Умный «Лебедь»: новые цифровые технологии позволят ускорить модернизацию сверхзвукового «стратега»
В советское время над проектированием самого крупного в мире сверхзвукового бомбардировщика Ту-160 трудились несколько тысяч конструкторов в течение десятилетия. Сегодня в ходе реализации программы модернизации ракетоносца компания «Туполев» внедряет новые методы проектирования и подготовки производства.
Одним из них стало использование единой информационной системы (ЕИС) для оцифровки конструкторской документации и запуска производства Ту-160М2 «в цифре». Всего планируется привлечь к участию в проекте около полутора тысяч специалистов. Использование же ЕИС позволит провести все работы примерно за четыре года.
«Ту-160М2 отличается от своего предшественника принципиально новым комплексом бортовой электроники и набором вооружения, – ранее уточнил заместитель министра обороны Российской Федерации Юрий Борисов. – Ту-160 в варианте М2 будет абсолютно новым самолетом с новым бортовым радиоэлектронным оборудованием, но старым обликом планера. Его эффективность увеличится в два с половиной раза по сравнению с предшественником».
Самолет выпускался на Казанском авиационном заводе им. С. П. Горбунова (входит в компанию «Туполев») с 1984 года. В 2008 году госзаказчику был передан последний на сегодня Ту-160. Чтобы использовать новейшие достижения в области цифрового проектирования и жизненного цикла изделий ОАК вместе с Минобороны России и Минпромторгом России начали реализацию проекта по оцифровке конструкторской документации Ту-160.
Специально под проект Ту-160М2 была проведена работа по защите каналов обмена данными, налажена работа единой сети в централизованных корпоративных приложениях, обмен конструкторскими и инженерными данными. Возникли дополнительные требования к пропускной способности и защищенности информации, передаваемой в единой среде.
Макет и каркас
Два года назад ОАК и компания «Туполев» начали процесс оцифровки производства ракетоносца Ту-160. При проведении этих работ корпорация решила использовать принцип «распределенного КБ», когда над чертежами различных агрегатов и планера самолета работали специалисты разных конструкторских бюро, располагавшихся порой в разных городах России, – корпорации «Иркут», компаний «Сухой» и «Ил», Таганрогского авиационного научно-технического комплекса им. Г. М. Бериева.
Весной закончился один из самых ответственных этапов – оцифровка каркаса фюзеляжа. Через выделенные каналы связи в едином информационном пространстве конструкторы воссоздали «в цифре» трехмерные детали планера – крыла, фюзеляжа, хвостового оперения.
«Большая часть работ по оцифровке самолета закончена. В общей сложности в рекордно короткие сроки нам удалось оцифровать около 70 тысяч чертежей. Впереди большой блок работ по моделированию авионики самого большого в мире ракетоносца», – отмечает Валерий Солозобов, заместитель генерального директора компании «Туполев» по проектированию, НИР и ОКР.
Облако на Яузе
Центр обработки данных и один из крупнейших промышленных компьютеров находится в Москве, в компании "Туполев" на набережной Яузы
К концу весны компания «Туполев» завершила разработку макета единой информационной инфраструктуры для создания обновленного самолета «в цифре». Макет ЕИС прошел успешную защиту 31 мая. В компании были выделены более 15 направлений жизненного цикла самолета – от управления требованиями к изделию, проектирования, производства и его подготовки и до создания документации по техническому обслуживанию.
В ходе первого этапа работ, проходивших в Москве, Казани – инженерном центре и на самом заводе, а также в филиалах «Туполева» в Самаре и Ульяновске, дополнительно оснастили около 740 АРМ – автоматизированных рабочих мест. При этом большая часть задействованных конструкторов были из «туполевской школы». В «Туполеве» появилась и свежая кровь – несколько десятков специалистов перешли на работу в компанию из ОАК, корпораций «Иркут» или «Вертолеты России». Но новые методы работы пришлось осваивать даже хорошо знакомым с компьютерами специалистам.
Все разработки велись в виртуальном облаке. Конструкторские бюро, которые объединила ЕИС, проектировали агрегаты будущего самолета в одном облаке – центр обработки данных и один из крупнейших промышленных компьютеров находятся в Москве, в здании на реке Яузе.
По проекту новые машины передаются сотрудникам «распределенного КБ» без операционного блока – в комплект входят лишь монитор и клавиатура. Все расчеты проводятся на сервере. Такой способ организации работ позволит равномерно распределять мощности суперкомпьютера. Интересная деталь: сотрудники служб безопасности предприятий уделяли меньше внимания проекту, чем обычно – вставить флешку или диск было физически некуда.
Big data для большого самолета
Переход на работу «в цифре» позволил существенно ускорить работу над проектом.
Программа упрощает расчет деталей, автоматически определяет вес изделий в зависимости от геометрии. Если раньше расчет крепления – размещения болтов и гаек на крыле или фюзеляже – рассчитывали вручную, то для Ту-160М2 внедрили специальные программы. Ими учитывается даже такой фактор, как клиновидность крыла.
Особый момент – автоматическая система учета. Специальная сложная методика замеряла ход выполнения оцифровки как на самом «Туполеве», так и у партнеров по проекту. «Когда занимаешься оцифровкой одновременно тысяч деталей, невозможно отслеживать ход программ вручную, – рассказывает Сергей Павлик, заместитель директора программы Ту-160 по ЕИС. – Автоматика выявляет “узкие места” проекта. Если поначалу кооператоры одновременно в день дедлайна выгружали в центр обработки данных чертежи, и работа всех подвисала, то потом выгрузка данных стала производиться равномерно».
Сейчас конструкторы «Туполева» приступили к новому этапу работ – проектированию систем самолета. Здесь важность компьютерных технологий еще выше.
Коллеги Сергея Павлика испытывают мультифизическую систему – модель приборов. Проектирование и увязка между собой приборов ведется с учетом самых разных условий: вибрации, электрической совместимости, шума, температурного воздействия. Традиционно увязку размещения аппаратуры проводили на специальных стендах, что занимало дополнительное время.
«Цифру» – в цех
В рамках направления ИТ-инфраструктуры впервые предполагается использовать технологию VDI, когда каждый специалист получает доступ к своей личной виртуальной машине, запущенной на сервере.
Следующий этап внедрения единой информационной системы – производство. До сих пор не только рабочие, но и технологи завода получают техническое задание не на компьютеры, а в бумажных чертежах.
Сегодня «Туполев» оснащает свой филиал – Казанский авиационный завод им. С. П. Горбунова – современными обрабатывающими центрами. Для работы с ними переход с «бумаги» на «цифру» необходим.
В планах компании – создание в техническом бюро и непосредственно в цехах более 800 АРМ. Предстоит не только модернизация производства. Необходимо обучить специалистов, военных представителей, привыкших к бумажным чертежам, к работе в 3D-среде. Этот процесс может занять многие часы.
«В известной степени мы столкнулись с вызовом. Нам предстояло организовать новую инфраструктуру для проектирования самолета “в цифре”, но не с нуля, как это было в большинстве других КБ, – например, в Иркуте или в “Гражданских самолетах Сухого”. Мы ее создавали на уже работающем предприятии, опираясь на опыт сотен конструкторов, многие из которых еще до недавнего времени чертили по старинке на кульмане», – говорит Сергей Павлик.