Как устроена работа в частном конструкторском бюро: взгляд изнутри

Рынок конструкторских услуг в России

Фриланс и субподряд в области инженерии получили широкое распространение в последние годы. Дефицит кадров на рынке труда привел к ситуации, когда у производственных компаний не хватает ресурсов в собственных конструкторских бюро для реализации новых амбициозных проектов. Внештатные подрядчики — это один из способов расширения производственной емкости. В этой статье мы расскажем о том, как работает частное конструкторское бюро Volkov-KB в отрыве от конкретных производств и почему такое вообще стало возможным.

Какие проекты попадают на аутсорсинг

Ответ прост: всё, что может крутиться, вертеться и функционировать, а иногда и то, что до этого явно не было способно. Если ознакомиться с официальным сайтом компании, то можно увидеть, что Volkov-KB берет на субподряд не только простейшие задачи, вроде разработки чертежа детали по образцу, но и огромные проекты по оснащению театральных сцен, ремонту гидрогенераторов или реверс-инжинирингу упаковочного оборудования.

Испытательная камера (подробности не раскрываются в связи с NDA)

За последние несколько лет работы мы получили сотни абсолютно разных запросов: от машинки для сворачивания фильтровальной бумаги в трубочки до разработки проекта городского монорельса. Водные велосипеды, пневмопочта, конструкции для защиты от дронов, металлорежущие станки, геокупола для глэмпингов, приспособления для глубоководных работ — чего только не повидал наш отдел продаж. Конечно, не все задачи мы берём в работу. Изобретательская деятельность связана с высоким риском, который многие заказчики брать не готовы. «Вы же профессионалы, — как они говорят. — Значит, у вас всё должно получиться с первого раза и чтобы дешевле чем у Китайцев». Обычно мы отдаем приоритет проектам, где нужно скопировать уже существующую деталь или машину. Но бывают и эксклюзивные проекты. Так, мы уже получили опыт разработки водного велосипеда, кухонной бытовой техники и медицинского оборудования.

Водный велосипед. Слева — 3D модель, справа — сборка прототипа

CAD-системы: учимся, приспосабливаемся, побеждаем

Разработка машиностроительных чертежей в России производится в широком диапазоне различных CAD систем. Ситуация осложняется тем, что разные предприятия работают не просто в разных CAD системах, но и в разных по году выпуска версиях. Для успешного позиционирования на рынке конструкторам Volkov-KB действительно приходится быть «универсальными солдатами» и владеть несколькими CAD системами. Кто-то умеет работать только в двух, а есть ребята, которые одинаково хорошо освоили четыре или пять CAD систем. Конечно, КОМПАС-3D — одна из самых популярных и понятных CAD систем для разработки чертежей по ЕСКД в России.

Чтобы корректно применять все многообразие инженерных программ, в корпоративном справочнике Volkov-KB есть оригинальные руководства на каждую. В нём описаны ответы на всевозможные вопросы: какие названия файлов и деталей использовать, по каким папкам раскладывать, кого вписывать в штамп чертежа, какие инструменты моделирования применять можно, а какие не стоит, какой крепёж использовать предпочтительнее, где брать допуски и шероховатости на шпоночные пазы, расточки под подшипники и манжеты, какими цветами маркировать те или иные поверхности и т. д. Это обеспечивает единый подход внутри компании к разработке. А при сдаче готовой конструкторской документации у заказчиков создается впечатление, что чертежи делал единый слаженный коллектив.

Корпоративная справочная система

Кроме обучения конструкторов работе с CAD системой, важным аспектом создания единой рабочей среды является формирование настроек под каждую систему и обновление этих настроек с выходом новых версий. С КОМПАС-3D в этом плане всё просто — можно оформлять КД сразу после его установки на компьютер. А вот с зарубежными системами, особенно поначалу, были сложности: форматки, стандартные изделия, обозначения сварки, спецификации — всё это приходилось собирать из кусочков от сотрудников, заказчиков, из интернета.

Специализированный станок (подробности не раскрываются в связи с NDA) слева, дозатор начинки для кондитерской линии справа

Хранение данных

PDM системой сейчас мало кого удивишь. Но ввиду того, что многие конструкторы работают удаленно, а офис компании не находится в собственности и потенциально может сгореть, закрыться или переехать, то было принято решение разместить сервер на облачных мощностях Яндекс.Cloud. Это позволяет иметь к нему доступ из любой точки мира, создавать резервные копии по расписанию и добавлять дисковое пространство в несколько кликов прямо из веб-браузера.

Реверс-инжиниринг

Разработка КД на запасные части от машин и механизмов сейчас занимает первое место по количеству запросов, поступающих в наше конструкторское бюро. Детали «выкатывают» целыми паллетами. При этом конструктор не понимает, какие детали с чем работают в паре, в каких условиях и с какими зазорами и посадками.

Фотографии деталей для реверс-инжиниринга из архива Volkov-KB

Как снять размеры с вала, втулки, литой корпусной детали, всем понятно: где-то ручным инструментом, где-то 3D сканером. Приключения начинаются с зубчатыми колёсами и шлицевыми соединениями. Для их замера нужно много специфического измерительного инструмента, такого как тангенциальный зубомер или нормалемер. Хорошая новость в том, что этих приборов советского образца полно в продаже на маркетплейсах. Попадаются даже образцы в заводском пергаменте. Но даже специнструмент не всегда спасает, ведь колесо может быть изношено или вовсе сломано.

Объявления на популярной площадке

Подбор параметров зубчатого зацепления по «скану»

Отдельного внимания заслуживают детали и узлы больших размеров. В офисе Volkov-KB нет кран-балок и верстаков, поэтому перемещение больших грязных железок рядовыми конструкторами всегда выглядит эпично. Выезжать на замер в командировку или катать большие детали по офису — всегда непростой выбор.

Ручное перемещение деталей в офисе — слева, работа на территории заказчика — справа

Ручное перемещение деталей в офисе — слева, работа на территории заказчика — справа

Иногда при реверс-инжиниринге встречаются совсем непростые задачи, связанные с определением материала или покрытия. На изображении ниже представлена алюминиевая направляющая от вибростенда, имеющая специфическое покрытие (твердое, гладкое и скользкое) и защитный колпак из резины, армированной чем-то похожим на ткань. Штангель и 3D сканер тут бессильны. Только опыт и телефонная книжка.

Детали от вибростенда

Большой реверс-инжиниринг

Копирование существующих деталей — самая очевидная сущность, скрывающаяся под словосочетанием «реверс-инжиниринг». В конструкторское бюро попадают и значительно более крупные проекты. Так, недавно коллектив закончил разработку экстремального аттракциона. Большинство подобных машин производились под заказ за рубежом, и теперь настал момент, когда их нужно ремонтировать или замещать собственными образцами. В этом проекте гармонично объединились как классический процесс проектирования, так и современный реверс-инжиниринг.

Экстремальный аттракцион

В качестве исходных данных были фотографии, видео, несколько встреч с эксплуатантами подобных аттракционов, пара чертежей. Чертежи, по сути, содержали лишь габариты крупных элементов и их массу, так как являлись приложением к сопроводительной документации ввезенных в РФ образцов. В ходе работ также требовалось внести модификации, которые повысят пропускную способность готового изделия.

Одна из таких модификаций — замена гондолы с двухместной на четырехместную. Инженеры Volkov-KB изменили конструкцию гондолы, в результате чего на ней стало возможным закрепить дополнительные кресла. Естественно, это привело к полному перерасчету конструкции и изменению толщин стенок несущих элементов.

Нюансов в конструкции очень много. Например, делать гнутую скобу, которая держит гондолу, никому не хотелось. Однако все попытки сварить её из листовых элементов «с треском» проваливались при проверочных расчетах на циклическое нагружение.

Гондола для посадки пассажиров

К слову, о креслах — их тоже нужно как-то изготавливать в РФ, ориентируясь на существующие образцы. Учитывая, что кресло имеет весьма сложную анатомическую форму, классическое снятие размеров тут не возможно. Поэтому в ход пошёл 3D сканер. Получился точный электронный «слепок» реального изделия (точнее, его облако точек). В последних версиях КОМПАС начал активно расширять инструментарий для работы с импортированными полигональными моделями, однако еще не все его «распробовали». В данном проекте разработка твердотельной модели по 3D «скану» выполнена в классическом ПО для такого рода задач — Geomagic.

На иллюстрации ниже представлена карта отклонений облака точек от готовой твердотельной модели. Как видно, правая половинка кресла укладывается в допуск +/-3 мм, а левая — нет. Это связано с тем, что облако точек получено для всего кресла, а твердотельная модель строилась только для правой части. Левая часть получена путем зеркального отражения. Таким образом, мы понимаем, что кресло-прототип было не симметрично. Полученная твердотельная модель через формат STEP импортировалась в общую 3D модель в КОМПАС.

Кресло аттракциона

Стрела аттракциона

И всё же: проектирование или реверс-инжиниринг?

В 2022 году в компанию обратился крупный российский изготовитель электрических машин (двигателей и генераторов) с предложением поучаствовать в разработке генератора для гидроэлектростанции. Но как это можно возложить на конструкторское бюро, специалисты которого никогда не имели опыта проектирования подобных изделий? Обмотки, сердечник, подшипники скольжения — кто будет это всё рассчитывать?

На деле всё оказалось не так страшно. Головной разработчик подготовил технический проект, который содержал все основные размеры и технические решения. Кроме того, конструкторам бюро предоставили чертежи на аналогичные генераторы. По сути, здесь вновь получается реверс-инжиниринг. На первом этапе конструкторы сделали 3D модель аналога по предоставленным чертежам в КОМПАС-3D. Затем модифицировали 3D модель под новый техпроект и согласовали с заказчиком все технические решения. На заключительном этапе выпустили новый комплект КД, опираясь на всё ту же КД из первого этапа.

3D модель статора и ротора генератора

Процесс установки ротора в статор на ГЭС

Подводя итог, хочется отметить, что концептуально новых изделий в мире сейчас создается крайне мало. В основном инженеры заняты переосмыслением существующих конструкций или прямым копированием у конкурентов. Поэтому почти в любом проекте есть существенный объем работ, которые сейчас модно называть реверс-инжинирингом.

Реклама. ООО «Аскон-Системы Проектирования». erid: 2SDnjdyYD3A