Материал: Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет) А. Е. Бром, З. С. Терентьева организация и управление жизненным циклом наукоемкой продукции Курс лекций

Применение Аддитивных технологий базируются на следующем постулате: неразрывность материалов, технологий и конструкций, включая использование «зеленых» технологий при создании материалов и комплексных систем защиты, а так же реализацию полного жизненного цикла (с использованием IT-технологий) – от создания материала до его эксплуатации в конструкции, диагностики, ремонта, продления ресурса и утилизации.Развитие аддитивного производства может быть реализовано на трех уровнях:

Первый – производство моделей
Второй – производство прототипов
Третий (высший) – производство деталей, которые отвечают требованиям, конструкторской документации и устанавливаются в сложных технических системах на полный ресурс эксплуатации

Аддитивные технологии – драйвер развития передовых производственных технологий (Advanced Manufacturing Technology) и создания цифрового аддитивного производства (Digital / Additive Manufacturing, Digital Factory).Они развиваются на платформе САЕ-системы, центральной и самой наукоемкой технологии, ядра компьютерного инжиниринга. Для внедрения аддитивного производства в промышленность необходимо увеличить долю предприятий, отраслей промышленности, где в производстве два уровня реализации аддитивных технологий:

Первый – изготовление оснастки, выжигаемых моделей для литья и др. (так называемое вспомогательное производство);
Второй - изготовление демонстраторов и прототипов (детали и элементы конструкций без достижения требуемых физико-математических характеристик) в соответствии с нормативной и конструкторской документацией.

Необходимо, опираясь на эту практику, выйти на третий уровень реализации аддитивных технологий – производство опытных и серийных партий изделий (деталей), удовлетворяющие требованиям нормативной и конструкторской документации по физико-математическим свойствам.Прототипирование — быстрая реализация базовой модели для анализа работы системы в целом. На этапе прототипирования малыми усилиями создается работающая система (наличие ошибок в системе на данном этапе допустимо). Во время прототипирования видна более детальная картина устройства системы. Данная технология широко используется в различных областях техники: машино- и приборостроении, авиатехнике, программировании и т.д. Прототипирование, по мнению некоторых разработчиков

, является самым важным этапом разработки. После этапа прототипирования обязательно следуют этапы пересмотра архитектуры системы, разработки, реализации и тестирования конечного продукта.

Прототипирование не обязательно выполняется в рамках тех же технологий, что и разрабатываемая система. Как правило, прототип становится приложением к техническому заданию.

На сегодняшний день широкое распространение получило понятие «быстрое прототипирование».

Быстрое прототипирование (Rapid Prototyping или 3d-печать) – уникальная технология, которая позволяет в кратчайшие сроки получить точный макет различных деталей и изделий или опытных образец для демонстрации полезных свойств предмета. Прототипирование имеет довольно широкую сферу применения. Прежде всего, данная технология используется для изготовления партии опытных изделий различного назначения. Возможен заказ как нескольких штук, так и нескольких тысяч изделий. Незаменимо быстрое прототипирование (Rapid Prototyping) при необходимости частой замены дизайна или конструкции деталей, а также при старте запуска серийных изделий. Данная технология используется в машиностроении, полиграфии, в электротехнической и электронной промышленности. Стоит отметить, что сфера использования не ограничивается указанными областями промышленности. Сегодня прототипирование можно встретить практически повсюду.

Быстрое прототипирование основано на использовании аддитивных технологий (AF – Additive Manufacturing) – технологий послойного синтеза. Они позволяют на порядок ускорить НИОКР и решение задач подготовки производства, а в ряде случаев уже активно применяются и для производства готовой продукции.

Основные технологии изготовления прототипов представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3.

Основные технологии изготовления прототипов

Наименовании технологии	Описание технологии
SLA- Stereo Lithography Apparatus, стереолитография	Технология подразумевает использование в качестве модельного материала специального фотополимера – светочувствительной смолы. Основой в данном процессе является ультрафиолетовый лазер, который последовательно переводит поперечные сечения модели на поверхность емкости со светочувствительной смолой.
SLS - Selective Laser Sintering – селективноелазерноеспекание	Лазерноепрототипирование применяется не только с жидкими основами. Метод SLS позволяет создавать копии на основе порошкообразных компонентов. Согласно этому процессу модели создаются за счет эффекта спекания при помощи энергии лазерного луча. В данном случае, в отличие от SLA-процесса, лазерный луч является не источником света, а источником тепла.
FDM – Fused Deposition Modeling	При FDM–процессе - послойное наложение расплавленной полимерной нити) термопластичный моделирующий материал, диаметр которого составляет 0.07 дюйма (1,78 мм), подаётся через экструзионную (выдавливающую) головку с контролируемой температурой, нагреваясь в ней до полужидкого состояния.

Сегодня в России существует множество компаний, оказывающих услуги по прототипированию, однако в основном это небольшие предприятия, обладающие одним-двумя недорогими 3D-принтерами, способными выращивать несложные детали. Связано это с тем, что высокотехнологичное оборудование, способное обеспечить высокое качество изделий, стоит дорого и требует для работы и обслуживания квалифицированного, специально обученного персонала. Далеко не каждая компания может себе это позволить, ведь для покупки необходимо четко понимать, каким образом и насколько эффективно это оборудование будет использоваться, будет ли оно загружено работой. Слабостью таких компаний является отсутствие комплексности решения задач. В лучшем случае дело ограничивается оказанием достаточно простой услуги – изготовлением прототипа или модели тем или иным способом. Тогда как AF-технологии – это не только и не столько 3D-принтер, но важная часть 3D-среды, в которой происходит рождение нового продукта – от замысла конструктора до материализации его идей в серийном производстве. Среда, в которой новый продукт создается, "живет", эксплуатируется, ремонтируется вплоть до завершения "жизненного цикла" этого продукта. Численные методы, применяемые для автоматизации инженерных расчетов, в том числе САЕ-системы, позволяют строить очень сложные математические модели и решать наборы уравнений степени 10ⁿ. Помимо этого, численные методы позволяют просчитывать различные варианты использования материалов, варианты конструкций изделий, узлов и деталей. Удобство и быстрота расчетов играют огромную роль в снижении времени разработки и проектирования изделий. Снижение времени разработки уменьшает весь срок жизненного цикла, что в наше время является важным конкурентным преимуществом компаний, выходящих на рынок с новыми модицикациями продукции. Однако следует отметить, что в настоящее время весь комплекс инжиниринга должен полностью определяться требованиями заказчика и его основой должны являться прикладные, а не фундаментальные науки. Тем не менее, на многих отечественных предприятиях, основой инжиниринга являются архаичные методики разработки изделий, база которых – устаревшие требования конструкторской документации, опыт проектирования прошлых лет. Игнорирование требований заказчиков

, предъявляемых к конечному изделию, приводит к невозможности эксплуатации системы в условиях технических процессов на предприятии –заказчике, что приводит к дополнительным затратам на этапах ЖЦ изделия.

Одновременно с этим следует отметить, что современный инжиниринг функционирует обособленно от логистических процессов на предприятии, что усложняет задачу оптимизации стоимости ЖЦ изделия, а ведь именно стоимость ЖЦ является ключевым параметром при проектировании машиностроительных изделий. Поэтому встает вопрос о необходимости внедрения современных технологий управления ЖЦ, которые охватывают все этапы ЖЦ изделий. Во-первых, это даст возможность спроектировать наилучший вариант изделия посредством учета всех возможных критериев, предъявляемых заказчиком к разрабатываемому объекту. Во-вторых, обеспечит управление стоимостью жизненного цикла изделия, создание для него эффективной системы технического обслуживания и материально-технического обеспечения с целью минимизации общих затрат всего процесса ЖЦ.

Вопросы для самоконтроля:

Проведите анализ факторов, обуславливающих специфику жизненного цикла наукоемкой продукции.
Укажите особенности маркетингового подхода к понятию жизненного цикла продукции.
Назовите основные стадии и этапы ЖЦ для продукции различного назначения, укажите различия.
Дайте графическую иллюстрацию распределения денежных средства на этапах ЖЦ.
Перечислите основные составляющие, лежащие в основе создания СУЖЦ на предприятии.
Назовите основные элементы СУЖЦ.
Перечислите и дайте характеристику основным видам ЖЦ технологии.
Дайте понятие модели жизненного цикла.
Дайте определение понятию «управление ЖЦ», перечислите объекты управления ЖЦ, приведите пример распределения функций управления ЖЦ.
Перечислите и обоснуйте возможные критерии эффективности управления ЖЦ продукции.
Назовите ключевые показатели ЖЦ продукции, приведите пример оценки длительности этапов ЖЦ, дайте понятия контрольного срока и гейта.
Поясните смысл аббревиатуры CALS/ИПИ, перечислите области применения.
Укажите основные цели создания САПР и перечислите системы, входящие в САПР.
Дайте характеристику следующим системам и технологиям: CAD/CAE/CAM.
Дайте характеристику следующим системам и технологиям: CSRP/ERP/MES/SCM/CRM/MRM/EAM.
Дайте характеристику PLM-системы.
Дайте графическую иллюстрацию соответствия компьютерных систем процессам ЖЦ продукции.
Назовите основные этапы современного инжиниринга, приведите классификацию методов проектирования.
Приведите пример использования аддитивных технологий (АТ) с анализом влияния АТ на ключевые показатели ЖЦ.
Укажите технические и экономические преимущества применения CALS- технологий.
Дайте характеристику метода параллельного проектирования.
Опишите эволюцию развития PLM-технологий.

Модуль 2. Технологии организации процессов ЖЦ продукции на предприятии

Цели (задачи) изучения модуля 2После изучения модуля 2 студенты смогут:1)продемонстрировать знания основных технологий управления ЖЦ продукции;

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/166309

Смотрите также:

_04_Mериме
'Славная революция' в Англии и её последствия
0002d82e-42262f6d
00511
00598
02-20-GP-DNA-tech2-ГМО
03-20-GP-SequencingHumanGenome
04 Расстройства кровообращения (полнокровие, кровотечение, кровоизлияние, стаз)
06.билет 6 Давыдова
09