютерных методов трехмерного моделирования. На основе работ, проведенных в рамках проекта, специалистами СОЛВЕР была предложена методика создания ЭМ изделия, освоенного в промышленном производстве без соответствующего электронного сопровождения.

Процесс создания ЭМ изделия включает следующие этапы:
1. создание электронной модели по конструкторской документации. КД деталей сложной геометрии (в первую очередь кузовных), которая в свое время была изготовлена без применения средств компьютерного моделирования и анализа, как правило, не содержит достаточной информации для адекватного построения сложных геометрических объектов. Поэтому первым этапом является создание ЭМ деталей по имеющейся КД, при этом неизбежны процедуры согласования и уточнения КД, которые позволяют приблизить модель к требованиям дизайнера-проектировщика. Необходимые средства: Pro/ENGINEER Foundation, Pro/SURFACE, Advanced Assembly Extension;

2. обмер мастер-модели на измерительной машине. Осуществляется при наличии физической мастер-модели детали. Необходимые средства: контрольно-измерительное оборудование, которое может обеспечить достаточную точность и скорость замеров (например, КИМ фирмы Starrett);

3. а) импорт данных обмера в Pro/ENGINEER и их обработка;
Необходимые средства: Pro/ENGINEER Foundation, Pro/SCAN-TOOLS, Import Data Doctor, Interactive Surface Design, Beheverial Modeler;

б) импорт данных обмера в CAS-систему и редактирование геометрии.
Необходимые средства: Pro/INTERFACE, ICEM Surf.

Этот этап можно рассматривать как альтернативу предыдущему либо как процесс последующего «выглаживания» кривых и поверхностей.

Анализ выявил определенные недостатки, подтверждающие выводы, сделанные при контрольном сравнении электронных моделей ЭМ1 и ЭМ2 (это было описано ранее). Специалисты Ижевского автозавода признают, что готовые детали в местах сложной геометрии имеет подобные отклонения. Данная проблема, очевидно, заключается в «ручном» способе проектирования КД, хотя качество геометрии остальных элементов детали следует признать вполне удовлетворительным.

На этом этапе работа проводилась как с отдельной деталью, так и с несколькими стыкуемыми деталями. По окончании этапа созданные либо откорректированные 3D модели передаются из ICEM Surf в Pro/ENGENEER для проведения собственно проектных работ.

В ходе осуществленного проекта модель поверхности детали «Крыло», созданная в ICEM Surf, была импортирована в Pro/ENGENEER, оформлена как деталь и состыкована с деталью «Дверь», выполненной в Pro/ENGENEER по КД.

4. окончательный этап создания электронной модели детали с полным геометрическим описанием;

Необходимые средства: Pro/ENGINEER Foundation, Advanced Assembly Extension, Pro/SURFACE.

На этом этапе выполняется оформление элементов, обеспечивающих собираемость детали: фланцы, проштамповки, отверстия, штамповочные радиусы и т.д. Для построения границ обрезки (кромки) предпочтительней использовать данные обмера, а также линии пересечения сопрягаемых поверхностей. Чертеж детали при этом является документом, определяющим основные привязки детали, взаимное положение элементов и другие данные, которые нельзя получить в процессе обмера мастер-модели. Построение стыкуемых элементов под сварку, оформление мест крепления навесных деталей для обеспечения собираемости и ассоциативности производится в режиме сборки по данным КД. В процессе реализации проекта была выполнена сборка деталей «Дверь» (ЭМ, созданная по чертежам) и «Крыло» (импортирована из системы ICEM Surf и доработана в Pro/ENGINEER). По мере готовности смежных деталей, необходимо производить постоянный контроль стыковочных мест и сопряжений, используя возможности модуля Pro/ASSEMBLY.

Предложенные модули охватывают процесс лишь геометрического моделирования. Для проведения таких работ, как анализ размерных цепей, расчеты прочности, аэродинамики, и т.п., набор средств необходимо расширить модулями Pro/ENGINEER CETOL SixSigma, Pro/Mechanica, пакетами других разработчиков (например, NISA/DISPLAY);

5. Изготовление физического прототипа на станках с ЧПУ.

Необходимые средства: Pro/ENGINEER Foundation, Advanced Assembly Extension, Pro/NC, Pro/NC-GPOST, Expert Machinist, Pro/NC-SHEETMETAL, фрезерный станок.

Макет переднего крыла и двери автомобиля был выполнен в масштабе 1:10 на гравировально-фрезерном станке с ЧПУ. В качестве исходной геометрии использовалась сборка, состоящая из поверхностных моделей крыла и двери. Траектории движения инструментов были построены в модуле Pro/NC. Управляющие программы для станка сгенерированы постпроцессором, разработанным в Pro/NС-GPOST. В качестве материала использовалась заготовка из ореха. Критериями для выбора режимов резания и стратегии обработки были технологические возможности станка, максимальное качество получаемой поверхности и минимальное время обработки;

6. Изготовление прототипа на установках быстрого прототипирования.

RP-технологии позволяют, изготавливать прототипы изделий непосредственно по электронным моделям, разработанным в системе CAD, оценивать их конструктивные и эргономические характеристики.

Для демонстрации возможностей RP-технологий на установке FDM 3000 фирмы Stratasys Inc. были изготовлены масштабные (1:15) прототипы деталей.

Время изготовления детали «Крыло» составило 20 часов, детали «Дверь» – 23 часа.

7. разработка электронного чертежа детали.

Pro/ENGINEER позволяет по разработанным электронным моделям создавать КД, полностью отвечающую требованиям ЕСКД.

Сравнение исходного (бумажного) чертежа с полученным по 3D модели позволяет сделать следующие выводы:
- размеры на чертеже, полученном по 3D модели, геометрически обусловлены процессом проектирования, их состав является необходимым и достаточным для проведения дальнейших этапов подготовки производства. При «ручном» способе создания КД простановка размеров ведется по субъективным критериям и может привести к их избыточности или недостаточности. Малиновым цветом выделена группа размеров, использование которых приводит к противоречию с остальными данными чертежа, и по согласованию с заказчиком они не принимались во внимание;
- размеры, проставленные в компьютерном чертеже, имеют двунаправленную ассоциативность с 3D моделью и могут быть изменены как в самой модели, так и в чертеже;
- компьютерный чертеж является производной 3D модели и должен входить в состав комплекта КД, о чем должна быть сделана соответствующая запись в текстовой части чертежа (с указанием имени файла модели, сборки).

Приведем выводы по результатам Экспериментального проекта.

Новые ИТ являются важной частью инжиниринговой стратегии предприятия и должны распространяться на все этапы жизненного цикла изделия. Основой для разработки и внедрения технологии, концепций и принципов проектирования является электронная модель изделия. Благодаря возможностям новых технологий электронная модель изделия может и должна приобрести статус комплекта первичных проектных документов. Работы, проведенные СОЛВЕР в практической части экспериментального проекта обосновывают необходимость в качестве первичного источника конструкторской информации об изделии считать именно ЭМ, чертеж должен являться в данном случае вторичным. Технологии и методы, примененные для решения поставленных в проекте задач, доказали свою практическую ценность и могут быть приняты за основу для создания цепочки интегрированного такого сложного промышленного изделия, как автомобиль.

Программный комплекс Pro/ENGINEER, принятый за основу цепочки проектирования, обеспечивает:
- проведение полного цикла конструкторской разработки отдельных деталей, сборок и автомобиля в целом;
- создание электронных моделей деталей двумя способами: по чертежам (т.е. изначально в Pro/ENGINEER) и по результатам обмера мастер-модели (с использованием КИМ);
- использование готовых дизайнерских решений, выполненных в системе CAS (например, в ICEM Surf);
- взаимодействие с различными системами CAD (наличие прямых интерфейсов);
- применение в формате проектных групп.

Так же в ходе выполнения проекта были продемонстрированы преимущества совместного использования ICEM Surf и Pro/ENGINEER для взаимодействия дизайнеров и конструкторов:
- обмен информацией происходит на уровне данных о контрольных точках, вопрос о точности передачи данных при этом просто не возникает;
- изменения геометрии модели, осуществляемые дизайнером в среде ICEM Surf, отражаются в модели Pro/ENGINEER, над которой работает конструктор. При этом не нарушается ассоциативность конструкторских построений с топологией модели дизайнера;
- обе системы позволяют на любом этапе проектирования использовать технологии быстрого прототипирования, в частности, технологию FDM, применяемую в оборудовании фирмы Stratasys Inc.

Подходы, методики и программные решения, предлагаемые СОЛВЕР, позволяют повысить качество выпускаемых изделий, сократить время их подготовки к производству, оптимизировать инфраструктуру дирекции по развитию, подготовить основу для создания корпоративной информационной базы, существенно повысить эффективность управленческих решений.

Источники:
1. Бирбраер,Р., Окатьев, В., Громовой, С. и др. Создание прототипа автоматизированной системы подготовки производства на этапах дизайна, конструкторского и технологического проектирования кузовных деталей автомобиля ИЖ-2126 // САПР и графика. – 2003. – №1 [http://www.mashportal.ru/solutions_development-211.aspx]
2. Официальный сайт ОАО «ИжАвто» [http://www.izh-auto.ru]
3. СОЛВЕР Инженерный консалтинг – Комплексные технологии и оборудование для построения умного производства на машиностроительных предприятиях [http://www.solver.ru]

Автор: Челябэнергопроект
Дата: 23.03.2010

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