Задачи МАТИ-РГТУ по развитию ИПИ-технологий в интересах предприятий аэрокосмического комплекса

За последние годы существующий научнометодический задел был существенно доработан и адаптирован в соответствии с современными требованиями. Научным коллективом, работающим по данному направлению, разрабатываются методы и системы автоматизации конструкторского и технологического проектирования в цифровой информационной среде. Создана методика организации многоуровневого многоэтапного процесса технологического проектирования изделий авиационной техники на базе электронных моделей в условиях бесплазовой подготовки производства. Сотрудники университета совместно со специалистами ЗАО «Авиастар-СП» разработали и развивают автоматизированную систему проектирования технологических процессов ТеМП (Технологическое Моделирование Процессов), которая успешно применяется в ряде приоритетных проектов (Ил-476, МС-21) для проектирования директивных и рабочих технологических процессов сборки.

В настоящее время перед авиационной промышленностью стоит задача по реализации концепции «проектирования под заданную стоимость». Для этого необходимо разработать автоматизированную систему, позволяющую на различных этапах проекта осуществлять формирование, анализ и оптимизацию конструктивно-технологических и организационно-технических решений по различным видам производств. Создание такой системы является сложной научной и организационной проблемой, требующей концентрации усилий научных организаций, промышленных предприятий и высшей школы. По мнению ведущих экспертов мировые лидеры аэрокосмической отрасли (Boeing и Airbus) располагают компьютерными системами, обеспечивающими интеллектуальную информационную поддержку процессов конструкторско-техноло-гического проектирования, однако эта информация является глубоко конфиденциальной и закрытой от российских специалистов, поскольку содержит знания, определяющие конструкторский стиль фирмы [2]. В условиях экономических санкций, вводимых в отношении РФ, возможности приобретения подобных систем и их компонентов будут еще более ограничены, поэтому в настоящее время задача по созданию российской отраслевой системы конструкторско-технологического проектирования приобретает особую актуальность.

Работы по созданию компонентов отраслевой системы технологического проектирования уже выполнялись в предшествующие периоды:

• 1)    Отраслевым научно-исследовательским институтом технологии и организации производства (НИАТ) в 70-е годы разработана методика предварительного определения технико-экономических показателей проекта (трудоемкости изготовления изделий АТ, затрат на оснащение, длительности производственных циклов) при создании новых или модифицированных изделий на основе комплекса экономико-математических моделей.

• 2)    В 80-е годы разработана методика создания отраслевой технологической информационной базы (ОТИБ) на основании типизации и унификации составных частей технологических процессов и формализации технологических знаний для формирования баз данных конструкторско-технологического назначения по различным видам производств.

• 3)    В начале 2000-х г.г. специалистами «ОКБ Сухого», Научно-исследовательского центра автоматизированных систем конструирования (НИЦ АСК) и МАТИ-РГТУ им. К.Э. Циолковского была создана «Программа разработки и внедрения корпоративной интегрированной автоматизированной системы подготовки производства, реализованной на принципах электронных технологий (ИАС ПП/е)» [3], которая предусматривала выполнение комплекса работ:

• -    создание научно-методической базы и нормативно-технической документации;

• -    освоение, разработку и адаптацию базового программного обеспечения;

• -    разработку прикладных систем технологического проектирования и компонентов информационной среды подготовки производства;

• -    реализацию пилотных проектов по внедрению и отработке компонентов системы;

• -    промышленное внедрение и сопровождение системы;

• -    подготовку и переподготовку кадров.

Однако вследствие отсутствия финансирования и координации работ за текущее время удалось создать только отдельные компоненты системы.

В настоящее время ведущие кафедры университета проводят работы в области ИПИ-технологий в рамках своих специализаций, разрабатывая методы моделирования и компоненты систем автоматизированного проектирования по следующим видам технологических процессов и промышленных производств:

• -    обработка металлов давлением;

• -    листовая штамповка;

• -    процессы литья;

• -    технология обработки титановых сплавов;

• -    производство изделий из ПКМ;

• -    технологии получения наноструктурированных материалов и покрытий;

• -    сборка авиационных конструкций и монтаж систем;

• -    испытание, контроль и техническая диагностика изделий аэрокосмической техники.

Проводятся работы по созданию системы управления инновационно-инвестиционной деятельностью промышленных предприятий [4], развитию методологии параллельного проектирования наукоемких изделий машиностроения, функционально-стоимостному анализу, оптимизации производственных процессов и систем на основе методов имитационного моделирования [5]. Результаты проводимых исследований представляются на Всероссийской научно-практи-ческой конференции «Применение ИПИ-техно-логий в производстве» ежегодно проводимой в МАТИ. Кафедры и подразделения университета оснащены вычислительной техникой и лицензионным программным обеспечением как учебного, так и промышленного назначения. Практика внедрения ИПИ-технологий показывает, что отдельные локальные решения не дают существенного эффекта, поэтому основными задачами университета в этой области являются:

• 1.    Объединение результатов работ по отдельным направлениям в комплексную интегрированную систему конструкторско-технологи-ческого проектирования и подготовки производства.

• 2.    Создание стендов интеграции, демонстрирующих процессы сквозного проектирования для различных классов изделий наукоёмкого машиностроения.

• 3.    Разработка учебно-методических комплексов для подготовки и повышения квалификации специалистов в области цифровых технологий проектирования и производства.

• 4.    Разработка баз данных и знаний промышленного и учебного назначения для интеллектуальной информационной поддержки процессов проектирования.

• 5.    Организация взаимодействия подразделений университета с мировыми лидерами в области ИПИ-технологий.

• 6.    Координация работ с авиационными ВУЗами по созданию отраслевой системы конструкторско-технологического проектирования и подготовке производства.

Для создания баз знаний необходимо выполнить комплекс работ по формализации данных содержащихся в отраслевой нормативнотехнической документации. Объем информационного базиса авиационной промышленности (РТМ, ПИ, СТП, ОСТ и т.д.) очень велик, а его формализация потребует сотен тысяч часов работы высококвалифицированных специалистов. Для выполнения этой работы в приемлемые сроки (3-5 лет) необходимо использовать потенциал высшей школы.

В настоящее время работы в области компьютерного моделирования, выполняемые в ВУЗах, носят, как правило, локальный характер и практически не могут быть использованы в промышленных базах данных. Для того чтобы эффективно использовать имеющийся кадровый потенциал высшей школы необходимо на уровне отрасли решить ряд ключевых вопросов:

• -    определить комплекс базовых прикладных систем конструкторско-технологического проектирования;

• -    разработать стандарты представления информационных моделей объектов проектирования, которые могут формироваться и обрабатываться прикладными системами;

• -    определить структуру объектов технологии и адаптировать существующую систему классификации и кодирования с учетом требований цифрового производства;

• -    разработать методику формализации конструкторско-технологических знаний и средства их описания;

• -    распределить работы по созданию компонентов информационного обеспечения между ВУЗами участниками и скоординировать их работу.

Решение вышеперечисленных вопросов позволит привлекать к выполнению работ по формированию баз знаний выпускников и работников авиационных ВУЗов, а работы по созданию компонентов отраслевой информационной базы могут быть включены в тематику дипломных проектов, выпускных квалификационных работ и диссертаций.

Для проведения комплексных исследований в интересах авиационной промышленности в университете образован Научно-исследовательский институт технологий нового поколения (НИИ ТНП), в котором одним из приоритетных является направление ИПИ-технологий. В настоящее время совместно с НИАТ ведется подготовка проекта по разработке и оптимизации концептуальных и директивных технологических процессов с использованием интегрированной системы технологического проектирования.

МАТИ активно сотрудничает с авиационными ВУЗами в области подготовки специалистов по цифровым технологиям проектирования и производства. Система ТеМП установлена и используется в учебном процессе в Ульяновском государственном университете, Самарском государственном аэрокосмическом университете им. академика С.П. Королева, Иркутском государственном техническом университете, Воронежском государственном техническом университете (ВГТУ). В настоящее время завершаются работы по созданию учебнометодических материалов по конструкторско-технологическому проектированию в условиях полного электронного определения изделий.