ЗАДАТЬ ВОПРОС

ЗАДАТЬ
ВОПРОС
 
 
Аппаратура для энергетики:  от идеи до серийного производства
Компания «УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС» разрабатывает и производит аппаратуру для защиты энергосетей. Ее продукция — комплексы релейной защиты, устройства противоаварийной автоматики — установлена на энергообъектах компаний «Россети», «Интер РАО», РусГидро, крупных нефтегазовых и металлургических предприятий.

Руководитель отдела конструкторско-технологического обеспечения производства «УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС» Евгений Фофанов в деталях рассказал, как строится работа над новым серийным изделием, какие технологии проектирования и САПР-пакеты применяются. А еще о том, что конструкторы думают о новом интерфейсе КОМПАС-3D и о 17-й версии и как показала себя v18 в тестах на производительность.

Чем мы занимаемся
Более 25 лет наше предприятие разрабатывает и производит аппаратуру передачи команд релейной защиты и противоаварийной автоматики для нужд отечественной энергетики. Мы оказываем полный комплекс услуг, в том числе проектирование, разработку, поставку, настройку и включение в работу, гарантийное и постгарантийное обслуживание, модернизацию аппаратуры на месте установки. Помимо этого, в собственном учебном классе проводятся лицензированные курсы повышения квалификации сотрудников организаций, эксплуатирующих произведенную нами аппаратуру.

Требования к конструкции нашей продукции стандартизованы и определяются ГОСТ Р МЭК 60297-3-101-2006, распространяющимся на 19-дюймовое телекоммуникационное оборудование. Поэтому творческая составляющая при разработке оболочек для наших изделий серьезно ограничена требованиями этого документа. Тем не менее работы у наших конструкторов всегда достаточно, и успешно справляться с нею помогает КОМПАС-3D v17.1.
Мы выбрали КОМПАС-3D, так как эта система:

  • помогает оформлять качественную конструкторскую документацию в соответствии с ЕСКД
  • позволяет решать большинство задач конструкторского отдела (за исключением проектирования сложных электрических и монтажных схем)
  • проста в освоении
  • имеет оптимальное соотношение цены к качеству
  • сопровождается быстрой технической поддержкой на русском языке.

Как мы запускаем новое изделие
Как правило, при разработке нового изделия в первую очередь формируется команда проекта, которая и будет заниматься решением основополагающих задач. В ней под руководством главного инженера трудятся разработчики, схемотехник и инженер-конструктор. На первом этапе на основании полученного технического задания составляется структурная схема изделия, определяются его габаритно-массовые характеристики, происходит разбивка на составные части. Конструктор определяется с требованиями к оболочке изделия и его составных частей, после чего определяет размеры печатных плат, устанавливаемых в блоки.

После утверждения конструктивных особенностей изделия схемотехник получает чертеж шаблона печатной платы, которую в дальнейшем планируется установить в один из блоков аппарата. Работа ведется в программе Altium Designer. В результате создаются файлы, содержащие проект печатной платы разрабатываемого блока. Затем модель печатной платы экспортируется в формат *.step, который передается конструктору для последующей проверки на соответствие требованиям, содержащимся в шаблоне печатной платы. Конструктор открывает полученный файл с помощью КОМПАС-3D и встраивает сборку печатной платы в сборку разрабатываемого блока. После чего проверяет модель полученной сборочной единицы на отсутствие геометрических пересечений. При выявлении проблемных мест совместно со схемотехником конструктор находит пути их решения, затем процесс согласования геометрии повторяется.
Узнайте подробнее о решении АСКОН для проектирования РЭА
После согласования печатной платы ее файлы передаются в отдел закупок и далее пересылаются изготовителям печатных плат.

Конструктор, со своей стороны, занимается подготовкой корпусной части изделия. Преимущественно в качестве элементов шасси используются детали, выполненные из листового материала. Для их создания конструктор работает в КОМПАС-3D с командами листового проектирования. С их помощью выполняются сложные операции с листовыми материалами: построение обечаек, просечка штамповок, замыкание углов и самое главное – построение разверток. Эта функциональность обладает достаточными возможностями для реализации всех наших потребностей, надежна и проста в использовании.

Корпус изделия, выполненный с помощью команд листового моделирования
В обязательном порядке мы применяем справочник Стандартные Изделия, в который, помимо моделей метизов, включен полезный подраздел Конструктивные элементы. Инструмент позволяет добавлять различные проточки, отверстия, канавки и пазы как в 3D-модель изделия, так и в плоский чертеж. Отдельно отметим наличие раздела «Изделия предприятия» с пользовательскими данными. В нашем случае в него включены все собранные из зарубежных каталогов данные по специализированным метизам (как 3D-геометрия, так и данные для заполнения спецификации).

Номенклатура изделий «УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС» в справочнике Стандартные Изделия
Стоит упомянуть о ресурсе TraceParts, где опубликованы более 100 млн деталей из более чем 800 официальных каталогов от множества производителей со всей планеты. При скачивании файлов с этого ресурса (обычно в формате *.step) иногда возникает необходимость упростить геометрию детали. К сожалению, импортированные файлы не содержат подробностей в дереве построений, которые бы позволяли вносить в деталь изменения. Поэтому редактированию детали должно предшествовать восстановление истории построения. И тут нам на помощь приходит приложение Распознавание 3D-моделей для КОМПАС-3D, предназначенное для восстановления утраченного в ходе экспорта дерева построений. При обработке сложных деталей могут возникнуть определенные затруднения, но с простыми моделями библиотека справляется быстро и без ошибок. В результате мы получаем файл модели, подготовленный к внесению изменений в КОМПАС-3D.
Что мы думаем о новом интерфейсе КОМПАС-3D
Несколько слов о наиболее важных отличиях 17-й версии КОМПАС-3D от предшествующих. Бесспорно, самым заметным событием стало обновление интерфейса. Отметим, что теперь у пользователя есть возможность выбрать «темную» тему. Ее использование при многочасовой работе с программой ощутимо снижает нагрузку на зрение, как следствие — уменьшается утомляемость.

Реализована долгожданная функция работы с исполнениями. Теперь, находясь в одном файле, вы можете создать исполнения для 3D-детали (или сборки). При этом из файла 3D-сборки можно выгрузить спецификацию с переменными данными для исполнений, оформленную в соответствии с требованиями ЕСКД. Очень удобно!

Удачно сделана цветовая индикация режимов работы. Работаете ли вы в эскизе, строите ли развертку или выполняете разнесение модели, теперь вы всегда понимаете, в каком режиме находится программа за счет появления ярких цветных пиктограмм в правом верхнем углу экрана. Даже если прерветесь на телефонный звонок или вопрос коллеги.

Изменен режим работы в многооконном режиме. Теперь чтобы расставить несколько открытых файлов рядом друг с другом, нужно выполнить несколько действий: нажать правую клавишу мыши на нужной вкладке документа, запустить команду «Перенести в новое окно КОМПАС», разместить окно нужным образом, затем повторить эти действия с другими документами. Раньше можно было получить такой же результат за одно действие. По нашему мнению, это было гораздо удобнее. Надеемся, в будущем этот процесс будет оптимизирован.
В КОМПАС-3D v18 этот процесс усовершенствован: для создания нового окна с документом необходимо «перетащить» вкладку этого документа за пределы строки заголовков.
Дмитрий Крекин
маркетинг-менеджер машиностроительного направления АСКОН
Взаимодействие со смежниками
После завершения конструирования модели корпуса она передается на сторону, нашим партнерам, изготовителям корпусных деталей. Для этого файл из КОМПАС-3D экспортируется в step-файл, после чего через файлообменник передается нашим смежникам, занимающимся механообработкой. Они анализируют полученный файл, проводят конструкторско-технологическую адаптацию под возможности своего производства, после чего высылают свой вариант step-файла на согласование. Интересным моментом в этом взаимодействии является то, что мы не согласовываем чертежи на изделие. Все согласования проводятся в рамках обсуждения 3D-модели. Это позволяет существенно сократить сроки разработки корпусной части изделия.

После решения всех технических вопросов согласуется стоимость изделия. На этом этапе порой приходится вносить изменения в модель, чтобы оптимизировать издержки. Затем идет поставка первых пробных образцов.
Прокладка кабелей и жгутов
Одновременно с подготовкой производства корпусных деталей конструктор работает с файлом 3D-сборки всего изделия. Определяются места для оптимальной трассировки межплатных соединений, закладываются необходимые соединители, определяется тип провода. Для этого мы используем приложение Оборудование: Кабели и жгуты. Его применение позволяет с первого раза рассчитать нужную длину проводных соединений, а также выпустить необходимую конструкторскую документацию на кабели и жгуты.

Пример использования приложения Оборудование: Кабели и жгуты
В обоснованных случаях проводятся необходимые расчеты с применением CAE-систем, например термосимуляция работы наиболее мощных блоков аппарата. После этого изучаются результаты расчета и принимается решение о внесении изменений в элементы конструкции. Эти виртуальные испытания можно успешно выполнять с применением решений от партнеров АСКОН по консорциуму «РазвИТие» — а именно используя продукт FlowVision (разработка компании ТЕСИС). Но, поскольку сейчас нет постоянной необходимости в подобных расчетах, экономически более выгодно выполнять такие работы разово, на договорной основе, с помощью наших подрядчиков.
Визуализация: показываем будущее изделие
После детальной прорисовки внешнего вида изделия наступает время для подготовки качественных изображений нового аппарата. Они будут использованы для создания рекламных буклетов, каталогов и прочей полиграфической продукции. Незаменимым помощником в этой работе выступает приложение Artisan Rendering, которое превращает многоцветные 3D-модели в реалистичные фотоизображения изделия.

С помощью приложения можно создать рекламный буклет будущего серийного изделия, даже не имея фотографий первых образцов продукции.

Испытания
После окончания разработки изделия и выпуска первых опытных образцов начинается этап проведения квалификационных испытаний. Изделие проверяется на соответствие заявленным характеристикам и функциональностям на производственной площадке нашего предприятия. После их успешного прохождения следуют сертификационные испытания в независимой лаборатории на соответствия требованиям безопасности, электромагнитной совместимости, климатических и механических воздействий.

Было бы правильно выходить на эти испытания, имея на руках положительные результаты предварительных расчетов. В связи с этим представляет интерес система прочностного анализа APM FEM для предварительной оценки устойчивости конструкции к синусоидальной вибрации в диапазоне от 2 до 100 Гц для последующего проведения натурных испытаний на соответствие требованиям ГОСТ 30546.1-98 (сейсмостойкость). Возможно, наш интерес к этой теме поддержат испытательные лаборатории, т. к. в обоснованных случаях допускается проводить испытания на сейсмостойкость расчетным методом. В настоящее время для этого используется программный продукт ANSYS.
Финишная прямая: подготовка конструкторской документации
К началу серийного производства следует уже иметь оформленный по требованиям ЕСКД и утвержденный генеральным Заказчиком комплект конструкторской документации. Работы по его подготовке ведут сотрудники отдела по заданию руководителя в нескольких программах:

  • конструкторская документация на монтаж печатных плат оформляется в Altium Designer с использованием недавно разработанного редактора Draftsman
  • сборочные чертежи блоков и рабочие чертежи сложных деталей выполняются в КОМПАС-График
  • конструкторская документация на лицевые панели, шильды и наклейки выполняется в CorelDRAW и передается подрядчикам только в электронном виде.
Как видно из всего вышеперечисленного, САПР КОМПАС является одним из ключевых инструментов, без которого сложно представить процесс конструирования новых изделий на нашем предприятии.
Посмотрите комплекты КОМПАС-3D для приборостроения
Перспективы бесчертежных технологий
Хотелось бы обратить внимание разработчиков АСКОН на тенденцию перехода на бесчертежные технологии. При работе с зарубежными поставщиками корпусного оборудования мы уже перешли от согласования чертежей к согласованию 3D-моделей по сопроводительному письму.

Уже сейчас КОМПАС-3D позволяет хранить в модели информацию, необходимую для производства изделия: размеры (в том числе с допусками), шероховатости (в том числе неуказанные), базы, допуски форм, линии выноски и другие. Вся эта информация видна непосредственно в рабочей области, а вот технические требования открываются в отдельной вкладке. На наш взгляд, было бы удобно предоставить пользователю возможность по необходимости размещать технические требования в пространстве 3D-модели изделия, в одной из трех базовых плоскостей. Так, чтобы при открытии файла в КОМПАС-3D или в КОМПАС-3D Viewer вся необходимая информация выводилась на экран и всегда была перед глазами. При этом у пользователя должна быть возможность перемещать технические требования в плоскости и изменять параметры текста.

В будущем мы планируем рассмотреть отказ от сборочных чертежей в пользу файлов 3D-сборок и на нашем производственном участке. Это позволит упростить прочтение конструкторской документации, а следовательно, облегчит процесс постановки изделий на серийное производство.

Также было бы интересно увидеть синхронизацию справочника Стандартные Изделия с бухгалтерским продуктом 1С, чтобы обеспечить единообразие используемых на предприятии данных.

В заключение хотел бы положительно отметить организацию работы службы технической поддержки АСКОН. Через онлайн-кабинет каждый пользователь может обратиться со своей проблемой к компетентным специалистам. Есть возможность задать приоритет запроса — от самого низкого до безотлагательного, что повлияет на время реакции специалиста техподдержки. Наше предприятие сформировало 118 запросов по самым разным темам. Каждый из них был детально разобран, по всем вопросам мы получили конкретные рекомендации. В связи с этим выражаю особую признательность за успешную совместную работу инженерам техподдержки АСКОН-Урал Эдуарду Журавлеву, Виктору Иванову, Ивану Малофееву и нашему заботливому менеджеру Ксении Бурдаковой.

От имени всех сотрудников «УРАЛЭНЕРГОСЕРВИС» желаю коллегам из АСКОН покорить новые вершины на тернистом пути развития отечественной САПР. Еще более чутко прислушиваться к потребностям пользователей, находить грамотные решения самых сложных проблем. Успеха вам!

P.S. Так сложилось, что написанию этой статьи предшествовал месяц плотной работы с КОМПАС-3D v18. Понимаю, что это отдельная тема для обсуждения, но обойти ее стороной никак не могу.

Основной интерес у нас был к обработке «тяжелых» сборок с количеством деталей более 10 тысяч. Разработчики АСКОН заявляют о прорывном улучшении быстродействия в 18-й версии. Сравнительные характеристики с более ранними версиями выглядят очень привлекательно. По этой причине хотелось оценить возможности новой версии в реалиях нашего предприятия.

Полученные результаты воодушевляют. Перестроение «тяжелых» сборок теперь измеряется десятками секунд. В то время как раньше перестроения могли длиться десятки минут. Значительно сократилось время открытия и сохранения файлов. В целом система ведет себя заметно стабильнее. Поэтому после завершения месячного бета-тестирования v18 и возврата к v17 появилось желание поскорее порадовать коллег обновлением КОМПАС-3D.
Поделиться в социальных сетях