PLM-решение для проектирования кабельной сети

Система конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) кабельной сети «Интерконнект» была разработана в 2007-2009 годах в группе компаний «Би Питрон» для автоматизации проектирования межблочных и внутриблочных электрических соединений, изготовляемых по заказу предприятий авиационной, аэрокосмической, судостроительной промышленности и других отраслей машиностроения. Разработка была вызвана необходимостью связать разрозненные процессы проектирования механических узлов изделия с его электрической системой и преодолеть отставание в развитии отечественного электротехнического проектирования, повысив, таким образом, эффективность работы конструкторских и производственных подразделений предприятия. Несмотря на то, что на рынке интегрированных CAD/CAM/CAE/PDM-систем достаточно вариантов, предназначенных для автоматизации отдельных видов работ, единого решения для проектирования, подготовки производства кабельных сетей, учитывающего специфику технологии проектирования и производства кабельных сетей, не нашлось.

Вошедшие в состав системы специализированные пакеты охватили прикладные электротехнические и конструкторские задачи, задачи по обеспечению надежности и сопровождению производства. Пакет See Electrical Harness (IGE+XAO) используется для разработки электрических функциональных и принципиальных схем жгута. Из него данные передаются в CATIA (Dassault Systemes), где моделируется размещение 3D-жгута в конечном изделии и раскладка на плоскости (развёртка). Из общей базы данных, реализованной в PDM системе SmarTeam (Dassault Systemes), осуществляется автоматизированный подбор оптимальных в рамках установленных требований к жгуту материалов и комплектующих изделий и их расчёт в соответствии с его габаритными параметрами. Полученные данные о составе изделия могут быть использованы для расчета параметров надежности в RAM Commander (ALD) и переданы в ERP-систему – в данной реализации 1С:Предприятие.

В системе «Интерконнект» воплотились наиболее актуальные представления об управлении жизненным циклом изделия, базирующиеся на методологии, заложенной в PDM-системе ENOVIA SmarTeam (Dassault Systеmes), которая дала возможность тесной интеграции прикладных программных пакетов. В базе данных SmarTeam аккумулируются все результаты, получаемые в специализированных программах. Благодаря этому пользователи «Интерконнект» смогли работать в единой среде и быстро получать доступ к данным, разработанным другими специалистами как в рамках одно и того же проекта, так и во всей организации в целом. Эта система также выполняет функции диспетчеризации работ по проекту и управления инженерными изменениями, созданием версий документов и ведением электронного архива. С помощью графиков Workflow, которые позволяют регламентировать порядок выполнения того или иного бизнес-процесса, участникам проекта выдаются задания на разработку и отслеживается их выполнение, включая прохождение этапов согласования, утверждения, сдачи в архив.

Рационализация процессов подготовки производства кабельной сети

Единая интегрированная система КТПП кабельных сетей «Интерконнект» позволила разрешить наиболее актуальные проблемы, с которыми, так или иначе, сталкивается большинство предприятий, разрабатывающих и производящих электромеханические системы. Традиционно вопросы компоновки агрегатов и трассировки электрических жгутов решались с помощью натурного макетирования изделия, которое начинается только после максимально полного проектирования и изготовления физических прототипов агрегатов и систем и их взаимной компоновки на макете. Стоимость создания натурного макета достаточно высока, при выявлении недостатков в конструкции макет изготавливается повторно, что естественно затягивает процесс проектирования. Поскольку необходимость изменений в конструкции жгута определяется только по факту проведенной трассировки, когда больший объем работ по проектированию конструкции и агрегатов уже выполнен, возможность изменений конструкции крайне мала. При этом перед проектировщиками стоит нетривиальная задача компоновки агрегатов и систем в условиях ограничения пространства и массы с учетом условий эксплуатации. Вместе с этим требования к надежности, пожаробезопасности, стандартизации, эксплуатационной и производственной технологичности, массе, выдвигаемые ко всему изделию в целом, предъявляются и к системе электрических коммуникаций.

Использование «Интерконнект» дало возможность не только сократить протяженность кабельных трасс, а, следовательно, и их массу, но и уменьшить количество ошибок проектирования, связанных с расчётом длин проводов, составлением спецификации, подбором оптимальных комплектующих, что повлекло за собой снижение стоимости как жгута в отдельности, так и кабельной сети в целом. Единая для всех разработчиков база материалов и комплектующих обеспечила соответствие требованиям стандартизации и унификации, а максимальная проработка конструкции всего изделия с учетом коммуникаций на ранних стадиях проекта позволила повысить технологичность конечного изделия. Кроме того, включение в систему инструментов для расчета надежности изделия, которая складывается из характеристик надежности комплектующих, создало условия для перехода от обеспечения надежности «с запасом» к прогнозированию и сознательному управлению этой характеристикой. Эффективность внедрения обусловила востребованность системы «Интерконнект» на рынке, что в свою очередь стимулирует «Би Питрон» постоянно работать над дальнейшим развитием системы.

Параллельная разработка механических и электрических систем изделия

Если раньше процесс разработки изделия начинался с ввода в систему исходных данных об электрической схеме жгута, на основании которой разрабатывалась его 3D-модель, то теперь возможны три сценария проектирования, последовательно расширяющие интеграцию «Интерконнект» в процесс проектирования. В самом простом варианте система может работать с готовой геометрической моделью электрического жгута в любом из 3D-форматов. На ее основе в «Интерконнект» формируется конструкторская и технологическая документация в соответствии с ЕСКД и корпоративными стандартами оформления, разрабатываются технологические процессы, и рассчитывается трудоемкость изготовления жгута. Для следующего варианта в качестве исходных данных пользователю достаточно иметь электрическую схему обстановки (конечного изделия). В «Интерконнект» конструктор делит ее на жгуты, и разрабатывает их 3D-модель в контексте обстановки, исключая, таким образом, этап натурного макетирования, после чего разработка ведется по первому сценарию.

Наиболее продвинутый на сегодняшний день метод использования «Интерконнект» заключается в автоматизированной разработке жгутов отдельной системы. Его основное отличие от предыдущего метода в том, что деление кабельной сети на жгуты выполняется в заранее зарезервированном пространстве автоматизированным образом в зависимости от параметров электрических соединений и условий эксплуатации. Конструктор лишь выбирает оптимальный вариант конструкции кабельной сети. Благодаря резервированию пространства под электрические соединения в конструкции конечного изделия, проектирование кабельной сети осуществляется параллельно с проектированием механических систем и расстановкой оборудования.

Идея метода заключается в следующем:

• в систему поступает общая компоновочная 3D-модель обстановки, данные об оборудовании и блоках, между которыми необходимо провести электрические соединения, а также технические требования к этим соединениям (условия эксплуатации, материалы, ограничения по массе, диаметрам и радиусам гиба жгутов и т.д.);
• с помощью специализированных инструментов электротехнического проектирования осуществляется разработка электрической схемы, при этом в автоматизированном режиме осуществляются проверки на правильность ее выполнения и соответствие ТЗ (правильность подключения клемм, соответствие выбранных типов проводов заданным параметрами сигналов, выбор типа соединителя в зависимости от количества контактов и сечения проводов, наличие проводов на логических линиях связи, наполняемость соединителя, задвоенность клемм и т.д.);
• электрическая схема кабельной сети описывает типы и характеристики электрических связей между блоками оборудования, а также типы материалов, используемых для обеспечения этих электрических связей. В свою очередь материалы подбираются автоматизированным способом в зависимости от параметров электрических цепей схемы согласно ТЗ. Система использует единую базу данных комплектующих, а результат проектирования способна передавать в базу данных ENOVIA SmarTeam не только в виде схемы, но и в виде структуры изделия, которая будет использована при дальнейшем проектировании;
• полученная электрическая схема с данными об электрических связях и материалах и исходная модель обстановки поступают в CATIA. В CATIA осуществляется трассировка жгутов в обстановке, производится развертка жгута для последующей разработки документации;
• параллельно на основании структуры изделия можно производить расчет показателей надежности изделия. Система расчета надежности получает актуальные данные об используемых в изделии комплектующих из базы данных ENOVIA SmarTeam и возвращает в нее результаты расчета показателей надежности изделия в целом. Она предоставляет возможность проведения анализа видов и последствий отказов, построения деревьев отказов, расчета количества запасных частей и т. п.

Этот метод обеспечивает высокую степень автоматизации разработки кабельной сети, что в свою очередь, сокращает трудозатраты и время разработки, повышает качество данных и снижает вероятность критических ошибок на этапе изготовления. Создаваемая модель жгута является ассоциативной и позволяет вносить изменения на любом этапе проектирования. Это важно, в частности, потому, что на этапе конструкторской подготовки инженер-проектировщик по сути создает лишь предварительную модель жгута, которая должна быть уточнена на этапе технологической подготовки производства. Например, для обеспечения жесткости жгута технологи применяют скручивание проводов внутри ствола жгута и добавление «филлеров» (провода, не обеспечивающие соединение контактов). Это приводит к увеличению длины отдельных проводов и изменению диаметра стволов жгута, что влияет в итоге на минимальный радиус изгиба и возможность позиционирования в контексте узлов и агрегатов изделия.

Сдвиг платформы – интеграция в версии V6

В ближайших планах разработчиков «Интерконнект» – переход с PDM-системы ENOVIA SmarTeam на платформу ENOVIA V6 (Dassault Systemes), которая обладает рядом преимуществ. Она, например, предоставляет развитые средства для сбора и систематизации технических требований в непосредственном применении к разрабатываемому изделию и позволяет наглядно отслеживать их выполнение. Онлайн-среда ENOVIA V6 со встроенной трёхмерной визуализацией и возможностью обмена данными через Интернет обеспечивает более удобный документооборот, ведение и поиск по электронному архиву.

Отдельного упоминания стоит решение задач управления проектами. Под проектом понимается уникальный набор процессов, состоящих из скоординированных и управляемых задач, предпринятых для достижения цели, с начальной и конечной датами. Достижение цели проекта определяется получением результатов, соответствующих сформулированным заранее требованиям. Управление проектами требует балансирования между объемом работ, ресурсами (такими как деньги, труд, материалы, энергия, пространство и др.), временем, качеством и рисками. Ранее подобный функционал в «Интерконнект» обеспечивался интеграцией с Microsoft Project или другой системой управления проектами. ENOVIA V6 позволяет реализовать его с помощью модуля ENOVIA Program Experience (PGE), который покрывает все области знаний системы управления проектами и является частью системы управления жизненным циклом изделия, что исключает необходимость в разработке дополнительных интеграций и позволяет использовать всю имеющуюся в системе информацию для оперативного и адекватного управления. ENOVIA Program Experience (PGE) может использоваться как в плановых отделах предприятия для управления проектом в целом, так в остальных (проектных, технологических и т.д.) отделах, участвующих в разработке изделий для более подробного календарного планирования.

Постоянное расширение компетенций специалистов «Би Питрон» и сотрудничество с ведущими мировыми разработчиками систем проектирования и производителями электрических компонентов, позволяют держать руку на пульсе новых технологий разработки и изготовления электрических соединений и обеспечивают непрерывное развитие и совершенствование возможностей «Интерконнект». Однако именно потребности заказчиков определяют высокую степень гибкости этой системы и разнообразие вариантов ее использования.