¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

7 феврал€ 2020

јвтоматизаци€ проектировани€ в судостроительном производстве с помощью —јѕ– T‑FLEX CAD на опыте ¬ыборгского судостроительного завода

»ван „еранЄв

»ван „еранЄв Ч ведущий инженер-конструктор Ђќтдела технологической подготовки производстваї, ¬ыборгский судостроительный завод.

ќригинал публикации на сайте Ђ“оп —истемыї

T-FLEX CAD ¬ыборг

¬ статье рассматриваетс€ практический опыт ¬ыборгского судостроительного завода по повышению эффективности технологической подготовки производства (проектировани€ оснастки) за счЄт использовани€ —јѕ– T‑FLEX CAD дл€ автоматизации процесса проектировани€ по ключевым направлени€м: сборочным стапел€м, строительным лесам, металлоконструкци€м и сборочным постел€м. ќписан один из способов автоматизации Ц создание библиотек моделей типовых узлов и деталей, используемых на производстве.


ћы живЄм в интересное врем€ Ч врем€ активного технического прогресса, который подобен графику геометрической прогрессии, ускор€ющемус€ с каждым шагом по шкале времени. √рафик общего технического прогресса складываетс€ из отдельных кривых развити€ конкретных обществ, предпри€тий, людей. » эти кривые Ч кривые буквально, так как колеблютс€ волнами относительно общей, усреднЄнной траектории развити€ технологий, то обгон€€, то отстава€. » такими же волнами приходит прогресс и технологии в конкретные стены конкретных производств и в головы работающих там людей. –азвитие технологий в сфере производства даЄт экономию ресурсов, один из которых Ч врем€, за единицу которого необходимо выполн€ть всЄ больше работы. „еловек не успевает работать в таком темпе. —пасает его автоматизаци€ в виде механизма в механическом цеху и в виде —јѕ– Ц в технических отделах.

¬ыборгский судостроительный завод (¬—«), как современное предпри€тие, не остаЄтс€ в стороне от технического прогресса. ≈го (прогресса) волны неизбежно прокатываютс€ и по кабинетам местных отделов конструкторской и технологической подготовки производства. —реди волн есть две самые крупные. ѕерва€ волна превратила кульманы в предметы мебели и вложила в руки специалистов компьютерные мышки вместо графитовых карандашей Ч то был приход двумерных CAD систем. »мпульс этой волны сильно изменил работу человека, но его не хватило дл€ изменени€ самой концепции проектировани€ Ц оно осталось в электронной плоскости чертежа. Ќо втора€ волна принесла с собой третью координату в процесс проектировани€ и расширила плоский чертЄж до трЄхмерного пространства, внедрив в работу технологии 3D моделировани€.

–абота конструктора оснастки в судостроительном производстве имеет свою специфику. ¬ основном это, конечно, проектирование различной оснастки: от слесарного инструмента до технологического оборудовани€ и крупных металлоконструкций, включа€ работу со сложной геометрией судового корпуса. ќтсюда следует требование широкой универсальности к примен€емой —јѕ–, вследствие чего использование специализированных судостроительных программных комплексов было признано нецелесообразным, и дл€ Ђвооружени€ї ќтдела технологической подготовки производства (ќ“ѕѕ) была выбрана Ђуниверсальна€ї машиностроительна€ —јѕ– T‑FLEX CAD.

¬недрение 3D технологии на предпри€тии было несколько запоздалым (по мнению автора этих строк), а потому возникла необходимость ускоренного еЄ освоени€ сотрудниками. ѕри этом важно добитьс€ максимальной эффективности в работе с системой. » если эффективность выразить как сокращение затрат труда (и времени, как основного ресурса), то становитс€ очевидно, что недопустимо использовать эту технологию просто как трЄхмерный кульман. Ќеобходимо сократить до минимума выполнение пользователем типовых действий, снабдив его набором специальных инструментов дл€ решени€ типовых задач (которых в общем объЄме большинство) и оставив за ним Ђруковод€щуюї роль в процессе моделировани€. Ёти инструменты, созданные в среде самой CAD системы, должны переложить на неЄ основную часть типовой рутинной работы (построений, расчЄтов и т. п.).  онечной целью (идеальным результатом) внедрени€ T‑FLEX CAD в работу отдела может быть реализаци€ принципа ЂЌажми на кнопку Ч получишь результатї (максимальна€ автоматизаци€ процесса проектировани€). Ёта цель недостижима, но на пути к ней могут быть решены вполне реальные задачи. ¬ насто€щее врем€ на ¬—« эти задачи решаютс€ по нескольким направлени€м работы:

  • работа с моделью корпуса судна, получаемой от проектанта (просмотр, сн€тие размеров, получение сечений, расчЄт масс и центров т€жести);
  • моделирование сборочных корпусных стапелей на базе имеющихс€ разработок стапельной оснастки;
  • моделирование и проектирование различной оснастки и деталей;
  • проектирование стоечных и лекальных сборочных постелей на основе 3D модели секции;
  • моделирование строительных лесов на основе 3D модели корпуса;
  • построение развЄрток, шаблонов и прочие потребности плаза;
  • анализ нагрузки оснастки методом конечных элементов (перспективна€ задача).
”казанные направлени€ развиваютс€ разными способами (и с разным успехом). ѕервый способ автоматизации процесса проектировани€ Ч создание библиотек готовых типовых моделей, которые в определЄнной степени свод€т работу конструктора к сборке Ђмодели-конструктораї. ѕользовательские библиотеки в T‑FLEX CAD могут включать в себ€ различные модели Ц как детали, так и сборки Ц а широкие параметрические возможности системы и использование встроенной табличной базы данных позвол€ют получить большое количество вариантов конфигураций в одной модели, благодар€ чему, а также благодар€ быстрому доступу к этим модел€м через специальное системное окно, использование таких пользовательских библиотек существенно ускор€ет моделирование. ƒанный способ был применЄн к моделированию стапелей, лесов, металлоконструкций.

Ѕиблиотека стапельной оснастки стала первой из внедрЄнных. Ќа данный момент она включает в себ€ 30 моделей различной сложности: от простых, состо€щих из одного или нескольких тел и не имеющих переменных параметров, до сборок с более чем дес€тью переменными параметрами, управл€ющими не только размерами, но и конфигурацией (составом моделей). Ѕольша€ часть моделей в этой библиотеке Ч это простые модели, без переменных, или с одним-двум€ переменными параметрами. Ёто различные модели стапельных опор и деталей, вход€щих в сборки, Ч пластин, скоб и проч. ќни, как правило, не имеют специальных диалогов (окон) дл€ задани€ параметров.

Ќаиболее интересными (по мнению автора) из указанной библиотеки могут быть три наиболее сложные модели: модель стапельного узла на базе стапельной балки, модель кильблока и модель брусовой подушки.

ћодель стапельного узла Ч это сборка, включающа€ в себ€ стапельную балку со стапельными тележками и комплектом опор (внутренних и наружных). ¬се модели, кроме стапельной тележки, проработаны подробно. ƒл€ задани€ параметров этой сборки создан специальный диалог.

ƒиалог разбит на три логические части. ѕерва€ часть определ€ет параметры самой стапельной балки (это главный фрагмент сборки, он присутствует в ней всегда, в то врем€ как все остальные фрагменты могут из неЄ исключатьс€ по желанию пользовател€): конструктивный тип (всего их три), высоту положени€ и наличие бруса. Ёти переменные (особенно высота) €вл€ютс€ ключевыми дл€ вычислений, которые производ€тс€ в переменных сборки (о них ниже). ¬тора€ часть определ€ет параметры стапельной судовозной тележки, на которую опираетс€ стапельна€ балка, а точнее, еЄ расположение в сборке относительно балки.  роме того, параметр Ђрасположение стапел€ї оказывает вли€ние на границы диапазона возможных высот положени€ балки (это св€зано с особенност€ми конструкции рельсового пути). “реть€ часть управл€ет составом сборки (выключением фрагментов и изменением опор балки). ƒанный диалог позвол€ет сразу в полном объЄме настроить модель стапельной балки при вставке еЄ как фрагмента в сборку стапел€.

Ќекоторые варианты конфигурации сборки стапельной балки показаны на рис. 1.  роме параметров, задаваемых пользователем, в сборке также автоматически производитс€ расчЄт количества подкладных пластин и высоты клиновой опоры (она регулируетс€ в пределах 40 мм) и определ€етс€ необходимость замены пластин на проставыш высотой 100 мм (при большой заданной высоте балки). ¬се расчЄты в сборке производ€тс€ с помощью штатных функций работы с переменными без использовани€ специальных плагинов. Ќа насто€щий момент варианты конфигурации этой сборки охватывают практически все состо€ни€, в которых может примен€тьс€ данный стапельный узел в составе корпусного стапел€ или стапел€ дл€ монтажа оборудовани€.

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 1. ƒиалог параметров и варианты конфигурации модели стапельной балки

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 2. ƒиалог параметров и варианты конфигурации модели брусовой подушки

¬торой аналогичной сборкой в составе библиотеки моделей стапельной оснастки €вл€етс€ модель подушки из дерев€нного бруса. “акие подушки используютс€ дл€ опирани€ лекальных обводов корпуса на кильблок или другую стапельную опору, при этом брус подрезаетс€ по обводу корпуса. —борка включает в себ€ массив моделей бруса, дерев€нные клиновые пары и детали креплений (пластины, скобы). ƒл€ задани€ параметров также разработан диалог (см. рис. 2).

«десь также выдел€ютс€ несколько разделов. ѕерва€ часть содержит параметры массива бруса: размеры и количество (по двум направлени€м), высота бруса задаЄтс€ отдельно по каждому р€ду (дл€ более удобного подбора общей высоты подушки). Ўирина бруса дл€ всех случаев прин€та 150 мм. ¬тора€ часть содержит параметры пластин креплени€: их наличие, размеры и расположение (за пользователем сохранена возможность создани€ пластины любого размера Ч дл€ особых случаев). “реть€ часть содержит управление параметрами дополнительных элементов Ц дерев€нных клиновых пар и скрепл€ющих скоб. ѕри этом клинь€ выбираютс€ из базы данных. “акже имеютс€ параметры дл€ выбора единиц измерени€ количества бруса и гвоздей в структуре сборки (и спецификации соответственно). ѕри этом брус может учитыватьс€ в кубических метрах или штуках (брус разного размера при этом учитываетс€ раздельно), а гвозди в килограммах или штуках. Ќа рисунке изображены некоторые варианты конфигурации сборки подушки из бруса.

“реть€ рассматриваема€ модель из библиотеки моделей стапельной оснастки Ц это модель кильблока. ќна построена по-другому: в ней только один параметр, задаваемый пользователем, Ц это обозначение исполнени€ кильблока (номер чертежа), все остальные переменные задаютс€ на основе базы данных, включающих тридцать три варианта, отличающихс€ не только размерами, но и конфигурацией (составом модели). ѕри этом разработка нового варианта кильблока сводитс€ к внесению новой строки в базу данных (конечно, с проверкой полученного результата). Ќекоторые варианты кильблоков приведены на рис. 3.

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 3. ¬арианты конфигурации модели стапельной балки

ћоделирование стапел€ с использованием библиотеки моделей стапельной оснастки в насто€щее врем€ состоит из: разметки на рабочей плоскости (создание 3D узлов дл€ прив€зки фрагментов), вставки фрагментов из библиотеки (а также моделей корпуса, дополнительных раскреплений и нетиповых опор Ч при необходимости), отсечени€ моделей дерев€нных подушек по модели корпуса и моделировани€ дополнительных элементов (св€зей, раскреплений и проч. Ч при необходимости). ѕример стапел€ дл€ сборки корпуса траулера в эллинге приведЄн на рис. 4 и 5. ”спехи в данном направлений в дальнейшем могут быть развиты за счЄт автоматизации размещени€ фрагментов, но это потребует задани€ определЄнных правил и введени€ ограничений по конструктивным решени€м, чтобы избежать излишней сложности в задании параметров сборки и фрагментов. ¬ насто€щее врем€ это не актуально, так как нет необходимости наращивать скорость разработки за счЄт сокращени€ конструктивного Ђразнообрази€ї.

Ѕиблиотека моделей строительных лесов разрабатывалась аналогичным образом. ¬ ней собраны модели различных типов примен€емых на предпри€тии лесов (см. рис. 6). Ѕольша€ часть Ч это модели элементов сборно-разборных стержневых лесов: стойки, горизонтальные св€зи, раскосы, настилы, трапы и т. д. Ёти модели сильно упрощены и представл€ют собой простые стержни (в основном). “акое упрощение необходимо из-за сложности сборок лесов Ц количество фрагментов в них может измер€тьс€ тыс€чами. Ќа рис. 7 показан пример лесов (носовой части), примен€емых при строительстве корпуса судна.   тому же чертЄж лесов представл€ет собой практически схему, и детализаци€ модели не требуетс€. ѕодетальна€ сборка модели лесов Ч очень трудоЄмкий процесс, поэтому в библиотеке имеютс€ и несколько типовых сборок. —реди них Ч модель каркаса лесов шириной в одну €чейку с параметрами длины (количество €чеек в горизонтальном р€ду) и количества €русов. Ёта модель позвол€ет быстро построить пр€мую Ђстенкуї сборных лесов, но при обстройке сложного обвода корпуса, приходитс€ пристраивать друг к другу несколько таких Ђстенокї с различной высотой.   типовым сборкам также относитс€ модель ограждени€ Ч набор горизонтальных стержней и стоек (с опцией их отключени€ дл€ ограждени€ не на верхних €русах), примен€емый к пр€моугольному контуру, и модели металлического настила из трЄх и шести щитов.  роме сборных стержневых лесов, есть и модели элементов лесов других типов Ч башенных и навесных, а также модели дерев€нных трапов.

»спользование 3D моделей лесов при их проектировании должно было решать две задачи Ч оптимизировать конструкцию лесов при обстройке сложных обводов судового корпуса и облегчить подсчЄт количества элементов сборно-разборных лесов. ¬ целом эти задачи были решены, но эти скромные достижени€ были практически перечЄркнуты суровой реальностью, поставившей перед пользователем три проблемы (при проектировании больших по площади стержневых лесов): большие затраты времени на создание сборки, Ђслабостьї компьютера, и сложность последующего изменени€ лесов (все фрагменты оказываютс€ св€занными друг с другом). Ќа основе полученного практического опыта можно сделать вывод, что автоматизировать моделирование лесов с помощью библиотеки типовых моделей возможно лишь дл€ относительно небольших сборок Ч моделей местных лесов, без тыс€ч фрагментов. јвтоматизацию моделировани€ больших по площади строительных лесов необходимо выводить на новый, недоступный лично дл€ автора этих строк уровень, Ч создание специального приложени€ в среде T‑FLEX CAD, которое обеспечит генерацию фрагментов в сборке по заданным правилам, создание проекций дл€ чертежа и подсчЄт элементов. ƒл€ решени€ этой задачи была привлечена компани€-разработчик T‑FLEX CAD Ђ“оп —истемыї, посто€нно сотрудничающа€ с ¬—« и оказывающа€ неоценимую помощь в освоении системы и решении актуальных задач предпри€ти€. ¬ насто€щее врем€ разрабатываетс€ специальный плагин, использование которого должно существенно сократить трудозатраты на проектирование сложных строительных лесов (об этом будет рассказано в отдельной статье).

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 4. ќбщий вид судового сборочного стапел€

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 5. ‘рагмент модели судового сборочного стапел€

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 6. ѕримеры моделей узлов строительных лесов

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 7. ќбщий вид носовой части строительных лесов при строительстве корпуса судна

Ѕиблиотека моделей металлоконструкций, треть€ из числа используемых в работе, и, наверное, сама€ актуальна€. ќна дополн€ет штатные библиотеки T‑FLEX CAD и содержит в себе модели часто используемого сортамента металлопроката. ћодели из этой библиотеки используютс€ при моделировании различных металлоконструкций: технологических опорных и транспортных рам, каркасов различного назначени€, стеллажей и т. д.

Ќаиболее сложной моделью в этой библиотеке €вл€етс€ модель стандартного стального катанного уголка. ≈Є особенностью €вл€етс€ создание подрезки концов уголка при вставке в сборку. ѕодрезка возможна двум€ способами: на угол (задаЄтс€ пользователем без ограничений) и под примыкание к другому уголку (параметры профил€ подрезки задаютс€ пользователем). ѕодрезаны могут быть оба конца уголка, притом разными способами Ц на каждом конце подрезаетс€ только одна полка. ћодель содержит в себе базу данных, в которую включены наиболее часто используемые на предпри€тии типоразмеры как равнополочных, так и неравнополочных уголков. Ёта модель позвол€ет быстро собирать каркасы из уголка без дополнительных операций в сборке по оформлению мест примыкани€ уголков.

¬тора€ модель также относитс€ к катанному стальному профилю Ц это модель швеллерной балки. ѕри этом в модели реализован выбор из трЄх конструктивных вариантов Ц одиночного швеллера, двух швеллеров Ђв коробкуї, двух швеллеров Ђв двутаврї.  роме того, возможен выбор типа швеллера Ц с уклоном полок или с параллельными полками, а также задание номера (типоразмера) и длины. Ёта модель примен€етс€ при моделировании различных технологических рам и каркасов.

 роме профилей есть две модели листовых материалов дл€ нескольз€щих настилов Ц лист с ромбовидным рифлением и лист просечно-выт€жной. Ёти модели используютс€ ограниченно, в основном дл€ создани€ изображений с высокой детализации модели, из-за наличи€ в них больших массивов мелких элементов. ƒл€ облегчени€ работы модель рифлЄного листа имеет опцию исключени€ рифлени€.
ќписанные модели приведены на рис. 8.

ќстальные модели в данной библиотеке Ц относительно простые модели профильного проката, книц и т. д. ¬ перспективе планируетс€ расширение данной библиотеки набором адаптивных фрагментов дл€ построени€ металлоконструкций по ранее созданным 3D узлам, с внедрением в них возможности автоматической подрезки по профилю сопр€гаемых деталей, что должно существенно уменьшить количество действий пользовател€ при создании сборки, а значит и сократить трудоЄмкость моделировани€.

T-FLEX CAD ¬ыборг

–ис. 8. ѕримеры моделей металлоконструкций

ѕроектирование стоечных и лекальных сборочных постелей Ц это одно из ключевых направлений, в котором требовалось внедрение 3D моделей дл€ сокращени€ трудоЄмкости. ѕостель в судостроении Ц это комплект опор (стоек или лекал), на которых производитс€ сборка секции корпуса. ѕроектирование постели при этом состоит в определении мест расположени€ опор и расчЄта их точной высоты. »спользование дл€ этой работы двумерных проекций чертежа накладывает ограничени€ на возможные пространственные положени€ секции при сборке, а также требует повышенного внимани€ и аккуратности при выполнении построений. » при по€влении возможности использовать 3D модель как Ђпервоисточникї геометрии корпуса, мину€ двумерный чертЄж, была поставлена задача по автоматизации процесса проектировании постели. Ёта задача была успешно решена с помощью разработчиков T‑FLEX CAD, создавших дл€ ¬—« плагин, выполн€ющий все построени€ дл€ расчЄта высоты опор (об этом будет рассказано в отдельной статье). «адача пользовател€ заключалась в подготовке модели секции, размещении еЄ нужным образом и указании точек размещени€ опор. ƒл€ использовани€ данной технологии на предпри€тии была разработана методика, включающа€ в себ€ описание всего процесса: подготовку модели, работу с плагином, моделирование лекал. Ёта методика была освоена и успешно примен€етс€ уже на нескольких заказах, при этом достигнуто существенное сокращение трудоЄмкости при проектировании. Ѕольша€ часть времени при этом может расходоватьс€ на подготовку модели (при сложной геометрии и разбивке обшивки на листы). —окращение времени на подготовку модели €вл€етс€ отдельной задачей и св€зано с импортом моделей секций корпуса. » решатьс€ эта проблема должна, скорее всего, уже не в рамках предпри€ти€, а при взаимодействии с проектантом, разрабатывающим модель судна в судостроительной —јѕ– и передающим еЄ через нейтральный формат.


¬ заключение можно сделать вывод, что с момента внедрени€ T‑FLEX CAD на предпри€тии удалось существенно автоматизировать процесс разработки технологической оснастки по некоторым основным направлени€м, сократив трудоЄмкость и повысив производительность ќ“ѕѕ. “акже важно отметить, что часть работ по автоматизации выполн€етс€ своими силами, но огромна€ помощь была оказана сотрудниками «јќ Ђ“оп —истемыї, оказывающими поддержку ещЄ с начала опытной эксплуатации.  оллектив ќ“ѕѕ ¬—« надеетс€ на дальнейшее развитие системы T‑FLEX CAD, дальнейшее взаимовыгодное сотрудничество и повышение качества и производительности работы в конечном итоге!


«агрузить пробную версию T‑FLEX CAD



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора:  ак преодолеть усталость от цифровой трансформации
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2020 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.