УДК 629.1.011

 

Нурмамбетов С. М., к.т.н., профессор КазАТК, г Алматы, РК

 

ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

Основные черты новой транспортной машины, ее технико-экономические показатели закладываются в проекте и затем в процессе производства переносятся на готовый образец. Анализ проектирования позволяет выделить три формы организации этой деятельности, отличающихся составом средств, методов и содержанием труда инже­нерно-технических работников. Соответственно этому можно выделить три этапа развития отечественного локомотиво- и  вагоностроения.

До 40-х годов прошлого столетия, когда промышленностью осваи­валась ограниченная номенклатура технических устройств, состоящих из относительно небольшого числа деталей и узлов, существовала безмашинная (ручная) форма организации проектирования на основе оригинальных решений. Технические средства проектирования - кульманы, логарифмические линейки, готовальни. Методы расчетов - приближенные. Расчетные формулы насыщены коэффициентами, значения которых берутся из диаграмм и графиков. Информация, используемая при проектировании, неупорядочена. Отечественное локомотиво- и вагоностроение со времени своего зарождения насчитывает свыше 100 лет. Первый этан характеризуется возникновением простой конструкции тяговой машины - паровоза. Он быстро был внедрен в производство и, несмотря на низкий коэффици­ент полезного действия, дал значительный толчок техническому прогрессу в те годы. Характерным для этого этапа является то, что первые конструкции локомотивов и вагонов создавались одаренными людьми, самоучками, сумевшими увидеть то новое в технике, что обеспечивало движение вперед. И неудивительно теперь, что первые пассажирские и грузовые вагоны, постройка которых начата в 1846 году на Александровском заводе, были четырехосными с двухосными тележками. Кроме пассажирских вагонов 1-го, 2-го и 3-го классов, багажных и почтовых, Александровский завод уже тогда строил служебные вагоны длиной 25,2 м, восьмиосные с четырехосными тележка­ми. В 1906 г. были построены двухэтажные пассажирские вагоны. Пассажирские вагоны типа международного общества и бывшей Владикавказской железной дороги имели тележки с тройным рессорным под­вешиванием. В 1924 г. построены первые советские тепловозы серии ЩЭЛ и ЮЭЛ и в 1932 г. - первые советские электровозы серии СС и ВЛ19.

После 40-х годов резко возросла потребная номенклатура проектиру­емых и ежегодно осваиваемых единиц подвижного состава. Повысились требования к качеству и надежности, конструкции машин стали слож­нее и  привели к но­вой форме организации проектирования на базе типовых решений или форме типового проектирования.

Методы проектирования, разработанные А.П.Соколовским, С.П.Митрофановым, И.И.Артоболевским, В.В. Бойцовым, позволили повы­сить уровень организации и эффективность группового проектирова­ния, агрегатирования и унификации  В этот период широко применялись методы физического моделирования.

Метод группового проектирования заключается в разработке ря­да конструктивно подобных исполнений машин многоцелевого назначения, соответствующих существующим и возможным в перспективе условиям их использования. Теоретической базой группового проектирования является система предпочтительных чисел. В результате были созданы параметрические и типоразмерные ряды изделий определенного вида, например, мощностной ряд тепловозов.

Агрегатирование - это метод конструирования технических ус­тройств, основанный на таком членении их на составляющие части, при котором обеспечивается многократное использование проектов сос­тавных частей при разработке новых исполнений машин. Сущность унификации как метода конструирования заключается в том, что узлы машин конструируют таким образом, чтобы их номен­клатура была минимальной, но достаточной для рациональной компо­новки и эффективного функционирования машин. Вместе с внедрением методов группового проектирования, агрегатирования и унификации были разработаны принципы функциональной и монтажной взаимозаме­няемости, совершенствовались методы расчета и оптимизации пара­метров машин. К середине 50-х годов завершился процесс упорядочения инфор­мации на базе стандартизации используемых при проектировании ма­териалов и полуфабрикатов, крепежных и других изделий общего при­менения, систем допусков и посадок.

 Осуществлен переход к ЕСКД. Таким образом, второй этап развития локомотиво- и вагоност­роения можно назвать этапом создания машин по имеющемуся образцу, когда новая машина конструируется на базе старой с учетом новых требований. На этом этапе получили развитие научные основы проек­тирования машин, на базе которых совершенствовалась конструкция локомотивов и вагонов, повышалась их экономическая эффективность. Наметились первые шаги прогнозирования параметров новой техники.

Математические методы и ЭВМ начали применяться в нашей стра­не с середины 50-х годов. Примерно с 1955 по 1965 гг. применены ЭВМ в области проекти­рования, с 1965 по 1975 годы приобретался опыт применения ЭВМ в автоматизации процесса изготовления конструкторской документации, разрабатывались отдельные программы весьма трудоемких расчетов по гидродинамике, аэродинамике, прочности и др

В 1974 г. в нашей стране сформирована новая научно-техническая проблема - создание САПР. Разраба­тываются государственные и отраслевые программы создания САПР. Техни­ческой базой САПР являются ЭВМ типа ЕС и СМ с развитой периферийной базой, включая графические дисплеи, графопостроители, автома­тизированные рабочие места (АРМ).

Проектировщик при функционировании САПР имеет возможность творчески просматривать, сопоставлять и анализировать десятки и сотни (а не один, два) вариантов проектных решений. При автоматизированном проектировании появляется возможность математически моделировать поведение объектов (проектных решений) во внешней среде, не прибегая к дорогостоящим экспериментам на реальных объ­ектах или их физических моделях, осуществить оптимизацию и обос­нованно выбрать лучший вариант проекта технического устройства или его узла. В настоящее время все отрасли народного хозяйства страны заняты созданием САПР, но уровень разработок в различных отраслях неодинаков. Первые очереди САПР введены в действие в области электро- и радиотехники, электроники, строительства, судостроения, авиации и др. По опубликованным данным применение САПР позволяет в 2-3 раза сократить время проектирования в доводки летательных аппаратов, в 3-5 раз - время подготовки их производства. Внедрение САПР в судостроении привело к уменьшению массы корпусных деталей на 5-25%, в авиационной промышленности - повышению не­сущей способности силовых элементов конструкции крыла самолета на 10-20 % при неизменной их массе.

Появление ЭВМ на локомотиво- и вагоностроительных заводах сразу же привлекло внимание конструкторов. ЭВМ резко ускорили ко­нструкторские расчеты, позволили осуществить моделирование дина­мических процессов в системе "экипаж - рельсовый путь" и применить более точные методики расчетов. В итоге более обоснованно стали выбираться параметры проектируемой конструкций. Разработка про­грамм велась как в институтах, так и на заводах. Число программ продолжает непрерывно расти.

При использовании ЭВМ первого поколения удельный вес конструкторских задач, решаемых в вычислительных центрах заводов, был очень высоким. Режим непосредственного доступа был очень удобен конструктору, он сам ставил задачу, составлял алгоритм и программу, выполнял отладку программы, получал решение на ЭВМ и анализировал его. Появление ЭВМ серии ЕС изменило характер работы вычислительных центров. Пользователей конструкторских отде­лов отлучили от машин, связь их с ЭВМ осуществляется через диспетчерскую, что резко увеличило сроки отладки программ и несколько снизило привлекательность труда. Непосредственный доступ к ЭВМ имели только программисты вычислительного центра, которые занялись постановкой экономических и технологических задач из-за их относительной простоты. Результаты конструирования являются исходной базой для мно­гих подсистем АСУП. Низкий уровень автоматизации конструкторских работ приводит в настоящее время к большим затратам на формирование и изменение вручную массивов нормативно-справочной информации. Особенно трудоемка и неоперативна существующая система проводки конструкторских изменений в техническую документацию. Низкое ка­чество ведения конструкторско-технологических документов снижает эффективность АСУП.

Вместе с АСУП в настоящее время в производственных объедине­ниях локомотиво- и вагоностроения внедряются автоматизированные системы управления технологический процессами (АСУ ТП) на базе станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и промышленных роботов-манипуляторов, что дает возможность через ЭВМ воздейство­вать на производительность труда непосредственно на рабочем месте. Приведенные факты подтверждают известное в кибернетике положение о важности интегрального подхода при автоматизации управления в сложных системах. В области локомотиво- и вагоностроения САПР находится в на­чальной стадии своего развития. Вычислительные центры производст­венных объединений еще не имеют полностью укомплектованной техни­ческой базы САПР, но в этом направлении ведутся большие работы. Ряд институтов разрабатывает программное обеспечение, ориентированное на использование в условиях функционирования САПР. Главный недостаток имеющегося программного обеспечения - отсутствие в его основе единых обобщенных методик расчета. Таким образом, сейчас осуществляется переход к третьему периоду развития отечественного локомотиво- и вагоностроения - созданию конструкций с помощью САПР.