Реверс-инжиниринг: как 3D-сканирование и моделирование помогает украинской промышленности

Максим Севостьянов, директор по развитию технологической компании EverScan, в колонке для AIN.UA рассказал, как реверс-инжиниринг может возобновить работу украинских заводов и стимулировать рост индустрии в целом. 

Промышленный сектор играет ключевую роль в экономике страны. Украина — экспортно-сырьевое государство: внешнеэкономическая деятельность формирует около 50% ВВП. То есть, многое зависит от готовности украинских предприятий заниматься международной торговлей и способности конкурировать на мировой арене. Результаты 2019 года неутешительны: согласно данным Госстата, экспорт технологической продукции снизился на 8,8%.

Промышленная отрасль Украины находится в упадке. Динамика со знаком минус: за 2018-2019 годы объем промышленного производства упал на 7,5%. В ноябре 2019 года индустрия показала рекордное падение — 5%. Это худший показатель со времен кризиса 2014-2015 годов. 

Износ фондов — одна из основных бед украинской экономики. Процент амортизации колеблется в пределах 80% и неудовлетворительное состояние коснулось как промышленности, так и инфраструктуры. Тревожит положение и теплоэнергетики: около 65 энергоблоков подлежат замене, а это значит, что не стоит исключать возможность техногенных катастроф.  

Львиная доля промышленных объектов Украины работают по технологиям, которым от тридцати до пятидесяти лет. Документация и чертежи в неудовлетворительном состоянии, не соответствуют действительности или вообще утеряны, а модернизация объекта требует анализа данных о нем.

При документировании информации о геометрии объекта лазерное сканирование — это эффективное решение. Рассмотрим как технология работает, в чем преимущества и какие перспективы уже доступны для улучшений. 

Что такое реверс-инжиниринг

Реверс-инжиниринг — это исследование готового объекта, его документации и принципов работы для дальнейшего усовершенствования и модернизации. С помощью технологии можно найти недокументированные возможности, изменить или создать устройство с аналогичными функциями, при этом избежать прямого копирования.  

Главная задача — найти новые решения для готовых продуктов на основе анализа данных.

Проще говоря, технология позволяет проанализировать информацию о готовом образце и понять, насколько модернизация возможна и целесообразна. С точки зрения новых технологий проводиться оценка вводных данных, материалов, требований покупателя и/или производителя.

Например, есть автомобиль, который был выпущен 50 лет назад. Вместо полной реконструкции машины можно выполнить частичную: заменить отдельные узлы, используя новые материалы. Важно убедиться в том, что новая деталь подходит к старой конструкции. Во время изучения объекта инженеры обнаруживают неполные/неточные данные о геометрии или их отсутствие. Лазерное сканирование поможет собрать всю необходимую информацию и реставрировать автомобиль. 

Лазерное сканирование — возможность объединить виртуальное и физическое пространства. Одно из применений технологии — воссоздание деталей, которые больше не производятся.

Благодаря сверхточности, не имеющей аналогов, лазерное сканирование незаменимо в таких требовательных областях, как турбиностроение или космическая отрасль.

Оборудование позволяет создать цифровую копию с точностью до 8 микрон (для сравнения: толщина человеческого волоса — 70 микрон). Но это возможно не для всех объектов. К примеру, высота Эйфелевой башни, собранной из металлических конструкций, колеблется в пределах 8 сантиметров в разное время года. Нужно учитывать погрешность, которая возникает под действием температур. 

Преимущества технологии

Рассмотрим промышленную технологическую цепочку, в которой участвуют разные механизмы. Замена всей цепи — процесс трудоемкий и затратный. Например, новый двигатель, созданный с помощью реверс-инжиниринга, должен подходить к старым разъемам и коммуникациям. При этом нужно учитывать сложную форму двигателя, непрямолинейность, множество ответвлений и патрубков.

Произвести замеры сложных объектов и их составляющих вручную крайне проблематично. В этом случае лазерное сканирование — лучшее решение, так как оно обеспечивает ювелирную стыковку.  Наши технологии позволяют сделать высокоточные замеры объектов любой сложности и модернизировать их. 

В контексте промышленности высокоавтоматизированная сборка — сложный процесс, где точная оцифровка напрямую влияет на качество продукции. Например, автомобильный завод. Надежность работы будущей машины зависит от соответствия друг другу множества геометрических деталей, углов, ребер и толщины, точности всех параметров.

Результаты оцифровки передаются механизмам, которые создают детали авто. От трения и других механических процессов возникают погрешности: цифровая модель может отличаться от реального объекта. В этом случае 3D-сканирование фиксирует эти разбежности — производится цифровой образец для сравнения. Так, можно анализировать степень износа станков или пресс-форм.

Разберем конкретный случай. К примеру, корпус насоса находится внутри сложной конструкции. Слабое место насоса — его нижняя часть: она лопается из-за большого давления. При этом остальные части насоса не повреждены. Мы понимаем, что нужна полная замена насоса или покупка нового. Часто покупка может быть дорогим решением или модель вовсе снята с производства. Наше решение — оцифровать нижнюю часть для ее дальнейшего изготовления. Таким образом, у завода есть точная модель, а значит — и нужная запчасть.

Возможности для улучшения продукта есть всегда. Постоянная доработка, оптимизация производственных процессов — основа конкурентоспособности. В условиях финансового кризиса и нехватки средств на новые производства частичная модернизация ключевых узлов — экономически выгодный подход. 

Мировая практика

Интересный кейс есть у компании Siemens. Используя реверс-инжиниринг, гиганту промышленного производства удалось восстановить рулевой механизм столетнего автомобиля без доступа к оригинальным техническим чертежам. Детали Ruston Hornsby отсканировали, и новый механизм был воссоздан всего за пять дней.

Компания Materials Solutions, основанная конгломератом Siemens, занимается разработкой деталей во многих областях, включая аэрокосмическую промышленность.

Как отметил генеральный менеджер компании Фил Хетерли, реверс-инжиниринг — диджитализация, которую можно потрогать. У технологии нет границ: она позволяет работать с материалами, геометрией и пространствами любой сложности.

В случае украинской промышленности, не нужно изобретать велосипед. Наши заводы — бесконечное поле для улучшений. 3D-сканирование и моделирование — шанс воскресить промышленные объекты, сделать их современными и инновационными. Все, что нам требуется — посмотреть на опыт других стран, лидеров индустрии и перенять лучшие практики. В сложившейся ситуации именно технологии могут решить проблемы здесь и сейчас.

Автор: Максим Севостьянов, директор по развитию EverScan