ПРОБЛЕМЫ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАЗОВО – ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

Современное судостроение является одной из самых высокотехнологичных и наукоемких отраслей, которая требует больших вложений в свое развитие и постоянное совершенствование всех этапов производства, включая его подготовку. Несмотря на то, что подводное кораблестроение РФ значительно превосходит гражданское судостроение по объемам, конкурентоспособности на мировом рынке и достижениям, следует признать, что в целом отечественное судостроение долгое время находилось в стагнации, приведшей к серьезным последствиям, на преодоление которых направлена стратегия развития судостроительной отрасли 2035 года [1].

Для увеличения эффективности основного и вспомогательных производств необходима их модернизация, автоматизация, увеличение уровня использования ИПИ-технологий, усовершенствование процессов управления всеми видами производств [2].

На данный момент наиболее развитыми являются корейские, китайские и японские верфи, на примере которых можно сказать, что это было достигнуто благодаря использованию ИПИ-технологий. Применение PLM — и PDM — решений, 3D — моделирования в судостроении считается не столько показателем прогрессивности компаний, сколько становится необходимым условием для их выживания. Использование PLM — и PDM — решений снижает себестоимость изделия, ведет к оптимизации производственного процесса, сокращает расходы и сроки постройки судов, позволяет быстрее реагировать на текущие изменения.

Таким образом, для повышения конкурентоспособности отечественных судостроительных предприятий необходимо реформировать принципы ведения производства по многим направлениям, в том числе за счет увеличения масштабов внедрения информационных технологий в отдельные виды производств [3] и далее охватить все производственные процессы в целом.

Строительству заказов на судостроительном предприятии предшествует сложная техническая подготовка производства, трудоемкость которой может составлять до 15% от стоимости строительства головного судна серии [4]. От качества подготовки производства зависит реализация строительства заказа в установленные сроки и с минимальными издержками.

Особым видом подготовки производства на предприятии является плазово — технологическая, занимающая промежуточное место между проектно-конструкторской и технологической подготовкой производства на предприятии и непосредственно предшествующая запуску металла в производство. Плазово — технологическая подготовка производства (ПТПП) отвечает за определение практических контуров деталей, подлежащих вырезке из проката; выпуск карт раскроя листового металла; генерацию управляющих программ для резки металла на станках с ЧПУ; разработку документации для изготовления плазовой гибочной, разметочной, сборочной оснастки; обеспечение геометрическими данными строительства заказов по заявкам цехов и подразделений предприятия и др. Совершенствование плазово — технологической подготовки производства позволяет сократить сроки строительства и, как следствие, снизить себестоимость судна.

Следовательно, одним из приоритетных направлений внедрения информационных технологий является модернизация плазово–технологической подготовки производства на основе использования 3D- моделей объектов производства.

До недавнего времени конструкторские организации и бюро создавали и использовали 3D — модели корпусных конструкций объектов морской техники только для удобства выпуска на их основе рабочих конструкторских документов (РКД), официально передаваемых на предприятия-строители. После получения РКД заводским специалистам приходилось заново воссоздавать 3D — модели, используя их в дальнейшем, как основу для автоматизации плазово — технологической подготовки производства. Несмотря на трудоемкость построения 3D-моделей на основе РКД, на производстве произошло существенное сокращение потерь на исправление «в железе» ошибок конструкторских организаций и бюро за счет отработки и поиска ошибок в РКД еще в процессе построения 3D — моделей [5].

Анализ процесса плазово — технологической подготовки производства выявил, что использование 3D-моделей позволяет [6]:

— сократить время на разработку и повысить качество рабочей конструкторской и плазово — технологической документации;

— согласовать конструкцию и проверить ее работоспособность на этапе 3D — моделирования;

— обеспечить, при необходимости, переход к «безбумажной» подготовке производства, начиная от получения 3D-геометрии деталей корпуса судна и заканчивая выпуском управляющих программ тепловой вырезки деталей;

— значительно снизить трудоемкость ПТПП при выпуске документации на серию судов.

Для дальнешего повышения эффективности процесса выпуска плазово — технологической документации: карт технологических процессов, карт раскроя, управляющих программ, как обязательное условие, необходима заинтересованность конструкторских организаций в передаче на предприятия не только РКД, но и официальных 3D — моделей. На сегодняшний момент отечественные проектные конструкторские организации и бюро все в большей мере используют системы 3D — моделирования [7]. и постепенно начинают осуществлять передачу официальных электронных моделей на предприятия или предоставляют заводским специалистам права на работу c электронными моделями в режиме удаленного доступа.

Переход на применение 3D — моделей в плазово-технологической подготовке производства имеет ряд особенностей [8], которые обусловлены специализацией, управлением и коопераций судостроительного производства с проектными огранизациями и другими предприятиями контрагентами. Разработчик и предприятие — строитель являются двумя самостоятельными организациями. Их техническое оснащение различно, хотя принимаются попытки к унификации применяемых CAD/CAM-систем. Тесное взаимодействие проектной организации с предприятием — строителем требует создания единого информационного поля [9]. На сегодняшний момент решение этой проблемы должно быть выполнено на стратегическом уровне [1]. 3D — модель, встроенная в различные системы, должна объединить конструкторскую организацию и завод, что позволит отказаться от использования устаревших комплектов рабочих чертежей. Верфь сможет получать из CAD-системы чертежи напрямую. Таким образом, задача создания отечественной CAD-системы для проектирования судов, отложенная на три десятилетия, опять становится актуальной.

В последнее время, проектные организации при проектированиии судов стали осваивать самые различные системы проектирования: Creo Parametric, CATIA, AVEVA и другие, что усложняет плазово-технологическую подготовку производства на основе 3D — моделей разных форматов.

Интересен опыт специалистов АО «ПО «Севмаш», разработавших высокопроизводительный программный комплекс по выпуску плазово — технологической документации (ПТД), независимый от вида 3D — моделей за счет их приведения к единому формату для дальнейшей эффективной работы с ними (см. рис.1).

Рис.1 Приведение 3D моделей к виду, используемому в ПК по выпуску ПТД

Основным элементом ПТД в АО «ПО «Севмаш» является карта технологического процесса (КТП), представляющая собой плазовый эскиз детали, дополненный информацией технолога, и содержащая все необходимые данные для изготовления детали в корпусообрабатывающем цехе [10]. Основой для автоматической, по сути, разработки КТП стали электронные эскизы деталей, с внесенными в них а автоматизированном режиме технологическими параметрами: припусками, разделкой кромок под сварку, информацией по гибке и др. (рис.2).

Рис.2 Схема ПТПП на основе ПК по выпуску ПТД

Карты технологических процессов и электронные эскизы разрабатываются в единой среде средствами ПК по выпуску ПТД. Однако, как видно из рис.2, разработка электронных эскизов менее автоматизирована, чем выпуск карт технологических процессов. Это объясняется необходимостью внесения в каждый отдельный электронный эскиз технологических параметров из различных источников информации, что является рутинным трудоемким процессом, снижающим эффект от автоматизации ПТПП.

Выходом из этой ситуации может стать создание 3D технологической модели объекта производства, включающей в себя технологические параметры до начала разработки электронных эскизов. Задание технологических параметров в 3D-модели также предполагает автоматизацию. На рис.3 показаны способы формирования 3D технологической модели, а на рис.4 результаты ее использования при разработке электронных эскизов.

Рис.3 Способы формирование 3D технологической модели

Рис.4 Автоматический выпуск эскизов на основе 3D технологической модели

В данном случае (рис. 5) информация, поступающая в виде электронной 3D — модели позволяет ускорить согласование и корректировку рабочей конструкторской документации, а также увеличить скорость обсуждения и принятия решений с констукторскими организациями, конструкторскими и технологическими службами судостроительного предприятия путем создания электронного документооборота на всех этапах процесса плазово — технологической подготовки производства.

Рис.5 Совершенствование ПТПП на основе 3D технологической модели

Формирование 3D технологической модели позволит перенести технологическую подготовку на более раннюю стадию подготовки производства, что не только сократит время ПТПП за счет перехода от разработки электронных эскизов к их доработке, но и откроет возможности для следующего этапа внедрения ИПИ-технолгий.

Выводы:

1. Применение для подготовки производства на предприятии — строителе официальных 3D — моделей, полученных от проектанта, является развитием корпативного взаимодействия участников строительства судов и кораблей в отечественном судостроении и значительно ускоряет процесс выпуска ПТПП.
2. В АО «ПО «Севмаш» разработан уникальный программный коплекс по выпуску ПТД, автоматизирующий не только выпуск управляющих программ тепловой вырезки деталей, но и технологическую подготовку корпусообрабатывающего цеха, что может представлять интерес в масштабах отрасли.
3. Дальнейшим направлением развития ПТПП и внедрения ИПИ-технологий может стать создание и использование 3D технологических моделей объектов производства в комплексной подготовке предприятия – строителя.
4. Есть необходимость в разработке отечественной судостроительной CAD-системы, что позволит отказаться от использования зарубежных систем и повысить независимость от импортного программного обеспечения в судостроении, а также получить платформу для дальнейшей автоматизации ПТПП и внедрения ИПИ-технологий.

Список литературы:

1. Стратегия развития судостроительной отрасли на период до 2035 года, утвержденная распоряжением Правительства РФ от 28 октября 2019 г. №2553-р
2. Павлов Р.В. Пути повышения эффективности деятельности судостроительного предприятия / Павлов Р.В., Протченко П.С.// Власть и управление на Востоке России. — 2008. — №3. – С. 78-83.
3. Абрамов А.В./ Конкурентоспособность и инновационный потенциал судостроительной промышленности / Абрамов А.В., Александров В.Л., Горелик Б.А., Макаров В.Г., Смирнов А.Ю.// Региональные проблемы преобразования экономики. – 2016. — №5. – С.14-22.
4. Арью А.Р. Комплексная подготовка производства в судостроении. – Л.: Судостроение, 1988. 336 с.
5. Будниченко М.А. Формирование ИТ-инфраструктуры судостроительного предприятия в ходе модернизации / Будниченко М. А. Кунгуров В.Ю.// Морские интеллектуальные технологии. — 2018. №4-4. – С 175-185.
6. Корзин М.М. Плазово-технологическая подготовка производства АПЛ 4-го поколения с использованием 3D модели/ Корзин М.М. Паргаменко М.Н., Кирпичников Р.Ю. // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2016. — № 44/45. — С. 121-124.
7. Маков Е. В. ФГУП ЦМКБ «Алмаз»: переход к трехмерному моделированию / Маков Е. В., Нортов А. А., Шептунов И. В. // Судостроение. — 2006. — № 6. — С. 41-43
8. Будниченко М. А. Модернизация конструкторско-технологической подготовки производства и процессов строительства кораблей / Будниченко М. А, Спиридонов А. Ю. // Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова. – 2015 — №90. – С. 187-194.
9. https://flotprom.ru/2018/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%8126/
10. 89.02-1.12.001-2015 «Комплексная программа модернизации конструкторско-технологической подготовки и процессов строительства заказов в ОАО «ПО «Севмаш».

References.

1. Strategy for the development of the shipbuilding industry for the period up to 2035, approved by order of the Government of the Russian Federation dated October 28, 2019 No. 2553-R
2. Pavlov R. V. Ways to improve the efficiency of the shipbuilding enterprise / Pavlov R. V., protchenko P. S. / / Power and management in the East of Russia. — 2008. — No. 3. — Pp. 78-83.
3. Abramov A.V./ Competitiveness and innovative potential of the shipbuilding industry / Abramov A.V., Alexandrov V. L., Gorelik B. A., Makarov V. G., Smirnov A. Yu. / / Regional problems of economic transformation. — 2016. — No. 5. — P. 14-22.
4. Aryu A. R. Complex preparation of production in shipbuilding. — L.: Shipbuilding, 1988. 336 PP.
5. Budnichenko M. A. Formation of it infrastructure of the shipbuilding enterprise during modernization / Budnichenko M. A. Kungurov V. Yu. / / Marine intellectual technologies. — 2018. #4-4. — From 175-185.
6. Korzin M. M. Plazovo-technological preparation of production of the 4th generation APL using 3D models/ Korzin M. M. Pargamenko M. N., Kirpichnikov R. Yu. / / Scientific and technical collection of the Russian Maritime register of shipping. — 2016. — No. 44/45. — Pp. 121-124.
7. Makov E. V. FSUE cmkb «Almaz»: transition to three-dimensional modeling / Makov E. V., Nortov A. A., Sheptunov I. V. / / Shipbuilding. — 2006. — No. 6. — Pp. 41-43
8. Budnichenko M. A. Modernization of design and technological preparation of production and ship construction processes / Budnichenko M. A., Spiridonov A. Yu. / / Proceedings of the Central research Institute. Acad. A. N. Krylova. — 2015-No. 90. — Pp. 187-194.
9. https://flotprom.ru/2018/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B5%D1%81%D1%8126/
10. 89.02-1.12.001-2015 » Comprehensive program of modernization of design and technological preparation and construction processes of orders in JSC «PO » Sevmash».