Итак, работа инженера – это, прежде всего расчеты, разработка или улучшение с учетом различных факторов. Для этого создаются чертежи, модели и прототипы. Ранее все расчеты велись по упрощенным математическим моделям и таблицам. Появление компьютера и его развитие стало прорывным этапом. Но вот программное обеспечение не поспевало за прогрессом, особенно в плане инженерных программ, так как разработка занимает много времени и инвестиций (как финансовых так и фундаментальных математических алгоритмов). В своих истоках программы базировались на переносе чертежей из кульмана в компьютер, что всего лишь ускоряло работу инженера. Далее чертежи стали объемными, что повысило их точность и позволило совмещать с программой управления станков (ЧПУ). Многие программы, такие как CATIA, появились в начале 80-х. Но они имели довольно ограниченные возможности. Переломным моментом стали 90-е, тогда мощности компьютеров позволили разрабатывать программное обеспечение другого порядка.
Рассмотрим на примере 3D моделирования. Программные продукты, разработанные в те годы, применяются и сейчас, но претерпели сильные изменения. Дело в том, что само по себе 3D, в том виде, в котором понимают его обычные пользователи компьютеров, отличается от 3D проектирования. Это не то, что мы привыкли видеть в кино, играх и т.д. Оно выглядит неброско, но имеет физические свойства реального прототипа, описывая его с огромной математической точностью, но это появилось в 90-е годы. Серьезной подвижкой в работе инженера стала упрощенная связь между станком (ЧПУ) и разработкой деталей. Следующим шагом в развитии стал этап, когда инженер мог создавать не одну деталь, а сразу весь механизм, учитывая работу агрегата в целом. Это выразилось в росте качества и появление мифа о «надежности».
Рассмотрим ситуацию на простом примере монолитного домостроения. Сделать расчет многоэтажного здания сложной формы «вручную» займет слишком много времени. Так же как и проверка его на надёжность. Поэтому монолитное строительство было менее точным и не так развито, имело больший запас прочности с перерасходом материалов. По сути являлось нерентабельным. Но теперь, когда компьютер в состоянии учесть заведомо больше факторов, чем проектировщик, изменился не только сам процесс, но и индустрия. В дома уже не приходится закладывать затраты на дополнительные стройматериалы, которые, может быть, помогли бы зданию стать прочнее. Теперь заранее ясно, как и из чего строить дом, обеспечив ему надежность на допустимой грани и не потратить лишнего.
В автомобилестроении все изменилось с началом 2000х годов, когда на помощь инженеру пришла технология PLM. Именно она стала переломной вехой в истории машиностроения и электроники. Данная технология позволила объединить разработку продукта инженерами и производством. Это привело к тому, что рассматривая устройство в целом, уже можно не перезакладывать в отдельные узлы запас прочности. В связи с этим вся конструкция становиться более равноизносной.
С одной стороны конструкция пострадала или стала менее надёжной. С другой — притирка между узлами стала более равномерной, а изменения в процессе производства можно вносить, не останавливая и не перезапуская цикл. Т.е. доводка продукта, устранение промахов и недочетов, известных потребителю под псевдонимом рестайлинг, стала более «безболезненной» для производителя. Не случайно с этих пор обслуживание идет по VIN коду, что бы было понятно какие узлы или детали подверглись изменениям и какие необходимы запчасти.
Нужно отметить, что переход к новым технологиям очень дорогостоящий и долгий процесс. Поэтому не все компании выпускают продукты точно «в ногу» с развитием инженерного ПО. Так, например, отечественный автопром только подступает к современным технологиям. На сегодня новый подход попробовали лишь при работе над УАЗ Патриот и автобусом ЛиАЗ. Информации об использовании АвтоВАЗом конкретных технологий нет, есть только множество заявлений.
Расширяясь, PLM вышел за границы заводов и конструкторских бюро и пришел к дилерам. Дилер, составляя отчеты о ремонтах и гарантийных случаях, отправляет их в систему PLM. После чего инженеры на заводе могут оценивать, как их конструкция живет в реальном мире у конечного потребителя. Выясняют, в каких партиях возникают те или иные проблемы. И вот тут происходят уже явные подвижки в ухудшении качества продукции. Откровенно говоря, именно здесь качество и заканчивается. Теперь не завод проверяет продукт, а потребитель. brake.gif Вместо ресурсных испытаний – реальная эксплуатация под присмотром дилера, но за собственный счет клиента. Зато получив PLM, инженеры сильно упростили для себя процесс разработки и исследования, переложив проверку получившегося результата на плечи покупателя. Это позволило очень серьезно сократить как сроки, так и средства на разработку изделия, не говоря уже о работе над ошибками в виде обязательного фейслифтинга или рестайлинга. Инженеры спокойно собирают данные обо всех неисправностях, анализируют и вносят изменения в конечную продукцию. Система, задуманная для повышения качества, стала ее убийцей. И вот уже краш-тесты тоже проводятся на компьютерах.
Тем временем программное обеспечение продолжает развиваться. Оно становиться все более точным и учитывает большее количество факторов, влияющих на жизнь изделия в условиях приближенным к реальным. Одной из последних разработок в инженерном ПО стали расчеты воздушных и газовых потоков. Это можно наглядно наблюдать и в повальной борьбе за аэродинамику, и в той легкости, с которой инженеры отныне добавляют к любому двигателю одну, а то и две турбины. Все более точными становятся гидравлические расчеты, что позволяет рассчитывать жизнь механизма в конкретном масле или других жидкостях. Все это может с гораздо большей точностью прогнозировать срок жизни изделия. И равноизносные изделия, у которых срок службы всех основных агрегатов и узлов станет одинаковым — это уже совсем близкое будущие.
В этом отношении автомобилестроителям предстоит еще пройти определенный путь, во многом уже преодоленный в электронике. Судя по тому, что во многих мобильных телефонах по истечении гарантийного срока отказывает встроенная память, дефект, приводящий к неизбежной замене аппарата на новый, заранее заложен в его конструкцию. Осталось создать дисплей, так же умело умирающий через два года, чтоб изделие получилось равноизносным. Ну и с аккумулятором разобраться. То есть еще немного поработать над двумя основными компонентами из трех. У автомобиля важных агрегатов заведомо больше и научить их умирать в один день сложнее.
Что дальше? Программное обеспечение будет развиваться, это безусловно. Следовательно, нас ждут очередные прорывные технологии. Они приведут к новому промышленному перевороту, сопоставимому по масштабу с изобретением парового двигателя или электрификацией. Одна из инноваций такого масштаба — 3D принтер. Стоит упомянуть, для тех кто не знает, что на сегодняшний день производство деталей ведётся несколькими способами. Это отливка изделия (в такой технологии недостаток заключается в необходимости вынимать форму или разрушать ее), выточка из болванок фрезерным или токарным станком и прессовка. 3D принтеры имеют существенное отличие. Они не ограничены формой и делают изделие послойно. Это позволяет создавать даже мельчайшие детали и все возможные каналы внутри конструкции. А в случае необходимости изменения каких-либо характеристик, при изготовлении детали на 3D принтере, достаточно ввести в программу новые параметры. Что крайне сложно сделать при других технологиях: на прессе или при отливке.
Есть и неординарная перспектива. Если 3D освоит не только производитель, но и его дилер, часть необходимых для обслуживания и ремонта деталей может исчезнуть из продажи и стать безальтернативным источником дохода дилера, навсегда привязав потребителя к обслуживанию в единственном месте по любым, назначенным по прихоти ценам.
Если во второй половине ХХ века автомобилю отводилось 10-15 лет жизни на конвейере, то сейчас этот возраст сократился до семи-девяти лет, с обязательным фейслифтингом или рестайлингом.
Уже безо всякой надёжности и долговечности,
.gif поскольку чем быстрее сменяемость моделей в производстве (либо надстроек на одной платформе), тем выше прибыльность бизнеса. Потребитель же в свою очередь обращает внимание на большие экраны в которые можно тыкать пальцами с верой что он управляет вершиной прогресса.Вспоминается произведение братьев Стругацких “Хищные вещи века” в целом отражающее неоднозначность предметов и нашу возрастающую зависимость от них.
(с)
