• Истории успеха

Технология сборки трубопровода на базе цифровой модели

Компания «Нью Лайн Инжиниринг» основана в 2009 году и занимается разработкой и реализацией проектов перевооружения производства. Основные клиенты – предприятия авиационной и космической промышленности, двигателестроения, судостроения, крупные машиностроительные компании, которым требуется модернизировать технологию изготовления деталей и узлов, сменить устаревшие подходы на новые современные технологии.

В начале своей деятельности компания фокусировалась на разработке технологических проектов, а для созданий 3D-моделей и моделирования производств обращалась к сторонним конструкторам. Со временем у специалистов появилась потребность в ПО для проектирования цехов и производственных комплексов. «Это было в 2012 году, – вспоминает Илья Соломыкин, заместитель генерального директора по продвижению ключевых проектов «Нью Лайн Инжиниринг. – На тот момент на рынке было два подходящих решения – Technomatix и Autodesk Factory Design. После изучения возможностей мы остановили свой выбор на Factory Design – его функционал соответствовал нашим задачам, а цена была значительно ниже».

Система для сборки авиационных труб

Правильность выбора подтвердилась и позже, когда компании потребовалось ПО для работы с 3D-моделями технически сложных изделий: в состав комплекса Autodesk Factory Design входил Autodesk Inventor. «Проектированием изделий занимаются специалисты заказчика, – продолжает Илья Соломыкин. – Поэтому нам не приходится решать сверхсложные задачи по расчету аэродинамики, химических процессов, движению газов и т.д. Нам требовалась «рабочая лошадка», САПР, которая бы позволила встраивать разработанные заказчиком модели изделий в нашу цифровую модель производственных процессов. Мы попробовали Inventor и убедились, что он отлично справляется с нашими задачами».

Собранная труба.

Сложности изготовления трубопроводов

В качестве примера Илья Соломыкин приводит один из проектов компании – технологию изготовления и сборки трубопроводов по цифровой модели, которая изначально была разработана для авиакосмической отрасли. Специалист отмечает три специфические проблемы, связанные с подобными изделиями:

• Во-первых, трубопроводы укладываются в каркас двигателя стесненно. Трубка выходит из одной точки и, прежде чем дойти до другой точки, должна обойти несколько десятков препятствий и узких мест. При этом каждая трубка имеет сложную пространственную геометрию, форму (например, змеевик) и особенности. Так, на двигателе самолета может быть три-четыре тысячи трубок, и каждая из них уникальна.
• Во-вторых, изделия изготавливаются в пределах допусков. «Это значит, что при сборке, например, десяти подлодок или авиадвигателей допуски каждый раз «убегают» в разные стороны, – объясняет Илья Соломыкин. – Поэтому, даже если сам трубопровод изготовлен с высокой точностью, при выкладывании трассы он никогда не приходит в нужную точку, каждый раз приходится что-то подгибать и подправлять».
• В-третьих, главная проблема состояла в том, что до недавнего времени трубопроводы в принципе не проектировались, на них не разрабатывалась конструкторская документация. «В лучшем случае был чертеж – белый лист с обозначением двух концевиков или ниппелей, а между ними – прямая линия с пометкой «гнуть по эталону», – говорит Илья Соломыкин. – Много лет назад вручную собрали первый самолет, каждую трубку приложили по месту, согнули буквально на коленке, чтобы она встала, и повесили на нее бирку «эталон». C тех пор все новые трубки гнут по этому эталону. К ним нет полноценной 2D-документации, а о 3D-модели и говорить не приходится. При этом сами эталоны лежат в шкафах по двадцать лет, и никто уже не знает, насколько они правильные, как хранились, не погнулись ли за это время. В итоге выясняется, что эталон уже не идеален, и изделие не собирается». Кроме того, использование эталонов требует огромного количества индивидуальной сборочной оснастки и сильно затягивает производственный цикл.

Решением стала законченная технология с набором оборудования по изготовлению трубопроводов на основе 3D-моделирования, от хранения железа до сборки изделия.

«Мы разработали уникальную технологию сборки трубопровода по цифровой модели, – говорит Илья Соломыкин. – Есть много компаний, которые умеют гнуть трубки по 3D-модели, также на рынке есть несколько игроков, которые могут измерить трубку, получить ее реальные габариты, сравнить с 3D-моделью и дать заключение. Но никто, кроме нас, не предоставляет технологию для сборки трубопровода на основе 3D-модели».

Модернизация сборки ракетного двигателя

Одним из заказчиков новой технологии стало предприятие НПО «Энергомаш». Оно провело полное техническое перевооружение цеха трубопроводов, где, в частности, возобновляется производство жидкостного ракетного двигателя РД-171. Компания переходит на проектирование изделий в 3D, но не знает, как делать трубопроводы в цифровой модели. «Нью Лайн Инжиниринг» надо было решить эту проблему.Была спроектирована программная система, работающая с моделью, точно повторяющей изделие заказчика. В CAD-системе готовится будущая сборка трубопровода, координаты каждой метки автоматически передаются в систему управления сборочной станции, оператор которой, перемещая стойки и отслеживая их положение на экране, получает обратную связь и может точно собрать изделие в соответствии с моделью. «В первую очередь требовалось наладить взаимодействие с конструкторами заказчика, – говорит Илья Соломыкин. – Они работают в NX, и мы должны были применять их документацию на своем оборудовании. Заказчик не стал бы подстраиваться под наши технологии, поэтому мы решали вопрос о том, как использовать их модели в своей системе».

Сперва был заказан специальный модуль NX для передачи координат в ПО НЛИ. Это было дорого, сложно и обеспечивало связанность только с этой системой проектирования. Создание собственного ПО позволило уйти от этой привязки – компания выпустила расширение, позволяющее использовать файлы NX, полученные от заказчика, в динамической модели Inventor. В Autodesk Inventor для каждого объекта готовится карта сборки – CAD-модель, где изделие трубопровод с концевыми элементами обвязывается стойками, которые держат элементы трубопровода и ориентируют положения фланцев. Модель сборки динамическая – конструктор перемещает стойки так, чтобы оператору было удобно их собирать на реальном оборудовании. Готовый трубопровод отправлялся на проверку – сборку двигателя. По результатам проверки было подписано несколько сотен актов внедрения. «Собранные трубопро- воды проверяли и измеряли несколькими способами, потому что старая нормативная документация не допускает сборку по 3D-модели, – рассказывает Илья Соломыкин. – Пришлось проводить контроль современными способами, возить изделие на высокоточные измерители, использовать эталоны. В результате доказали, что собранный по нашей технологии трубопровод точно не хуже того, что получался раньше».

Результат

«По нашей технологии время технологической подготовки и сборки трубопровода на основе 3D-модели составило 2-3 часа, – говорит Илья Соломыкин. – Раньше, в ручном режиме, средний срок подобной работы был не меньше 6 месяцев. Роль Inventor в этом успехе простая, но важная. Эта среда позволяет быстро проектировать конструкции и изделия, комфортно работать с изменениями. Она совместима с ПО заказчиков и «лояльна» к сторонним форматам решения. Также для нас важна ее адекватная стоимость и легкость –конструктор может приехать к заказчику с обычным ноутбуком и оперативно за одну поездку внести изменения в КД на всю систему».

Подводя итог, Илья Соломыкин перечисляет преимущества Autodesk Inventor, играющие значимую роль в проектах компании:

1. Параметрическое проектирование с возможностью задавать параметры и их описания. Возможность использовать математические вычисления в переменных и значениях.
2. Использование статических и динамических привязок в сборках, возможность измененять значения привязок для отслеживания различных положений деталей относительно друг друга.
3. Поддержка разных единиц измерений, их быстрое изменение в проектах.
4. Обширная библиотека стандартных и готовых деталей по различным нормалям и стандартам. Возможность настройки библиотек под себя.
5. Мощный модуль подготовки чертежей по ЕСКД.
6. Совместимость с AutoCAD, что позволяет выгружать чертежи в формате dwg, а также редактировать сторонние чертежи.
7. Выгрузка разверток листовых деталей в формате dxf для карт раскроя.
8. Встроенные средства работы с облаком точек для оперативной оценки карты съемок 3D-сканерами.