ИСМАРТ СКБ
+7 (952) 301-66-37
info@proship.ooo
14 октября 2016 в 13:21
Судостроительные САПР и их использование в учебном процессе
Рейтинг +1, Голосов 1
1 429

1 Состояние применимости САПР на предприятиях судостроительной отрасли

Современный уровень развития судостроительного производства характеризуется заменой бумажной технологии в проектировании и постройке судов на электронный документооборот. В странах с развитым судостроением, таких как Корея, Япония, европейские страны, основные производители уже практически отказались от бумажных документов. В развивающихся странах, Китай, Польша, Хорватия, идет ускоренное внедрение в производственные процессы IT технологий. Указанные процессы требуют наличия на верфи мощных специализированных САПР со встроенными судостроительными модулями, позволяющими разрабатывать комплексные решения по постройке судов от начала проектирования до спуска.

В России CAD/CAM системы внедряются в проектные и производственные процессы уже около 40 лет, однако в отличие зарубежных предприятий это не привело к  заметному повышению производительности труда при выпуске основной продукции. Одной из главных причин такого положения является то, что большинство российских судостроительных предприятий сильно ограничены в возможности самостоятельного выбора платформы САПР, так как из-за отсутствия собственных проектных подразделений им приходится работать в связке с проектными бюро и институтами, которые используют удобное для себя программное обеспечение. В связи с этим предприятие-строитель при постройке  судна вынуждено использовать аналогичные САПР. В противном случае, данные электронной модели судна нужно будет либо передавать в нейтральном формате, либо конвертировать при помощи программ сторонних разработчиков, либо вообще отказаться от передачи данных моделей. Неопределенность в вопросах выбора платформы САПР препятствует формированию эффективной IT политики и внедрению на отечественных предприятиях современных методов технологической подготовки производства и организации работ по постройке судов. Передача данных в виде трехмерной электронной модели судна от проектанта заводу-изготовителю позволяет создать непрерывную IT-цепочку по постройке судна: технический проект – рабочий проект – производственные подразделения предприятия и значительно сократить время и затраты на подготовку производства в целом, т.к. конструкторский отдел предприятия освобождается от необходимости построения собственной трехмерной модели по чертежам проектанта. Эта же модель может быть использована технологической службой предприятия-строителя для проектирования оснастки, для написания технологии сборки и т.п. Кроме того, трехмерная модель, выполненная в САПР, может быть использована в PDM и PLM-системах, если таковые существуют на предприятии [1-3].

Отмеченные обстоятельства затрудняют также подготовку специалистов для обеспечения работы  систем САПР.

Решение этих вопросов позволит перейти к созданию единой для проектных организаций и предприятий-строителей информационной системы, используемой для передачи, проработки, изменения и управления конструкторской и технологической документацией.

2 Выбор критериев и сравнительный анализ САПР

Широкое разнообразие работ на судостроительной верфи требует большого разнообразия прикладного программного обеспечения, включая САПР, при автоматизации выполнения этих работ. Имея в виду подготовку кадрового обеспечения для работы с САПР, необходимо сразу отметить, что в рамках вузовской программы обучения полноценное уже освоение хотя бы одной комплексной САПР является затруднительной задачей. Поэтому более реальным является обучение работе с 3-4 основными модулями такой системы, изучая которые будущие специалисты могли бы получить целостное представление об использовании САПР в постройке и проектировании судов.

Рынок САПР на сегодняшний день предлагает широкий выбор решений, позволяющих решать проектные и производственные задачи с той или иной эффективностью. Для обоснования выбора подходящей САПР для использования в учебном процессе, проведем анализ применяемых в судостроении САПР.

В качестве критериев для сравнения различных САПР, выберем те которые,  характеризуют потенциальные возможности системы и удобство работы с ней:

1) наглядность интерфейса: определяет, насколько понятным является интерфейс программы и представление основных элементов для человека, не знакомого с системой ранее;

2) простота создания базовых элементов: определяет, насколько просто в системе создавать элементарные геометрические элементы и другие базовые объекты, сколько «кликов» мышью необходимо сделать, чтобы создать один элемент;

3) специализация по отраслевому признаку – т.е. наличие специализированных судостроительных модулей (приложений) в данной САПР. Эффективность работы в контексте судостроительной отрасли напрямую зависит от наличия судостроительных модулей в выбранной системе, т.к. разработчики машиностроительных САПР обычно не учитывают специфики данной отрасли и не предусматривают специальных инструментов;

4) наличие инструментов для импортирования и/или создания сложных поверхностей. Судовая поверхность представляет собой комбинацию сложных поверхностей, для создания которых необходимы специальные инструменты. В случае их отсутствия, должна быть  предусмотреена возможность импортирования геометрии поверхности из стороннего ПО;

5) наличие возможностей создания каталогов типовых элементов корпусных конструкций, систем, оборудования. Большая часть элементов корпуса представляет собой типовые узлы. Судовые системы также состоят из стандартных элементов. Поэтому наличие в САПР инструментов для создания каталогов типовых элементов является одним из важных критериев выбора;

6) производительность при работе с большими сборками. Судно представляет собой сложное комплексное изделие, число деталей при этом может составлять несколько десятков и даже сотен тысяч. Поэтому критерий производительности также является важным;

7) использование САПР на предприятиях и в проектных организациях отрасли. Как уже было сказано выше, выбор САПР на предприятии обусловлен чаще всего имеющимся у проектной организации программным обеспечением. Кроме того, нет смысла обучать студентов системе, которую они не смогут потом использовать в профессиональной деятельности, поэтому при выборе САПР для обучения необходимо обратить внимание на применимость этой системы на предприятиях и в проектных организациях отрасли.

В таблице 1 на основе этих критериев проведено сопоставление различных САПР в той или иной мере используемых на предприятиях и в организациях отрасли.

Критерий  T-Flex C CATIA  Компас Solid

Works

Pro

Engineer

(Creo)

 NX FORAN AVEVA Marine
1.Наглядность интерфейса + + + + + +
2. Простота создания базовых элементов + + + + + +
3. Наличие специализированных модулей (корпус/системы) -/+  +/+  -/+  -/+  +/+  +/+ +/+  +/+
 4.Наличие инструментов для импортирования /создания судовой поверхности  +/-  +/+  +/-  +/-  +/+  +/+  +/+  +/+
 5.Наличие возможностей создания каталогов типовых элементов корпусных конструкций +  ++ + + + +
 6.Производительность при работе с большими сборками  ++  -+ + +  ++  ++
7.Применяемость на предприятиях города + +- +- +- +- +

*) Таблица составлена на основе собственного опыта авторов и литературных источников

Ниже в таблице 2 представлен подробный  анализ на основе данных критериев двух систем автоматизированного проектирования используемых в отрасли: FORAN и CATIA.

Таблица 2 – Сравнительная характеристика САПР FORAN и CATIA

Критерий FORAN CATIA
1. Наглядность интерфейса Интерфейс системы не нагляден и при обучении требует постоянной практики Интерфейс системы нагляден и прост для обучения
2. Простота создания базовых элементов Основные геометрические элементы создаются сложнее, чем в остальных САПР общего профиля; для обучения их созданию нужны специальные знания Основные геометрические элементы создаются несколькими щелчками мыши, каждый элемент может быть создан несколькими способами благодаря широкому функционалу системы
3. Наличие специализированных модулей (корпус/системы) Специализированная судостроительная направленность является достоинством FORAN В CATIA V5, начиная с 14 релиза, присутствуют специализированные модули для судостроения – модуль проектирования общего расположе­ния, модули конструирования корпуса, модуля размещения оборудования и работы с судовыми системами. Функциональность модулей постоянно расширяется, добавляются новые инструменты
4. Наличие инструментов для импортирования /создания судовой поверхности Невозможность импор­тирования твердотельной модели из других САПР. Инструменты для создания сложных судо­вых поверхностей присут­ствуют. Имеются инстру­менты для импортиро­вания поверхности из сторонних приложений в форматах IGES, STEP В системе наличествует широкий функционал для создания поверхностей любой сложности. Также присутствуют инструменты для импортирования поверхности из сторонних приложений в форматах IGES, STEP и др. Поддерживается импорт твердотельных моделей во всех основных форматах.
5. Наличие возможностей создания каталогов типовых элементов корпусных конструкций Инструменты создания параметрических типо­вых элементов представ­лены широко. Кроме того, наличие удобных инструментов приклад­ного программирования позволяет существенно расширять возможности ПО в части каталогов Все судостроительные модули работают на базе каталогов типовых элементов, которые поставляются вместе с продуктом и могут быть дополнены собственными элемента­ми. Инструментарий создания параметрических типовых элементов представлен в полном объеме. Кроме того, наличие удобных инструментов прикладного программирования позволяет существенно расширять возможности ПО в части создания и использования каталогов типовых элементов
6. Производительность при работе с большими сборками Производительность высокая Производительность высокая. CATIA может работать в режиме «кэша», при котором в память загружаются только те элементы, с которыми система работает в настоящий момент, остальные элементы представлены в виде упрощенных графических «заместителей». Основываясь на собственном опыте, можно сказать, что для системы не представляет сложности работа с полным корпусом судна средних размерений (порядка 50 м), насыщенным системами и устройствами, а также оборудованием
7. Применяемость на предприятиях города На предприятиях судостроительной отрасли FORAN применяется (но не так широко, как ранее в советский период и 90-е годы). Частично используется на ОАО «ПО«Севмаш» На предприятиях судостроительной отрасли CATIA используется в «ОАО» Адмиралтейские верфи», ОАО «Центр судостроения «Звездочка», ОАО «Центр технологии судостро­ения и судоремонта», ОАО «ЦКБ МТ «Рубин», ОАО «Северное проектно-конструкторское бюро», ОАО «Мос­ковский судостроительный и судоремонтный завод», ЗАО «Аквамарин» и др.

3 Кадровое обеспечение судостроительных САПР

Отечественный опыт. Российские проектные организации и судостроительные предприятия испытывают острую нехватку специалистов, владеющих приемами навыками работы в среде специализированных судостроительных САПР. Отечественные учебные заведения слабо нацелены на внедрение этих САПР в учебный процесс. Во-первых, потому, что освоение навыков профессиональной работы хотя бы с одним модулем САПР требует от нескольких недель до нескольких месяцев интенсивной работы, которая в рамках учебного процесса не может быть выполнена. Во-вторых, учебный процесс подготовки инженерным кадров построен по дисциплинарному принципу, когда основное внимание уделено фундаментальным понятиям, а прикладной аспект носит больше иллюстративный характер, чем инновационный, заостренный на применение современных инженерных IT-технологий.

Зарубежный опыт. В отличие от России в зарубежных университетах кораблестроительное образование по направлению подготовки «Naval Architecture» строится таким образом, что на ступени бакалавриата предпочтение отдается интегрированным курсам общетеоретической подготовки типа “Basic Ship Theory” или “Ship Design and Construction”, с включением в конце обучения курсов по организации и экономики производства. Часть дисциплин имеет эксплуатационную направленность (Палубное оснащение, Электронные системы, Основы управления и т.д.). Кроме этого перед написанием бакалаврской работы выполняется 1-2 проекта по специальности, в которые включаются элементы CAD с применением пакетов схожих с применяемыми в Севмашвтузе. Это дает возможность за 3-4 года получить базовые знания по кораблестроению,  для работы по специальности на должностях среднего производственного ил инженерного звена. Обучение в магистратуре посвящено узкой специализации, связанной с исследовательской и проектной деятельностью.

 

  1. Заключение по выбору САПР для учебного процесса

При выборе САПР для обучения студентов необходимо руководствоваться данными об использовании платформ не на самих предприятиях, т.к. порой их различные подразделения могут использовать разные САПР, в зависимости от собственных нужд и удобства, а данными об использовании программного обеспечения организациями-проектантами.

Конечно, обучить студентов всем системам за время получения высшего образования не представляется возможным. Поэтому в качестве основной задачи необходимо рассматривать ознакомление студентов с принципами проектирования на основе САПР, доведение до обучаемых всей системы подготовки производства на комплексной платформе на основе трехмерного моделирования.

При обучении студентов под потребности предприятий судостроения выбор САПР сужается до следующего списка: Foran, Creo Parametric (ex. ProEngineer), Catia. Исходя из предложенных критериев, наиболее подходящими системами являются CATIA, Creo Parametric. Эти САПР, помимо широких возможностей базового геометрического моделирования имеют набор специализированных инструментов, ориентированных на применение в судостроительной отрасли; имеют русскоязычный интерфейс, при применении в вузе могут обходиться без жесткого администрирования.

Выбор в качестве основной судостроительной САПР для специального цикла подготовки того или иного специализированного IT продукта  можно и нужно совмещать с включением в учебный процесс различных узкоспециализированных систем, например, AutoCad, при изучении инженерной графики и основ инженерного проектирования, FreeShip при изучении курса теории корабля и т.п.

Литература

  1. Рафаэль де Гонгора. Применение современных средств CAD/CAM/CAE при проектировании кораблей ВМФ. Подход компании SENER // Рациональное Управление Предприятием. № 3. С. 68-72, №4. С. 62-66.
  2. Давидович А.Н. Использование виртуального и материального цифрового производства – будущее судостроительной отрасли // CADmaster. 2010. №2. С. 66-74.
  3. Бубнов А. САПР в судостроении // САПР и графика. 2000. №5.
  4. URL: http://www.catiadesign.org/_doc/catia/v5r14/
  5. URL: http://aveva.ru/fileadmin/content/PDF/AVEVA-RU-Lifecycle_Solutions.pdf
  6. URL: http://www.pts-russia.com/products/creo_parametric_new_gen.htm
  7. URL: http://shipcad.newmail.ru/index.htm
  8. Ларссон Ян. Работа с многосистемными САПР-средами // САПР и графика. 2011. №7. с 50-60.
  9. Ведущий производитель оснастки и комплектующих добивается конкурентных преимуществ за счет внедрения PLM //САПР и графика. 2011. №4. c 4-8.
  10. Проектная деятельность института ООО «СибНИИНП- инжиниринг» на базе технологий AVEVA // САПР и графика. №6. с 6.
  11. SolidWorks 2012: каждый найдет много полезного // САПР и графика. 2011. №9. с 78-82.