Взгляд разработчика популярной CAD/CAM-системы на уберизацию в машиностроении и металлообработке

Андрей Ловыгин: CAD/CAM-система SprutCAM известна и востребована не только в нашей стране, но и далеко за ее пределами. За созданием подобного ПО стоят высококлассные специалисты, программисты, математики, которые решают комплексные задачи, находящиеся на стыке ряда технологий и областей знаний. Говоря откровенно, в отрасли САПР не так много разработчиков, имеющих достаточно свободного времени, желания и опыта для выражения своих идей, задумок, видения будущего продукта в формате публикации.

С автором данной статьи, Александром Грошевым, ведущим разработчиком и руководителем проекта SprutCAM я познакомился почти десять лет назад на выставке EMO в Германии. Вот его краткая биография. Александр окончил Камский Политехнический институт в 1997 году по специальности “Автоматизация технологических процессов и производств”, в 2002 году защитил кандидатскую диссертацию по теме “Методы и средства повышения точности обработки на станках с ЧПУ”. В компании “СПРУТ-Технология” работает с 1995 года.

Для меня очевидно, что с подобной квалификацией можно смело рассуждать не только о настоящем своего продукта, но и о будущем всей индустрии. Тем более, что часть из описанного в материале уже относительно успешно осуществляется несколькими западными стартапами. Например, сервис XOMETRY дает возможность загружать 3D модель и характеристики детали в облако, и практически моментально, за счет применения машинного обучения оценивать стоимость ее изготовления. Есть пользователя цена устраивает, то он, прямо на сайте производит оплату и ждет доставки готовой партии деталей. Самое производство (а там целая сеть сертифицированных производственных компаний-партнеров) и логистика скрыты от глаз пользователя – примерно как в UBER, когда вы просто указываете место, в которое хотите попасть, плата списывается с банковской карты, и такси заезжает за вами. Разумеется, в подобных сервисах есть масса ограничений, но, лично у меня, нет сомнений в образе производства будущего, когда идеи и концепты будут превращаться в реальные продукта “без шума и пыли”. В России также были замечены несколько проектов, связанных с формированием сервисов, управляющих производственными мощностями, ну а про прототипы облачных CAM-систем и вовсе десяток статей на нашем портале.

Кому-то может даже показаться, что нижеследующий текст близок к проекту технического задания на разработку. И если отталкиваться от этого, плюс учитывать значимость автора в вопросах формирования стратегии и разработки программного продукта, то, получается, что будущее SprutCAM кроется в облаках, интеграции и мощной автоматизации.

Ждем с нетерпением!


Александр Грошев

Можно выделить 3 этапа в распространенности востребованного продукта:
• Эксклюзив - дорогой продукт для узкого числа состоятельных клиентов;
• Ширпотреб - доступный продукт для широкого круга потребителей;
• Инфраструктура - почти бесплатный продукт для всех.

Качественное бесплатное образование и здравоохранение в Советском Союзе являлись инфраструктурой, которая вывела страну в мировые лидеры. Доступность дешевой электроэнергии и транспорта служат обязательным условием для развития любого региона. В 21-м веке на первое место выходит информационная инфраструктура, а уровень технологического развития определяется количеством и качеством платформ этой самой информационной инфраструктуры.

Термин “Уберизация” (“Юберизация”) означает замену посредников (людей или организаций) цифровыми платформами. Термин произошёл от названия компании Uber. Компания разработала мобильное приложение, которое позволяет потребителям подавать запросы на поездки, которые затем переадресуются водителям компании, использующим свои личные автомобили. Термин «уберизация» относят к использованию компьютерных платформ, таких как мобильные приложения, для проведения пиринговых сделок между клиентами и поставщиками услуг, что часто позволяет отказаться от услуг традиционных плановых корпораций. Модель отличается существенно меньшими эксплуатационными расходами по сравнению с традиционным бизнесом

Уберизация стала возможна благодаря появлению двух ключевых технологий: смартфонов со встроенными GPS/Глонасс и геоинформационных систем типа карт Google и Яндекс. 

Давайте рассмотрим вопрос создания ключевых технологий, необходимых для практической уберизации в машиностроении, ключевой отрасли экономики, определяющей научный потенциал и обороноспособность страны. Вопросы монетизации затрагиваться не будут, их решение будет очевидно успешным при условии реализации технологической платформы.

Современное производство деталей машин характеризуется повсеместным использованием оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) и промышленных роботов. Зачастую станки с ЧПУ, универсальные по своей сути, изготавливают крупные партии одинаковых деталей. При отсутствии заказа дорогостоящее оборудование простаивает. При этом технологи хотели бы избежать изготовления единичных деталей или малых партий. Это связано со сложностью переналадки оборудования, высоким риском получения брака или повреждения станка.

Для программирования оборудования с ЧПУ применяют CAM (Computer-Aided Manufacturing) системы. Они позволяют автоматизировано запрограммировать процесс изготовления детали и выполнить его верификацию до выхода на станок. Это сложное программное обеспечение, использование которого все еще требует высокой квалификации.


Интерфейс новой 16-й версии SprutCAM

Существующая практика применения САМ-систем предполагает их использование в непосредственной близости от станка, человеком, который в мельчайших подробностях знает особенности своего оборудования, имеющийся на складе режущий инструмент и специфику обработки материала. Именно дефицит специалистов по программированию и наладке станков с ЧПУ приводит к их простою и отказу от изготовления малых партий и единичных деталей.

Решить вышеописанные проблемы могло бы наличие некоей облачной CAM-системы. На первом этапе функциональность такой системы должна позволять:

• Создавать виртуальные модели большинства моделей технологического оборудования (станков) и роботизированных ячеек;
• Содержать базу стандартных станков и роботов;
• Описывать модели режущего инструмента и технологической оснастки;
• Содержать базу стандартного инструмента и технологической оснастки;
• Загружать в систему геометрическую модель детали и заготовки;
• Описывать технологическую наладку базирования заготовки на станке;
• Формировать набор инструмента, необходимого для обработки детали;
• Загружать и моделировать управляющие программы для любых станков имеющихся в базе данных;
• Конвертировать программы предназначенные для одного оборудования в программы для другого оборудования.

Вторым этапом, после того как указанная функциональность будет реализована и отлажена, должны быть добавлены пользователи трех типов:

• Владельцы производственных участков при регистрации указывают имеющееся у них в наличии оборудование, оснастку и инструмент. Для оборудования указывается стоимость машинного времени.
• Заказчики деталей. Загружают в систему трехмерную модель детали, которую необходимо изготовить, а также указывают заготовку, ее тип и материал.
• Технологи. Разрабатывают технологический процесс изготовления. По мере развития системы, функции технологов автоматизируются. В идеале технология разрабатывается автоматически. Результатом работы технолога является полный комплект документации, включающий управляющую программу для станка с ЧПУ, список используемого инструмента, карту наладки  и т.д. Функции технологов могут также выполняться квалифицированными заказчиками, либо владельцами производственных участков.

Стоимость изготовления детали определяется системой на основании стоимости машинного времени, требуемого времени на обработку, стоимости необходимого инструмента и т.д. Система позволяет оптимизировать техпроцессы, например заменить инструмент на более дорогой, с лучшими скоростями резания, но сэкономить на машинном времени.


Приложение MachineMaker в SprutCAM позволяет собирать цифровые двойники роботов и станков

Третий этап разработки выполняется после того как количество пользователей системы станет существенным. На этом этапе добавляется еще три типа пользователей:

• Поставщики оборудования. Самостоятельно разрабатывают постпроцессоры и интерпретаторы для своих станков, на основе публичных API;
• Поставщики инструмента. Самостоятельно вносят каталоги своего инструмента в систему, указывают режимы резания для различных материалов;
• Поставщики оснастки. Заполняют базу системы виртуальной оснасткой с указанием ее характеристик и стоимости.

Увеличение количества пользователей и апробирование системы на начальном этапе может выполняться за счет ее бесплатного внедрения в учебный процесс технических вузов.

В итоге, создание и внедрение подобной технологической платформы позволит:

• Собрать в едином месте информацию о технологических возможностях отрасли, включая уникальное оборудование;
• Отказаться от закупки дорогостоящего оборудования. если оно уже у кого-то имеется и недозагруженно;
• Существенно увеличить обмен технологическим опытом, приемами и лучшими практиками между сотрудниками предприятий машиностроения;
• Развязать узкое место: вечно перегруженных технологов, позволяя передавать эту работу на аутсорс;
• Снизить простои оборудования;
• Повысить производительность труда в отрасли. 

Другие материалы об Александре Грошеве на нашем портале:
SprutCAM мирового уровня. Интервью Александра Грошева на EMO 2013.
Конференция дилеров SprutCAM 2015