Ласточка спешит

Первую серию «Ласточек» под рабочим названием ЭС1 Siemens изготовил на собственном заводе в немецком Крефельде: с 2011 по 2014 годы в Россию отправились 54 электропоезда. Тем временем в России «Уральские локомотивы» готовили к запуску в городе Верхняя Пышма новую производственную линию, способную работать с цифровыми моделями деталей поезда, цифровой проектной документацией и цифровыми технологиями для создания высокотехнологичных поездов.

Задача по локализации производства поезда осложнялась тем, что взять готовые немецкие чертежи «Ласточек» было невозможно: выпущенные в Германии поезда изготавливались из немецких деталей. Перед командой «Уральских локомотивов» была поставлена амбициозная задача: в кратчайшие сроки подготовить комплект конструкторской документации для сборки по отечественным стандартам с участием наших поставщиков.

Для этого требовались цифровые решения, которые помогут работать над созданием поезда, начиная с этапа проектирования и завершая производством. После тщательного конкурентного анализа были выбраны решения Siemens PLM Software. Это не просто набор цифровых инструментов, а целая экосистема, позволяющая полностью «оцифровать» изделие, выстроить процессы проектирования, запуска в производство, регулярного выпуска промышленной продукции любой сложности.

На выбор предприятия повлияло и то, что технологии Siemens соответствуют российским стандартам ЕСКД (комплексу норм для создания конструкторской документации), решают широкий спектр инженерных задач и охватывают перспективные направления развития в области дигитализации.

Цифровизация «Уральских локомотивов» началась с внедрения системы управления конструкторской документацией Teamcenter и системы автоматизированного проектирования NX от Siemens PLM Software.

У конструкторских, производственных и вспомогательных служб появилась возможность в единой среде работать над составом изделия, справочниками, конструкторской документацией, эффективно и качественно проектировать современные конструкции электропоезда и его модификации, согласовывать все решения в электронном виде.

Слаженность действий минимизировала просчеты. Например, в системе Teamcenter конструкторы параллельно проектировали все узлы на основе единой электронной модели изделия в режиме реального времени и видели обновления, которые вносили в проект другие участники. «Этот принцип позволяет сократить ошибки, которые сложно выявить другими методами проектирования, и которые выявляются только на монтаже», — поясняет руководитель управления проектирования механических систем департамента конструкторских разработок и исследований «Уральских локомотивов» Дмитрий Хазиев.

Чтобы сотрудники завода как можно быстрее научились работать с цифровыми технологиями, им на первых порах активно помогала команда Siemens PLM Software. Они же оказывали поддержку «Уральским локомотивам» и на всех последующих этапах.

Особым вызовом стало изготовление панелей кузова «Ласточки». Его делают из экструдированного алюминиевого профиля: этот металл не подвержен коррозии, а особая конструкция панелей обеспечивает жесткость и легкость вагона. Именно за счет такой конструкции поезд способен развивать свою высокую скорость. В России нигде больше не изготавливают настолько большие и сложно сконструированные детали из длинномерного экструдированного тянутого профиля. Поэтому технологию их обработки на станках с числовым программным управлением пришлось продумывать и внедрять на «Уральских локомотивах» с нуля.

Сложность задачи в том, что на разных участках единой панели нужно добиться разных параметров (сформировать изгибы, пазы), и для этого точно настроить процесс фрезерования в программе, управляющей станком, для каждого участка панели. Реализовать это получилось с помощью адаптивного модуля NХ СAM: он учитывает изменение параметров детали по сравнению с первоначальным расчетом в процессе ее изготовления.

Использованный метод полностью исключил брак при производстве деталей «Ласточки», а время обработки панелей сократилось на 40%. «Без адаптивного фрезерования в модуле NХ СAM обработка панелей из экструдированного алюминия была бы невозможна. Мы бы имели постоянные зарезы и некорректный результат», — уверен инженер-технолог бюро механообработки и заготовительных операций «Уральских локомотивов» Владимир Дудоров.

Система инженерных расчетов Simcenter от Siemens PLM Software помогла разработать конструкцию «Ласточки», соответствующую всем регламентам безопасности, принятым в Таможенном союзе. Цифровая симуляция заменила дорогие натурные испытания: с помощью Simcenter удалось соотнести жесткость несущих элементов и динамические качества поезда с требованиями по плавности хода и комфорту пассажиров. В том же Simcenter проводили виртуальное моделирование аварийных режимов, которые запускаются при столкновении электропоезда с препятствием на пути, так что сошедшие с конвейера поезда уже были протестированы на соблюдение всех требований по безопасности и ударопрочности.

«Благодаря системам инженерного анализа, таким как Simcenter, мы существенно ускоряем работу инженеров, расчетчиков, инженеров-конструкторов, сокращаем работу испытателей. За максимально короткие сроки мы реализовываем множество различных конструктивных вариантов, просчитываем их в виртуальной среде, не прибегая к изготовлению опытных образцов и значительно сокращая время проектирования», — объясняет начальник управления проектирования механических систем департамента конструкторских разработок и исследований «Уральских локомотивов» Петр Ваулин.