Статьи → СиСофт Девелопмент → Гибридные технологии в авиастроении. Переходный этап компьютеризации конструкторского труда

Улан-Удэнский авиационный завод — предприятие уникальное. Это один из немногих заводов, имеющих опыт сотрудничества практически со всеми авиационными ОКБ бывшего СССР. И единственное из российских предприятий, где одновременно производятся как самолеты, так и вертолеты.

Основой сегодняшней деятельности завода является производство вертолетов Ми-171 в транспортном, пассажирском, поисково-спасательном, противопожарном, санитарном и VIP вариантах, военно-транспортных вертолетов Ми-171Ш с управляемым и неуправляемым ракетным вооружением, самолетов Су-25УБ, Су-25УБК, Су-25УТГ, Су-39. Кроме того, завод поставляет запасные части и наземное оборудование, производит ремонт и модернизацию авиационной техники, обучает летно-технический состав.

Переход к рыночной экономике принес с собой жесткую конкуренцию, потребовал динамичной реакции на конъюнктуру рынка. Предприятие, не отвечающее всем пожеланиям заказчиков, долго не протянет… Изменившееся положение дел повлекло за собой ликвидацию крупносерийного производства — каждый экземпляр воздушного судна стал конструктивно уникален. Если раньше конструктивные изменения внедрялись на серию, состоящую самое меньшее из двадцати машин, то сейчас новую конструкторскую документацию, причем в гораздо больших объемах, приходится выпускать на любую машину. И при этом неустанно следить за новыми тенденциями мирового авиастроения — только так можно поддерживать изделия на соответствующем техническом уровне. Добавим, что работать приходится в условиях постоянного цейтнота и численностью как минимум вдвое меньшей, чем в доперестроечные годы: сказывается тяжелое наследие прошлого десятилетия, когда предприятие вынуждено было сокращать персонал…

Как вы понимаете, в наши дни без применения компьютеров сколько-нибудь успешная деятельность просто невозможна. И весь вопрос лишь в том, как наиболее эффективно использовать компьютеры в условиях постоянного дефицита финансовых средств, необходимых для развития САПР.

Поскольку абсолютно все изделия авиационной техники, серийно выпускающиеся в России, производятся по бумажной конструкторской документации, наиболее трудоемкой оказывается именно корректировка этой документации. Значит, этот процесс прежде всего и требовалось автоматизировать. На начальном этапе все авиационные заводы предпочитали одно и то же решение: на компьютере, выполнявшем роль кульмана, чертежи вручную перерисовывались в AutoCAD, что позволяло упростить дальнейшие изменения. Где-то в большем, где-то в меньшем объеме стали формироваться архивы электронных чертежей.

Таким же путем первоначально пошли и мы. Были выработаны и включены в нормативную документацию предприятия формализованные правила для стандартизации и юридической легализации этого процесса. Сложилась специализированная программно-аппаратная инфраструктура, нацеленная именно на автоматизацию конструкторского труда: серверы, плоттеры, системы хранения и резервного копирования, техническая поддержка. Все это позволило приобщить к процессу автоматизации многих конструкторов. На сегодня в электронном архиве конструкторской документации хранится порядка 16 тысяч единиц информации (файлов). Более того, часть файлов используется в сквозных технологиях «проектирование — производство». Для небольшой номенклатуры плоских деталей (приборные доски, разворачиваемые на плоскость листовые детали) внедрена автоматизированная технология, позволяющая непосредственно использовать при ЧПУ-обработке созданные в AutoCAD векторные контуры этих деталей (рис. 1).

Рис. 1. Пример чертежа приборной доски, на котором все контуры являются непосредственными источниками для формирования траектории инструмента на станках с ЧПУ

С уходом высококвалифицированных специалистов были утрачены многие технологии (в том числе и технология ручной гравировки надписей), так что перевод гравировки на ЧПУ был единственно возможным решением. На рис. 2 показан электронный чертеж светопровода, все надписи которого являются непосредственными источниками геометрии для гравировки на станке с ЧПУ.

Рис. 2. Пример детали, на которой контуры надписей выполнены как непосредственные геометрические носители для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ

И все-таки не давала покоя мысль о целесообразности принятых тогда решений. Прямой выход на ЧПУ-обработку имела мизерная часть электронных чертежей, а перерисовка в AutoCAD оказалась очень трудоемким занятием. Поскольку согласно ГОСТ подлинником конструкторской документации служат только бумажные документы, наиболее рациональной следовало признать такую организацию работы с конструкторскими документами, которая основывалась бы как на первоисточниках именно на бумажных носителях. Конечно, еще рациональнее было бы создавать электронный макет изделия — как единый первоисточник, на базе которого формируется сначала электронный, а затем и бумажный комплект конструкторской документации (в этом случае любые распечатки на бумаге являлись бы уже не первоисточниками, а производными документами). К сожалению, реализация такого варианта оказалась невозможной по финансовым соображениям… Предприятие стало развивать гибридные технологии работы, при которых сканированные подлинники редактируются с помощью специальных программных средств. Результат — бумажные подлинники, распечатанные с отредактированных электронных чертежей.

На нашем предприятии процесс внедрения гибридных технологий начался с приобретения инженерной машины формата А0 — использование широкоформатной техники позволило сканировать и печатать чертежи большого размера. Далее предстояло выбрать программные средства для обработки полученных растровых изображений. Напрашивалось решение векторизовать сканированный чертеж, а затем редактировать его при помощи AutoCAD — но практика показала несостоятельность такой технологии. Во-первых, процесс векторизации обычных чертежей требует довольно долгого времени. Во-вторых, графические примитивы, полученные в результате векторизации (линии, дуги, окружности), не являются цельными объектами: они состоят из множества фрагментов, порой не совпадающих друг с другом. Редактировать их в среде AutoCAD — занятие поистине мучительное.

Мы перепробовали множество вариантов и в итоге пришли к выводу, что не существует ничего лучшего, чем программы Spotlight и RasterDesk, входящие в серию продуктов Raster Arts (www.rasterarts.ru). Spotlight поразила своей способностью производительно работать с насыщенными и объемными сканированными чертежами. С содроганием вспоминаю попытки редактировать те же чертежи в CorelDRAW или PhotoShop — тут нужны были крепкие нервы! Богатый инструментарий Spotlight позволяет выполнить практически любую задачу по редактированию сканированного чертежа.

Работа с бумажным архивным материалом год от года становится проблематичнее. Со временем бумажные оригиналы приходят в негодность, возрастает риск утраты уникальных наработок. Перерисовать весь архив средствами AutoCAD — дело запредельно трудоемкое да и ненужное. Поэтому был выбран альтернативный метод: сканирование оригиналов и работа с их электронными копиями. Такая технология имеет множество плюсов.

Во-первых, производительность при сканировании оригиналов на несколько порядков выше, чем при перерисовке.

Во-вторых, происходит постепенное наполнение электронного архива чертежей, а это весьма важный шаг в области информатизации предприятия, обеспечивающий доступность документации на всех участках производственного процесса. Кроме того, помещенные в электронный архив чертежи уже не придется повторно сканировать: последующие изменения и выпуск нового подлинника производятся на основе электронной копии.

В-третьих, использование инструментов Raster Arts предоставило возможность быстро и качественно устранить дефекты не только сканирования, но и самого оригинала. Высококачественные электронные документы удалось получить даже на основе очень плохих оригиналов (ветхие синьки, кальки и т.д.).

В-четвертых, существенно повышаются культура и качество конструкторского труда: конструктор больше не скоблит кальки вручную, а использует точные и удобные программные инструменты.

В-пятых, гибридные технологии позволяют совмещать на одном электронном чертеже как векторную, так и растровую графику, что очень удобно в плане использования и актуализации ранее разработанных чертежей AutoCAD.

Программа Spotlight применяется нами в основном для работы с техническими руководствами (эксплуатационная и ремонтная документация), которые представляют собой многотомное собрание книг формата А4. Эти документы — уникальная наработка и гордость нашего предприятия. Изложение сопровождается огромным количеством иллюстраций, которые проще всего изготавливать путем редактирования растровой графики. В стародавние времена большие тиражи этих книг заказывались в издательстве. Текст мы передавали отпечатанным на машинке, а вот о технологии создания иллюстраций стоит рассказать особо. На иллюстрациях показаны виды различных сложных авиационных конструкций, для удобства восприятия изображенные в изометрической проекции. Документация на эти конструкции представляла собой чертежи, состоящие из плоских проекций, так что иллюстрации приходилось создавать отдельно, используя эти чертежи как основу. Работа была очень трудоемкой и для ее выполнения, как правило, привлекались все конструкторы завода — на сверхурочной основе и за дополнительную плату. На изготовление одной иллюстрации уходил не один месяц, а на подготовку комплекта книг требовались годы. После того как конструктор создавал изометрическую проекцию изделия на листе ватмана форматом А1, этот чертеж фотографировался и фотография прикладывалась к оригинал-макету книги. Лишь после этого комплект материалов отправлялся в издательство.

В постперестроечное время серийность изготовления изделий канула в лету, что повлекло за собой большую изменяемость технической документации. Чтобы не опаздывать с выпуском этих изменений, понадобилось перевести все книги технических руководств в электронный вид. Текст был переведен в DOC-формат, а все иллюстрации отсканировали и сохранили в формате TIF. В таком виде они и редактируются сейчас с помощью Spotlight (рис. 3). К хорошему привыкаешь быстро: конструкторы уже и не признают теперь ничего иного, кроме этой программы.

Рис. 3. Пример иллюстрации из технического руководства

Не менее активно используется гибридный редактор RasterDesk. Эта программа встраивается в AutoCAD, что значительно повышает эффективность работы инженера, создающего проекты на основе гибридной технологии. Привычный интерфейс AutoCAD и возможность использовать одни и те же инструменты при векторном и растровом редактировании позволили быстро освоить возможности программы. Уникальные инструменты растрового редактирования поражают своими возможностями. Используя RasterDesk, конструктор может с одинаковой легкостью создавать и редактировать как растровую, так и векторную графику. Использование привязок и задание точных параметров растровых объектов делают работу с растровым изображением аналогичной редактированию векторного чертежа. Такие возможности позволяют быстро и качественно создавать новые чертежи на основе отсканированных архивных документов. Эта технология на порядок повышает производительность по сравнению с перерисовыванием чертежей в AutoCAD (рис. 4, 5). В дальнейшем модификация гибридного документа может быть продолжена с помощью частичной или полной векторизации, но для нынешнего этапа гибридная технология работы является оптимальной.

Рис. 4. Сканированный чертеж, послуживший основой для создания гибридного чертежа

Рис. 5. Фрагмент гибридного чертежа, содержащего как векторную, так и растровую графику

Итак, экономичные и эффективные программы Spotlight и RasterDesk заняли достойное место в программном оснащении завода: практика подтвердила полную жизнеспособность гибридных технологий в авиационной промышленности.