Разработка национального стандарта по цифровому проектированию

ГК «ПЛМ Урал» занимается техническим перевооружением российских промышленных предприятий с 1993 года. Мы специализируемся на внедрении инновационных компьютерных технологий, программного обеспечения САПР/PLM, а также уникального оборудования. Среди наших клиентов свыше 500 ведущих промпредприятий России – АвтоВАЗ, Вертолёты России, ВСМПО-АВИСМА, ОДК и Уралвагонзавод. Мы знаем текущую ситуации в области цифрового проектирования на промышленных предприятиях России и причины отставания от мировых лидеров.

Мы предлагаем в основе проектирования использовать следующие принципы:

  • проектирование на основании требований и проверки на каждом этапе их исполнения;
  • проведение виртуальных испытаний и оптимизационных расчётов на каждом этапе проектирования;
  • 3D модель как основной источник конструкторской документации.

Для значительного скачка на другой уровень развития промышленности нужны грамотно составленные общероссийские и отраслевые стандарты проектирования, по которым можно оформлять и принимать документацию.

Текущая ситуация и уровень цифрового проектирования на промышленных предприятиях Российской Федерации

Имеется пять последовательно повышающихся по эффективности уровней развития процессов проектирования и производства.

  1. Электронный чертеж. При этом просто происходит замена кульмана на компьютер, но носителем информации все равно является плоский чертеж.
  2. Электронная 3D модель и чертеж. Конструктор создаёт объемную электронную модель изделия, но все равно выпускает чертежи, как узаконенный ЕСКД документ. Информация в технологические, производственные, плановые и другие подразделения передается в виде бумажных чертежей и ведомостей. Компьютерная модель нелегитимна, при этом достигается повышение производительности не более чем на 30%.
  3. Электронная модель с технологической информацией – первоисточник (узаконенный носитель) конструкторской и технологической информации. Конструктор создаёт модель, нанося на нее также и технологическую информацию в виде трехмерных аннотаций для подготовки производства.
  1. Электронная модель и электронный состав применяется уже не локально в подразделениях, а распространяется на все службы предприятия, включая склад, сбыт, закупки, комплектацию, руководства по техобслуживанию. Это существенно экономит время на повторный ввод данных и значительно сокращает число ошибок.
  2. Электронная модель – «цифровой двойник» (ЦД). Если на предыдущих этапах компьютерная модель была только «геометрической», то на этом этапе она насыщается физическими свойствами, что позволяет создавать «цифровой двойник», идентичный реальному изделию для виртуальных расчётов и испытаний, а также для моделирования процессов производства. Это кардинально другой, высокоэффективный уровень конструкторско-технологической подготовки производства. В разы сокращаются сроки выпуска изделий на рынок, повышается качество, снижается вес, себестоимость, особенно, если мы имеем дело с технически сложной продукцией.  

Для перехода промышленных предприятий России на новый уровень цифрового проектирования необходима научно- методологическая база, утвержденная на уровне государства как обязательная к соблюдению, включающая в себя государственные стандарты, руководящие технические материалы и методики.

Текущее состояние нормативной базы РФ в области цифрового проектирования

В настоящее время нормативная база ЕСКД по работе с электронными документами представлена следующими стандартами:

Наименование

Описание

ГОСТ 2.102-2013 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских документов

В этом стандарте вводятся понятия электронной модели детали, электронной модели сборочной единицы, электронной структуры изделия. Эти документы определяются, как обязательные в комплекте основной конструкторской документации (далее КД) на стадии разработки рабочей конструкторской документации. Требования к данным документам предъявляются в ГОСТ 2.056-2014, ГОСТ 2.057-2014, ГОСТ 2.053-2013

ГОСТ 2.051-2013 ЕСКД. Электронные документы. 

Стандарт устанавливает общие требования к выполнению электронных конструкторских документов. Приводится описание из каких частей должен состоять электронный документ, какие виды электронных документов бывают. Декларируется то, что конструкторские документы в принципе можно разрабатывать, согласовывать, учитывать и хранить в электронном виде.

ГОСТ 2.052-2015 ЕСКД. Электронная модель изделия. 

Стандарт устанавливает общие требования к выполнению электронных моделей изделия (деталей и сборочных единиц). Здесь определяются основные понятия и терминология компьютерного моделирования, виды электронных моделей изделия.

ГОСТ 2.053-2013 ЕСКД. Электронная структура изделия.

Стандарт устанавливает общие требования к электронной структуре изделия. На основе ЭСИ формируются отчеты по изделию, которые традиционно в бумаге выполнялись в виде спецификаций и ведомостей

Наименование

Описание

ГОСТ 2.054-2013 ЕСКД. Электронное описание изделия.

Стандарт дает понятия об информационных технических системах (PLM, PDM и других), с помощью которых можно вести хранение, учет и описание электронной конструкторской документации.

ГОСТ 2.055-2014 ЕСКД. Электронная спецификация.

Стандарт определяет понятия электронной спецификации и сводных ведомостей, определяет параметры хранения содержательной части с использованием PDM систем

ГОСТ 2.056-2014 ЕСКД. Электронная модель детали.

Стандарт устанавливает некоторые требования к выполнению и оформлению моделей деталей и представлению их с помощью CAD систем, дополняя требования ГОСТ 2.052-2015

ГОСТ 2.057-2014 ЕСКД. Электронная модель сборочной единицы.

Стандарт устанавливает некоторые требования к выполнению и оформлению моделей сборочных единиц и представлению их с помощью CAD систем дополняя требования ГОСТ 2.052-2015

ГОСТ 2.058-2016 ЕСКД. Правила выполнения реквизитной части электронных КД

Стандарт устанавливает правила выполнения в электронной форме реквизитной части электронных конструкторских документов. Стандарт дополняет требования ГОСТ 2.056-2014 ГОСТ 2.052-2015 ГОСТ 2.055-2014 в плане требований к реквизитной части электронных документов

Проанализировав содержание имеющихся стандартов, мы пришли к выводам:

В первую очередь нужно дополнить стандарты по электронным моделям ГОСТ 2.052-2015 ГОСТ 2.056-2014 ГОСТ 2.057-2014.

Это необходимо для того, чтобы человек, взяв стандарт, смог начать разрабатывать модель с соблюдением требований стандарта. В указанных выше стандартах не хватает примеров практического использования. Если сравнить наши стандарты по электронной документации со стандартами по бумажной, то имеются разительные различия – для бумажных стандартов отдельными рисунками прорисованы разнообразные случаи оформления конструкторской документации (КД), а в стандартах по электронным КД их минимум. Основываясь на нашем опыте, конструкторы на предприятиях оформляют КД, а нормоконтролеры проверяют КД, сверяя изображения в КД с изображениями в ГОСТах. И это правильный подход, потому что нужно руководствоваться требованиями стандартов при разработке.

Чем руководствоваться, если нет конкретных примеров оформления? Как принимать документацию, если нет требований к качеству моделирования?  Если мы возьмем, например, американский стандарт ASME Y14.41 DIGITAL PRODUCT DEFINITION DATA PRACTICES, там подробным образом с иллюстрациями описано, как необходимо оформить модель в электронном виде, описан каждый вид трехмерной аннотации, и как его использовать при оформлении модели. Также имеются зарубежные рекомендации и требования к качеству геометрических моделей.

Кроме этого, терминологию, данную в стандартах ЕСКД, необходимо переформулировать так, чтоб она соответствовала той, которая применяется в современных CAD системах. Например, сейчас везде имеется функционал трехмерных аннотаций модели или PMI, который применяется для внесения в модель указаний для производства. В наших ГОСТах такого понятия нет. Вместо этого используется понятие «атрибут». С точки зрения CAD и PDM систем, атрибуты – это именованная текстовая, числовая или логическая информация, то есть реквизитная часть документа. Кроме этого есть другие несовпадения ГОСТов с реальностью, которые, по нашему мнению, нуждаются в переформулировании.

Остальные стандарты по электронной КД больше описательные, чем практические и в немедленной корректировке не нуждаются.

Современное программное обеспечение CAD/CAM/CAE/CAI/PLM/ERP дает нам инструменты, которые позволяют разрабатывать, анализировать, проводить испытания, согласовывать, учитывать, хранить данные разработки изделий в электронном виде с использованием информационно технических систем.

Считаем, что, если предприятие хочет развиваться и конкурировать, тем более с зарубежными производителями, ему необходимо переходить на использование бесчертежных технологий с использованием информационно-технических систем. Передовые предприятия создают свои внутренние Стандарты Предприятия и работают по ним. Но чтобы произошел коренной скачок и переход в развитии, нужны грамотно составленные общероссийские и отраслевые стандарты проектирования, по которым можно оформлять и принимать документацию.

Наши предложения на начальном инициирующем этапе

  • Разработать и принять стандарт по выполнению электронной модели, где подробно описать терминологию, требования к электронной модели в зависимости от стадии проектирования, и критерии приемки модели. За основу можно взять существующие стандарты, дополнив их и расширив.
  • Для перехода к бесчертежному проектированию разработать и принять стандарт – практическое руководство по оформлению электронной модели, где с примерами показать, как нужно оформить модель с использованием функционала CAD систем и трехмерного аннотирования.

Предлагаемые документы необходимо согласовать с существующими ГОСТами, поэтому мы готовы к содействию и сотрудничеству со всеми заинтересованными предприятиями и организациями при разработке стандартов.

Стратегия дальнейшего развития нормативной базы

Дальнейшее развитие научно- методологической базы мы видим в проработке следующих тем:

  1. Порядок проверки, согласования и утверждения электронной модели. В текущих стандартах утверждение электронной модели заключается в виде проставления подписи на удостоверяющем листе или использования электронной подписи. Конкретики в виде стандартов, как можно использовать электронную подпись в PDM системе, нет. Необходимо описать виды электронных подписей и порядок их использования при приемке электронной КД.
  2. Хранение и учет электронных моделей, внесение изменений и оповещение об изменениях. Необходимо описать, как с помощью CAD и PLM систем реализовать хранение и согласование электронных моделей.
  3. Обмен электронными моделями со смежными подразделениями и предприятиями: технологические службы, ОТК, военным представительством. Необходимо описать форматы передачи данных и требования к передаваемым моделям для корректного обмена актуальными данными без потери информации.

Резюме

  • Стандарты призваны сократить на 30-40% сроки проектирования, уменьшить затраты на проектирование на 10-20%, повысить качество новых изделий.
  • Стандарты задают вектор развития промышленности на несколько лет вперед, заставляя предприятия двигаться в заданном направлении и внедрять новые технологии.
  • Инновационные технологии компьютерного проектирования, вооруженные соответствующими методиками и стандартами, обязательными к применению, позволят вывести промышленность РФ на передовой уровень.
  • Обладая знаниями и передовым мировым опытом работы в этой области, мы готовы разработать проекты методологии и стандартов, обеспечивающие в случае их принятия на государственном уровне качественно новый уровень развития российской промышленности, превышающий мировой.

Внимание!

Предлагаем ознакомиться с авторской версией разработанного нами стандарта по цифровому проектированию, включенного в программу стандартизации 2018 года. Мы также готовы помочь в адаптации стандарта на вашем предприятии, внедрении методики системно-ориентированного проектирования и работы с цифровым двойником.