CC BY
404
УДК 55.45.29
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАК ИНСТРУМЕНТ РЕШЕНИЯ НАУКОЕМКИХ КОНСТРУКТОРСКИХ ЗАДАЧ СУДОСТРОЕНИЯ А.Я. Абдулин, Н.С. Сенюшкин, А.В. Суханов, Р.Р. Ямалиев
В работе рассматриваются возможности применения современных систем автоматизированного проектирования применительно к судостроительной отрасли. Показаны возможности существующих в отрасли систем, проведен их сравнительный анализ
Ключевые слова: система автоматизированного проектирования, СЛБ-система, судно, 3Б-моделирование
В последние годы бурное развитие технических средств, и прежде всего персональных компьютеров (ПК), сетевых технологий,
коммуникационных систем, программного
обеспечения, обусловило углубление и расширение процессов информатизации общества, создание и внедрение на предприятиях современных информационных технологий.
Использование систем автоматизированного проектирования (САПР) в современном
судостроении ограничено. Это обусловливается консервативностью отрасли по сравнению с другими направлениями промышленного производства. Внедрение новых информационных технологий при массовом использовании ручного или часто лишь 2Б-автоматизированного проектирования на судостроительных предприятиях в сочетании с низкой интеграцией производственных процессов, СЛО-систем и отсутствием единых стандартов являются сложной перспективой.
Одновременно в отрасли прослеживаются и другие процессы: глобальное укрупнение
предприятий, создание международных
объединений и разработка совместных транс корпоративных проектов, которые создают условия для финансовой устойчивости и перспективу дальнейшего развития судостроительного производства.
Судостроительная продукция является очень наукоемкой и технологически насыщенной[1]. Наряду с разработками традиционных типов торговых судов, морских пассажирских лайнеров и военных надводных кораблей, развивается проектирование специальных судостроительных сооружений - таких как морские платформы
Абдулин Арсен Яшарович - УГАТУ, магистрант, тел. (347) 273-36-77, e-mail: avia112@mail.ru Сенюшкин Николай Сергеевич - УГАТУ, канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник НИЛ САПР-Д, тел. (347) 27336-77, e-mail: aviastar-ufa@mail.ru
Суханов Андрей Владимирович - УГАТУ, магистрант, тел. (347) 273-36-77, e-mail: andrew.sukhanov@mail.ru Ямалиев Руслан Рафаилович - УГАТУ, мл. науч. сотрудник НИЛ САПР-Д, тел. (347) 273-36- 77, e-mail: yamalrr@mail.ru
различного назначения, скоростные суда с нетрадиционной формой корпуса и др. А боевые подводные лодки с атомными энергетическими установками подлинно являются сосредоточением передовых достижений из различных областей науки и техники. Особенностью данного вида аппаратов является наличие систем автоматического управления, что позволяет сократить численность экипажа. Их проектирование и строительство требуют осуществления отлаженной
многоотраслевой кооперации.
В противоречивых условиях текущего развития судостроительной отрасли особую важность приобретает выбор эффективных средств автоматизации технической подготовки
производства.
В статье приведен обзор существующих в отрасли САПР, с помощью которых эффективность разработки новых изделий повышается в разы. Благодаря применению современных
СЛО/СЛМ/СЛБ-технологий, у конструкторов появляются возможности для создания все более сложных инженерных проектов при сокращении сроков разработки. С помощью данных технологий формируется единое информационное
пространство, в котором находится вся конструкторская документация.
САПС - это интегрированная система автоматизированной конструкторской и
технологической подготовки корпусных
производств верфи на базе локальной сети персональных компьютеров. Система обеспечивает рабочее проектирование корпуса судна и технологическую подготовку
корпусообрабатывающего, сборочно-сварочного и корпусостроительного производств верфи. Она позволяет получить обширную номенклатуру построечной конструкторской и технологической документации в графической и табличной форме, а также карты раскроя листового и профильного проката и управляющие программы для машин термической резки с числовым программным управлением (ЧПУ).
Исходными данными для системы являются документация классификационного (технорабочего) проекта судна, технологические требования завода-строителя судна. а также нормативные документы, используемые при
проектировании и постройке судов. Результатами работы в системе являются разработка и выпуск рабочих чертежей корпусных конструкций и спецификаций к ним, определение формы и размеров всех листовых и профильных деталей конструкций корпуса судна, расчёт разверток и гибочной оснастки (шаблоны, каркасы) для листов всех неплоских поверхностей корпуса судна (наружная обшивка, верхняя палуба и др.), описание деталей по плазовым эскизам (чертежам), автоматический раскрой листового проката с выпуском карт раскроя для автоматической, гильотинной и ручной резки. расчёт управляющих программ для вырезки деталей из листового проката на машинах термической резки с ЧПУ, выпуск карт раскроя для ручной резки профильного проката, ведение ведомостей учёта использованного листового и профильного проката, получение всех необходимых плазовых данных для сборки и контроля установки конструкций корпуса судна, а также расчёт сборочной оснастки (лекальные и коксовые постели) с выпуском чертежей для изготовления и настройки сборочной оснастки и документации для узловой и секционной сборки.
Важной особенностью данной системы является ее ориентированность на решение вышеперечисленных задач для судов любого типа и назначения.
БОИЛМ - специализированная
судостроительная система автоматизированного проектирования, разработанная фирмой 8БКБЯ для проектирования и строительства коммерческих и военно-морских судов.
Система БОЯЛМ - интегрированная система, непрерывно развиваемая фирмой 8БКБЯ, начиная с 1965 года. Сегодня, БОЯЛМ - мощная единая система, охватывающая все стадии проектирования и технологической подготовки, позволяющая рационально, полно и едино вести работы по проекту. Она применяется для проектирования всех типов судов.
Система БОЯЛМ - это семейство связанных модулей, используемых единую Базу Данных, что позволяет обеспечить полную прозрачность топологической модели и позволяет каждому пользователю работать с самой последней информацией по проекту.
При помощи современных 3Б инструментов моделирования выполняется полное создание модели судна. Модель включает не только графическое представление каждого компонента, но и в зависимости от вида детальную информацию об изделии. Компоненты модели могут быть взаимосвязаны с другими компонентами. Изменение одного из связанных компонентов приведет к изменению другого компонента в зависимости от свойств связи. Это позволяет более эффективно модифицировать и дорабатывать существующую модель изделия. Также легко осуществляется проверка на пересечение объектов модели.
Система БОЯЛМ (рис.1) позволяет получать различного вида графическую и текстовую
информацию по проекту для дальнейшей подготовки конструкторской и технологической документации при помощи инструментальных средств системы.
В БОИЛМ предусмотрена возможность передачи данных для систем управления и материально-технических баз.
'ir »-an vr Я1№а ■ 'о Г» я» е п -і- j ***±±41-
“ТТ - Ч і р’ ч ■ ішґ t - : '¡«її L'' -р
с. ■ ч. , . р ip t л л і
Рис.1. Элементы корпуса и механики в системе Foran
Компания TRIBON SOLUTIONS (в
прошлом - Kockums Computer Systems) из Швеции - лидер мирового рынка программного обеспечения для проектирования и управления информационными системами для судостроения и примыкающих отраслей промышленности.
Компания обеспечивает промышленность
программными комплексными решениями уже в течении 30 лет, представляя передовую технологию в проектировании и информационных системах.
Система TRIBON (рис.2) представляет собой специализированную судостроительную систему, построенную на базе прежних разработок фирмы: Schiffko, Autocon, Steelbear. Система TRIBON охватывает все фазы проектирования, начиная от эскизных проработок с комплексом расчетов по статике и динамике судна до выдачи рабочих чертежей (корпус, помещения, трубы, кабель) и технологической оснастки на верфь[2].
“• • • -• ■ . і-- -ЗЗйЫ*
Рис. 2. Применение Tribon в судостроении
Модули системы, охватывающие все
направления проектирования от проектного
проектирования до строительства, пользуются единой Базой Данных по проекту. Это обеспечивает одновременный доступ к данным и позволяет проводить параллельное проектирование. В каждый момент времени инженеру доступна самая последняя информация по проекту.
В системе выдержан единый стиль программирования разных модулей (внешний вид окон, системы фиксированных и выпадающих меню, цветовые спектры, терминология и др.), что создает максимум комфорта при работе пользователя с различными компонентами системы.
САПР МиРЛ8-СЛБМЛТ1С (рис. 3) охватывает
следующие направления в проектировании судов: корпус, трубопроводы, оборудование, насыщение и интерьер.
Рис. 3. Вариант судна в САПР NUPAS-CADMATIC
NUPAS-CADMATIC позволяет инженеру при помощи удобного интерфейса, инструментов 3D, единой базы данных достигать наиболее эффективного проектирования. В системе предусмотрено разделение информации по проекту между различными специализациями. Высокое качество рабочей информации определяется четкой проработкой 3D модели, что приводит к уменьшению ошибок при сборке.
Система CATIA (Computer Aided Threedimensional Interactive Application) - комплексная система автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа.
Система CATIA разрабатывается фирмой Dassault Systemes S.A. (Франция) при поддержке корпорации IBM (США). Система позволяет вести работы от начального проектирования до выпуска чертежей, спецификаций, данных для станков с ЧПУ и т.д. На рис. 4 показана модель крейсера в системе CATIA[3].
Изначально разработчики системы предполагали ее использование в авиационной промышленности. Но эффективность ее
использования показала себя и в аэрокосмической и автомобильной промышленности. В настоящее время разработчики уделяют много внимания по реализации системы в судостроительной промышленности.
Рис. 4. Модель крейсера в системе CATIA
Положительные стороны системы выражаются в эффективном аппарате создания моделей, использовании параметризации, возможности параллельного проектирования, пространственная визуализация модели, моделировании
технологического процесса, единой базе данных.
Модульная структура системы позволяет предприятию подобрать наиболее удобную для использования конфигурацию программных продуктов системы CATIA, которая необходима для выполнения требуемых работ и позволит не переплачивать за неиспользуемые модули.
Система CATIA распространяется как на рабочих станциях под UNIX, так и на рабочих станциях под WindowsNT/9x, в том числе и 64-х разрядных.
В программных продуктах системы CATIA, инженер-судостроитель имеет возможность полного проектирования - от концепции до производственного процесса, используя как специализированные, так и общие модули системы.
Система способна предоставить разработчику
среду трехмерного проектирования модели,
исключая необходимость использования ручных проработок проекта на бумаге. Это позволяет инженеру создавать и производить отладку
компонентов модели, используя 3D визуализацию, и получать готовый и полностью совершенный продукт.
Использование методов параллельного
проектирования и единой базы данных позволяет группам инженеров различных специализаций работать с самой последней информацией о модели.
ShipModel 2000 - программный комплекс для судостроения, функционирующий в среде графических пакетов AutoCAD2000 или Mechanical Desktop, разработан частным предпринимателем Юрием Ивановичем Платоновым, Россия.
ShipModel 2000 обеспечивает формирование теоретической и конструктивной трехмерной модели поверхности корпуса судна плазового качества без ограничений на сложность формы судовых корпусных обводов, расчет теоретических и практических шпангоутов, ватерлиний, батоксов и произвольных сечений, расчет (трассировку)
конструктивных линий корпуса судна (пазов, стыков, линий притыкания палуб, платформ, переборок, выгородок, набора и др.), расчет и выпуск таблиц плазовых координат, разбивку модели корпуса судна на сборочные единицы, описание элементов конструкции корпуса судна и расчет геометрии корпусных деталей,
прецизионную развертку неплоских корпусных деталей без ограничения на сложность формы разворачиваемых объектов с отображением на развертках следов конструктивных линий, вырезов, приклада гибочных шаблонов и т.п., расчет данных и выпуск документации для изготовления оснастки (гибочных шаблонов, каркасов и т.п.), а также некоторых других функций.
ShipModel функционирует в среде AutoCAD 2000 и допускает использование команд Mechanical Desktop, которые ориентированы на проектирование корпусных конструкций по NURBS технологии. Интерфейс программного комплекса ShipModel показан на рис. 5.
Рис. 5. Интерфейс программного комплекса ShipModel
Использование описанных систем требует решения проблемы их интеграции с машиностроительными САПР для проектирования элементов судового энергетического оборудования и насыщения. В последнее время сфера внедрения систем автоматизированного проектирования расширяется, охватывая все новые отрасли общего машиностроения, химическое и нефтехимическое машиностроение, проектирование заводов и промышленных установок, производство товаров потребления, судостроение.
Исходя из вышеизложенного можно заключить, что в отрасли судостроения должна происходить интеграция систем автоматизации проектирования с системами автоматизации производственных процессов.
В настоящее время коллективом ведутся работы по формированию единой методики проектирования судна, основанной на глубокой интеграции процессов разработки, производства и эксплуатации, а также использовании современных СЛЬ8-технологий, РЬМ/СЛБ/СЛМ/СЛБ систем.
Работы ведутся при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.
Литература
1. Захаров И. Г., Постонен С. И, Романьков В. И. Теория проектирования надводных кораблей: СПб.: Военно-морская академия имени адмирала флота Советского Союза Н. Г. Кузнецова, 1997.
2. САПР в судостроении [Электронный ресурс] Режим доступа: http://shipcad.newmail.ru/, свободный.
3. Универсальная СЛБ/СЛМ/СЛБ/РБМ система СЛТ1Л [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.catia.ru/, свободный.
Уфимский государственный авиационный технический университет
SYSTEMS OF THE AUTOMATED DESIGNING AS THE TOOL OF THE DECISION OF THE HIGH TECHNOLOGY PROBLEMS A.J. Abdulin, N.S. Senyushkin, A.V. Sukhanov, R. R. Yamaliev
The present paper covers possibilities of application of modem systems of the automated designing with reference to ship-building branch. It observes systems existing in branch and carries out their comparative analysis
Key words: system of the automated designing, CAD-system, vessel, 3D-modelling
