[Из песочницы] Численное моделирование в крупной промышленной компании
Привет, Хабр и его уважаемые читатели!
Мне повезло. Я работаю в большой металлургической компании, где ценят инновации, есть современное оборудование, хорошая лабораторная база, партнеры по всему миру. Но это совсем не означает, что внедрить и сделать востребованным новый инструмент исследований было просто. Хочу рассказать, почему мы занялись этой темой, с какими препятствиями сталкивались, каких результатов удалось достичь и куда хотим развиваться. Особое внимание я уделю вопросу, зачем с численным моделированием мы пришли к нашим клиентам. Добро пожаловать под кат!
Идея применения численного моделирования для повышения эффективности процессов производства проката и его переработки впервые возникла у нас в 2010 году в рамках обмена опытом с металлургической компанией из США. На тот момент наши заокеанские коллеги имели группу в составе 4 инженеров, привлеченных из автомобильной промышленности, и уже более 10 лет выполняли проекты для большой тройки американских автопроизводителей — Ford, General Motors и Chrysler. Наличие сильной инженерной команды и предложение поставщиком стали решений по снижению массы и повышению безопасности автомобилей, являлось в США одним из ключевых факторов закупки для автопроизводителей.
Следующие 5 лет мы доказывали и обосновывали необходимость внедрения аналогичных инструментов у нас, покупки компьютеров и программного обеспечения, обучения персонала. Это были «темные времена» в нашем проекте. Чаще всего приходилось отвечать на такие вопросы:
- вокруг достаточно компаний и университетов, которые сделают это быстро, качественно и недорого, зачем делать это внутри компании?
- на рынке достаточно высококвалифицированных опытных специалистов, зачем учить своих сотрудников?
- наши клиенты уже имеют современные инжиниринговые центры, лучшее программное обеспечение и специалистов, чем мы сможем им помочь?
Мы системно, неделя за неделей разбирались с этими и похожими вопросами, знакомились с участниками рынка — разработчиками и дистрибьюторами программного обеспечения, университетами, инжиниринговыми центрами клиентов. Главные выводы, которые мы сделали:
- на рынке есть компании и специалисты, которые готовы проанализировать численными методами любые процессы, но из них единицы готовы переодеться в спецодежду, надеть СИЗ, сходить с нами на реальное производство, посмотреть на процесс, обсудить постановку задачи, варианты упрощения, предложить гипотезы. Еще меньше компаний готовы нести ответственность за результат внедрения предложенных решений;
- на рынке совсем нет компаний и специалистов, имеющих большой опыт численного моделирования процессов черной металлургии;
- вложения в программное обеспечение, обучение персонала, компьютеры легко окупаются за 2 года при сравнении с потенциальной стоимостью покупки таких услуг.
Основным достижением наших «темных времен» стала огромная сеть знакомств с потенциальными внешними партнерами в России и за рубежом.
В 2015 году мы достигли своей цели — начали учиться, отжали у соседнего подразделения наш первый расчетный компьютер — Dell Precision T7600 с 8 ядрами и 16 Гб оперативной памяти на борту, и получили первую лицензию.
Наш первый расчетный компьютер. Он и сейчас исправно работает у нас, считает процессы формовки труб и профилей — пример был на заглавной картинке
Еще при первых знакомствах с клиентами мы увидели, что существует серьезный дефицит информации о физических свойствах материалов. Наша компания стала первым в России и четвертым в мире производителем стали, который системно предоставляет своим клиентам информацию о специальных свойствах продукции, необходимых для цифрового проектирования и оптимизации изделий.
Результат испытания на изгиб в лаборатории и результат моделирования этого испытания
Уже в первые 6 месяцев работы нам удалось отказаться от двух ранее запланированных работ с внешними партнерами и выполнить их самостоятельно. Экономический эффект составил несколько миллионов рублей.
Одна из первых работ — модель испытаний стального проката на пулестойкость, позволяет на основании механических свойств определить соответствие материала требованиям по пулестойкости, рассчитать минимально допустимую толщину брони, оптимизировать геометрию изделия для повышения защитных свойств
Сейчас в нашей команде 4 высококвалифицированных инженера в области численного моделирования процессов производства и переработки стали. Мы используем программное обеспечение ведущих мировых разработчиков Dassault Systemes, ANSYS, Autoform, сотрудничаем с 35 российскими и иностранными партнерами, в том числе — разработчиками и дистрибьюторами программного обеспечения, инжиниринговыми центрами, университетами. Среди освоенных направлений моделирования — процессы горячей и холодной прокатки, производства специальных труб и профилей, расчет строительных конструкций, штамповка автомобильных деталей и элементов кровельных систем. Одним из успешно освоенных направлений — моделированием плоскостности проката и внутренних напряжений после прокатки, правки и резки занимается всего несколько компаний в мире.
В настоящее время в работе находится ряд задач с большими перспективами применения. Модель испытаний на огнестойкость позволит воспроизвести реальные испытания, которые необходимы для получения разрешения на использование новых профилей или конструкций при строительстве. Этот инструмент даст возможность до проведения испытаний с высокой точностью определить его результат, провести оптимизацию механических свойств проката, сечения профиля и пакета огнезащиты для обеспечения требуемых уровней огнестойкости. Планируется использование этой модели для продвижения новых видов продукции нашей компании, разработки новых строительных материалов, в том числе совместно с клиентами компании.
Моделирование передачи и поглощения вибрации предоставляет возможность оптимизации несущих конструкций оборудования, работающего в условиях высоких вибрационных нагрузок с целью повышения надежности и увеличения межремонтных периодов. Пилотная модель разрабатывается примере применяемого у нас оборудования. Повышение устойчивости к вибрации может быть обеспечено как геометрической оптимизацией конструкции, так и применением вибропоглощающих материалов, в том числе — стальных. Аналогичная модель может быть использована при проектировании жилых зданий на металлокаркасе с целью улучшения звукоизоляции при снижении затрат на звукоизолирующие материалы.
Мы точно знаем, что численное моделирование процессов применяется или внедряется в очень многих компаниях и уверены, что у нас достаточно тем для обсуждения и обмена знаниями. Мы готовы писать подробнее о наших проектах и используемом программном обеспечении, рассказать об особенностях проектного управления и обмена знаниями в нашей команде, где и как мы учимся и многом другом. Пожалуйста, сообщите в комментариях, интересна ли такая тема для сообщества Хабр? Будем благодарны за вопросы, постараемся на них ответить.
