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
