Цифровой двойник для дизелистов

Posted on


Борис Михайлович Морозов, руководитель аналитической службы ПАО «КАМАЗ»

 

Опыт завода двигателей «КАМАЗ» по оптимизации процессов обработки поворотного кулака двигателя на станке с ЧПУ при помощи моделирования электронного техпроцесса на отечественном ПО «АДЕМ» позволит дизелистам сэкономить на каждом «оцифрованном» станке десятки миллионов рублей в год.

Столкнувшись с проблемой увеличения загрузки оборудования, руководство «КАМАЗа» поставило задачу перед аналитической службой собственного завода двигателей: найти цифровое решение. Сергей Владимирович Снарский, директор завода двигателей ПАО «КАМАЗ», предложил для отработки и проверки возможности оптимизации «узкое место» в технологической цепочке производства двигателей — фрезерную обработку кулака поворотного. Благодаря профессионализму сотрудников завода двигателей и ремонтно-инструментального завода, а также сотрудникам ООО «Цифровая платформа КАМАЗ» (KAMAZ DIGITAL), чье участие позволило организовать проектные работы в короткие сроки, эксперимент показал замечательный результат. Подрядчиком проекта выступил российский производитель программного обеспечения ООО «АДЕМ-инжиниринг», разработавший при помощи собственного программного обеспечения полный цифровой двойник техпроцесса и управляющую программу для обработки на станке с ЧПУ.

«Перед нами стояла задача переосмыслить существующий технологический процесс и найти новое решение, которое сократит цикл изготовления детали. В рамках первой стадии проекта нами проверялась принципиальная возможность получения результата. Оптимизация техпроцесса, подгонка управляющей системы и проработка цифрового двойника позволяет сделать первичные выводы о том, что значительная оптимизация возможна. Нам удалось это наглядно доказать», — поделился директор по развитию «АДЕМ-инжиниринг» Александр Варламов.

После анализа конструкторско-технологической документации было предложено внести ряд улучшений в конструкцию деталей, не влияющих на функциональность и надежность узла. Затем были созданы 3D-модели  детали, оснастки, инструмента и станка. Были выбраны целевые режимы обработки и подобран прогрессивный режущий инструмент в соответствии с рекомендациями производителей. Дополнительно в режимы вносились корректировки с учетом индивидуальных характеристик самого станка — «ветерана» проекта 6520. После этого началась адаптация и оптимизация управляющей программы «на железе» с сохранением постоянства толщины стружки, снимаемой каждым зубом фрезы.

«Выполнение всех этапов обработки детали происходит сначала в цифровом двойнике в режиме симуляции. Это и подбор режущего инструмента, и просмотр циклов обработки, и скорости работы станка. В нашем случае мощности оборудования не использовались на 100 %, мы их довели до более высоких показателей, требуемых для эффективной работы режущего инструмента, — пояснил руководитель проекта со стороны ООО “Цифровая платформа КАМАЗ” Ильдус Мухамаев. — Управляющая программа компилируется программой “АДЕМ”, в ней проводится вся предварительная обработка цифрового двойника. Затем программа загружается в управляющую панель станка и остается в его памяти для исполнения. У наладчика, оператора станка, суть работы не изменяется, он будет выполнять всё то же самое, но гораздо быстрее».

За счет проведенной оптимизации удалось сократить время изготовления детали с 29 минут до 10 минут 12 сек. Помимо этого, были определены перспективные технические решения, которые позволят еще больше поднять производительность, — четырехместная оснастка ускорит обработку еще в 2 раза, и всё это на 15-летнем станке! Есть резервы и в использовании многошпиндельных головок для одновременной обработки отверстий, сверел с фаскоснимателями, которые умеет делать РИЗ.  По словам разработчиков проекта, можно создавать аналогичные высокопроизводительные процессы и для любых других станков и наборов деталей. Благодаря уже разработанным методам и приемам работы последующие детали будут совершенствоваться гораздо быстрее.

В ближайшее время проект будет переведен в стадию тиражирования. Все технические проблемы, которые могли бы препятствовать внедрению проекта, решены. Сейчас идет решение организационных вопросов: разработка и утверждение новых нормативов, согласование, внедрение процесса в работу с наладчиками и т. д.

Запуск проекта в производство по предварительным расчетам сократит затраты на 18 млн руб. в год и высвободит время для обработки других деталей. Это позволит получить прямой экономический эффект порядка 40 млн. Косвенный, если выйти на рынок технически сложных запчастей, — до 1 млрд руб. с одного станка! Представьте, какие перспективы развития проекта цифрового двойника проявятся при его масштабировании на сотни других обрабатывающих центров, а также расширение применения российского программного обеспечения у наших партнёров и поставщиков.

«САПР ADEM  после завершения разработки автоматически, за несколько секунд, сгенерировала техпроцесс операции “Программная с ЧПУ” по ЕСТД. Для “КАМАЗа” это важно», — обратил внимание главный специалист АС Иван Маслаков.

«После запуска проекта будет проведен анализ результатов работы, расчет экономических эффектов, позитивных и негативных факторов от его внедрения. Будет составлен перечень изделий, пригодных для оптимизации техпроцесса. Мы представим его Технологическому центру с предложением принятия решения по способу организации аналогичных работ. Но пока направление, скорее всего, будет аналогичным — это картерные детали, изготавливаемые в процессе фрезерования на станках с ЧПУ», – отметил заместитель главного инженера 3D по развитию Максим Лыкасов.

Любопытно, что отечественное ПО выигрывает 5:0 у немецкой «Индустрии 4.0». Более того, выяснилось, что немецкие станочники удалили часть важных функций стойки и программно ограничили максимальные обороты шпинделя. Это затрудняло и замедляло процесс цифрового реинжиниринга, но больше не сможет остановить распространение нового подхода к увеличению загрузки оборудования и получению прибыли.

 

Приказом Минкомсвязи России от 13.05.2016 ПО ADEM  внесено в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных – ADEM CAD/CAM/CAPP для конструкторско-технологической подготовки производства – под порядковым номером 743

 Приказом Минкомсвязи России от 19.05.2016 ещё один продукт семейства ADEM внесен в Единый реестр под номером 844 ADEM PLM: PDM/NTR/i-Ris для управления инженерными данными и обеспечения их жизненного цикла при конструкторско-технологической подготовке производства