Полномасштабное использование информационных технологий проектирования и технологической подготовки сложной наукоемкой продукции в ОКБМ

П.Л. Балыкин,

вед. инж.- констр.,

А.В. Кураченков,

нач.подр.,

В.В. Петрунин,

первый зам. дир., главн. констр., д.т.н.,

ОКБМ им. И.И. Африкантова, г. Нижний Новгород

Научно-производственный Центр ФГУП ОКБМ им. Африкантова И.И. более 50 лет выполняет работы по проектированию сложной наукоемкой продукции – ядерных энергетических установок (ЯЭУ). Одним из важнейших условий сохранения лидирующего положения предприятия на российском и мировом рынках атомной техники, выпуска конкурентоспособной наукоемкой продукции является переход к полномасштабному использованию ИПИ-технологий в проектировании, технологической подготовке производства и изготовлении изделий атомной техники.

Использование технологий информационной поддержки жизненного цикла изделий призвано решить задачи максимального сокращения сроков разработки и вывода на рынок сложной наукоемкой продукции при соблюдении международных стандартов качества, однако требует выполнения ряда организационных мероприятий.

Такие мероприятия в ОКБМ осуществляются: усилены и преобразованы подразделения информационных технологий и технического обеспечения. В ОКБМ введены должности ИТ-менеджеров и должность заместителя директора по информационным технологиям, назначены ИТ-администраторы в каждом подразделении. В отделе обращения и репрографии конструкторской документации, ранее хранивший твердые копии и подлинники КД, создан электронный проектный архив предприятия, .

Усилия руководства и специалистов ОКБМ сосредоточены на решении задач, обеспечивающих необходимые условия перехода к полномасштабному использованию ИПИ-технологий в проектировании и технологической подготовке производства, первоочередными из которых являются:

§ создание интегрированной информационной среды предприятия;

§ внедрение сквозных информационных технологий параллельного инжиниринга (конструкторско-технологического проектирования и подготовки производства) сложной наукоемкой продукции;

§ управление разработкой и осуществлением проектов с использованием современных программных продуктов

§ оптимизация бизнес-процессов и организационно-функциональной структуры предприятия.

ЛВС ОКБМ развивается и модернизируется, увеличена её пропускная способность, изменилось качество: сеть преобразована в корпоративную. Единое информационное пространство сети объединяет сотни компьютеризированных рабочих мест в расчетных, конструкторских, технологических и производственных подразделениях. Сетевая операционная система осуществляет совместимость различных типов ПК, обеспечивает работу различных систем автоматизированного проектирования, расчетно-программных комплексов и приложений, оснащена средствами защиты и мониторинга.

Совершенствуются процессы проектирования. Осуществлен переход на рабочее проектирование и технологическую подготовку производства с использованием встроенных информационных технологий конструкторско-технологического комплекса ИНТЕРМЕХ. Полномасштабное внедрение комплекса осуществляется в рамках полнофункциональной линейки программных продуктов ИНТЕРМЕХ, которую представляют:

§ CADMECH (САПР нижнего уровня)

§ CADMECH Desktop (САПР среднего уровня)

§ TECHCARD (модуль разработки техпроцессов)

§ SEARCH (PDM-система)

§ IMBASE (база данных стандартизованных элементов)

§ ряд вспомогательных модулей.

Концептуальное проектирование, разработка эскизных и технических проектов сопровождаются полномасштабным трехмерным моделированием сложных изделий в системах автоматизированного проектирования CADMECH Desktop и UNIGRAPHICS NX.

Выбор и приобретение лицензий системы автоматизированного проектирования верхнего уровня UNIGRAPHICS NX, отвечающей современным требованиям ИПИ-технологий, поддерживающей методы параллельного инжиниринга и групповой работы обоснованы по результатам анализа рынка ПО и тестирования перспективных систем специалистами ОКБМ.

Эффективность проектирования в системе UNIGRAPHICS NX повышена дополнительными возможностями нового модуля CADMECH/UG, обеспечивающего использование стандаризованных и крепежных элементов из базы данных IMBASE комплекса ИНТЕРМЕХ.

Интегрирующим ядром многоуровневой САПР служит система управления проектными данными электронного архива SEARCH, которая входит в состав конструкторско-технологического комплекса ИНТЕРМЕХ, принятого в ОКБМ в качестве базового. Система SEARCH развивается и в настоящее время заявлена как система управления проектными данными (PDM-система), обеспечивает управление конструкторским документооборотом и доступ разработчиков к проектным данным в соответствии с выделенными правами.

Электронный архив предприятия под управлением SEARCH обеспечивает:

§ хранение документов различных типов: чертежей, спецификаций, техпроцессов, текстовых и презентационных документов, нормативной документации (ГОСТы, СТП, РТМ…)

§ контроль доступа к документам и их сохранность

§ коллективную работу пользователей с документами

§ поиск отдельных документов и документов-прототипов

§ процесс автоматизированного утверждения (согласования) документов с выпуском извещений об изменениях

§ функционирование баз данных различного назначения.

Сформированная таким образом архитектура трехуровневой САПР (см.рис.1), поддерживает выполнение процессов проектирования, технологической подготовки производства и изготовления сложной наукоемкой продукции по сквозной информационной технологии параллельного проектирования, от проекта до изготовления, позволяет резко сократить срок от разработки до постановки на производство.

Рис. 1. Интегрированная трехуровневая САПР предприятия

Плановый переход к использованию информационных технологий параллельного проектирования сложных наукоемких изделий осуществляется с учетом приоритетного расширения масштабов 3D-моделирования в системе трехмерного параметризованного моделирования UNIGRAPHICS NX и CADMECH Desktop.

Расширение масштабов использования информационных технологий в ОКБМ производится поэтапно, информационные технологии апробируются и детально отрабатываются в ходе выполнения пилотных проектов. Решаются задачи интеграции системы Unigraphics с комплексом аттестованных программ, в том числе с системой прочностного анализа ANSYS, системой аэро-гидродинамического анализа FlowVision.

В ОКБМ внедряется встроенная информационная технология конструкторско-технологического комплекса ИНТЕРМЕХ, по которой процесс технологической подготовки производства выполняется параллельно процессу рабочего проектирования изделий (см.рис.2). На этом этапе производится отработка процедур надежного хранения и обмена рабочей КД, процедур внесения изменений, процедур выполнения технологического контроля и контроля КД на соответствие требованиям нормативной документации, начато и продолжается создание и наполнение расчетных, конструкторских и технологических баз данных, отрабатываются процедуры электронного конструкторского документооборота в системе SEARCH.

По результатам выполнения пилотных проектов и практической работы в комплексе ИНТЕРМЕХ разработано и совершенствуется временное положение ВП-65-03 «Организация и порядок применения комплекса программ ИНТЕРМЕХ для автоматизированного рабочего конструкторского и технологического проектирования», выполняется разработка комплекса стандартов предприятия для осуществления процессов проектирования, технологической подготовки и изготовления с использованием информационных технологий.

Специалисты ОКБМ осуществляют практическую эксплуатацию системы автоматизированного проектирования UNIGRAPHICS NX на пилотных проектах и штатных проектах, включенных в тематический план предприятия.

Рис. 2. Комплексное использование САПР различного уровня при разработке и производстве продукции

Один из таких проектов – технический проект реакторной установки (РУ) ВБЭР–300. В целях сокращения сроков разработки технического проекта РУ, повышения проектной конкурентоспособности и качества процесс разработки РУ сопровождается созданием электронной 3D-модели РУ в системе Unigraphics NX. Создание 3D-модели осуществляется по технологии группового проектирования специалистами головного подразделения и подразделений-разработчиков отдельного оборудования.

Процесс 3D–моделирования РУ совмещает поиск и обоснование оптимальных с точки зрения монтажа, обслуживания и стоимости компоновочных решений отдельных реакторных систем и размещения РУ в здании реакторного отделения с непосредственным моделированием наиболее сложных компонентов - реакторного блока с опорами, главных паропроводов с арматурой, КИП, обеспечением возможностей диагностики состояния оборудования.

По каждой из единиц оборудования и его компонентов разрабатываются полномасштабные 3D-модели (см. рис. 3…6), генерируется двухмерная графика для оформления чертежей.

Рис. 3. Компоновка РУ ВБЭР-300 под защитной оболочкой (~17000 компонентов)

Рис. 4. 3D-модели арматуры DN300 и DN 150

Рис. 5. 3D-модель реакторного блока ВБЭР-300

В процессе создания 3D–модели РУ и компонентов осуществляется проверка накопленных ранее проектных данных, формируются корректирующие действия, проводится оценка технологичности. Возможности параметризованной системы Unigraphics NX используются для создания многовариантных компоновочных и технических решений.

Рис. 6. 3D-модель компоновки реакторного блока в шахте РУ ВБЭР-300

Прямой интерфейс между системами AutoCAD, CADMECH, CADMECH DeskTop и Unigraphics NX обеспечивает использования ранее созданной двухмерной графики, при создании 3D-моделей используется база данных IMBase конструкторско-технологического комплекса ИНТЕРМЕХ.

Процесс ЗD-моделирования сопровождается подготовкой фотореалистичных трехмерных изображений РУ и ее компонентов, реализуются информационные технологии группового проектирования и многоступенчатого контроля, ориентированные на высокоэффективную разработку сложной наукоемкой продукции, высокое качество 3D–моделей.

Другой масштабный пилотный проект осуществляется для отработки процесса создания сложной наукоемкой продукции - насосов АЭС по сквозной технологии параллельного конструкторско-технологического проектирования и инженерного анализа, создания базы данных проточных частей насосов, верификации процессов оптимизации геометрии проточных частей.

В рамках пилотного проекта выполнен инженерный анализ существующей проточной части насоса, создана 3D-модель направляющего аппарата и рабочего колеса, выглажена геометрия лопаток в модуле IMAGEWARE системы UNIGRAPHICS NX.

По выглаженной геометрии в конструкторском подразделении осуществляется рабочее проектирование отдельных деталей и насоса в целом, оформляется комплект рабочей документации (см. рис.6). Процесс конструирования деталей проточных частей насоса сопровождается параллельно выполнявшимися процессами гидродинамического и прочностного анализа, технологической подготовки производства с разработкой технологической и маршрутно-нормативной документации. Подготовлены управляющие программы для изготовления компонентов проточной части на станках с ЧПУ.

Рис. 7. Мередиональный разрез гидравлической части и рабочее колесо

Рис. 8. Эскиз направляющего аппарата

Заключение

1. Полномасштабное использование, освоенных в настоящее время, информационных технологий в процессах проектирования, технологической подготовки производства и изготовления сложной наукоемкой продукции создает прямые предпосылки перехода к использованию технологий информационной поддержки изделий, выявляет и показывает решение возникающих проблем.

2. Развернутая архитектура трехуровневой САПР, объединяющая расчетно-программные комплексы, системы автоматизированного 2D… и 3D-проектирования, систему управления проектными данными, систему управления планированием и электронные архивы предприятия эффективно поддерживает процессы создания сложных наукоемких изделий, создание компоновок уровня «Реакторная установка-здание АЭС».

3. Практическое использование САПР различного уровня, осуществляемое при разработке технического проекта РУ ВБЭР-300 подтвердило высокую эффективность совместного использования системы Unigraphics NX и САПР на ядре AutoCAD для организации группового и параллельного проектирования и продвижения проектов.

4. Система автоматизированного проектирования верхнего уровня Unigraphics NX отвечает специфике проектирования и разработки сложной наукоемкой продукции. Инструментальная мощность системы, удобный интерфейс и средства визуализации обеспечивают оперативное получение практических результатов проектирования.