ГОЗ - мониторинг

Авторизация

Логин:
Пароль:

Поиск

Опытно-конструкторская цифровизация: насколько виртуальным станет флот первой пятилетки ГПВ
Тема: Промышленность, Статьи

Переход на контракты жизненного цикла кораблей, о котором говорят уже больше 15 лет, требует полностью цифровой модели взаимодействия на всех стадиях жизни изделия. Но сопутствующая цифровизация регулярно буксует: проектанты, верфи, эксплуатанты и ремонтники часто используют разные программы, а стремление собрать ПО воедино и стандартизировать его пока еще не удалось воплотить на уровне всей отрасли, прежде всего Объединенной судостроительной корпорации. Речь идет также о внедрении полноценной системы обмена электронными данными и других комплексов отраслевого масштаба. Mil.Press FlotProm разобрался, могут ли современные технологии, в частности 3D-проектирование и электронные технические руководства, сдвинуть сроки "влево", а также на каком этапе находится их внедрение в отрасль в целом на уровне систем жизненного цикла корабля и обмена данными между всеми субъектами этого процесса.

3D-модель ТАВКР "Адмирал Горшков" в системе T-FLEX

Перевести отрасль в "цифру"


28 июня 2018 года Минпромторг опубликовал проект стратегии развития судостроительной промышленности до 2035 года. Реализация плана разбита на три этапа. Второй этап (2021–2025 годы) предусматривает в том числе "формирование единого цифрового пространства". Из истории и структуры отрасли военного кораблестроения очевидно: реализация ляжет прежде всего на Объединенную судостроительную корпорацию как отраслевого системного интегратора и на входящие в ОСК конструкторские бюро, верфи, а также на профильные подразделения ВМФ.

Журналисты Mil.Press FlotProm опросили сотрудников ведущих российских КБ и заводов, а также представителей ОСК, чтобы понять, насколько отрасль готова перейти к единому цифровому пространству. Определенные итоги можно будет подвести уже через пять лет, то есть еще до конца реализации госпрограммы вооружения на 2018–2027 годы.

Терминология


Переход на цифровые модели управления жизненным цикла изделий (СУЖЦ, англ. – PLM, product lifecycle management) требует применения сложных комплексов специализированного ПО. Речь идет прежде всего о системах автоматизированного проектирования (САПР, англ. – CAD, computer-aided design). Их использование подразумевает объединение или интеграцию САПР и систем инженерного анализа (англ. – CAE, computer-aided engineering), автоматизированных систем подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ (англ. – CAM, computer-aided manufacturing) и систем управления данными об изделии (англ. – PDM, product data management). Все это и входит в понятие СУЖЦ.

"Цифра": объединяя, ускоряем


Объединение всех этих сложных программных комплексов позволит значительно ускорить работу над кораблем, судном или подлодкой на каждом из этапов его жизни. Делать это нужно на уровне всей отрасли с привлечением эксплуатантов, прежде всего ВМФ.

Сейчас каждое КБ работает в той или иной САПР, дорабатывая ее и добавляя собственные надстройки. При этом системы автоматизированного проектирования подразделяются на "легкие" (двумерные) и более сложные ("средние", т.е. трехмерные, и "тяжелые", описывающие изделие полностью и на разных уровнях).

3D-модель судна в системе AVEVA

Для обмена данными с заводом в идеале нужно использовать одну и ту же электронную модель, не разделенную на проектную и построечную, объяснил Mil.Press FlotProm источник в I ЦНИИ кораблестроения ВМФ. Такой формат взаимодействия в российском кораблестроении массово начали внедрять в конце 2000-х – начале 2010-х годов. Ключевую роль здесь должны играть проектанты, "плясать надо от них", – отметил он. В середине 2000-х КБ и верфи выстраивали собственные схемы взаимодействия и передачи документации, зачастую "тет-а-тет", что усложнило внедрение неких единых правил обмена данными для отрасли в целом. С другой стороны, такая практика сложилась еще до создания ОСК.

Опыт других крупных корпораций?

ПАО "ОДК-Сатурн" использует технологию сквозного проектирования изделий с начала XXI века, сообщили изданию в пресс-службе компании. Полностью цифровым стал и проект стратегического бомбардировщика-ракетоносца Ту-160М2. Корпорация "Иркут" в середине 2010-х годов начала вести "электронные дела" всех выпускаемых самолетов Як-130. Над цифровизацией послепродажного обслуживания "сто тридцатого" работали около десяти лет. Этот опыт применяют и на других самолетах.
В Объединенной авиастроительной корпорации уже создаются "цифровые двойники" – модели производственной кооперации предприятий. Пока коллеги внедряют информационно-аналитическую систему, кораблестроителям до системной интеграции далеко. Еще не на всех предприятиях ОСК внедрены системы цифрового проектирования и моделирования, не все КБ могут обмениваться рабочей конструкторской документацией (РКД) с верфями и с флотом.

Как КБ и верфи цифровизируют проектирование и постройку


В 2012 году гендиректор Морского инженерного бюро Глеб Егоров заявил, что "кроме громадного объема РКД, да еще и в бумажном виде, ничего отличительного и особенного в нашем проектировании нет". Он также отметил, что это вопрос в том числе к заводам.

Mil.Press FlotProm узнал об опыте ведущих конструкторских бюро и заводов России и проанализировал их достижения в области 3D-моделирования, цифрового судостроения и создания интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР). И что же выяснилось?

3D-опыт Северного ПКБ


Северное проектно-конструкторское бюро начало тестовое использование САПР FORAN в 1997 году. С помощью этой системы конструкторы смакетировали ряд помещений фрегатов проекта 11356. По данным сайта разработчика ПО, каталонской компании SENER, бюро использует программу с 2000 года, число пользователей – 100. В системе спроектирован в частности пограничный сторожевой корабль проекта 22460. С 2007 года КБ начало использовать FORAN как источник данных для получения КД.
Первым по-настоящему "цифровым" кораблем Северного ПКБ стал фрегат проекта 22350 "Адмирал Горшков". Его трехмерная модель выполнена с высокой степенью детализации. С помощью 3D-моделирования создана в том числе схема прокладки 26,5 тысячи кабелей общей длиной более 450 км. Это позволило сократить количество кабеля, закупаемого верфью, а также избежать других сложностей.
Северное ПКБ использует САПР FORAN, передавая "Северной верфи" соответствующую РКД на всех этапах строительства. В бюро отмечают, что этот тип документации позволяет сократить число ошибок и сэкономить время заводчан, необходимое для изучения чертежей и других документов, которые стали частью модели.

3D-модель корабля в системе Foran

КД нового поколения, передаваемая Северным ПКБ "Северной верфи" на всех этапах строительства, включает в себя альбомы и файлы раскроя корпусных конструкций, файлы гибки для станков с ЧПУ, альбомы карт-эскизов труб, изометрий ветвей трубопроводов, а также чертежи раскроя систем вентиляции и газоходных трактов.

При этом каждый элемент модели служит источником данных для разного вида документации (ИЭТР, чертеж насыщения, спецификация к электромонтажному комплекту, кабельному журналу и т.п.). Таким образом КД можно выпустить в кратчайшие сроки и с любой степенью детализации. Важно, что электронная модель не разделена на проектную и построечную, то есть она единая.

С 2015 года Северное ПКБ обменивается данными с заводами-строителями по безопасному каналу. По словам источника издания, подобный формат обмена данными реализован по крайней мере с двумя предприятиями – "Северной верфью" и "Севмашем".

"Однако не на всех российских верфях такой тип документации востребован, – говорит один из конструкторов предприятия. – Существующие нормативные документы серьезно устарели и нуждаются в пересмотре. Нужны также стандарты отрасли (ОСК) по выпуску документации с учетом возможностей современных САПР и технологий производства".
Вместе с тем при строительстве корабля флот, КБ и верфь столкнулись с рядом серьезных проблем: этапы проектирования и постройки "Адмирала Горшкова" согласовали недостаточно хорошо; методы коммуникации передачи информации между заинтересованными организациями, а также стандарты и нормативные документы серьезно устарели; опрошенные кораблестроители и заводчане отметили в целом медленный переход к современным методам проектирования и постройки. Примечательно, что те же недостатки отмечал в одном из своих докладов экс-гендиректор Северного ПКБ Владимир Спиридопуло.

Программная разноголосица российских проектантов


Один из лидеров 3D-проектирования в российском кораблестроении – Невское ПКБ – еще в советские годы наладило передачу цифровых данных на "Черноморский завод" в Николаеве. Проектирование велось в системе FORAN. 3D-модели создавались для ТАВКР "Адмирал Горшков" (сегодня – "Викрамадитья") и БДК "Иван Грен", НИТКА и других проектов. Выпуск РКД осуществляется в системе ShipConstructor, процесс интегрирован с российской комплексной информационной системой (КИС) Tronix. Последняя совмещает функции CAD-CAM системы с элементами PDM и функцией электронного документооборота.

Работы по авианосцу "Викрамадитья" показали, что производительность труда по сравнению с серединой 1980-х, когда создавался ТАВКР "Адмирал Горшков", выросла в 2,5–3 раза. Количество извещений уменьшилось в 3–5 раз. Объем документации возрос в полтора раза, штаб бюро сократился вдвое. Сроки строительства остались прежними. КИС Tronix также использовали "Балтийский завод", "Северная верфь", НПКБ и другие предприятия.

3D-модель плавкрана 02690 от IGA Technologies

ЦМКБ "Алмаз" в начале 2010-х создавало свои 3D-модели в программе Tribon (компания AVEVA), позднее перешло на ПО AVEVA Marine; бюро отладило передачу данных на "Янтарь", "Звездочку" и Средне-Невский судостроительный завод. Тот же программный продукт использует Зеленодольское ПКБ. Приемка моделей на предприятии организована в комнате виртуального прототипирования с использованием 3D-очков. Похожий опыт есть у компании "НовИТ ПРО", разработавшей трехмерные модели для ДЭПЛ проекта 636.3.

Мобильный центр сопровождения заказов. Рабочая зона

КБ "Спецсудопроект" разрабатывало трехмерные модели в программе CATIA. Инженеры бюро также создавали ИЭТР для судна обеспечения "Эльбрус" проекта 23120 и плавкранов проекта 02690.

По словам замначальника ЦКБ "Балтсудопроект" Александра Сальникова, вся РКД на корабли и суда уже пять лет делается посредством 3D-моделей, созданных в САПР. Речь идет о морских буксирах проекта 23470, строящихся на Ярославском судостроительном заводе, гражданских судах снабжения проекта 22420 и портовых ледоколах проекта 30044.

Таким образом даже беглый обзор используемого ПО позволяет утверждать, что за первые полтора десятилетия XXI века КБ и верфи, занимающиеся надводными кораблями, выстроили систему обмена КД, часто в формате "тет-а-тет". Привести ее к единообразию – задача непростая. Каждое предприятие выбирало софт исходя из собственных предпочтений, конструкторы и управленцы привыкли в нем работать.

С надводным кораблестроением все более-менее понятно: здесь КБ и верфи работают не только с военными, но и гражданскими заказчиками, в том числе международными, поэтому переход на более современные средства проектирования шел быстрее. Иногда суда, разработанные в России, строили за рубежом, и заказчик требовал сразу создавать проект в 3D.

3D-проектирование уходит под воду


Подводное кораблестроение более консервативно. Здесь 3D-проектированием плотно занялись лишь в начале XXI века, хотя определенные наработки были и раньше.

Санкт-Петербургское морское бюро машиностроения "Малахит" начало внедрять технологии 3D-проектирования для многоцелевых АПЛ проекта 885М "Ясень-М" в 2003–2005 годах. Трехмерные модели применяли в частности для подготовки РКД. Работы по проекту выполнялись в системе Creo (ПО для 3D-моделирования, пример "тяжелого" САПР). В начале XXI века бюро рассматривало 3D-моделирование только как элемент проектирования и выпуска РКД. Но уже к 2007 году "Малахит" в общем перешел на 3D-проектирование и в 2008 году начал передавать на "Севмаш" 3D-модели корпусных конструкций. В 2012–2013 годах северодвинские корабелы получили больше сотни моделей крупногабаритных секций наружного корпуса для "Ясеней-М". Создана библиотека 3D-моделей оборудования, насчитывающая более 100 тысяч единиц. Разрабатывались также модели основных корпусных конструкций заказа.
"Когда работа только начиналась, мы еще не были готовы к тесному взаимодействию с заводом-строителем, но постепенно осознавали необходимость создания единого информационного поля", – рассказывал в 2012 году гендиректор "Малахита" Владимир Дорофеев.
КБ "Малахит" в 2006–2007 годах внедрило на основе Windchill – системы для управления жизненным циклом изделия – комплекс управления электронной техдокументацией. Он использовался для разработки цифровой РКД проектов 885М и 971М (шифр "Щука-Б"). В системе хранили электронную КД, она позволила полностью перейти на электронный документооборот в рамках проекта. Windchill в "Малахите" внедряла петербургская компания Irisoft. Она же занималась автоматизацией электронного каталога ЗИП для "Адмиралтейских верфей". Электронная модель изделия также хранится в Windchill.

Программа Windchill для управления жизненным циклом изделия

"Севмаш" осваивал новую методологию получения данных от КБ в рамках проекта "Цифровая верфь". К 2013 году завод использовал в частности САПР FORAN. Для платформы "Приразломная" конструкторы предприятия разработали 90% КД, используя еще собственную САПР "Бриз". В ноябре 2011 года на научно-техническом совете предприятия решили перейти от PDM-системы собственной разработки к системе стороннего производителя. В октябре 2012 года завод приступил к внедрению системы управления жизненным циклом морской техники на базе программного комплекса компании Dassault Systems (разработчик САПР CATIA). Стартовал также пилотный проект по апробации системы Windchill как базового PDM-решения предприятия. К началу 2017 года специалисты КБ "Севмаша" впервые создали полную 3D-модель корпуса АПЛ. Пилотным проектом стала подлодка спецназначения "Хабаровск".

Конструкторы "Севмаша" и 3D-модель АПЛ "Хабаровск"

Также верфь перешла от использования AutoCAD, в котором чертили в начале 1990-х, к CAD-системе FORAN. При этом в 2000-х и даже 2010-х годах конструкторы столкнулись с проблемой несоответствия стандартов ГОСТ и теми, что используют ведущие зарубежные САПР. На одном из проектов специалисты "Севмаша" доводили чертежи до требований устаревших российских стандартов посредством AutoCAD, т.е. фактически в ручном режиме. Об этом изданию сообщил источник, знакомый с ситуацией.
В идеале 3D-модель, встроенная в различные системы, должна объединить КБ и завод, что позволит отказаться от использования устаревших комплектов рабочих чертежей. Верфь сможет получать из CAD-системы чертежи без необходимости доводить их до требований ГОСТ. Один из опрошенных инженеров назвал их "дремучими" и подчеркнул, что натурное макетирование на строящемся корабле должно уйти в прошлое. Ведь завод-строитель уже сам может выпускать рабочие чертежи.
Позиция Росстандарта (нажмите, чтобы развернуть)
    Как рассказал в мае 2018 года замруководителя Росстандарта Антон Шалаев на VII форуме "Информационные технологии на службе оборонно-промышленного комплекса России", в фонде документов по стандартизации оборонной продукции – порядка 50 тысяч позиций. В фонде нацстандартов – около 30 тысяч документов. Из этих 80 тысяч единиц менее 40% приняты до 1991 года. "Буквально за несколько лет удалось существенно обновить нормативно-техническую базу как гражданской стандартизации, так и стандартизации оборонной продукции. Эти процессы продолжаются", – отметил Шалаев. Появился целый ряд программ стандартизации в разных отраслях. В конце 2017 года Минпромторг, Минобороны и Росстандарт утвердили программу нормативно-технического обеспечения управления ЖЦ вооружения, военной и спецтехники.
ДЭПЛ проекта 636 "Варшавянка"

Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" начало использовать 3D-моделирование в конце 1990-х годов для гражданских заказов. Предприятие закупило ПО для трехмерного проектирования технологических объектов – систему PDS компании Integraph. Позднее для создания платформы "Беркут" закупили систему 3D-моделирования AVEVA PDMS. Бюро также использовало ПО AVEVA Tribon. В 2012 году начальник группы трехмерного моделирования нефтегазодобывающих платформ предприятия Михаил Григорьев говорил, что переход на безбумажную организацию труда инженера в "Рубине" "пока всерьез не рассматривается".

В КБ разработали ДЭПЛ проекта 636 "Варшавянка", последние модификации которой достаточно популярны на внешнем рынке. По данным источника издания в российской оборонке, "Рубин" по-прежнему медленно осваивает трехмерное проектирование подлодок и не торопится передавать соответствующие модели заводу-строителю "шестьсот тридцать шестых" – "Адмиралтейским верфям". 3D-модели для ремонта ДЭПЛ проекта 636.3 с 2015 года делала петербургская компания "НовИТ ПРО".

Трехмерные модели корпуса, общесудовых систем, кабельных трасс и оборудования ДЭПЛ пр. 636.3

Ранее она же занималась трехмерным проектированием отдельных узлов атомных "Ясеней-М" и "Бореев-А". На самих "Адмиралтейских верфях" не смогли оперативно рассказать Mil.Press FlotProm об опыте 3D-проектирования и прогрессе в области цифровизации, порекомендовав обратиться в ОСК.

Как 3D приходит в проекты прошлого


Цифровизация кораблей и судов старых, "докомпьютерных" проектов, – дело крайне трудоемкое. Учитывая солидный средний возраст боевых кораблей дальней морской и океанской зоны и фактический отказ от постройки крейсеров, эсминцев и вертолетоносцев, остается ремонтировать старые БПК и СКР по старой документации. Что, конечно, не добавляет скорости.

3D-модель носовой части эсминца пр. 956 для ВМС НОАК разработки "НовИТ ПРО"

Отдельная проблема – в самой структуре российского кораблестроения, повторяющей советское разделение верфей и КБ. Речь идет о стыковке бумажных и цифровых технологий проектирования, производства, эксплуатации и ремонта. Конфликт интересов, иски контрагентов, разные бизнес-задачи предприятий часто тормозят постройку кораблей. Структура ОСК, призванная интегрировать все это в единую систему, пока еще не достигла своих целей. Один из выходов применительно к старым кораблям – цифровизация "бумажных" проектов или их частей в зависимости от желания заказчика. Такие примеры в российском кораблестроении есть: та же "НовИТ ПРО" разрабатывала РКД на часть корпуса эсминцев проекта 956, строившихся для ВМС Народно-освободительной армии Китая. Проработали в частности палубный и якорный клюзы в носовой части корабля. Таким образом помочь крупным КБ и верфям цифровизироваться могут сравнительно небольшие фирмы.

Цифровизация: бесконечное приближение


Новые технологии в российском кораблестроении развивались на каждом предприятии как бы сами по себе – как в сложные 1990-е, так и в сытые 2000-е годы. Единая информационная структура ОСК только создается, в ней по-прежнему много разрозненных информационных систем, отмечал в 2017 году директор департамента информационных технологий ОСК Антон Думин.

Сейчас IT-департамент ОСК внедряет концепцию управления жизненным циклом изделия, управления знаниями, параллельного проектирования, а также работает над интеграцией информационных систем финансового контура. По-прежнему нужна общая система организационно-распорядительного документооборота внутри корпорации.

Исходя из пятилетней стратегии развития информационных технологий ОСК, принятой в 2016 году, единого универсального решения и последующего развертывания централизованных систем на крупных предприятиях корпорации ждать не стоит. Иными словам, корпорация пока не унифицирует информационные системы. Речь может идти лишь об ограничении централизованных систем, которые помогут консолидации данных. Вместе с тем обмен данными объединят в единый контур. Автоматизация в том или ином виде присутствует уже на всех заказах, на каждом этапе жизненного цикла изделий, но пока есть разрывы: где-то по-прежнему используется бумажная документация.
Согласно упомянутой выше стратегии, две ключевые цели развития IT-департамента ОСК – создание единого информационного пространства для поддержки исполнения стратегических задач корпорации – и переход от форма-центричного к дата-центричному подходу в информационных технологиях и процессах группы "ОСК". Для каждой из информационных систем прописан их целевой уровень развития, который определяется массивом, выдаваемым той или иной системой.
Еще одно важное направление – создание единой системы нормативно-справочной информации. Продолжается работа по формированию централизованной информации по всем номенклатурным позициям для осуществления закупок, управления данными об изделиях, учета ЗИП и классификации номенклатуры. По сути, все инициативы направлены на цифровизацию взаимодействия как внутри предприятия и между предприятиями ОСК, так и по отрасли в целом.

Так, по частям, чтобы не нарушить уже сложившуюся систему кооперации, создается единое отраслевое проектно-производственное пространство. В будущем это позволит перевести большинство испытаний в виртуальное пространство и создать "цифровые двойники" всех процессов и элементов отрасли. Все вышеизложенное может выглядеть абстрактно, особенно для людей несведущих, – но архитектура системы сложилась, и ломать ее неправильно. Таково консолидированное мнение опрошенных изданием специалистов. Не все они смогли выступить под своим именем: работа с "военкой" накладывает свой отпечаток.
"Беда в старой идеологии проектирования, – объясняет главный конструктор петербургской судоверфи, пожелавший остаться неизвестным, – Цифровые модели помогают сократить время получения оптимального решения, позволяя безболезненно создавать различные варианты технических решений, подвергать их различным типам анализов и уже после этого уже создавать документацию. Однако существующая практика ОСК требует сначала создавать документацию, и лишь потом строить".
По его словам, это безусловно закрепляет ошибки начального проектирования и усложняет дальнейшие корректировки в дальнейшем. "Цифровое проектирование, напротив, сначала позволяет виртуально безбумажно "построить", причем в различных вариантах, проанализировать, выбрать лучший, а потом уже передавать документацию строителям в любом удобном виде", – отметил эксперт.

К сожалению, сетует он, ГОСТы и ОСТы Объединенной судостроительной корпорации и менталитет руководителей ничего подобного не предусматривают. "Поэтому сегодня САПРы в корпорации – это просто "электронные чертилки", а к системам инженерного анализа (САЕ) вообще относятся настороженно, потому что предлагаемые в составе таких пакетов методики не всегда "по плечу" разработчикам", – резюмировал конструктор.

"Проблему с ГОСТами подтверждают почти все, – рассказал изданию руководитель группы разработки одной из САПР. – Электронная документация и 3D-модель до сих пор фактически не обладают легитимным статусом, поэтому от "бумажек" никуда не уйти". IT-специалист считает, что давно пора обновить нормативную базу и стандарты – это решит много проблем.

"Дело не только в менталитете, а еще в опоре на устаревшие стандарты, – говорит разработчик. – Грубо говоря, сегодня делают, "чтобы никто не придрался", а не чтобы было эффективнее. Так же поступают и военпреды. Если им дать новые нормативы, то они без проблем будут их применять, не боясь получить "по шапке".

Цифровизация-2023


В 2016 году Минпромторг запустил две ОКР, призванные стандартизировать переход к единому цифровому пространству. Речь идет о работах с шифрами "Верфь-М" и "Адаптация". Первая подразумевает разработку "специализированного программно-информационного комплекса для проектного управления строительством гражданской морской техники и сооружений, создание единой отраслевой системы нормативно-справочной информации". Вторая – "создание типового электронно-цифрового макета судна, разработка унифицированного российского формата хранения проектной документации и отраслевой модели передачи данных о проектировании объектов морской техники".

Во втором случае речь идет о создании информационной модели объекта морской техники на примере ледокольного судна, на единое унифицированное решение для хранения проектно-конструкторских данных, а также на разработку основных требований к представлению данных в различных САПР для передачи в единое унифицированное решение для хранения проектно-конструкторских данных. Создается также 3D-модель центрального отсека ледокольного судна.

1 / 2


Конкурс на проведение обеих ОКР выиграл Российский Технологический университет (ранее – Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, МИРЭА). По словам отраслевого источника издания, это непрофильная для таких работ организация. За выполнение ОКР также боролись ЦНИИ "Курс", Курчатовский институт и другие организации. Помимо МИРЭА обеими опытно-конструкторскими работами занималась компания "Системная динамика", на сайте которой в разделе "Проекты" есть информация об обеих работах. Корреспондент Mil.Press FlotProm несколько дней не мог связаться с этой организацией: телефоны, указанные на сайте, молчали.

Вместе с тем саму образцовую цифровизацию проекта судна подготовят лишь к концу 2022 года. Соответствующий документ подписали представители ВМФ и Минпромторга, сообщил Mil.Press FlotProm информированный отраслевой источник. Таким образом пилотный вариант системы цифровизации верфей стоит ожидать не раньше 2023 года. И это в лучшем случае.

Дмитрий Жаворонков