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
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
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.