Построение сеток в задачах авиационной и космической техники - А.М. Молчанов, М.А. Щербаков, Д.С. Янышев, М.Ю. Куприков, Л.В. Быков. 2013, страница 2

Стоимостьбомбардировщика составляет 9, а истребителя 8 порядков. Эти тенденцииобуславливают необходимость создания многофункциональных комплексовиразличных узкоспециализированных на базе единой платформы.Сложившаяся научная школа после второй мировой войны уже в процессехолодной войны претерпевала трансформацию. Окончание холодной войнысоздало предпосылку к кризису. Типаж самолетов сократился, и датькаждому КБ возможность развития самостоятельной базы по создания, каклинейки машин, так и отдельных самолетов нет ни политической, ниэкономической возможности.Параллельно на Западе шел процесс6концентрации капитала вокруг наукоемкого производства.

Современныенаукоемкие технологии в области порошковой металлургии, полученияновыхконструкционныхинформационныхзначительныхматериалов,технологий,радиокапиталовложений.микроэлектроники,иприкладныхоптоэлектроникиПроцессинтеграциитребовалиначалсяспредприятий, а продолжился в интеграции усилий десятков стран.Например, в США в результате интеграции непосредственно в областисамолетостроенияосталисьпрактическилишьдвефирмы:«Боинг»поглотивший «Рокуэл», «Макдонелл Дуглас» и ряд более мелких фирм, и«Локхид-Мартин», который слился с «Мартин-Мариэттой» и «ДженералДайнемикс» и работает в партнерстве с «Нортроп», в который влились«Грумман» и рад более мелких фирм. Это является иллюстрацией того как вСША велось объединение чисто американских фирм в единые концерны потак называемой вертикальной интеграции, когда в основу положен конечныйпродукт.

Например, фирма «Боинг» не только проектировала и выпускаламагистральныесамолеты,ноиобеспечивалаихпослепродажноеобслуживание, обучение технического и летного состава и ремонт. Длянаглядности, чисто геометрически эти структуры модно представить в видевертикальныхпирамид, формирующихся принципу единого силовогокаркаса. Периферийное же наполнение на каждом технологическом уровнеобеспечивает как структуры входящие в вертикаль, так малые и средниефирмы, ориентированные на узкие, но достаточно наукоемкие технологии(Присутствиеэлементовдезинтеграции,свободногорынкаи.т.д.).Характерным признаком явилось сращивание фирм работающих на космос,радиоэлектронику,Параллельношелвооружение,процесссамолетныхсращиванияивертолетныхвоеннойифирм.гражданскойпромышленности.

Пирамиды их характеризующие в своих основаниях ужедавно взаимно пересекались, и вначале 21 века произошло объединение ивершин замкнутых в единые технологические цепочки.7ВЕвропеобъединениепостроенохолдингов с горизонтальной интеграцией,поформемежнациональныхв основу которой положентехнологический процесс. Отсутствие единой вертикалиобусловленомногонациональным и экономическим фактором. По сути множество болееслабых вертикальныхнациональных пирамид дезинтегрированных повертикали объединены в мощные единые горизонтальные пласты.ВСССРединаяцентрализованнаясистемапривелакгипертрофированной ситуации. Выстроенные вертикали по проектированиюеще хоть как-то пересекались с производством.

Вертикаль эксплуатациибыла своя, производства своя. Не только авиация и космонавтика шлисвоими путями, но и самолетостроение и вертолетостроение развивалисьнезависимо. В целом, имея практически полный спектр сегментоваэрокосмической промышленности, в настоящее время Россия имеетразрозненные отдельные технологические цепочки, большинство из которыхнаходится на уровне технологий середины прошлого века.Технологии CALS дают уникальный шанс реализации принципа «мирбаз границ» по аккумулированию передовых достижений в наукоемкихотраслях.Сегодня не всегда надо догонять лидеров. Компьютерныйинжиниринг позволил менее продвинутым фирмамразделениирынкаинженерныхуслуг.Использованиеучаствовать встандартныхприкладных пакетов программ позволяет оказаться от проведения работ нетолько в одном здании, ОКБ, городе, но даже стране и континенте.

В этойуникальной спиралевидной гонке можно и вылететь из обоймы на очередномдиалектическом витке. А другие маленькие фирмы переходят скачкообразносвитка на виток, изменяя свое качество, за счет прирастанияинформационными ресурсами. Москве уже сегодня консолидированотрудятся инженерные центры Aierbasa и Вoeinga и т.дв единоминформационном пространстве с головными офисами. Все эти процессыестественно поставили вопросы о подготовке и переподготовке кадров.8Аэрокосмическая отрасль является как бы лабораторной базой стратегииCALS.Появление мощных и доступных компьютеров, глобальной сети и т.д.обусловило возможность ведения единого процесса по проектированию,производству, эксплуатации, сертификации, вплоть до утилизации в единомвиртуальномпространстве.аэрокосмических системтехнологиями.Этотпроцессстери облик ЛА сталграницы.РынокформироватьсяновымиПо сути, мы наблюдаем решение обратной задачипроектирования ЛА, когда вектор параметров характеризующих облик ЛА,однозначно определяется по совокупности ограничений (политических,экономических, технологических т.д.) Отсюда появляются и термины:экономическое, компьютерное проектирование, однако это отдельныеаспекты единого процесса.Ведущие лаборатории IBM в Северной Америке, Европе и Азии, всотрудничестве с более чем полусотней других компаний провели научноисследовательские и экспериментальные работы в этой области и уже сегодняустановилиновуюпланкустандартавпрограммномобеспечениипромышленного бизнеса, воплотив его в технологии PLM (Product LifeсycleManagement) .Основной идеей технологии PLM является эффективная автоматизациявсех процессов на протяжение всего жизненного цикла изделия, чтоособенно важно в едином информационном пространстве.

Именно такойподход позволяет полностью управлять жизненным циклом, обеспечиваетинтеграцию информационных основ предприятия, включая управлениевсеми электронными данными, информацией и знаниями, созданными напротяжении всего жизненного цикла изделия. Кроме того обеспечиваетсятребуемый уровень адаптируемости и открытости с целью быстройинтеграции различных систем для эффективного взаимодействия.9Для реализации такой концепции на разных этапах жизненного циклатребуютсяразныефункциональнымпосвоимкачествам,характеристикамсистемысвойствам,стоимости,геометрическогоиимитационного моделирования.Жизненный цикл практически любого изделия от легкого самолета доаэро-космического ракетоплана в реалиях современной производственной иэкономической ситуации можно разделить на следующие этапы (рис В.1):разработка технического здания;планирование;концептуальное проектирование;разработка;численный анализ;проектирование производства;планирование производства;тестирование и оценка качества;продажа и дистрибъюция;обслуживание;утилизация.Стоит лишний раз отметить, что автоматизация каждого этапа из этойцепочки является важной качественной и экономической характеристикойизделия, что в конечном счете определяет облик всей аэротранспортнойсистемы.

Применение информационных технологий в комплексе на этапахвыполнения проектно-конструкторских работ рассмотренного жизненногоцикла позволяет говорить о так называемой безбумажной технологиипроектирования и производства изделия. Помимо количественной оценки(выигрыш во временных и материальных ресурсах), у изделий и процессових проектирования и создания появлялось новое качество – инженерныеработы перешли от бумажных носителей к магнитным и виртуальноепроектирование стало реальностью.10Этапы жизненного циклапланированиеразработкатехнического зданияразработкаконцептуальноепроектированиепроектированиепроизводствачисленныйанализтестированиеи оценкакачествапланированиепроизводстваобслуживаниепродажа идистрибъюцияутилизацияЖизненный цикл изделияCAD/ CAM/CAEВиртуальнаяреальностьМоделированиепроизводственныхпроцессовСистемы геометрическогомоделированияЭргономикаРис.

В.1. Сопоставление этапов жизненного цикла и задач соответствующих средствавтоматизацииНа сегодняшний день развитие вычислительных ресурсов и средствкоммуникациипозволяетговоритьобавтоматизациипроцессовнапротяжении всего жизненного цикла изделия. Процессы разработки,подготовки производства, изготовления, маркетинга и продажи, эксплуатациии поддержки подчиняются одним законам и реализуются в среде однородныхинформационных технологий и могут быть формализованы.Такнастадияхпроектированияивыполненияпроектно-конструкторских работ необходимы «тяжелые» системы твердотельногопараметрического моделирования. Для проведения численных анализовнеобходимы специфические проблемно ориентированные приложения ссоответствующимматематическимаппаратом.Дляпланированияпроизводства необходимы моделировщики производственных процессов,пакеты для имитационного моделирования станков с ЧПУ и т.д.

Для задачмаркетингакомпьютернойнеобходимографикипривлечениеисистеммоделирования11фотореалистическойвиртуальнойреальности.Интеграциярассмотренныхпроцессовврамкахпроектавцеломкоординируется системами обмена и передачи информации с эффективнымпредставлением информации через web.Таким образом, для достижения по сути глобальной цели – тотальнойавтоматизации всего жизненного цикла необходимо наличие полного спектрасистем геометрического и имитационного моделирования над единыминформационным пространством.Задачи,решаемыесистемамиавтоматизацииразличныхэтаповжизненного цикла различны.

Это обуславливает различия в функциональномнаполнении таких систем, в их технических и стоимостных характеристиках.Анализируя задачи различныхэтапов жизненного цикла, с каждым егоструктурным элементом можно ассоциировать класс систем, отвечающий егозадачам.Для автоматизации этапа проектно-конструкторских работ используютсяCAD/CAMпакеты.параметрическогоКакправило,моделированияэтотаксистемыназываемоготвердотельноготяжелогокласса.Численный – прочностной, аэродинамический и т.д. анализ осуществляетсяна CAE системах и приложениях. Проектирование производства включает всебя формализацию техпроцессов в соответствующих системах. На этойстадии рассчитываются управляющие программы для станков с ЧПУ.

Ихкорректность и точность оценивается в системах имитации. Планированиепроизводства на современном этапе включает создание виртуальных моделейцехов, расчет эргономики сборочного процесса. Кроме того, планированиепроизводства подразумевает моделирование материальных потоков напредприятии.Продажа и дистрибъюция помимо сбора и храненииинформации о поставщиках и заказчиках подразумевает подготовкурекламныхвозможностьпроспектов,созданиемоделированияпрезентаций,виртуальнойчтореальностиподразумеваетинагляднуюдемонстрацию поведения в ней изделия.