ООО НПП «ЭКРА»: Опыт внедрения САПР EPLAN в производстве микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики

В то же время потребности отрасли и жесткая конкуренция на российском рынке устройств МП РЗА диктовали необходимость сокращения сроков изготовления шкафов без ухудшения их качества. С целью дальнейшего увеличения объемов серийного производства и повышения качества технической документации в 2012 году на предприятии было принято решение о начале работ по внедрению электротехнической системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющей наряду с оптимизацией процесса проектирования и увеличением производительности усовершенствовать технологический процесс производства выпускаемых шкафов РЗА.

На основании обзора имеющихся предложений и с учетом специфики разрабатываемой продукции были рассмотрены два наиболее известных программных продукта САПР: E3.series производства «Zuken» и EPLAN фирмы «EPLAN Software & Service». Основными критериями сравнения стали: удобный интерфейс программы, интуитивно понятное трехмерное проектирование, возможности стандартизации проектирования, интеграции с системами автоматизированного управления и учета, уже внедренными на предприятии. На основании результатов проектирования опытного образца шкафа серии ШЭ2607 в обоих программных продуктах предпочтение было отдано системе EPLAN [1].

1 этап. Производство «пилотных» шкафов (03. 2013 - 06. 2014)

• разработка основных данных системы (библиотеки символов, определения функций),
• формы, рамки, шаблоны проектов, макросы и базы данных (БД) изделий;
• интеграция всех данных с действующей системой управления ресурсами предприятия (Enterprise Rфesource Planning - ERP);
• анализ возможности формирования информации для станков ЧПУ;
• использование возможностей САПР для автоматизации проверки монтажа;
• анализ экономических показателей внедрения САПР и др.

Схема электрическая принципиальная

В системе EPLAN основой для проектирования шкафа являются предварительно созданные библиотеки и макросы (комбинации символов), которые разрабатываются пользователями САПР в соответствии с требованиями ЕСКД. Так как символы относятся к самым важным элементам в EPLAN, их созданием и обслуживанием БД изделий занимается специально назначенный ответственный администратор, от работы которого во многом зависит эффективность использования САПР.

Каждый новый символ в библиотеке описывается во всех вариантах его отображения на электрических схемах: вариант А = 0°, В = 90°, С = 180°, D = 270°, оставшиеся четыре варианта Е-Н – отраженные на 180° предыдущие четыре варианта. Для примера на рис. 1 представлен вариант А символа однополюсного соединения испытательного блока шкафа.

Рис. 1

Рис. 2

САПР EPLAN является гибкой платформой, позволяющей расширять функционал с помощью Add-In, встраиваемых в программу дополнений. Add-In позволяет решать задачи любой сложности, как простейшие (простановка подписей на чертежах), так и более сложные (интеграция с ERP-системой).

В НПП «ЭКРА» в качестве ERP-системы используется программный продукт 1С8:УПП – инновационное решение фирмы «1С» для построения комплексных информационных систем управления деятельностью многопрофильных предприятий. С использованием созданных Add-In возможностей в состав проекта EPLAN выгружаются из 1С8:УПП все исходные данные о заказе шкафа. К таким данным относятся: заводской номер шкафа, тип шкафа, наименование объекта, технические характеристики шкафа, тип конструктива.

В случае, если заказчик включил в состав шкафа дополнительное устройство, которое отсутствует в учетной системе 1С8:УПП и БД EPLAN, проектировщик первоначально формирует запрос на его добавление, подготовив все необходимые данные (техническая документация, 3D-модель и др.). Многие ведущие мировые производители сотрудничают с EPLAN и предоставляют онлайн-доступ к базам данных своих изделий через вэб-службу EPLAN Data Portal, встроенную в EPLAN. После прохождения процедуры включения нового устройства в базу 1С8:УПП, его можно выгрузить в базу данных изделий Eplan, где происходит заполнение всех параметров и характеристик, а также создание соответствующего макроса для электрической схемы и 3D модели.

Cтандартными средствами программы выполняется проверка схемы на наличие ошибок, которая позволяет выявить дублирование контактов устройств или клемм, неправильное маркирование типов проводов для токовых цепей, использование устройств, которые уже не выпускаются, и др. Автоматическое формирование клеенного ряда (рис. 3а) и перечня элементов (рис. 3б) в табличной форме производится генерацией соответствующих отчетов.

Рис. 3 (а и б)

Конструкторская документация

Далее восстанавливается макрос страниц электрической схемы, переданной с заданием на конструирование, и импортируются все данные конструируемого шкафа из учетной системы 1С8:УПП. Создание трехмерной модели шкафа заключается в компоновке шкафа согласно импортируемой схеме (рис. 4).

Рис. 4

Затем конструктор дает команду EPLAN автоматически маршрутизировать и оптимизировать проводные соединения между аппаратами в соответствии с принципиальной схемой. Данная процедура в EPLAN выполняется из условий, что к одному выводу должны приходить не более двух проводов и длина проводов, по возможности, должна быть минимальной. Обязательным требованием является обеспечение удобства последующей эксплуатации шкафа (протяжка винтовых соединений, возможность демонтажа и др.). На базе полученной модели шкафа автоматически создаются два вида отчетов: таблица соединений и схема соединений (монтажная схема). Комплект документации передается на участок сборочного производства (рис. 6).

Изготовление шкафа

Автоматизированная проверка монтажа

Итоги первого этапа внедрения САПР

• Полный производственный цикл изготовления «пилотных» шкафов РЗА с применением САПР EPLAN завершился в июне 2014 г. По итогам работы были получены следующие результаты:
• сформированы бизнес-процессы разработки принципиальной электрической схемы и конструктивных решений, изготовления шкафов, создания и пополнения БД новых изделий;
• организована БД системы, созданы необходимые формы и шаблоны отчетов;
• реализована интеграция с ERP-системой предприятия, с металлосборочным и монтажными производствами, сборочным и монтажным производствами;
• внедрена автоматизация проверки монтажа.

• в проектировании на 30%, за счет автоматизации процесса генерации рядов зажимов, перечня элементов и выгрузки спецификации в 1С8:УПП;
• в конструировании на 40%,благодаря автоматизации создания сборочных чертежей, спецификаций, схемы электрических соединений, файлов маркировок аппаратов и проводов;
• в подготовке металлосборочного производства на 25%, благодаря интеграции с автоматизированным станком для пробивки отверстий в дверях и плитах шкафа;
• в проверке монтажа на 25%, благодаря автоматической генерации файла тестирования.

2 этап. Серийное производство (с 07. 2014)

На этом этапе были поставлены следующие цели и задачи:

• обучение всех специалистов разработчиков работе в САПР Eplan;
• полный переход на выпуск и создание документации в формате САПР Eplan;
• глубокая интеграция САПР Eplan в производственную цепочку изготовления шкафов.

Проведенные эксперименты по монтажу шкафов с нарезанными и промаркированными проводами показали возможность автоматизации технологического процесса и выявили целый ряд новых вопросов технологического сопровождения, обучения персонала. Предварительные оценки экономической эффективности применения и сроков окупаемости станка для подготовки проводов показали связь этих параметров с объемами производства. К концу 2015 г. на всех этапах серийного производства шкафов защит подстанционного оборудования выполнен переход на использование выбранной автоматизированной системы.

Выводы

• Основным критерием выбора продукта САПР должна быть возможность максимальной интеграции его с другими системами управления производственными процессами предприятия.
• Для организации процесса внедрения и последующей поддержки САПР на предприятии должно быть создано отдельное структурное подразделение.
• Первоочередной задачей внедрения САПР на предприятии должна быть разработка бизнес-процесса основных этапов производства.
• Особое внимание должно быть обращено на создание, пополнение и ведение баз данных системы, что позволит существенно формализовать и типизировать процесс разработки технической документации.
• Важными преимуществами САПР являются возможности автоматического формирования схем электрических соединений, выявления ошибок проектирования, сквозного проектирования на всех этапах, организации планирования выпуска документации и, как следствие, повышение производительности при сокращении сроков серийного производства.
• При больших объемах серийного производства дополнительное сокращение сроков производства может быть достигнуто за счет применения специализированных станков, использующих возможности системы САПР.

Литература