Вопрос импортозамещения технологий, материалов и оборудования в ЦБП в настоящее время является одним из главных и волнующих отрасль.
О реверс-инжиниринге как об эффективном методе импортозамещения деталей и узлов промышленного оборудования в интервью UpackUnion рассказал эксперт по обратному проектированию и консалтингу для ЦБП Иван Распопов.
UpackUnion: Иван Александрович, расскажите, пожалуйста, что такое реверс-инжиниринг? В чем уникальность данного метода?
– Реверс-инжиниринг – это технология, которая подразумевает создание оцифрованного комплекта документации единицы оборудования, либо запасной части для того, чтобы впоследствии можно было данный узел или запчасть изготовить. За основу берется готовое оборудование, для которого нет чертежей.
Уникальность данного метода в том, что он позволяет получить запасные части по более конкурентным ценам, фактически расширяя потенциальный выбор поставщиков с 3-4 до десятков или сотен, причем, решение по выбору принимает непосредственно Заказчик. Высокая конкуренция в данном случае способствует росту качества предоставляемых услуг.
Реверс-инжиниринг состоит из ряда этапов, которые нужны для того, чтобы изготовить комплект необходимой документации.
Первый этап – это, прежде всего, получение облака точек объекта, то есть его оцифровка. Можно это сделать несколькими способами. Мы, например, в своей работе используем классическое 3D-сканирование. Эта технология основана на фотограмметрии: несколько камер (как правило, две) объединены в рамках одного сканера по особенностям структуры, но чаще по структурированному свету, формируемому лазером, либо с помощью проектора; система сканирования позволяет получить довольно точную детализацию поверхности. Процедура сканирования составляет 10-15% от всего количества трудозатрат на обратное проектирование. Последующие процедуры значительно более сложные, они заключаются в том, чтобы обработать полученное в ходе сканирования облако точек.
После того как была проведена обработка сканов, мы убираем лишние точки, которые были случайно занесены в облако точек. Далее, как правило, производится склеивание нескольких сканов, т.к. объект требуется отсканировать со всех сторон. Процесс склейки производится вручную: по меткам и по особенностям структуры. В итоге получается трехмерная модель, пока состоящая из облака точек. Далее 3D-модель нужно преобразовать в поверхность, т.е. так называемую полигональную модель, формат STL – стереолитография. Фактически это происходит так: облако точек упрощается до определенного предела, близкие точки соединяются линиями; получается поверхность, которая состоит из маленьких треугольников. С ней уже можно работать до определенной степени, но она все равно представляет аморфную структуру, не имеющую ярко выделенных геометрических примитивов, которые можно использовать для создания чертежа. Поэтому на следующем этапе происходит создание параметрической модели. Мы берем готовую поверхность и в ней находим примитивы, которые задаются математическими уравнениями, например, цилиндры, сферы и т.д. Такая работа проводится в ручном или полуавтоматическом режиме, полностью автоматизировать ее нельзя. И зачастую инженер-конструктор, который работает в 3D, обводит поверхность плоскостями и геометрическими примитивами, фактически воссоздавая оригинальную 3D-модель заново. В результате получается замкнутая модель в формате STP – это параметрическая модель, с которой может работать следующий конструктор.
Конструктор на основе модели STP создает чертежи – это виды данной модели в нескольких проекциях, он экспортирует их в графический редактор, где наследуются все размеры. Для того, чтобы сделать чертеж и изготовить деталь на производстве, недостаточно просто указать размеры деталей, нужно указать допуски, шероховатости, квалитеты и прочие параметры.
Задача конструктора на этом этапе – уточнить размеры и проставить параметры на чертежах, основываясь как на своем обширном опыте, так и на дополнительных параметрах, измеренных на месте или в лаборатории. Например, конструктору специалисты, работающие в поле, сообщают сплав отдельных элементов запчасти (на основе спектрального анализа металлических запасных частей с помощью анализатора сплавов), на основании чего конструктор принимает решение, как была изготовлена деталь, какое расположение. Размеры и комментарии облегчат изготовление. Дополнительно конструктор консультируется с технологом, который понимает, для чего нужна данная деталь или узел, в каких условиях эксплуатируется, насколько сильно те или иные параметры влияют на её производительность. Мы измеряем размеры, сплав, твердость, шероховатость и еще несколько дополнительных параметров, и все эти единицы объединяются в комплекте документов. Таким образом, получается 3D-модель и чертеж.3D-модель из комплекта можно использовать для литья или ЧПУ, чертеж предназначен для детализации обработки.
Такой комплект является необходимым и достаточным для того, чтобы определить, как изготавливается эта деталь, а дальше уже идет фаза производства.
UpackUnion: Текущая технологическая база позволяет применять метод реверс-инжиниринга на российских предприятиях?
– Если мы говорим про РФ, то наша технологическая база вполне позволяет применять метод реверс-инжиниринга. У нас есть свои программы и оборудование для измерения, которые можно использовать. 3D-сканеры могут быть произведены как в Китае, так и в США, Японии, есть несколько молодых компаний, которые делают сканеры в России. Мощные ноутбуки, например, с охлаждением процессора жидким металлом, и ПК, необходимые для проведения сканирования и последующей обработки сотен миллионов точек, доступны в России и Китае.
Таким образом, компании, занимающиеся реверс-инжинирингом, оснащены необходимым оборудованием.
UpackUnion: Какие методы измерения и сканирования компания «ИП Распопов» использует сейчас?
– Мы пробовали методы фотограмметрии и сканирование структурированным светом, сканирование с помощью лазерных линий, метод сканирования оптическим лазерным сканером, который сканирует не детали, единицы оборудования, а именно заводы. Это крупномасштабное обратное проектирование систем. Основываясь на своем опыте проектирования более чем 500 узлов и деталей для целлюлозно-бумажной промышленности, мы можем утверждать, что самым простым, надежным и востребованным способом является 3D-сканирование с помощью структурированного света и лазерных линий. Для обратного проектирования деталей – оптический лазерный сканнер для обратного проектирования систем. При этом, бывают специфические задачи, требующие специальных методов и технологий.
UpackUnion: Как вы считаете, удастся ли при помощи метода реверс-инжиниринга решить вопрос импортозамещения оборудования?
– Думаю, что одного метода будет недостаточно. Необходимо, чтобы возникло ядро компаний, как некая экосистема, где компании, выполняющие разные роли, могли бы объединиться для решения вопросов импортозамещения в России. С уходом большого количества иностранных компаний появилась необходимость заменить те запчасти и единицы оборудования, которые больше не поставляются на российский рынок. Есть ряд позиций достаточно простых с точки зрения изготовления, которые могут быть сделаны в России или дружественных странах. С точки зрения замещения простых единиц оборудования, если мы не берем технологические системы, это довольно эффективный метод, при этом важно поминать, что наилучшим образом данную работу могут выполнить компании, погруженные в специфику применения, то есть компании, имеющие в арсенале большой опыт работы в отрасли.