CC BY
5
5. Шипулин А. Мониторинг аномалий сетевой активности в промышленных система// Безопасность деловой информации. - 2015. - С.: 32.
Москвичёва И. С. соискатель Ковшов Е.Е., д.тн.
профессор
ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН» Россия, г. Москва ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ В
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Аннотация: определена актуальность применения неразрушающего контроля и его методов в различных отраслях промышленности, а также -объективная необходимость автоматизации технологической подготовки контроля в части электронного документооборота технологических карт, самого процесса контроля и формирования его результатов. Отражена информация о пилотном проекте прикладного программного обеспечения для генерации технологических карт визуального и измерительного контроля.
Ключевые слова: автоматизация технологической подготовки контроля, электронный документооборот, неразрушающий контроль (НК), программное обеспечение (ПО), технологическая подготовка производства, технологическая карта (ТК), визуальный и измерительный контроль (ВИК), дефект.
Показатели качества являются неотъемлемой характеристикой уровня индустриального развития страны, равно как и объемы производства, а также - ассортимент выпускаемой продукции.
Контролю подлежат элементы конструкций космических кораблей, термоядерных установок, самолетов, объектов строительства, металлорежущих станков, судов, газо- и нефтехранилищ, а также - изделия массового производства автомобильной, химической, пищевой и других отраслей промышленности.
Некачественное выполнение контроля или его отсутствие часто приводит не только к нарушению условий эксплуатации объектов, но и к преждевременному износу и прекращению функционирования изделия. Истории известны самые трагические результаты: взрывы, пожары, необратимый ущерб окружающей среды, гибель людей.
В 50-60-е годы XX века Россия выходила на лидирующие позиции по производственным мощностям и объемам в тяжелой промышленности, в том числе и машиностроительной, предприятия были оснащены новым оборудованием. Соответственно, в 90-е годы прошлого столетия возник вопрос о дальнейшей эксплуатации еще работоспособного технологического оборудования, но официально отслужившего нормативный
эксплуатационный срок. В связи с затруднительным материально-техническим положением и отсутствием новых производственных мощностей на предприятиях машиностроительного комплекса, обусловленным длительным недофинансированием, в настоящее время актуальным является применение неразрушающих методов контроля как одного из способов пролонгации периода работы технологических комплексов, машин и объектов.
Так, в сфере строительства в настоящее время существенно возрастает необходимость диагностики зданий и сооружений, которые длительное время эксплуатировались или были не достроены, как например, остановленное строительство объектов в 90-х годах. При возобновлении строительства и дальнейшем использовании этих объектов предварительно оцениваются прочностные характеристики методами НК.
При ближайшем рассмотрении атомной промышленности можно отметить наиболее жесткие требования, предъявляемые к конструктивным элементам атомных реакторов, технологическим трубопроводам и т.д. Последствия возникновения отказов, неисправностей или дефектов в таких системах могут приводить к очень серьёзным последствиям, вплоть до глобальных экологических катастроф. Так, затраты на проведение мероприятий по НК и связанных с ним работ во время эксплуатации АЭС составляют не менее 50% всех затрат, связанных с эксплуатацией станции. Категоричность требований общественности о необходимости исключения техногенных катастроф, которые происходят с частотой 600-700 в год с ущербом для окружающей среды, делает проблему безопасности систем еще более актуальной [1].
Анализ ключевых конструкций различных областей разрешает сделать вывод о том, что решение проблемы оценки состояния оборудования и объектов в различных отраслях, анализа безопасности их эксплуатации на современном этапе, помимо социальных и экологических факторов, обусловлены большой стоимостью замены или ремонта этого оборудования и самих объектов.
Таким образом, складывается устойчивая тенденция эксплуатации оборудования по результатам НК. В условиях современной финансово-экономической ситуации предприятия и эксплуатирующие организации машиностроительной, авиационной, атомной, строительной и других отраслей принимают меры по предотвращению или замедлению развития различных дефектов, поскольку продление ресурса работы имеющейся техники намного выгоднее закупки новой.
Под дефектом понимают каждое отдельное несоответствие продукции требованиям, установленным нормативной документацией [2]. Дефекты образуются в процессе проектирования, изготовления, монтажа, установки конструкции, то есть являются производственно-технологическими, а также возникают в процессе эксплуатации и ремонта.
При выборе метода НК необходимо учитывать следующие факторы: характер дефекта и его расположение, чувствительность метода контроля, состояние и шероховатость поверхности, условия работы детали и технические условия на конструкцию/изделие, условия контроля, форму и размеры деталей, доступность деталей и зоны контроля [3].
С учетом перечисленных факторов применяется тот или иной метод контроля, но чаще всего используют два и более метода для проверки качества конструкции. Так, при помощи радиографического контроля хорошо выявляются объемные поры и включения, а также плоскостные дефекты (непровары, подрезы, трещины) с раскрытием более 100 мкм. Ультразвуковую диагностику применяют для обнаружения плоскостных дефектов с раскрытием менее 100 мкм, а поры и включения выявляются сложнее. Часто используется и радиографический и ультразвуковой методы для контроля одного изделия, это предотвращает с большой степенью пропуск дефекта.
По стоимости выполнения контроля к наиболее дорогостоящим относятся радиографические методы и метод течеискания. Это связано, прежде всего, с длительностью операций контроля, а также -необходимостью существенных капитальных затрат на оборудование и производственные помещения. Если, например, сравнивать затраты на радиационный и ультразвуковой контроль сварных соединений толщиной 10...20 мм, то для ультразвукового контроля они будут в 3—5 раз меньше. Преимущество одного вида контроля над другим будет возрастать с увеличением толщины сварных соединений [4].
Следует отметить, что методы контроля выбирают из условия наиболее надежного обнаружения возможных дефектов. Но, к сожалению, не всегда с помощью одного метода НК можно полноценно продиагностировать изделие, и чаще всего, используется комбинация методов НК.
По итогам профессиональных дискуссий в научных и практических изданиях по НК за последние несколько лет можно увидеть, что результаты контроля становятся более точными, а сами методы - более информативными вследствие применения более сложных математических методов и алгоритмов обработки данных, новых методических приемов, базирующихся на традиционно используемых в практике НК.
Многие методы и их технологическая подготовка автоматизированы частично, так, например, радиографический, ультразвуковой, вихретоковый, магнитопорошковый, где специалист проводит визуальную оценку по выходным данным и использует рукописную ТК. В этой связи наиболее актуальной задачей является создание автоматизированных систем по технологической подготовке к контролю (разработка ТК) и обработке растровых изображений для этих методов.
Процесс технологической подготовки контроля, разработки и проектирования автоматизированных систем НК не должен отдаляться во
времени от процесса разработки основного оборудования для производства. Автоматизированные системы НК могут использоваться как самостоятельные устройства для входного, выходного или послеоперационного контроля продукции [5].
Важно отметить, что ВИК позволяет выявлять наиболее часто встречающиеся поверхностные дефекты, и, кроме того, он является обязательным не зависимо от видов деятельности, при которых применяется НК [6].
При этом, ВИК является самым простым в применении и недорогим методом НК, но, в тоже время, достаточно надежным источником точной информации о соответствии сварных швов, основного металла, наплавок и т.д. техническим требованиям.
Средства, порядок и методика ВИК предусматриваются технологическим процессом производства и нормативной технической документацией. ВИК при оценке состояния основного материала и сварных соединений в процессе эксплуатации технических устройств и сооружений выполняют в соответствии с требованиями руководящих документов (методических указаний) по оценке (экспертизе) конкретных технических объектов, устройств и сооружений. Для эффективного выявления дефектов специалисты по любому виду НК должны уметь выбрать подход, разработать методику проведения контроля и создать необходимые приспособления. Кроме того, эти специалисты должны соответствующим образом подготовить технический персонал для проведения требуемого контроля и обработки его результатов.
В условиях возрастающих требований к скорости и степени автоматизации процесса контроля состояния техники, конструкций, объектов наряду с приборными средствами для ВИК на первый план выходят инструменты для подготовки ТК контроля, обработки и надежного архивирования результатов контроля. Такими инструментами, как правило, являются специализированные (прикладные) программные средства и комплексы. Анализ современного прикладного программного обеспечения свидетельствует о том, что универсального программного решения, способного в автоматизированном режиме осуществлять весь цикл работ от составления ТК, получения информации с оптико-электронных приборов ВИК (видеоэндоскопов, проталкиваемых камер и пр.) до генерации готовых отчетов, до недавнего времени не существовало [7].
В настоящее время практически на каждом промышленном предприятии внедрены и эксплуатируются системы электронного документооборота финансово-экономического и производственного назначения (1С: Бухгалтерия, 1С: Предприятие, Т-БЬЕХ БОСб и т.д.). Управление данными о технологии производства (контроля) и его подготовки является составной и неотъемлемой частью в промышленном производстве. ТК контроля является обязательной частью технологической (технической) документации (ТД) на любом предприятии, осуществляющим
выпуск сложной наукоёмкой продукции. При помощи автоматизации основных технологических и производственных процессов можно добиться более гибкой управляемости предприятием и обеспечить требуемое качество выпускаемой продукции.
Отечественные предприятия имеют, как правило, большой архив бумажной ТД и вынуждены мириться с рядом проблем, присущих классическому бумажному документообороту [8], такими как: потери времени, связанные с отсутствием необходимой ТД на рабочем месте технолога и длительным процессом поиска требуемого документа; низкий процент использования наработок вследствие отсутствия механизмов их эффективного поиска в большом количестве существующей ТД; длительный процесс согласования и выпуска ТД; большие временные затраты на учет и тиражирование ТД; медленный процесс актуализации ТД.
Очевидно, что внедрение системы электронного документооборота в большинстве случаев позволяет ликвидировать указанные недостатки. Наиболее рациональным способом является автоматизация «по частям», т.е. внедрение отдельных модулей ПО на разработку и выпуск конструкторской, технологической документации, отчетов по трудоемкости на изделие и его составные части и т.д., а также дальнейшее объединение ПО в единую прикладную информационную систему. Одними из важнейших требований, предъявляемых к подобному роду ПО являются легкая интеграция с уже действующими на предприятии программными приложениями и возможность доработки ПО под выдвигаемые технические требования.
Исходя из разностороннего анализа предметной области и выполненных прикладных исследований, была разработана пилотная версия ПО «ТК ВИК», предназначенная для технологической подготовки производства в части автоматизированного составления ТК ВИК сварных соединений. ПО представляет собой фундамент для информационной системы разработки ТК по различным видам контроля, объектам промышленности, элементам контроля (сварные соединения, наплавки, основной материал и т.д.). Эта информационная система может быть интегрирована в электронный конструкторско-технологический документооборот на основе применения универсального обменного ХМЬ-формата, а также позволяет оптимизировать схему обработки данных, уменьшить трудозатраты на выполнение отдельных технологических операций. Актуальность разработки и применения ПО обусловлена отсутствием единого, унифицированного формата оформления выходного документа ТК, наличием неточностей и ошибок в ТК, нарушением требований содержания текстовой и графической части ТК, использованием различных, в том числе, неактуальных информационных источников нормативно-технической документации для ТК, длительными сроками передачи и согласования ТК. Тем самым, разработанное ПО, уже на начальном уровне своего применения существенно сокращает длительность разработки ТК на основе формализации этапа подготовки и кодирования
исходной конструкторско-технологической, методической и нормативно-технической информации.
Таким образом, на основе выявленных и проанализированных предпосылок, отмечая актуальность и целесообразность разработки электронных ТК для различных методов НК, следует отметить, что в рамках выполнения и опытной эксплуатации пилотного проекта ТК ВИК были успешно решены задачи, связанные, прежде всего, с повышением эффективности труда инженера-технолога за счет быстрого формирования ТК; ускорением процессов согласования и выпуска ТК; повышением эффективности работы с нормативно-технической документацией за счет создания удобной пополняемой электронной библиотеки; оперативным предоставлением актуальной ТД производству. Несомненно, обозначенные подходы позволят существенным образом сократить материальные и временные затраты на создание и эксплуатацию разнообразного технологического оборудования и сложных объектов в различных отраслях отечественной промышленности.
Использованные источники:
1. Гетман А.Ф., Козин Ю.Н. Неразрушающий контроль и безопасность эксплуатации сосудов и трубопроводов давления.- М.: Энергоатомиздат, 1997.- 288 с.
2. Горбачев В.И., Семенов А.П. Радиографический контроль сварных соединений: Учебно-методическое пособие / Под ред. к. т. н. В.И. Горбачева.- М.: Издательство «Спутник+», 2009.- 458 с.
3. Фирсов А.М. Основы неразрушающего контроля материалов и деталей машин: Учебное пособие.- СПб: Изд. Центр СПбГМТУ, 2009.- 50 с.
4. Алешин Н. П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений: Учебное пособие.- М.: Машиностроение, 2006.- 368 с.
5. Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн.1 / Под ред. В.В. Клюева- 2-е изд.- М.: Машиностроение, 1986.- 488 с.
6. Коновалов Н.Н. Обоснование применения методов неразрушающего контроля для оценки качества сварных конструкций грузоподъемных кранов // Известия ТПУ, 2004.- №7.- С. 102-103.
7. Мачихин А.С. Современные технологии визуально-измерительного контроля газовоздушного тракта авиадвигателей // Двигатель, 2009.- №1.- С. 26-28.
8. Мокрецов М.О., Петров И.Г. Опыт применения программного комплекса T-FLEX для автоматизации процессов конструкторско-технологической подготовки производства // Машиностроительные и смежные отрасли, 2015.-№4.- С.1-4.
