Современное производство невозможно без автоматизированных систем проектирования, обработки и инженерного анализа. В разных отраслях применяются разные САПР, однако в аэрокосмический сфере, автомобилестроении и производстве медицинской техники царит система NX от компании Siemens Digital Industries Software.

Современная CAD/CAM/CAE-система Siemens NX™ ведет свою историю от программы Unigraphics, созданной в середине 80-х американской компанией United Computing. За прошедшие три с лишним десятка лет простое ПО для цифрового моделирования, сменив несколько владельцев, превратилось в огромную платформу, включающую весь спектр инженерных инструментов. И без них в 21 веке невозможно и подумать о производстве хоть сколько-нибудь сложных технических изделий. 

Siemens Digital Industries Software постепенно совершенствовала старые и добавляла новые модули, создав систему, в рамках которой можно не только смоделировать, задать физические свойства и произвести любой технический продукт, но и полностью управлять его жизненным циклом в соответствии с идеологией жизненного цикла изделия.

Проектирование с CAD NX

Одним из главных элементов NX является система автоматизированного проектирования. Именно она позволяет создавать продукты «с первой попытки», отрабатывая все возможные аспекты структуры и функциональности еще на стадии цифровых макетов.

Физические прототипы дороги, их изготовление носит штучный характер и занимает много времени. CAD в составе NX позволяет свести необходимость в таких прототипах к минимуму и заметно снизить затраты на разработку.

Сложность промышленных изделий постоянно растет, и в большинстве из них сегодня используется электроника. Отдельным большим достоинством системы автоматизированного проектирования от Siemens Digital Industries Software является возможность работы с одним и тем же комплексным макетом специалистов разного профиля, занимающихся проектированием механических и электрических систем. 

Оптимизация CAD для решения задач в области мехатроники позволяет проектировщикам избежать ошибок и сразу добиться согласованной работы всех систем. А встроенные средства анализа и визуализации помогают еще на стадии проекта принимать информированные решения о соответствии продукта техническим требованиям.

Производство с CAM NX

Общее описание систем CAM (Computer-aided manufacturing) содержится в самом определении. Их основной задачей является преобразование цифрового макета изделия в код управляющих программ для заводского оборудования.

В настоящее время CAM NX может полностью покрыть потребность в средствах налаживания производственного процесса на любом предприятии, оснащенном станками с ЧПУ, токарно-револьверными станками и многими другими типами оборудования.

Встроенные средства программирования позволяют сэкономить вплоть до 90 % времени, обычно требуемого на создание управляющего кода, в том числе и использующего технологию распознавания элементов (BML). Имеется здесь и исчерпывающий набор инструментов имитационного моделирования на основе управляющего G-кода.

Получив проект из CAD, CAM может в автоматическом режиме создать комплект карт наладки на основе 3D-модели продукта. И вся эта функциональность может быть дополнительно расширена в рамках проекта цифровизации предприятия, если объединить CAD и CAM в единую программную среду с еще одним продуктом Siemens Digital Industries Software — системой управления данными и процессами Teamcenter.

Аддитивные технологии

Шестой технологический уклад, Четвертая промышленная революция — как ни назови тот набор средств производства, который вот-вот придет на смену станкам с ЧПУ, CAD/CAM/CAE-система NX к нему готова. В новом ПО (начиная с 12 версии) содержатся инструменты, адаптированные к использованию аддитивных технологий.

Широкое распространение 3D-печати различными материалами, от пластика до титана, предъявляет новые требования к платформам для конструирования. В этой связи в составе NX появились средства оптимизации топологии и проектирования решетчатых конструкций. 

В любой детали теперь можно создавать микроструктурированные области, снижающие вес изделия и придающие ему нужные механические свойства. В зависимости от поставленной задачи NX позволяет выбирать тип ячеек, форму перегородок и характер их сопряжения со сплошным материалом. Традиционными инструментами CAD такое практически невозможно проделать.

Здесь же содержатся и средства контроля ошибок, которые среди прочего позволяют выявлять скрытые полости, критические для механической прочности изделия или недопустимые при применении технологий селективного лазерного спекания металла или ультрафиолетового отверждения эпоксидных смол.

ОКБ «Аэрокосмические системы»

В российской промышленности уже можно найти множество примеров успешного внедрения решений из семейства Siemens NX на различных предприятиях. Одним из них стало ЗАО «Опытно-конструкторское бюро «Аэрокосмические системы». Основным направлением его деятельности является разработка и интеграция электрифицированных, гидравлических и пневматических систем летательных аппаратов. Помимо этого бюро вовлечено в процессы модернизации бортовых систем самолетного оборудования и подготовки эксплуатационной документации.

Благодаря переходу на CAD NX и систему сквозного управления жизненным циклом изделия Teamcenter от компании Siemens Digital Industries Software, специалистам бюро удалось на 85 % сократить время внесения изменений в проект. 

Это стало возможным после полного перехода на автоматизированное проектирование, охватывающее весь процесс работы, начиная с получения исходных данных и заканчивая передачей полного комплекта конструкторской документации на производство. К тому же, широкое распространение NX в отрасли дало возможность взаимодействия со смежниками в единой информационной среде.

Эффект от внедрения NX проявился не только в экономии времени. Параметры проектируемого оборудования за счет предварительного построения электронных макетов улучшились по массогабаритным характеристикам, надежности, электромагнитной совместимости и стойкости к интенсивному воздействию радиочастотных полей.

КАМАЗ

Еще один пример успешного перевода процесса проектирования в цифровую среду на базе решений Siemens Digital Industries Software продемонстрировал крупнейший российский автопроизводитель ОАО «КАМАЗ». По словам директора по развитию компании Ирека Гумерова, одним из результатов сотрудничества с Siemens стало двукратное ускорение разработки проектов средней сложности.

В рамках внедрения Siemens Digital Industries Software «оцифровке» подвергся процесс технологической подготовки производства. Теперь оснастку для него конструкторы компании проектируют в 3D при помощи NX, технологические процессы описывают в Teamcenter, а моделирование производства выполняют в Tecnomatix. В итоге этот комплекс решений позволил вдвое сократить число доработок, а также ускорить сроки подготовки классификаторов, библиотек и управляющих программ для станков с ЧПУ.

Переход на сквозную цифровую цепочку «проектирование-производство» и широкое применение электронных макетов дали ОАО «КАМАЗ» возможность выпустить свой первый полностью спроектированный в среде NX магистральный тягач КАМАЗ-5490. Его разработка велась совместно с концерном Daimler AG, также использующим средства проектирования Siemens Digital Industries Software. 

В будущем российский автогигант рассчитывает перевести на новые средства конструирования и производства весь свой модельный ряд, включая транспортные средства, создаваемые по заказу Минобороны РФ.