От идеи — к реализации
— Александр Станиславович, расскажите, как появилась идея создать отечественное 3D-приложение к САПР «КОМПАС-3D» — «КОМПАС-КОМПОЗИТЫ». Насколько понимаю, все началось с ИЦК «Двигателестроение» и проекта на АО «ОДК-Авиадвигатель»?
— Еще в 1960 годах в Советском Союзе создавались прототипы разных изделий и в том числе судов из композитных материалов. Это были проекты как в гражданской сфере, так и в военной. Например, Средне-Невский судостроительный завод уже много лет строит тральщики из стекловолокна по собственной технологии. И если раньше все чертили, врезали и клеили вручную или использовали самописное ПО, то примерно 10−15 лет назад стали использовать западную САПР — приложение Fibersim, которое работало с разными 3D-САПР. Это программное решение, купленное компанией Siemens Digital Industries Software и предназначенное для проектирования и производства изделий из композиционных материалов. На тот момент оно было одним из ведущих в мире.
Почти все отечественные компании, начиная с авиа-, двигателестроителей и заканчивая судостроителями, проектировали в этой системе. Например, в ЦМКБ «Алмаз» разрабатывали в Fibersim определенные крупные элементы конструкции современных кораблей, так как отечественной альтернативы не было на рынке. В ОДК в этой САПР проектировали различные элементы изделий, типичные для этого холдинга. В России существовало несколько центров компетенции по использованию Fibersim, занимавшихся внедрением и адаптацией системы под запросы наших компаний. Но не все пожелания они успели выполнить, а, точнее, редкие пожелания пользователей из стран СНГ выполнялись.
— Когда возникла идея создать отечественный программный продукт?
— Это было в 2022 году, когда «ОДК-Авиадвигатель» поставил такую задачу в рамках особо значимого проекта. Проектирование изделий из композитных материалов — это ключевая и критическая технология в двигателестроении. Без широкого применения композитов невозможно получить новые двигатели, которые смогут конкурировать по своим характеристикам с мировыми лидерами. Уже в ходе реализации проекта стало понятно, что традиционные способы моделирования не подходят. В итоге пришлось искать абсолютно новый подход к решению проблемы. Именно тогда в нашем ядре C3D появился новый компонент PolyShaper. Он позволяет моделировать поведение ткани композита и придавать ей особую геометрическую форму, которую необходимо выполнить из слоистых композитных материалов.
Эта функция ядра получила название FishNet. Ткань может по-разному формироваться — например, на ней возникают складки. Мы моделировали, как ткань композита может ложиться на определенные геометрические объекты, какие складки при этом будут образовываться.
Математическое ядро в САПР — это специализированный инструмент разработки инженерного программного обеспечения, отвечающий за построение, редактирование, визуализацию и конвертацию геометрических моделей. Напомню, что компания C3D Labs (входит в АСКОН) делает ключевое коммерческое геометрическое ядро в России и одно из нескольких наиболее распространенных коммерческих ядер в мире, доступных для лицензирования. Программными компонентами C3D пользуются более 65 компаний-разработчиков в 14 странах мира.
Я бы в композитчики пошел. Где меня научат?
Первые результаты работы
— Когда появились первые серьезные результаты этой работы?
— В 2024 году мы показали первый прототип приложения для САПР «КОМПАС-3D» нашему промышленному заказчику, а в этом году с помощью нашей новой САПР в АО «ОДК-Авиадвигатель» спроектировали и изготовили уже опытный образец детали авиационного двигателя ПД-14. Технологическую подготовку производства и изготовление детали выполнил Пермский завод «Машиностроитель», использовавший наше приложение. Впервые в России деталь авиадвигателя изготовили по серийной технологии выкладки с применением отечественного ПО.
Во время создания приложения по проектированию изделий из композитных материалов коллеги из ОДК делились своим практическим опытом и высказывали пожелания по нужной им функциональности. Реализация этих пожеланий уже сейчас позволяет нам обогнать зарубежных конкурентов по ряду параметров. Мы выпустим новое приложение в ближайшее время в рамках выхода новой версии нашего флагманского продукта «КОМПАС-3D v24». Ряд судостроительных предприятий России уже протестировали приложение «КОМПАС-Композиты», высказали свои впечатления и остались довольны новыми возможностями.
Как отметил специалист одного из предприятий, раньше приходилось верить «на слово» опытному сотруднику, который говорил, как именно требуется выложить ткань и где ее нужно разрезать, чтобы не было складок. Ценой ошибки в такой ситуации была трата дорогостоящего материала и, конечно, времени. Наше новое приложение позволит устранить человеческий фактор. Благодаря ему повысится качество проектируемого изделия и снизится количество брака, т.к. можно будет заранее спрогнозировать, как материал слоя поведет себя при укладке.
— Приложение «КОМПАС-КОМПОЗИТЫ» позволит моделировать укладку слоев композита на поверхность сложной формы?
— Именно так. Есть две основных задачи. Первая — формирование слоев с пониманием их количества и направления выкладки, анализ драпируемости и подготовка технологических слоев с выкройками, чтобы нарезать ткань и выполнить подрезки для качественной выкладки ткани по форме будущей детали. Результатом такого анализа является трехмерная сетка, цветовая раскраска которой показывает нам отклонение волокон материала. Вторая задача — это формирование надрезов и развертки. В итоге инженер получит гладкий контур развертки на плоскости уже с учетом надреза.
— С самого начала продукт создавался под нужды ОДК. Получается, что сейчас спектр задач софта серьезно расширился?
— Не совсем. Изначально «КОМПАС-КОМПОЗИТЫ» делали под нужды ОДК, чтобы проектировать композитные детали авиационных двигателей. Но требования, которые были заложены и реализованы в продукте, позволяют решать широкий спектр задач из самых разных отраслей. Открытое бета-тестирование позволило всем желающим проверить это на своих примерах. Сейчас мы продолжаем проверять возможности САПР для других отраслей промышленности.
А что конкуренты?
— У вас есть конкуренты среди российских компаний?
— Некоторые компании планируют подобные разработки. Тут важно проводить грань между тем, что планируется создать и тем, что уже работает, — это разные вещи. Наше приложение уже прошло проверку в «ОДК-Авиадвигатель», а также на предприятиях, принявших участие в открытом бета-тестировании. Сейчас идет работа с рядом ведущих профильных научных организаций в области судостроения. Есть определенные пожелания по улучшению программы, которые мы обязательно учтем.
— Насколько понимаю, создание собственного приложения для работы с композитами — задача непростая. Например, французская компания Dassault Systèmes имела свое решение CATIA Composites, говорят, уступавшее Fibersim…
— Да, Siemens купил Fibersim у компании Vistagy, которая в этом специализировалась. А у Catia был свой продукт. Больше коммерческих решений такого уровня в мире нет, «КОМПАС-Композиты» — третий по счету.
— В отличие от Siemens вы пошли другим путем — от начала и до конца разработали САПР сами?
— Да, мы разработали свое приложение самостоятельно. Нам помогали индустриальные партнеры, которых я уже упомянул — это и сам «ОДК-Авиадвигатель», и Пермский завод «Машиностроитель», и другие предприятия, которые тестировали и давали нам обратную связь. По нашему мнению, без проверки на реальных, а не синтетических примерах, нельзя создать ПО промышленного уровня.
— Ваш продукт можно будет использовать с другими отечественными CAD-системами?
— На российском рынке, кроме АСКОН, сейчас всего две крупные отечественные компании, которые ведут свои разработки в области 3D. Это «Нанософт» с nanoCAD и «Топ системы» с T-FLEX CAD. У КОМПАС-3D широкий набор инструментов по работе с файлами, созданными в различных САПР, которых будет достаточно, чтобы затем перейти на использование «КОМПАС-Композиты». Это позволит также спроектировать детали из композитных материалов и для компонентов, ранее спроектированных в сторонних САПР. Надо лишь открыть эти наработки в КОМПАС-3D и запустить «КОМПАС-Композиты».
Ключевые особенности отечественной САПР
— Насколько понимаю, ваш новый продукт позволит не только спроектировать деталь, но и увязать ее с технологическим оборудованием?
— Все верно. Когда в нашем приложении вы сделали раскрой, то тут же можете выпустить чертежи. В них будет указано, в каких местах необходимо сделать разрез. Самое главное требование при проектировании авиадвигателя — это возможность передачи информации в САЕ-пакеты. Пока расчеты композитов проводятся в самостоятельных CAE-системах. Для выполнения расчетов необходимо передавать информацию через определенный формат, который с самой первой версии поддерживается в «КОМПАС-Композиты».
Наше приложение выполняет расчеты по моделированию, формированию технологических слоев с припуском, если это необходимо, а также чертежи ткани с разрезами, которые затем передаются на специальные резательные машины (плоттеры). Затем информация о контуре выкладываемого слоя может выводиться на оснастку для ускорения процесса выкладки с помощью специальных проекторов. В основе программного продукта лежит подход послойного моделирования. В нем можно проектировать изделия из слоистых пластиков (ламинатов), где в качестве усиления могут применяться армирующие волокна, а полимерным связующим чаще всего является смола. Программное приложение функционирует в интерфейсе «КОМПАС-3D».
— Какие инструменты для создания слоев композитной укладки применяет ваше приложение?
— Основные возможности нашего приложения довольно обширны. В их спектр входит создание слоев, заполнителей и пакетов, назначение материала, контроль выкладки слоев в сечении, управление составом композитного изделия, анализ драпируемости, создание разрезов в слое формирование разверток, формирование технологических слоев с припуском (если это необходимо), а также подготовка данных для проектора. Сейчас этого достаточно, чтобы проектировать, подготавливать к производству и изготавливать изделия уровня сложности задач «ОДК-Авиадвигатель». Скоро добавится еще ряд возможностей. Это драпировка, слои по ссылке, заполнитель, разделение слоев по ширине материала, анализ в точке, таблица слоев, зонный метод, настройка данных для проекции, а также интеграция с расчетными приложениями (CAE), ЛОЦМАН: PLM, САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ.
Догнать и перегнать зарубежные решения
— Когда вы создавали свое приложение, ОДК ставил перед вами задачу повторить Fibersim?
— Запрос от промышленности был недвусмысленным: дать предприятиям российский аналог NX (система от Siemens), а также Teamcenter — пакет масштабируемых программных решений для поддержки жизненного цикла изделий, созданный на основе открытой платформы PLM того же производителя. Стояла задача разработать отечественную замену этим программным продуктам. В процессе работы над проектом коллеги делились с нами своим опытом, что положительно сказалось на функциональности продукта. И сейчас можно смело сказать, что 3D-приложение «КОМПАС-КОМПОЗИТЫ» является достойным конкурентом для западных продуктов, а в чём-то и превосходит их.
Несколько компаний тестировали наше приложение в течение 3−4 месяцев, в итоге мы получили хорошую обратную связь. Один из заказчиков, проверяя возможности нашего приложения, смоделировал корабельный винт из композитов. Ранее то же самое он выполнял в Fibersim.
— В прессе любят писать, что-то или иное новое приложение позволяет на 90% сократить сроки проектирования и так далее…
— Знаете, я бы не стал эти формулировки использовать, потому что в каждом случае у читателей возникнет логичный вопрос: относительно чего быстрее? А судьи кто? Даже если процесс моделирования сопоставим с натурным макетированием, стоимость такого проектирования явно ниже, ведь экономится довольно дорогой композитный материал.
— Будет ли ваше приложение интегрироваться в PLM-систему?
— Конечно, более того — это уже происходит: материалы выбираются из единой MDM-системы, а данные о раскрое поступают в PLM-систему, где хранится информация. Также туда загружаются и хранятся управляющие программы станков, которые производят деталь. Приложение будет напрямую связано и с системой расчетов, и с сохранением данных и САПР технологических процессов «Вертикаль».
— Этот функционал приложение получит в ближайшее время или стоит ждать его появления в следующих версиях САПР?
— Все перечисленные функции уже доступны в готовящемся к выпуску приложении. В демо-версии его протестировали несколько наших заказчиков. Мы разложили ткань в программе, они оценили и сказали: да, все как в Fibersim, отлично, ждем вашу лицензию.
— Заинтересует ли новый продукт небольшие компании, которые производят, например, лодки?
— Думаю, что да. Функционально наше приложению будет аналогично возможностям зарубежного ПО, но на основе известной и самой массовой в России САПР «КОМПАС-3D». Этим оно и интересно российским компаниям. Мы взаимодействуем и с крупными заводами, и с КБ, которые активно проектируют композитные изделия. Интерес к нашему приложению проявили и те, и другие. А когда в ближайшее время мы доработаем прочностные расчеты композитов в отечественном ПО, сможем получить уникальный продукт для отечественных проектантов.
Материалы по теме:
Больше, чем просто САПР: К 2035 году ОСК планирует перевести отрасль на цифровые рельсы
К 2027 году у судостроителей должна появиться российская САПР
Внедрение планшета, как способ ускорить работу электромонтажников на стапеле
Композиты по Правилам и без: перспективы и факторы риска применения ПКМ в судостроении
