КАМАЗ создает цифровые двойники на производстве — ОРУЖИЕ РОССИИ Информационное агентство

КАМАЗ создает цифровые двойники на производстве - ОРУЖИЕ РОССИИ Информационное агентство Камаз

Этап 1. что происходит до проектирования

Начну с того, что автомобиль разработали не камазовские конструкторы.

Проект «Создание “умного” цифрового двойника и экспериментального образца малогабаритного городского электромобиля с системой ADAS 3–4-го уровня» создали в Инжиниринговом центре СПбПУ. КамАЗ — заказчик и индустриальный партнер, он совместно с государством профинансировал разработку.

Первоначальные требования оказались довольно общими, так что перед группой разработчиков встал выбор, как перед былинными богатырями у путеводного камня. Можно пойти «налево»: взять уже существующую платформу крупного автоконцерна, придумать новый обвес и выдать за новую российскую разработку.

Или отправиться «направо»: начать разработку с нуля, создать собственный электродвигатель, батарею и все другие элементы, включая чипы в контроллерах. А когда закончатся время и деньги, сказать, как в анекдоте про лошадь: «Ну не смогла я». Ребята из СПбПУ пошли «прямо» — проектировали авто, как написано в учебниках, но с современным ПО и без ограничений на использование уже существующих компонент.

Почему а-класс, а не популярные suv или в

Любой электрокар для потребителя сейчас и в ближайшие годы будет стоить значительно больше сравнимой по характеристикам машины с ДВС. Поэтому электромобили будут покупать в значительном количестве только в двух случаях: либо это субсидирует государство в рамках каких-нибудь «зеленых» инициатив, либо покупатели — крупные структуры с большим автомобильным парком. Последних не так много, это логистические компании, городской транспорт и… каршеринг!

Именно на эту нишу изначально нацелен проект, ведь именно в каршеринге нужен компактный, недорогой, но удобный автомобиль для массового пользования в черте города.

Вдобавок, создавая новую автомобильную платформу, проектирование разумно и логично начинать именно с малого автомобиля. 

Сделать из компактного электрокара машину с большей колесной базой проще, чем идти в обратную сторону.

В «Каму-1» как раз закладывали возможность расширения модельного ряда до полноценного пятидверного автомобиля B-класса.

Если по учебнику, на предпроектном этапе, кроме сферы применения, определяют круг потенциальных конкурентов. В целом на рынках Европы, Китая, стран Азии и Америки не так уж и много автомобилей этого сегмента. Из самых известных — Smart Fortwo Electric Drive, Fiat 500 electric, Mitsubishi i-MiEV и e.Go Life. Правда, когда наш проект стартовал, о последней модели еще почти ничего не знали.

Характеристики электромобилей А-класса
Характеристики электромобилей А-класса

Автогигант «камаз» хочет наказания для двойника из нового уренгоя | «красный север»

Федеральная антимонопольная служба завела дело на двойника «КАМАЗа» из ЯНАО.


Общество с ограниченной ответственностью «КАМАЗ», зарегистрированное в Новом Уренгое, подозревают в нарушении прав крупнейшего производителя грузовых машин в России. Компания использовала фирменное наименование и товарный знак ПАО «КАМАЗ» без разрешения автогиганта.

Дело возбуждено по признакам нарушения ФЗ «О защите конкуренции», выразившегося в допущении недобросовестной конкуренции в отношении ПАО «КАМАЗ», сообщает ИА «Татар-Информ».

Уренгойская компания работает на рынке почти 20 лет, занимается торговлей топливом, ремонтом техники и осуществляет перевозки.

Ранее стало известно, что ФАС России возбудила дело против МТС и «МегаФона» из-за роуминга. Специалисты установили, что предложенная операторами стоимость входящих и исходящих междугородних звонков в поездках по России завышена.



Камаз создает цифровые двойники на производстве

КАМАЗ создает цифровые двойники на производстве

КАМАЗ / Фото: Ростех

Технологи блока развития ведущего отечественного производителя грузовых автомобилей КАМАЗ Госкорпорации Ростех подвели предварительные итоги 2022 года. Среди основных направлений, по которым в уходящем году работали технологи предприятия, можно выделить проектирование и 3D-моделирование.

«За 11 месяцев 2022 года спроектировано 1780 новых изделий различных видов оснастки – станочной, сборочной, сварочной, термической, разнообразного режущего инструмента, контрольных приспособлений, а также технологического оборудования», – рассказал главный конструктор Технологического центра по проектированию новых производств Айрат Фасхутдинов. По разработкам конструкторов технологического центра изготовлено около 1800 изделий. Практически все они успешно внедрены в производство.

Развитие такого направления, как 3D-моделирование, обусловлено, в частности, перспективами создания на КАМАЗе цифрового двойника производства. Цифровой двойник – это компьютерный образ конкретного физического изделия. Он содержит информацию о его геометрии, параметрах и другую информацию. Цифровой двойник появляется при создании продукта, изменяется в ходе жизненного цикла физического изделия и воспроизводит его состояние в любой момент на протяжении всего срока службы.

На сегодня созданы 3D-модели 28 единиц cтанков с ЧПУ и 20 универсальных станков, а также более 50 единиц различного технологического оборудования. Это роботы, манипуляторы, кантователи, рольганги и другие. 3D-модели применяются при моделировании таких технологических процессов, как механообработка, сборка, для размещения оборудования на 3D-планировках заводов. В области проектирования новых производств технологи блока развития ориентированы на новый технологический уклад с элементами Индустрии 4.0 и повышение качества автомобилей КАМАЗ.

МОСКВА, Ростех
21

Оригинал

Когда можно будет купить

Как бы ни хотелось назвать «Каму» предсерийным электромобилем, это все-таки только прототип. Никто еще не занимался технологической подготовкой производства, не решал, где, как и на чем производить машину, какие запчасти делать самим, какие — закупать у поставщиков. На это уйдет несколько лет как минимум.

Пока КамАЗ профинансировал проектирование и получил цифровой двойник прототипа. Теперь ему надо просчитать экономическую модель, разработать инвестпроект, подготовить все к серийному производству.

Впрочем, они могут все сделать быстро. По слухам, площадку уже подобрали. Вдобавок, если кто-то из каршеринговых или логистических компаний сделает «предзаказ», шансы пойти в серию у «Камы-1» значительно возрастут. А чтобы цена на электрокар попала в озвученные пределы (1–1,3 млн рублей), по мелькающим в СМИ цифрам, серия должна быть на уровне 20 тыс. авто в год.

Мотор и батарея нашлись только у китайцев

Двигатель подбирают под технические требования автомобиля. В VTS и product definition есть набор параметров: целевой пробег, скорость разгона и максимальная скорость движения.

По ним делают тягово-динамический расчет, который выдает требуемые характеристики: мощность электродвигателя, его обороты, передаточное число трансмиссии, емкость аккумуляторной батареи, ток отдачи аккумуляторной батареи и так далее. И уже по ним подбирают связку «электродвигатель — батарея».

Для «Камы» подходящего российского движка не нашлось, а проектировать с нуля не было ни времени, ни финансов. Оставался вариант выбрать из существующих серийных моделей европейского или китайского производства (прототипы и перспективные движки никто университету бы и не продал).

Размещение силовой установки
Размещение силовой установки

Батарея в автомобиле собрана на базе ячеек Li-NMC, изготовленных в Китае. Корпус с системой управления и подогрева спроектировали и рассчитали сотрудники Инжинирингового центра. По заданным размерам и параметрам его изготовил все тот же производитель ячеек.

На подготовку этих документов у разработчиков «Камы-1» ушло полгода. А затем начались полтора года активной работы по воплощению всех этих идей в «железе».

Этап 2. разработка технических требований — это когда надо описать все и вся

Понимание рынка — это даже не начало проекта. Начало — это разработка технических требований, когда абстрактные представления о запросах потребителей, стоимости и свойствах автомобиля превращаются в цифры конкретных характеристик.

Сначала формируют VTS (vehicle technical specification), в которой описывают общие целевые характеристики автомобиля: колесную базу, колею, габариты, свесы, мощность, дальность пробега и так далее.

Потом на базе VTS создают другой документ, так называемый product definition. Это очень подробное описание автомобиля: как он будет выглядеть для конечного пользователя, какими функциями будет обладать. 

Например, туда входит информация о том, что в машине должен быть козырек, который откидывается сверху, а также может поворачиваться и закрывать солнце, светящее в боковое стекло. Или что камера заднего вида будет располагаться там-то.

Некоторые из параметров задают жестко, без возможности изменений, а другие уточняют в процессе проектирования.

Этап 3. эскизный проект и подготовка тз — теперь можно и нарисовать

Дальше работа строится так: сначала создают стилевое решение автомобиля, потом — эскизную компоновку автомобиля в целом, компоновку узлов и деталей и наконец макеты этих узлов.

Для разработки стилевого решения университет привлек внешних подрядчиков. Сначала дизайном занималась российская компания, но что-то пошло не так, и заканчивать пришлось одной итальянской фирме.

Так выглядит стилевое решение
Так выглядит стилевое решение

Результатом работы стали обычные двухмерные эскизы, скетчи и рисунки. На основе этих эскизов уже своя команда модельеров готовила 3D-модели, по которым определялись габариты автомобиля и компоновочный объем, и разрабатывала интерьер.

Разумеется, коэффициент лобового сопротивления учитывают уже на этом этапе, но пока в 2D-модели. 3D-модель будут «продувать» чуть позже
Разумеется, коэффициент лобового сопротивления учитывают уже на этом этапе, но пока в 2D-модели. 3D-модель будут «продувать» чуть позже

Как ведется компоновка? Сначала определяют схему шасси, решают, какой будет привод — передний или задний, где будет стоять мотор. В «Каме-1» двигатель стоит сзади, рядом с ведущими колесами. Такой вариант за счет загрузки задних колес обеспечивает хороший разгон, высокую проходимость и маневренность.

Затем прорабатывают схемы посадки, вместимости и обзорности. Определяют положение водителя и пассажира. В точку посадки размещают разные манекены, чтобы задать диапазон размеров для сидений, стоек, педалей, границ подкапотного пространства.

Так выглядит схема посадки на рисунке…
Так выглядит схема посадки на рисунке…

На виртуальный остов машины навешивают все необходимые компоненты. Сначала используют габаритные модели, кубики и параллелепипеды, чтобы зарезервировать место. По мере проработки узлов и компонентов компоновка становится все более подробной. По покупным узлам у производителей обычно уже есть готовые 3D-модели, остальное приходится отрисовывать самостоятельно.

В ходе наполнения постоянно следят за тем, чтобы новый элемент не нарушал ранее заданных граничных условий, — для этого есть куча правил, регламентов и требований. Так как отследить все соответствия вручную невозможно, для этого используют специализированное ПО.

Цифровой макет «Кама-1»
Цифровой макет «Кама-1»

В компоновочной модели хранятся все варианты конструкции, все компоненты, которые можно применить. В ней проводят проверки на соответствие регламентам и требованиям по геометрической интеграции. Модель включает и все результаты проверок, например прокачки подвески, зон обзора водителя, положения сидений.

Когда почти все подобрано, из компоновочной модели создают цифровой макет. В нем уже нет никаких вариантов, все узлы и компоненты зафиксированы. Эта конфигурация утверждена и проверена на все требования. В цифровом макете постепенно собирают готовый автомобиль, который потом передадут на изготовление.

Этап 4. цифровой двойник создавали в собственном по

Обычно на изготовление прототипа автопроизводители тратят 3–5 лет. Питерцам помогло наличие собственной платформы для создания цифровых двойников и проведения испытаний — CML-Bench. Для проектирования использовали популярную среди автопроизводителей CAD-систему Dassault CATIA.

Цифровой макет тормозной системы
Цифровой макет тормозной системы

С самого начала, как только появился цифровой макет, разработчики начали формировать цифровой двойник электромобиля. 

Цифровой двойник — это не просто трехмерная модель, а комплекс взаимосвязанных моделей, отражающих физико-механические свойства применяемых материалов, свойства сварных соединений, кинематику подвески, электрическую подсистему и другие элементы. Они перекрывают почти все возможные расчеты, которые можно производить с автомобилем.

Силовой каркас кузова электромобиля
Силовой каркас кузова электромобиля

А расчетов проводят немало: жесткости, прочности и вибраций в различных режимах, расчет климатики салона, расчеты по динамике, управляемости и устойчивости автомобиля, по кинематике подвески. 

Так моделируют лобовой удар о сминаемый барьер с 40-процентным перекрытием
Так моделируют лобовой удар о сминаемый барьер с 40-процентным перекрытием

Цифровой двойник позволил провести большую часть испытаний виртуально, значительно сэкономив время и бюджет разработки. На изготовление передавали уже полный набор требуемых документов и моделей.

Дверь: так выглядит любая сваренная железяка до того, как зачистили сварные швы
Дверь: так выглядит любая сваренная железяка до того, как зачистили сварные швы

Кузов в «Каме-1» разработали полностью с нуля. Из готовых изделий там только стеклоочистители, стеклоподъемники, ремни безопасности и замки. Работы по изготовлению уникальных запчастей и сборке электрокара проводил субподрядчик — предприятие, специализирующееся на создании прототипных образцов автотранспорта.

Кое-что в университете собрали самостоятельно. Это светотехника, сиденья, рулевое колесо, подвеска
Кое-что в университете собрали самостоятельно. Это светотехника, сиденья, рулевое колесо, подвеска

Этап 5. реальный прототип, и чего в нем нет

Сначала сразу скажу, чего в показанном прототипе «Камы-1» еще нет. Отсутствует фронтальная подушка безопасности. Обычно она прячется в руле, а здесь на нем расположен дисплей. Прорабатывали вариант использования подушек, которые располагаются в надоконном брусе. Но окончательное решение еще не приняли.

Нет в прототипе и системы полуавтономного управления ADAS. Вообще ADAS — это камазовская разработка, и в рамках проекта только структурно разместили все электрооборудование и электронику, чтобы эту систему можно было интегрировать. Управление газом, тормозом и рулем на автомобиле реализуют через CAN-шину.

В дизайн кузова заложили места крепления под все необходимые камеры машинного зрения, радары, лидары, парктроники. Если все это поставить и настроить, тогда машина действительно покажет все обещанные чудеса: торможение в экстренной ситуации, предотвращение наезда на пешехода, следование в полосе, помощь в пробке, автоматическую парковку, автоматический выезд с парковки и так далее. В серийном автомобиле, если он будет, ADAS появится.

А теперь о хорошем. Использование цифрового прототипирования позволило с первого раза собрать машину, сравнимую по качеству с предсерийным образцом. «Кама-1» — это первое воплощение в металле всего того, что спроектировали в университете. Сборку электрокара закончили 4 декабря, а уже 10 декабря он был на выставке. Времени на ходовые испытания и тем более опытную эксплуатацию не было. При этом машина просто взяла и поехала.

Задняя многорычажная подвеска в сборе с мотором и установленными элементами высоковольтного оборудования
Задняя многорычажная подвеска в сборе с мотором и установленными элементами высоковольтного оборудования

Конечно, какие-то недоработки инженеры обнаружили, но мелкие. В одном месте надо увеличить зазор, чтобы при прохлопе дверей не было контакта лакокрасочного покрытия. В другом — изменить место крепления блока переключателей стеклоподъемников. В третьем — перенести реле кнопки открытия двери багажника из-за проблем с электромагнитной совместимостью. Такие мелочи некоторые автопроизводители выявляют и устраняют уже после запуска в серию.

На «Каме-1» все эти мелочи тут же исправляли в цифровом двойнике, сразу проводили пересчет и проверку граничных условий, так что КамАЗу передали уже «отполированную» документацию.

Оцените статью
Камаз