О чем идет речь, когда ставят задачу разработки современной отечественной системы ЧПУ? Ведь казалось бы, претендентов на это звание много. Этот вопрос редакция задала генеральному директору фирмы«ИНЭЛСИ», кандидату технических наук, Евгению Валерьевичу Красильникъянцу.

Какие задачи максимум стоят перед отечественными разработчиками систем ЧПУ? Какие системы ждут на российских предприятиях?
Основной задачей является создание современной цифровой системы ЧПУ для обработки деталей сложной формы, включая 5‑координатную обработку. Так называемой модели премиум класса, такой которая (хотя бы в ряде случаев) могла конкурировать с топовыми моделями Siemens или Fanuc. Если в классе простых и средних систем мы как-то закрываем собственные потребности, то в этом сегменте, который задает вектор развития всей отрасли, у нас пустота. Необходимо понимать, что создаваемая на сегодня система решит поставленные производством задачи в 30 % случаев, в других 30 % возникают варианты, а в оставшихся 40 % случаев мы будем вынуждены по-прежнему использовать импортное оборудование. Такой уровень отставания мы имеем, и это еще оптимистичная оценка.
Актуальность решения такой задачи давно назрела и предприятия ВПК, ОПК, авиационной, судостроительной, автомобильной, энергетической и других отраслей промышленности не просто ждут появления отечественной высококачественной и надежной СЧПУ, а кажется, уже перестали верить в ее появление.
Причем результативной оценкой ее возможностей должны выступать не только характеристики, заявляемые производителем, а и независимая экспертиза деталей сложной формы, изготовленных на однотипных станках с различными системами ЧПУ. Такой подход нам в свое время предложили специалисты «Белаза», когда мы пытались убедить их в преимуществах нашей системы ЧПУ. Нам показали деталь, изготовленную на станке ИС630 с СЧПУ Sinumerik 840 компании Siemens, и попросили изготовить такую же, после чего мы скромно удалились. Считаем такой подход наиболее правильным и объективным. Кстати, такой подход можно предложить ряду отечественных компаний, которые заявляют, что выпускают оборудование на уровне мировых образцов и даже по ряду показателей опережают их.
Необходимо отметить, что системы числового программного управления относятся к классу наиболее сложных систем, требующих от ее создателей знаний электроники, электротехники, современного программирования, технологии металлообработки, основ станкостроения, теории автоматического управления и электропривода. Даже этот далеко не полный перечень говорит о том, что поставленная задача является непростой и, на мой взгляд, не под силу какому-то одному коллективу, а требует объединения усилий разработчиков.
 

Каковы атрибуты современной СЧПУ?
Комплексный подход к созданию системы ЧПУ, полностью цифровая реализация, платформонезависимость, модульный принцип построения — вот краткий набор базовых требований.

Поясните.
Комплексность подхода заключается в необходимости создания всего комплекта поставляемого на станок оборудования в составе системы ЧПУ, сервопреобразователей, двигателей, подсистемы ввода-вывода. Все западные компании поставляют полный комплект оборудования на станок, где предлагаемые решения взаимоувязаны и вам только остается выбрать требуемые компоненты. У нас же в основном фирмы продают систему ЧПУ своей разработки, а сервопреобразователи и двигатели предлагают сторонних производителей, причем часто не отвечающие требованиям даже устаревшего отечественного ГОСТа. Кто в конечном счете, отвечает за результат, полученный на станке, непонятно. Эта задача является первостепенной и безотлагательной.
Цифровая реализация предполагает обмен между компонентами системы по высокоскоростному цифровому интерфейсу реального времени со скоростью не менее 100 МБит, а лучше 1 ГБит. На наш взгляд, давно назрела необходимость разработки варианта отечественного быстродействующего цифрового интерфейса. Основная проблема заключается в том, чтобы он (как минимум) поддерживался пулом отечественных производителей или стал неким стандартом промышленной сети в России. Альтернативным вариантом является внедрение существующих стандартов промышленных сетей, например типа EtherCAT.
Платформонезависимость означает, что разработчик имеет полный исходный код системы ЧПУ и этот код архитектурно и структурно удовлетворяет ряду требований для переноса на другие аппаратные платформы (в том числе отечественные).
Модульный принцип построения определяет развитые возможности системы по конфигурации, поддержке широкого типа оборудования и возможности изменения или добавления отдельных компонентов без затрагивания системы в целом.
И, наконец, главное. В нашем понимании задачу создания системы ЧПУ необходимо ставить шире и рассматривать ее как задачу создания системы управления движением (СУД), так называемой motion control. Поясню свою мысль.
Система управления движением решает задачи управления сложным технологическим объектом, типа робот, поточные линии, медицинское оборудование, беспилотник, ткацкий станок, испытательный стенд, специальный станок и т. п. А система ЧПУ являются частным случаем систем управления движением, применительно к металлорежущим станкам со своими специфическими особенностями. Так вот, основу разрабатываемой системы в виде аппаратных и программных средств нужно закладывать как для СУД, а реализовывать можно как СЧПУ. Тогда в дальнейшем не возникнет проблем с ее специализацией для других не менее важных объектов. По крайней мере, так задача ставится рядом передовых иностранных компаний.

Какие шаги, вы видите для продвижения работы?
Нужно ясно понимать, что для решения такой масштабной задачи в существующих условиях, необходим заказчик, который смог бы обеспечить условия, в том числе финансовые, для ее решения. В качестве заказчика такой работы должны выступить государственные структуры, фонды или крупные промышленные компании. Наивно полагать, что рыночные отношения постепенно приведут к решению такой задачи.
Во‑вторых, как я уже говорил, необходимо сформировать коллектив разработчиков, первой задачей которого должно стать составление развернутого технического задания с ориентацией на современные мировые тенденции. Необходимо определить координатора работ и идеолога. Как вариант, это могут быть разные люди или организации, которые смогут предложить и реализовать наиболее продвинутые решения.
Необходимо определить подход к выбору аппаратной платформы. Если это требует только отечественной реализации, то сразу следует признать некоторую ущербность разработки. Если отказаться от этого требования можно ориентироваться на мировой уровень.
Следует выбрать промышленное предприятие (может не одно), на базе которого будут вестись работы. Желательно такое, где остались квалифицированные кадры, способные выполнить всестороннюю оценку результатов.
Перечень этих шагов можно продолжать и дальше, но, думаю, он сформируется сам при начале конкретной работы.

Какие компоненты системы должны обеспечивать необходимый функционал?
Вопрос на несколько страниц. Постараюсь ответить кратко.
Важным компонентом системы, отвечающим за качество реализации рассчитанной траектории, являются сервопреобразователи и серводвигатели. Сервопреобразователь должен иметь современный функциональный станочный набор, поддерживать работу с различными типами двигателей и датчиков, работать с современными цифровыми интерфейсами и т. п. Здесь без разработки отечественного варианта не обойтись. Качество их работы проверяется также путем замены, например Sinamics, на разработанный вариант без ухудшения качества отработки и снижения предлагаемого функционала. Такой путь нам в свое время предложили на Ивановском заводе тяжелого станкостроения при отработке решений на станке ИС2 А637 Ф4.
Необходимо создание линейки синхронных двигателей с уменьшенным моментом инерции ротора и повышенной перегрузочной способностью мощностью до 10–15 квт. Как вариант, приобретение лицензии, поскольку наши электромашиностроители не имеют даже опытных образцов. Для шпинделей необходимо создание специальных асинхронных двигателей, имеющих широкую зону работы с постоянной мощностью.
Кроме того, работа должна идти с ориентацией на возможности конкретной выбранной CAD/CAM-системы с взаимным пониманием возможностей и распределением функционала.
Важным компонентом разрабатываемой системы и всех ее составляющих является наличие развитой среды разработки (IDE), необходимой системным интеграторам, программистам и наладчикам и позволяющей самостоятельно выполнять работы по установке системы ЧПУ на станочное оборудование и ее дальнейшее обслуживание без участия разработчика. Степень и качество ее реализации во многом определяет результат.
И, наконец, то, о чем практически никогда не упоминают. Необходимо предусмотреть обязательное документирование всей разработки, а это не одна сотня страниц.

Задача не из простых. Но, может, кто-то из российских разработчиков уже приблизился к ее решению?
Да, задача сложная и, как я уже говорил, вряд ли под силу какой-то одной фирме. Здесь основная трудность состоит в объединении разных коллективов и исполнителей под флагом решения одной большой задачи. К сожалению, примеров таких подходов можно пересчитать по пальцам. Причем проблема заключается не в сложности решаемой задачи, а в нашем менталитете. Как говорил Ю. Семенов: «В России невозможны коалиции, потому что каждый метит в Наполеоны».
Уже несколько лет мы на разных уровнях говорим о том, что только такой путь может дать результаты. Причем правильно организовать не один, а два-три независимых коллектива, ориентированных на конечный результат, как это раньше делалось в авиационной промышленности при создании самолетов. Тогда эффект от такой работы не сложился бы, а умножился, а промышленность получила возможность выбирать исходя из функциональных, технологических и экономических параметров предлагаемых систем.
На сегодня мы ведем такую работу в составе коллектива исполнителей, но говорить о результатах пока рано, хотя отдельные достижения присутствуют.

Видите ли вы возможность создания отечественной системы ЧПУ на отечественной комплектной базе?
Конечно, на сегодня задача создания топовой СЧПУ полностью на отечественных компонентах, на мой взгляд, нереальна, но с частичной импортной комплектацией достижима. Причем можно найти варианты, чтобы эта зависимость не была ключевой.
Именно поэтому в основу создания системы ЧПУ положена платформонезависимость, что предполагает перенос полученных решений на различные, в том числе и отечественные платформы.
Разработка системы такого уровня является своего рода локомотивом, который требует поддержки отечественной промышленностью целого ряда перспективных разработок.