Особенности технологического обеспечения при разработке

Исаченко В.А.
д.т.н., профессор, НПО «Техномаш»
ivadim@ro.ru
ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИ
РАЗРАБОТКЕ, СОЗДАНИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ РКТ
Опыт и практика становления и развития советской ракетно-космической
промышленности показали высокую эффективность принятых мер по созданию
системы работы на всех уровнях министерства, в основе, которой – ответственность
каждого за порученное дело, постоянный профессиональный рост, направленный на
обеспечение высокого технического уровня разработок и выбор приоритетов.
Главным приоритетом отрасли с первых дней ее организации стало создание
изделий ракетно-космической техники (РКТ) в заданные сроки, обеспечивающие
тактико-технические характеристики (ТТХ) лучших зарубежных образцов. Это
потребовало организации системы работы по основным направлениям деятельности и,
в первую очередь, по проведению работы по совершенствованию уровня разработок –
научных, конструкторских, технологических работ, обеспечению качества его на всех
этапах жизненного цикла разработки, создания, производства и эксплуатации изделий,
гарантирующих высокую надежность работы РКТ.
Особое значение придавалось, с одной стороны, технологическому обеспечению
производства изделий (прогрессивными технологиями, специальным оборудованием и
СТО, а также техническому перевооружению), а с другой – технологическому
сопровождению разработки и создания новых изделий по всему жизненному циклу (в
соответствии
с
разработанными
Положениями
РК-98,
РК-11,
строго
регламентирующих порядок и взаимодействие работы многочисленных участников
этого процесса: разработчиков, предприятий-изготовителей, головных институтов и
многочисленных поставщиков комплектующих изделий разного уровня).
Ведущая роль и ответственность за создание новых изделий возлагалась на
генерального
конструктора
–
разработчика
изделия,
но
при
активном
и
непосредственном участии головных институтов отрасли и, в первую очередь, нашего
технологического института (в то время – НИИТМ). В обязанности института входило
обеспечение конструкторских разработок новыми технологиями как на основе
собственных НИОКР, так и с привлечением (использованием) разработок институтов
РАН, лучших вузов и институтов страны.
1
В числе приоритетов – создание специального технологического оборудования и
средств технологического обеспечения для выполнения принципиально нового уровня
задач по осуществлению основных функциональных требований, в том числе
обеспечения требований ТТХ (сборочно-стапельное оборудование, специальные
сборочно-монтажные стенды для определения центра масс и т.д.), а также создание
технологий и оборудования обеспечивающих «весовое совершенство».
Одновременно с отработкой новых конструкций и освоения технологии их
изготовления
у
предприятий-изготовителей
проводилась
«параллельная»
целенаправленная работа по подготовке производства их на серийном заводе, в т.ч.
реконструкция, техническое перевооружение, введение новых мощностей и технологий
для обеспечения заданной программы выпуска. Координация и организация этих работ,
а также ответственность за их выполнение наряду с заводскими исполнителями
возлагалась на НИИТМ.
Установленные сжатые сроки освоения комплекса «Энергия-Буран» вызвали
необходимость существенного изменения организации работ головного НИИТМ и
материаловедческого ЦНИИМВ с предприятиями-разработчиками и изготовителями
РКТ.
Известно, что улучшенные ТТХ изделий закладываются при проектировании,
процесс которого объективно проходит в условиях разрешения противоречия между
осуществлением конструкторского замысла и возможностью его осуществления (а это
– технологии и материалы!), для чего необходимо создать опережающий задел
перспективных технологий, вооружающих разработчика возможностью выбора
оптимальных вариантов (методов, технологий, оборудования), т.е. работать на
«опережение».
Объективно изделие является воплощением трех единых начал – конструкции,
материала и технологии, которые должны создаваться одновременно. Поэтому
возникает необходимость разработки такой системы, которая позволила бы заложить
технологические свойства в конструкцию на ранних стадиях проектирования и
заблаговременно вести технологическую подготовку производства. Такие работы
проведены в НИИТМ в 1981–1985 гг., в результате которых создана методология и
научно обоснована новая концепция технологического обеспечения проектирования
изделий РКТ на основе типовых конструкторско-технологических решений.
Конструкторско-технологическое решение в общем случае представляет собой
совокупность конструктивных элементов проектируемого объекта, изготовляемого из
определенных материалов (или собираемого из определенных деталей, агрегатов и т.
2
п.) и технологических операций (или процессов), обеспечивающих реализацию
заданных требований, предъявляемых к этому объекту.
В результате равноправными являются три составляющие конструкторскотехнологического решения:
1.
Конструкция,
раскрывающая
конструктивное
исполнение
(форма,
геометрические соотношения, связи и т.п.), и соответствующие технические
характеристики (вес, прочность, герметичность и т.п.) объекта.
2.
Материалы, используемые для изготовления деталей, или входящие
детали, агрегаты, блоки при сборке изделия.
3.
Технология, включающая методы изготовления, и технические средства
для ее реализации.
В основе разработанной сложной системы в виде 3-х уровней иерархии (рис.1)
находятся:

система-координатор;

совокупность активных систем (НИИ, КБ, завод, полигон);

совокупность пассивных систем (аналог, модели, проекты и т.д.).
Рисунок 1. Схема взаимодействия активных и пассивных систем в жизненном
цикле БТС.
3
В результате проведенных работ сформированы основные задачи исследования
и создана система технологически ориентированного проектирования (ТОПР), в состав
которой вошли технические средства, информационное и математическое обеспечение.
Для исследования взаимосвязей конструктивных и технологических параметров
применены
методы
математическая
моделирования.
модель
Разработанная
формирования
и
выбора
комплексная
логико-
рационального
варианта
технологического процесса предусматривает формирование перечня возможных
вариантов процесса с помощью локальных
моделей, осуществление синтеза
допустимых вариантов, оценку точности и трудоемкости, сравнение и выбор
оптимального варианта.
Проведена техническая декомпозиция БТС, которая включает следующие
уровни:

большая техническая система;

комплекс (стартовый, командно-измерительный и др.);

изделие (летательный аппарат, стартовая установка и т.п.);

отсек (ступень, блок, модель, и т.п.).
Разработана классификация конструкторско-технологических решений (КТР) с
использованием
теории
многоуровневых
иерархических
систем,
проведена
форматизация математического описания сложной системы. Система КТР представляет
отображение произведения множеств, содержащих элементы конструкторской(Jk),
технологической (Jт) и производственной (Jп) информации в информационном массиве
КТР:
Sктр: Jk х Jт х Jп →Jктр
Разработаны подсистемы и алгоритмы этих подсистем и информационная
модель формирования и применения КТР. При этом в качестве критерия
эффективности системы ТОПР приняты:
∆Стопр – сокращение затрат ресурсов на обеспечение заданных основных
проектных параметров в установленные сроки (Ттр) и ряд других критериев.
Документальным носителем информации о КТР является информационная карта.
Эффективность применения и развития этой системы во многом определяется
возможностями применения автоматизированных систем обработки данных и
постоянное развитие перспективных (опережающих) КТР на основе новейших
технологий.
Исходя из особенностей наших изделий, для нас принципиально важное
значение имеют те, которые обеспечивают новый уровень ТТХ изделий и
4
конкурентоспособность их на мировом рынке ракетно-космических услуг. К числу
таких технологий относятся:

аддитивные технологии;

комбинированные методы обработки металлических и неметаллических
материалов, в т. ч. термодиффузионные сращивания, газовая формовка в условиях
сверхпластичности;

физико-химические методы обработки, в т. ч. электроэрозионный,
электрохимической, ультразвуковой, плазменный, жидкофазного силицирования;

комплексы технологий, обеспечивающих повышение коэффициента
использования материалов и многое другое.
5