Конспект лекции по дисциплине: «Основы менеджмента» (стр. 14 )

Сегодня для проектирования и подготовки производства новых самолётов используют цифровую модель CATIA-3D независимой дочерней компании Dassault Systems(Франция), которая позволяет командам проектировщиков вести незамедлительный обмен данными.

Одновременно они могут конструировать и проверять качество и последовательность сборки тысячи компонентов без работы с их дорогостоящими физическими прототипами.

Передовое управление техническими данными CATIA поддерживает хранение, подгонку и регулировку всех частей летательного аппарата, объединение и конфигурацию ещё не существующих узлов.

Dassault Systems обеспечивает надёжность всех данных продукта от одной версии до другой. Обеспечено соответствие с такими международными стандартами, как STEP/CALS.

CATIA – это стандарт на рынке аэронавтики с большим числом рабочих станций CAx в производстве. Сегодня 7 из 10 самолётов сконструированы и произведены с использованием CATIA.

CATIA предлагает производителям аэронавтики полностью интегрированную виртуальную развитую окружающую среду для полной симуляции жизненного цикла летательного аппарата.

Например, CATIA применялась при конструировании и сборке более 700000 частей Боинга 777 и всё это осуществлялось в цифровом режиме.

В процессе эскизного проектирования полученные ранее геометрические, весовые и энергетические параметры самолёта воплощаются в конкретную конструктивную компоновку, отвечающую различным, весьма противоречивым требованиям, в том числе эксплуатационным и технологическим.

В процессе компоновки уточняют центровку самолёта, расчёту которой предшествует составление весовой сводки на основе прочностных и весовых расчётов агрегатов планера и силовой установки, ведомостей оборудования, снаряжения, грузов и т. д. В процессе эскизного проектирования обычно проводят широкие теоретические и экспериментальные исследования агрегатов и систем самолёта. Изготавливают и продувают в аэродинамических трубах модели самолёта и его отдельных агрегатов. По результатам этих исследований уточняют аэродинамический расчёт, расчёты устойчивости и управляемости, а также характеристик аэроупругости. На основании этих расчётов вносят соответствующие исправления в компоновку самолёта, уточняют весовые расчёты. Строят макет самолёта, позволяющий произвести взаимную пространственную увязку агрегатов и систем самолёта, размещение оборудования, оценить удобство размещения экипажа и пассажиров.

Итог этого этапа – эскизный проект; он даёт информацию об уточнённых характеристиках самолёта, а также о форме, размерах и взаимном расположении основных агрегатов и функциональных элементов самолёта. Макетная комиссия производит комплексную оценку проекта, необходимую для принятия решения о разработке рабочего проекта и его реализации.

Заключительный этап процесса проектирования – рабочее проектирование; он направлен на практическую реализацию заявленных характеристик и параметров самолёта. Разрабатываются чертежи общих видов агрегатов самолёта, сборочные и деталировочные чертежи отдельных его частей. Проводятся: экспериментально-исследовательские работы, связанные с внедрением новых материалов, типов конструкций; статические и динамические прочностные и ресурсные испытания конструкций; стендовые испытания систем оборудования, управления, жизнеобеспечения. При этом уточняются весовые расчёты и расчёты на прочность всех элементов конструкции. Информация, полученная на этом этапе, позволяет уточнить данные о проекте и внести соответствующие коррективы в расчёты, выполненные на предыдущих этапах.

2. Особенности автоматизированной системы проектирования и управления опытно-конструкторскими организациями (АРМ, САПР, АСУРП)

В настоящее время инженерные решения на основе конечноэлементных технологий строятся на базе систем и технологий корпорации MSC SOFTWARE – ведущего разработчика автоматизированных инженерных исследований. Их главный продукт MSC NASTRAN обеспечивает полный набор расчетов, включая расчёт напряженно-деформированного состояния, собственных частот и форм колебаний, анализ устойчивости, решение задач теплопередачи, исследование установившихся и переходных процессов, анализ частотных характеристик при воздействии случайных нагрузок, спектральный анализ и исследование аэроупругости.

В процесс проектирования следует также включить изготовление опытных образцов самолётов и их испытания – наземные и лётные, поскольку в ходе этих испытаний определяются фактические характеристики самолёта и степень удовлетворения тактико-технических требований (ТТТ). На основании этой информации принимается решение о внесении изменений в проект.

При изготовлении опытных образцов осуществляется отработка технической документации и технологии изготовления самолёта.

По итогам этого этапа принимается решение о запуске самолёта в серийное производство.

Анализ показывает, что проектирование – это сложный, многоэтапный процесс. Существенным является то, что этот процесс обычно итерационный, причём итерации осуществляются не только между основными этапами проектирования, но и внутри каждого из них. Укрупнённая схема процесса разработки проекта представлена на рис.3.

Отметим место и удельный вес различных этапов разработки проекта самолёта.

На рис.4. показана тенденция изменений затрат на разработку самолёта и распределение принимаемых решений (в %) по отдельным этапам разработки. Видно, что процесс общего проектирования, включающий техническое предложение и эскизный проект – наиболее ответственные этапы создания самолёта. На этих этапах при затрате максимум 20 … 25% времени от всей работы и не более 5 … 10% средств принимается 75 … 80% основных решений по проекту (технических и организационных).

Рис.3. Основные этапы разработки проекта самолёта

От того, насколько правильные решения принимаются на ранних этапах, часто зависит судьба проекта, и не только потому, что ошибки, допущенные на ранних этапах разработки проекта, приводят к слишком большим затратам средств и времени на его доработку в процессе рабочего проектирования и постройки, но и потому, что от них может вообще зависеть возможность реализации проекта.

Некоторые особенности проектирования современных самолётов.

Ещё недавно процесс проектирования в основном заключался в выборе схемы и основных геометрических параметров самолёта и выполнялся небольшой группой проектировщиков.

Эволюция в развитии основных параметров и характеристик самолёта сопровождалась постоянным усложнением не только конструкции и общей компоновки планера и силовой установки, но и всех его систем.

Планируемые и истинные величины стоимости и времени проектирования и изготовления, как правило, существенно отличаются. Это объясняется ограниченными возможностями человека обрабатывать огромные потоки информации, принимать решения в условиях большой неопределённости, вызванной невозможностью достаточно глубокой проработки всех вопросов, связанных с проектированием и изготовлением самолёта на различных этапах его разработки.

При современных все ускоряющихся темпах научно-технического прогресса динамика процесса проектирования является одной из важнейших его характеристик и всемерное сокращение сроков проектирования становится одним из главных требований. Действительно, при увеличении сроков проектирования новизна и оригинальность решений, используемых в проекте, теряются. Ещё не будучи реализованным, проект может морально устареть и потерять смысл.

Чтобы обеспечить гарантию успеха программы создания современного самолёта в условиях ограниченных материальных ресурсов и сроков разработки, нужна более высокая степень точности прогнозирования характеристик самолёта при его проектировании. Это одна из трудноразрешимых задач разработки обширных и сложных авиационных программ.

В настоящее время наметились следующие пути преодоления отмеченных выше сложных проблем. Одним из путей повышения точности прогнозирования, а следовательно, снижения риска из-за принятия необоснованных решений, является более широкое проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по перспективным направлениям авиастроения. Целью таких работ является создание научно-технического задела. По зарубежным данным для создания конкурентоспособного самолёта, который бы не устарел к моменту начала его эксплуатации, необходимо использовать в его разработке от 50 до 150 новых технических решений. При этом важно, чтобы не менее 2/3 из них были отработаны и проверены уже к началу проектирования. В этих условиях также возрастает роль моделирования, полунатурных и натурных экспериментов на возможно более ранних этапах разработки проекта. Например, можно испытать новый двигатель или какую-либо систему самолёта, установив их на серийный самолёт или летающую лабораторию. Это тем более важно, что циклы создания отдельных подсистем самолёта, например планера и двигателя, значительно отличаются.

Второй путь связан с разработкой и использованием фундаментальных методов анализа и принятия решений на базе математических моделей, адекватно отображающих характер и закономерности исследуемых объектов и процессов. Реализация этого направления в значительной степени связана с дальнейшим развитием теории проектирования самолётов, а также с применением вычислительной техники при их проектировании.

В настоящее время с целью сокращения сроков и стоимости разработки проекта при одновременном повышении качества проектирования ставится задача использования вычислительной техники и средств машинной графики при решении всех задач проектирования, не связанных с проявлением неповторимых человеческих качеств (интуиция, воображение, исследовательские способности).

Известно, что проектирование сложного технического объекта - итерационный процесс последовательного приближения к заданным или оптимальным характеристикам. Широкое применение вычислительной техники позволит существенно расширить вариантность проектирования, степень приближения к наилучшему решению за более короткое время, т. е. повысить качество проектирования и снизить сроки разработки проекта. Схематично это иллюстрируется графиком, представленным на рис. 5.