Двигателестроители сегодня активно используют цифровые технологии на всех этапах создания моторов, чтобы разработка и производство газотурбинных двигателей стало быстрее и эффективнее.
О том, какие цифровые технологии уже применяются в двигателестроении, а какие внедряются, в нашем материале.
В пятерке самых высокотехнологичных
Двигателестроение является одним из самых сложных видов производства. В мире всего пять стран обладают технологиями полного цикла производства и обслуживания газотурбинных двигателей, и Россия – в их числе.
Чтобы быть конкурентно способными на мировом рынке и сохранить лидерство, двигателестроителям необходимо создавать и развивать цифровую среду.
Сейчас цифровизацией охвачены все основные направления деятельности ОДК. Основное внимание уделяется развитию цифровых технологий при выполнении научных и конструкторских работ, на производстве и при сервисном послепродажном обслуживании авиационных двигателей и наземной газотурбинной техники.
Применение цифровых инструментов снижает затраты на разработку силовых установок в 10 раз. Конструкторы ОДК уже уменьшили сроки проектирования двигателей. Если раньше на создание силовых установок уходило 10-12 лет, то сейчас срок снизился до семи лет. В планах - выйти на пять лет.
Испытания двигателей все больше переходят в цифровой формат. За счет этого ОДК стала изготавливать меньше натурных образцов и сократила количество испытаний «вживую» и, что значительно экономит ресурсы.
Производство перешло в «цифру»
ОДК производит несколько десятков двигателей. Современные типы силовых установок создаются в широкой кооперации между предприятиями корпорации. Но без современной цифровой системы управления производством кооперация просто не возможна.
ОДК внедрила на своих предприятиях промышленный интернет вещей, который реализуется на базе российского программно-аппаратного комплекса «Диспетчер».
Система позволяет в режиме реального времени контролировать и анализировать работу станков и повышает эффективность использования существующих резервов. С ее помощью можно следить за загрузкой оборудования, анализировать причины простоя, фиксировать отклонения от расчетных технологических режимов и своевременно оповещать об этом ответственные службы производства. Кроме того, система помогает поддерживать исправное техническое состояние оборудования, следить за эффективностью работы персонала.
Первое подключение оборудования ОДК к системе мониторинга состоялось в 2017 году, сейчас она функционирует уже на 8 предприятиях корпорации.
Например, на московском ПК «Салют» ОДК к комплексу «Диспетчер» подключено более 1000 единиц ключевого производственного оборудования, на «ОДК-Сатурн» - свыше 500, «ОДК-Пермские моторы» - более 200. Всего свыше 2 тысяч единиц.
Такие показатели уже позволяют отнести корпорацию к лидерам по внедрению технологий промышленного интернета вещей в России. В течение двух лет ОДК число подключенного к IIoT оборудования планирует удвоить.
Также ОДК внедряет систему управления производством «Умный цех». Первым стало предприятие ОДК-Сатурн в Рыбинске. При выборе площадки решающим фактором стало то, что предприятие переходит на крупносерийное производство двигателей ПД-8 для региональных пассажирских самолетов SJ-100. До 2030 года здесь планируется выпустить для лайнера более 300 силовых установок ПД-8.
Новая система позволит повысить эффективность работы оборудования и производительность.
«Умный цех» представляет собой универсальное комплексное решение на основе отечественных продуктов. Для этого проекта разработчик ГК «Цифра» объединила систему мониторинга промышленного оборудования «Диспетчер» и платформу для управления производством.
Платформа регистрирует оператора, выдает ему задание на смену, фиксирует состояние и загрузку оборудования, отображает текущее и расчетное время изготовления деталей или сборки узлов, наличие материалов и качество продукции.
Сейчас платформа «Умный цех» объединяет более 20 информационных систем и более 60 рабочих мест на рыбинском предприятии ОДК-Сатурн. Также она создает единое информационное пространство для руководителей всех уровней - от мастера до директора производства на основе данных объективного контроля и бизнес-аналитики.
К платформе «Умный цех» уже подключено производство лопаток на рыбинском предприятии ОДК-Сатурн. В дальнейшем к ней будут присоединены все 23 цеха.
«Умные» технологии в разработке двигателей
Разработка перспективных двигателей также вышла на новый уровень. Сейчас стремительно развиваются технология создания цифровых двойников, виртуальной и дополненной реальности. Многие элементы этих технологий уже применяются при разработке двигателей на предприятиях ОДК.
В 2023 году сотрудники конструкторского бюро московского предприятия «Салют» продемонстрировали возможности электронного макета авиационного двигателя.
Разработчики создали трехмерную цифровую копию, которая полностью повторяет газотурбинную силовую установку со всеми ее элементами вплоть до болта или гайки.
Благодаря этому конструкторы могут точно просчитать параметры каждой детали и всего двигателя. Электронный макет также позволяет рассмотреть двигатель с различного ракурса, в сечении и разрезе, а также анимировать сборку отдельных узлов и двигателя в целом.
Эти функции полезна как конструкторам, так и работникам, которые производят сборку в цехах. Полученные данные могут использоваться в качестве инструкции для опытных сотрудников и для обучения новых работников.
Программный продукт необходим и сервисной службе предприятия. Возможности ПО позволят более эффективно обучать работе с двигателем представителей эксплуатирующих организаций.
Также в ОДК развивают технологию создания цифрового двойника. Сейчас рыбинское предприятие ОДК-Сатурн завершает трехлетний проект по разработке отечественной технологии для создания двойника морского газотурбинного двигателя.
Цифровой двойник - виртуальная модель любых объектов, систем, которая в точности воспроизводит форму и действия оригинала. Технология реализована на отечественной платформе CML-Bench. Для выполнения научно-исследовательских работ разработчики расширили функционал платформы и сделали программные модули, которые дают возможность создавать цифровые двойники двигателей.
Российская разработка была использована в процессе разработки ОДК аванпроекта модернизированного морского газотурбинного двигателя. Технология позволила на 30–40% сократить время выполнения инженерных расчетов, снизить сроки и стоимость создания силовой установки.
VR-технологии используются для обучения будущих двигателестроителей. В Передовой инженерной аэрокосмической школе на базе Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева совместно с ОДК созданы виртуальные комнаты, в которых студенты могут изучать конструкцию двигателя, процессы его сборки и разборки.