ТЕХНОЛОГИИ PLM ДЛЯ РАЗРАБОТКИ НОВЕЙШИХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Дмитрий Николаевич Елисеев,
директор по информационным технологиям ФГУП ММПП "Салют"

"Мы разрабатываем двигатели нового поколения!" - эта фраза является ключевой для ФГУП "ММПП "Салют". Чтобы продолжать быть впереди конкурентов, сохранять позиции на отечественном и мировом рынках, обеспеченные почти столетним периодом развития авиационных технологий, лидеру российского двигателестроения необходимо было внедрять информационные технологии даже в самые трудные времена, и завод неуклонно придерживался этой стратегии. Сегодня предприятие находится в числе ведущих в области внедрения цифровых технологий в разработку и производство изделий, в организацию производства, в разработку прикладного математического обеспечения этих процессов.

Работа "Салюта" по внедрению ИТ однозначно вписывается в концепцию CALS или PLM-технологий - концепцию управления жизненным циклом изделия. Как известно, внедрение PLM уже более 10 лет является признанным в мире инструментом автоматизации машиностроительных предприятий. В России в этом направлении произошло отставание, однако, на нашем предприятии вовремя осознали, что усилия по внедрению PLM обеспечат технологический прорыв и широкие перспективы развития. Сегодня признанным правилом работы предприятий во всем мире становится согласование в электронном виде проектов с партнерами и заказчиками, электронная поддержка процессов эксплуатации и ремонта изделия. Наконец, уже нельзя продать на внешний рынок наукоемкую продукцию без сопроводительной документации в электронном виде.

На путь PLM завод встал отнюдь не под влиянием моды, к этому нас подтолкнула острая жизненная необходимость. В 2000 году было организовано подразделение, способное выполнять работы по созданию индустриальных и транспортных газотурбинных двигателей. Первоначально новая структурная единица получила название ОГК-4 или КБ промышленных газотурбинных установок, сегодня это ОМКБ "Горизонт" с филиалом в Дзержинске, где находится полигон для проведения стендовых испытаний.

Наша стратегия автоматизации включала внедрение объемных методов 3D-моделирования со сквозными технологиями параллельной работы и поэтому мы приступили к созданию многоуровневого комплекса САПР. На массовом уровне в ОМКБ "Горизонт" он включил российские системы КОМПАС-График и КОМПАС-3D. Эти системы мы начали использовать для отработки деталей и узлов изделия в 2D и в 3D, выпуска проектно-конструкторской документации. Что же касается тяжелого класса, используемого нами для создания электронных макетов двигателей, установок и особо сложных деталей, то была выбрана система Unigraphics, широко применяемая в авиационной промышленности.

Еще одной составляющей стал комплекс программ для выполнения газодинамических, теплофизических и прочностных расчетов разного уровня, в частности, MSC.PATRAN+NASTRAN, ANSYS CFX и другие. Все они интегрированы с CAD-системами.
Проектирование такого сложного изделия, как газотурбинный двигатель, требует согласованной работы всей команды разработчиков, поэтому очень скоро настал момент, когда необходимо было реализовать один из краеугольных камней CALS-технологий - внедрить PDM систему управления инженерными данными. Нам было необходимо единое информационное поле, которое связывало бы все работы над проектами, начиная от концептуальной проработки до изготовления серийного образца.

Организация процесса разработки от компоновочной схемы к 3D-модели

При выборе системы мы исходили из того, что нельзя допустить сильной разнородности систем. Поскольку половина конструкторов ОМКБ "Горизонт" работала в системе КОМПАС, мы обратились к компании АСКОН помочь с решением в области управления данными. В 2003 году компания представила свою разработку ЛОЦМАН:PLM. Выбирая систему АСКОН, мы надеялись осуществить проект по внедрению PDM в рамках выделенного бюджета в кратчайшие сроки, задействовав оптимальные ресурсы. Затягивание проекта было недопустимо. Опасения в этом, конечно, оставались. Примеров внедрения CALS-технологий в России на тот момент было крайне мало. Но в итоге работы по проекту были выполнены качественно и заняли немногим более 2 лет, что вполне нормально, учитывая, что разработка системы велась параллельно с внедрением.

Каковы основные результаты? На базе новой PDM-системы ЛОЦМАН:PLM организован конструкторский документооборот. В конструкторском бюро создан электронный архив сканированных чертежей в растровом формате со всеми подписями. PDM-система позволяет нам вести параллельную разработку, работать с актуальным в любой момент времени составом изделия, осуществлять разграничение прав доступа. Недавно все эти задачи стало возможным решать и в Дзержинском филиале, который теперь объединен с московским КБ оптоволоконным каналом. Таким образом, все специалисты работают с единой базой данных.

Мы решили задачу актуального планирования ресурсов конструкторского бюро, предоставления достоверных данных для принятия управленческих решений. Информация предоставляется в нужное время и в нужной форме. Главное - с помощью единого программного комплекса достигается сокращение сроков разработки.

Внедрение и использование новейших информационных CALS-технологий существенно сокращает цикл от проекта до изготовления, и снижают стоимость этих работ. Трехмерное моделирование, создание стереолитографических моделей деталей, численные эксперименты с помощью специализированных программных комплексов значительно сокращают время создания новой продукции, объемы стендовых испытаний, снижают затраты на опытно-доводочные работы и повышают конкурентоспособность предприятия. Резко уменьшается количество дорогостоящих опытных образцов газотурбинных двигателей для испытаний и доводок. Так, в советское время, без применения САПР, разработка серийного ГТД занимала до десяти лет, и изготавливалось до 50 опытных изделий. Сегодня их количество сокращено до двух-трех, а сроки разработки - с десяти до трех-четырех лет.

Новые информационные технологии способствовали скорости и качеству выполнения наших двигателей гражданского назначения. Расскажем о них подробнее.

В соответствии с "Соглашением о долгосрочном сотрудничестве ОАО "Газпром" и ММПП "Салют" нами начато создание газотурбинных установок. Уже сейчас в Ямбурге на ГТЭС-72 работают газотурбинные установки ГТЭ-20С, использующие в качестве топлива природный газ. Отметим, что от начала разработки до создания опытного двигателя данного образца прошло порядка 3 лет.
В 2000 г. "Салют" вышел на энергомашиностроительный рынок с высокоэкономичной парогазотурбинной энергетической установкой ПГУ-60С мощностью 60 МВт, в которой применен впрыск пара в тракт ГТД. Достоинством этой установки является высокий коэффициент использования топлива - более 95 % - при электрическом коэффициенте полезного действия 52 %. Экологические характеристики заявленной парогазовой установки превосходят лучшие мировые образцы.

Строительство новой установки ведется на ТЭЦ-28 АО "Мосэнерго".

КБ выполняет проекты и по созданию двигателей несколько меньшего масштаба. В качестве примера отметим двигатель для маневрового тепловоза, ГТД-1С мощностью 1 МВт, созданный по заказу ОАО "РЖД". Проект выполнен полностью с использованием систем КОМПАС и ЛОЦМАН:PLM.

Работы в КБ промышленных газотурбинных установок имеют большое значение для внедрения CALS-технологий на ММПП "Салют" в целом. Сейчас и на Западе пользователи PLM-решений говорят о том, что нет времени и ресурсов на слишком длительное внедрение данных систем. А поэтому, сами системы и методики их установки должны быть оптимальными с точки зрения функционала, трудоемкости и стоимости. Система ЛОЦМАН:PLM стала именно таким оптимальным решением.

Весь накопленный опыт и кадровый потенциал используется сейчас при внедрении PDM-системы Teamcenter Engineering в авиадвигателестроительном КБ. Как видим, наше предприятие придерживается концепции многоуровневого внедрения PDM, которая распространена как на Западе, так и у наших крупных предприятий.

Итак, в период с 2002 по 2007 год в ОМКБ "Горизонт" создан и внедрен комплекс CALS-технологий, накоплен опыт сквозного проектирования и изготовления ГТД, сокращены продолжительность проектирования и изготовления опытных и серийных образцов изделий, снижены затраты и повышено качество продукции. В итоге - новые технологии дают ФГУП ММПП "Салют" важные конкурентные преимущества на рынке как гражданской, так и оборонной продукции.

Группа компаний АСКОН, разработчик и интегратор в области САПР и PDM.
Санкт-Петербург, Набережная Обводного канала, 193.
Тел.: (812) 703-3933. www.ascon.ru