ООО «Майнинг Элемент» : Реверс-инжиниринг - прямое копирование изделия или создание с «нуля»

процесс сканирования

Есть мнение, что реверс-инжиниринг – это прямое и простое копирование изделия, но на практике это сложный процесс создания изделия с аналогичными свойствами.

Александр Зеленин, канд. техн. наук, главный конструктор компании «Элемент»Александр Зеленин, канд. техн. наук, главный конструктор компании «Элемент»

Какие этапы проходит реверс-инжиниринг?

Первая задача – исследовать объект. В сфере производства запасных частей необходимо получить геометрические характеристики изделия и свойства материала. Вопрос со свойствами материалов решается сотрудничеством со специализированной аттестованной лабораторией, оснащенной оборудованием для определения химического состава материала, твердомерами, металлографическими микроскопами, разрывной машиной, копром для испытаний на ударную вязкость и, главное, соответствующими специалистами, способными правильно провести испытания и интерпретировать результаты.

Геометрические характеристики можно получить собственными силами с помощью:

  • комплекта штангенциркулей, штангенрейсмусов, микрометров, нутромеров, радиусомеров и пр., но с таким комплектом тяжело выехать на рудник;
  • координатно-измерительных машин, которые хоть и точны, но громоздки;
  • современных сканеров, имеющих достаточную точность измерений (0,1–0,03 мм) при достаточной мобильности. После серьезного исследования современных методов измерений, контроля геометрии и технологий сканирования в компании «Элемент» было решено приобрести 2 швейцарских 3D сканера, удовлетворяющих наши запросы по точности, мобильности и возможности сканировать достаточно крупные изделия.

Сам процесс сканирования содержит множество секретов

Неумелый оператор даже с самым лучшим оборудованием может получить неудовлетворительный результат. Кроме того, сканер не способен забраться в полости, не может сканировать глубокие отверстия, да и очень недружелюбно относится к острым кромкам, поэтому штангенциркули и микрометры не утрачивают своей важности. В дополнение к скану требуется выполнить эскизы отдельных элементов изделия. Затем результаты сканирования обрабатываются, удаляются ненужные объекты (опора, элементы крепления, рядом стоящие предметы), чтобы оставить только изделие. После производится «склейка» сканов, выполненных с разных сторон изделия, и математическая обработка полученного облака точек.

В результате качественного сканирования мы получили облако точек и основанную на нем фасетную модель изделия одного конкретного изделия со всеми его неточностями и дефектами – вот здесь и начинается самое интересное:

  • модель передается в CAD систему, где с помощью специального приложения конструктор задает базовые поверхности, ориентирует модель в пространстве, рассекает ее плоскостями и в этих сечениях производит замеры;
  • средствами CAD системы строится 3D модель точно так же, как при проектировании с чистого листа;
  • построенная модель сравнивается со сканированной моделью. Отклонения можно увидеть визуально в виде цветовых диаграмм, а также измерить. Мы нередко проводим контрольное сканирование произведенных изделий с целью проанализировать отклонения реального изделия от теоретической модели.

Отправляемые в производство модель и чертеж должны иметь теоретически верные размеры, и каждый размер должен иметь допуск на изготовление.

процесс сканирования


Пример: предположим, мы знаем допуск детали – ±6 мм, в реальном изделии размер составил 95 мм. В данном случае мы не знаем, номинальный это размер или в допуске. Но если мы принимаем имеющиеся размеры, то по нашему чертежу размер 90 мм будет признан годным, но если номинал ориги нального изделия был 100 мм с допуском ±6 мм, то новое из делие будет явно непригодно в качестве запасной части.


Чтобы избежать подобных ситуаций, конструктор должен тщательно проанализировать изделие, произвести замеры сопрягаемых деталей, изучить руководство по эксплуатации и другие эксплуатационные документы и только после этого назначить размеры и допуски на них. Фактически, это полноценная работа по проектированию изделия. Зачастую даже проще разработать узел целиком, чем одну запасную часть для него.

Чтобы сделать изделие качественным, необходимо изучить опыт применения подобных изделий, причины поломок, характер износа и прочие важные для эксплуатации характеристики. Далее на основе полученных данных требуется так модернизировать изделие, чтобы повысить его потребительские характеристики, либо снизить себестоимость без снижения качества.

Как хранить полученные данные?

Как для работы конструктора, так и для компании в целом, очень важно накопление базы знаний. Для того чтобы управлять инженерными данными, в нашей компании с первых дней ее существования было принято решение о внедрении системы PLM (Product Lifecycle Management). В ней хранится информация обо всех этапах жизненного цикла наших изделий: от обоснования разработки до системы контроля качества. Особое внимание уделено техническому заданию и стадиям разработки изделия. При подготовке технического задания учитываются ранее созданные эскизы, результаты сканирования, руководства по эксплуатации на аналогичные изделия, предоставляемые заказчиками чертежи, фотографии, протоколы исследования материалов и т. п.

Приступая к разработке какого-либо изделия, конструктор получает структурированный набор данных о самом изделии, его окружении, применении, возможном ремонте и т. д. Опираясь на эту базу знаний, он и приступает к разработке. Так как компания «Элемент» работает в разных странах, то очень важным является вопрос соответствия конструкторской документации соответствующим национальным стандартам. В своей работе мы опираемся на международные стандарты ISO, Европейские нормы EN и российские ГОСТ.

Для всех изделий, направляемых в производство, разрабатываются контрольные карты и шаблоны отчетов о контроле. В картах указываются размеры и характеристики, подлежащие контролю, а в шаблонах отчетов указан диапазон измерений, при которых изделие признается годным. По этим картам наш инспектор производит контроль готового изделия, формируя в электронном виде отчет о реальных характеристиках каждого изделия. Все отчеты направляются менеджеру по продукту, который и принимает решение о приемке изделия. Разработанная конструкторская документация попадает в PLM систему, проходит многоступенчатую проверку и направляется в производство.

В заключение стоит сказать, что реверс-инжиниринг в понимании компании «Элемент» – это процесс полноценного создания детали и работа над ее улучшением на основе обратной связи от эксплуатации и изготовителя, и это работает гораздо эффективнее, чем слепое копирование.


ООО «Майнинг Элемент»
196105, Санкт-Петербург,
ул. Решетникова, дом 14, литер А
тел.: +7 (812) 900-85-70
e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
www.miningelement.com

Журнал "Горная Промышленность" №1 (143) 2019, стр.82