Из истории создания САПР прокатного оборудования на Уралмашзаводе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Из истории создания САПР прокатного оборудования на Уралмашзаводе

Поляков Борис Николаевич

доктор технических наук, профессор bpoliakov@hotmail.com

Аннотация

пакет компьютерный проектирование прокатный

Представлены хронология и последовательность работ за более чем 20-летний период(60-е-70-е годы) по созданию пакетов различных компьютерных программ, которые сформировали фундамент будущей системы автоматизированного проектирования (САПР) технологий и прокатного оборудования на Уралмашзаводе; даются описания разработанных в 70-х годах прошедшего столетия наиболее эффективных пакетов компьютерных программ для решения задач оптимизации различных процессов деформации заготовок, параметров механизмов и их приводов, конструктивных параметров несущих деталей и сложных конструкций с позиций достижения прочности и долговечности.

Ключевые слова: компьютерные программы, несущие детали, оптимизация, прочность, САПР, Уралмашзавод

Да, были люди в наше время,

Не то, что нынешнее племя:

Богатыри …!

М.Ю.Лермонтов. «Бородино».1837

(Хроника и апофеоз вычислительной технике и компьютеру от лица первого поколения пользователей)

За последние лихие 20-ть лет “перестройки” существенно понизился производственный потенциал отечественного машиностроения, в том числе и в равной мере, это относится и ко многим предприятиям тяжёлого машиностроения. Например, сегодняшний уровень производственных возможностей Уралмашзавода несоизмеримо и резко контрастирует с достославным периодом 50-х - 70-х годов прошедшего столетия - временем максимальной активности трудового коллектива и, в частности, конструкторских подразделений завода.

Отмеченные годы - это “золотой век”, ренессанс конструкторской, научной и производственной деятельности Уралмашзавода - авторитетнейшего, знаменитого ( к сожалению, уже в прошлом ) и уникального предприятия отечественного тяжёлого машиностроения. В этот замечательный период были созданы самые высокопроизводительные и впервые в мире автоматизированные блюминги 1300 (1964г.), построена в цехе № 36 Уралмашзавода опытно - промышленная установка непрерывной разливки стали ( УНРС ) радиального типа (1964г.), а в дальнейшем введена в эксплуатацию УНРС криволинейного типа (1968г.) на Нижне - Тагильском меткомбинате ( НТМК ), были созданы проекты и построены термоотделения для закалки рельсов на НТМК (1968г.) и на Кузнецком меткомбинате (1978г.), создан первый отечественный автоматизированный универсально - балочный стан на НТМК (1977г.), разработан эффективный проект унификации оборудования всех обжимных станов Союза и осуществлена реконструкция многих из них¹, а также выполнено много других оригинальных конструкторских разработок станов холодной прокатки, прессового, горного и бурового оборудования.

Именно в этот замечательный период интересных и увлекательных конструкторских работ, в начале 60-х годов, и были сделаны первые, весьма скромные шаги в применении электронно - цифровых вычислительных машин ( ЭВМ или ЭЦВМ ), в частности, для решения математических задач, возникающих в процессе проектирования прокатного оборудования, которые ( шаги) постепенно, в своей совокупности, сформировали крепкую основу для создания будущей системы автоматизированного проектирования ( САПР)².

Жизнь движется со всё большей скоростью ( чем больше возраст, тем выше скорость), и прошло уже почти 50 лет с начала наших работ с ЭЦВМ, и что-то уже окончательно потеряно памятью, поэтому желательно оставить надёжный след на бумаге, о том какие мы были… Богатыри (!).

Прежде всего, необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство. Мы- будущие инженеры-механики - студенты 50-х годов, проходя «свои университеты», не изучали ( если мне не изменяет память) самостоятельных ( среди основных дисциплин) или специальных курсов ни по вычислительной технике, ни по программированию. И, естественно, имели лишь поверхностные представления об этих научных новациях, скорее всего, на уровне « звона». Так что ЭЦВМ была для нас абсолютный « кот в мешке». К этому времени в моём активе имелась только прочитанная книга Н.Винера «Кибернетика и общество», которая, видимо, серьёзно повернула мои мозги в направлении ЭВМ и автоматизации. Книга вызвала у меня большой интерес и я почувствовал, что кибернетика - это наука будущего и этим следует заниматься. Кроме того, у меня было « математическое окружение» в лице моей сестры - Э.В.Смирновой и её подруг, одних из первых программистов - научных сотрудников Свердловского отделения Математического института им. В.А.Стеклова АН СССР ( сейчас- Институт математики и механики УрО РАН Екатеринбурга - города огромного и высочайшего научного интеллекта в описываемый временной период ), которые в определённой мере оказали влияние на мои профессиональные интересы. Поэтому и первым моим настольным пособием по программированию становится книга авторов А.И.Китова и Н.А.Криницкого «Электронные цифровые машины и программирование».

Эволюционный процесс накопления практического опыта в работе с ЭВМ³ естественно формировался по индуктивному методу: от простых задач - к более сложным. Первая «встреча» с ЭВМ «Урал-1» у меня состоялась в 1962г. на предмет решения трансцендентного алгебраического уравнения. Познакомил меня с «Урал-1» и его атрибутами и оказал первую помощь в освоении программирования математик- программист уважаемый Г.А.Джапаридзе - спокойный, терпеливый и достаточно эрудированный специалист. По существу, он и составил первую программу для ЭВМ с моим небольшим участием ( точнее- эпизодическим присутствием и наблюдением ), за что выражаю ему искреннюю благодарность и признательность. В дальнешем «Урал-1» применяли для решения систем нелинейных уравнений невысокого порядка и аппроксимации различных экспериментальных данных, используя методы, замечательно и просто изложенные в книге А. Н. Крылова - «Лекции о приближенных вычислениях ».

Я хорошо помню большой зал Вычислительного Центра (ВЦ) Уралмашзавода, плотно заполненный однотипными шкафами, образующими ЭВМ «Урал-1», постоянный раздражающий гул и шум АЦПУ ( устройств ввода и вывода информации ) и громадные электронные лампы, которые в упаковке носили на своих плечах электронщики.

Создание проекта архитектуры будущей системы САПР, конечно, не предполагалось и не планировалось.Да и слово - «САПР» было для нас неизвестным. И разговоров о такой системе не было и не могло быть в те времена. Всё начиналось с конкретных расчётных конструкторских работ с применением ЭВМ, ведь мы были в составе огромного завода и «фантазиями и прожектами» не занимались. Вобщем, мы не были архитекторами будущей компьютерной системы и никакого проекта не разрабатывалось.

Главная цель начала работ по применению ЭВМ при проектировании заключалась в повышении качества проектных решений, как в области применяемых технологий, так и в реализующих их конструкциях, так как ЭВМ позволяет применять в расчётных методиках (математических моделях) современные и более сложные аналитические и численные методы (нереализуемых при ручных расчётах), обеспечивающие повышенную точность, достоверность и информативность расчётов, а значит-и собственно качество проектируемого оборудования. При этом использование ЭВМ позволяет минимизировать объём расчётных работ выполняемых вручную, а в дальнейшем полностью их исключить.

Так объективно сложилось, что дальнейшее наше освоение ЭВМ и программирования было вызвано также необходимостью выполнения абсолютно новых для нас экспериментальных научно-исследовательских работ, связанных с освоением и совершенствованием систем автоматизации спроектированного и изготовленного Уралмашзаводом самого высокопроизводительного в мире блюминга 1300 завода «Криворожсталь» и, особенно, с созданием систем с Управлящими вычислительными машинами ( УВМ ). Но в преддверии начала этих практических работ (1964г.) посчастливилось близко познакомиться с современными математическими основами теории оптимального управления.

В начале 60-х годов нам - «простым и смертным» становятся известными ряд монографий отечественных и зарубежных математиков ( акад.Л.С.Понтрягин, открывший в 1956г. всемирно известный «принцип максимума», и американский математик Dr.R.Bellman, опубликовавший в 1957г. свои работы по методу «динамического программирования»), посвящённых математической теории оптимальных процессов. В это же время в г. Москве прошёл международный математический конгресс ( где присутствовал Dr.R.Bellman ), отдельная секция которого была посвящена математическим проблемам оптимизации систем. Исследования по теории оптимального управления, естественно, были инициированы и, в первую очередь, отвечали интересам разработчиков ракетно-космических комплексов и атомной энергетики. Эти работы становятся весьма «модными» и достаточно часто начали появляться публикации по решению прикладных инженерных задач ( но, главным образом, экономических ) с использованием различных методов оптимизации ( в основном - линейного программирования) и даже появились научно-популярные издания, например, брошюры проф.Е.С.Вентцель.

Автор статьи по отношению к этим методам также не безгрешен. Началу наших работ по оптимизации способствовали знакомство ( а в дальнейшем - и сотрудничество) и влияние обоятельного, эрудированного и весьма креативного учёного - В.А.Святославского ( в тот период-заведующего отделом ВНИИЭлектропривод, г. Москва), под руководством которого проводились совместные работы по созданию алгоритмов систем управления механизмами блюминга с помощью УВМ. Совместно с математиком - программистом Ю.Д.Макаровым были теоретически решены и на ЭВМ получены численные результаты ряда задач, связанных с оптимизацей режимов управления электроприводами прокатного оборудования. Например, на основе принципа максимума были решены задачи по поиску оптимальных по быстродействию⁴ переходных процессов и режимов управления в безынерционном электроприводе постоянного тока при постоянном или переменном моменте статических сопротивлений, а также в инерционной электромеханической системе с учётом упругости, и ряд других практических задач важных для проектирования и эксплуатации [1]. Эти решения частных задач оптимального управления затем вошли составным элементом в последующие решения крупных проблем по оптимизации технологических параметров и режимов управления на реверсивных и непрерывных станах горячей прокатки сортовых и листовых заготовок [1]. Вообще, поиск оптимальных решений ( т.е. применение современных строгих математических методов ) - это естественная инженерная черта, получил отражение почти на всех последующих показанных ниже пакетах компьютерных программ ( КП ).

С 1962г. начались ( совместно с ВНИИЭлектроприводом) экспериментальные и теоретические работы, направленные на создание технологических основ алгоритмов управления, применительно к первой в отечественной металлургии системе комплексной автоматизации самого высокопроизводительного в мире блюминга 1300, в том числе, и для системы с УВМ «ВНИИЭМ-3». Разработка систем автоматического управления и, особенно, создание впервые в отечественной металлургии системы с УВМ, выдвинули ряд новых, сложнейших в математическом отношении научных и серьёзных технических задач, абсолютно несвойственных инженерным и констукторским кадрам существующей на Уралмашзаводе системы проектирования прокатного оборудования. Но поскольку задачи касались технологий и их реализующего оборудования изготовляемого Уралмашзаводом, мы « ничтоже сумняшеся» ( ибо были не в состоянии адекватно оценить всю глубину трудностей и сложностей стоящих задач) смело приступили к их решению. Руководством была одобрена наша инициатива.

После пуска блюминга в эксплуатацию (октябрь 1964г.) первая задача поставленная перед нами состояла в том, чтобы параллельно проведениям экспериментальных работ связанных с автоматизацией, всеми научными методами способствовать скорейшему достижению проектной производительности. Т.е. вышеуказанные задачи и многие другие требовали полной и достоверной информации в реальном масштабе времени.

Нами была предложена структурная схема информационной системы на основе двух УВМ «ВНИИЭМ-3» - средства получения представительных массивов точной и надёжной научной информации, требуемой для построения математической модели объекта автоматизации и разработки алгоритмов управления. Такая система была спроектирована организациями - участниками проекта, была смонтирована (1966г.) и являлась первой в отечественной металлургии информационной системой на основе вычислительной техники ( подробнее см. [2] ).

Первооснову математического обеспечения информационной системы образовали комплексы программ автоматизированного сбора, предварительной обработки и накопления информации и программ по математической статистике, на уровне теории случайных величин и случайных процессов, создание которых мы приняли на себя. Разработка алгоритмов и программ (совместно с ВЦ Уралмашзавода, применительно в ЭВМ «Урал-4») по математической статистике была закончена в 1968г. в объёме следующих программ: статистического анализа, одно - и двухфакторного дисперсионного анализа, двумерного и многомерного линейного и криволинейного ( на основе метода D.B.Brandon ) регрессионного анализа, а также выбора шага квантования по времени, вычисления корреляционной функции и спектральной плотности мощности и других параметров марковских стационарных эргодических случайных процессов ( ответственные исполнители Ю.Д.Макаров, Ф.М.Карлинская, в дальнейшем - Н.Г.Белявина и ряд сотрудников ВЦ )[3]. Удивительно, но это факт, что созданный комплекс алгоритмов и программ был вторымпакетом программ по математической статистике, созданным в Советском Союзе, тогда как первый пакет был впервые разработан в Ленинградском институте Арктики и Антарктики (ЛАА НИИ)[3]. Комплекс этих программ в течение почти 30-ти лет последовательно переводился в ВЦ Уралмашзавода на системы команд ЭВМ: Минск - 2, Минск - 22, ЕС - 1020 (и 1060) и, наконец, на персональный компьютер “ЭBM”, что дополнительно подтверждает корректность математических постановок, высокую устойчивость, надежность, работоспособность и широкие прикладные возможности созданных алгоритмов.

Программы по статистике и другие статистические методы [1] применялись для обработки и анализа экспериментальной информации при решении многообразных задач автоматизации, при исследованиях процесса прокатки на блюминге1300, механо - и электрооборудования и систем их регулирования, при создании ряда автоматических систем программного управления динамически нагруженными механизмами (первые прообразы мехатроники). Пожалуй, впервые в прокатном производстве, да и в отечественной металлургии, так широко и разносторонне были применены статистические методы. Созданные программы в течение трёх десятилетий (до появления зарубежных разработок) были популярны и во всех научных и конструкторских подразделениях Уралмашзавода и широко применялись при проведении многочисленных экспериментальных работ, для создания методик расчёта процессов и машин и даже для решения ряда серьёзных производственных проблем и, кроме того, нескольких задач по медицине, имевших место в моей практике.

Обширными комплексными статистическими исследованиями математически строго было доказано ( подробно см. [2] ), что процесс прокатки на блюминге является нестационарным, стохастическим, многофакторным процессом, деформационные, энергосиловые, скоростные, временные и динамические параметры которого представляют собой случайные величины, имеющие собственные, часто «ненормальные» функции распределения. С позиции автоматизации, этот процесс обладает свойством дискретности, является нестабильным (даже на высоком уровне производительности), с ограниченной наблюдаемостью, т.е. функционирует в условиях неполной информации, при этом влияние случайных возмущений на процесс прокатки существенно. Все вышеотмеченные особенности были максимально возможно учтены при формировании математической модели, содержащей совокупность статистически достоверных уравнений регрессии с оценками точности и надёжности, для построения которой и максимизации целевых функций были применены принципы системного анализа и строгие методы математической теории оптимальных процессов.

На основе созданной модели был разработан (исполнитель Ю.Д.Макаров ) пакет компьютерных программ (КП) для оптимальных распределений обжатий по пропускам (выбор схем и режимов прокатки) методом динамического программирования Р.Беллмана и максимальных скоростей (или ускорений), а также для обоснования параметров оборудования и приводов, который на протяжении более трёх десятилетий систематически применялся в расчётной практике при проектировании новых и реконструкции действующих реверсивных и непрерывных станов горячей прокатки.

Выполненные научные работы по оптимизации технологии прокатки обосновали целесообразность проведения некоторого совершенствования оборудования, реализация которой способствовало надёжному достижению высокой проектной производительности блюминга, а автоматическим системам, на уровне жёсткого программного управления, при высоком уровне организации производства, реально обеспечить годовую производительность в объёме 5,5-5,7 млн.т. по всаду.

Созданный пакет КП по оптимизации технологии и оборудования был успешно применён при разработке эффективного проекта «комплекса унифицированного механо - и электрооборудования участка рабочей клети обжимных станов» ( инженер проекта- А.Г.Семовских ), реализация которого обеспечило значительное сокращение сроков проектных работ, снижение себестоимости изготовления, а также сформировало резерв повышения производительности обжимных станов.

В связи с автоматизацией блюминга было также создано несколько сопутствующих КП по расчёту и оптимизации кольцевых схем транспортировки заготовок и проката, по оптимизации рычажных механизмов, ведомое (исполнительное) звено которых должно воспроизводить требуемую форму траектории или обладать определённой линейной скоростью при заданном перемещении и ряд других разработок, направленных на повышение качества и культуры проектирования и эксплуатации.

Итак, работы по автоматизации блюминга 1300 заложили первый и весьма солидный «краеугольный камень» в фундамент будущей САПР, и явились успешным началом по формированию этой системы.

Одна из важнейших, но сложных задач стоящих перед любым конструктором заключается в обеспечении прочности деталей и надёжности проектируемой машины. И, несомненно, в этом направлении применение ЭВМ и современных численных математических методов, обеспечивающих дифференциальную картину напряжённости в любых сечениях детали и их точках, является актуальной и весьма прагматичной задачей.

С целью повышения статической несущей способности тяжелонагруженных деталей и конструкций сложных конфигураций и их термостойкости, при работе в условиях интенсивных, нестационарных тепловых воздействий, их оптимизации и построения параметрических рядов и, в конечном итоге, - для повышения надёжности проектируемого оборудования, нами, в середине 70⁵-х годов, совместно с Пермским политехническим институтом, были разработаны математические постановки и пакеты КП для решения на ЭВМ краевых задач теории упругости в перемещениях, в плоской и объёмной постановках, методом конечных элементов (МКЭ) для исследований напряжённо-деформированных (НДС) и термоупругих состояний (ТУС) областей сложных геометрических форм.

Работоспособность, достоверность и эффективность КП доказана на тестовых примерах и сравнением результатов расчётов с экспериментальными исследованиями, а также более двухдесятилетним периодом выполнения многочисленных расчётов при проектировании прокатного, горного, бурового и другого металлургического оборудования ( подробнее см.[1] ). Все пакеты программ переданы и зарегистрированы в ГОСФАП СССР [1].

Кроме того, для оформления результатов исследований НДС и ТУС ( в том числе и статистических) было разработано программное обеспечение, позволяющее выполнять на графопостроителе “BENSON-2320” ВЦ Уралмашзавода различные виды рисунков, на которых показываются напряжённое и деформированное или термоупругое состояния и температурные поля всей конструкции или её фрагмента, а также построенная сетка КЭ и система граничных условий.

Созданные программы были успешно применены для исследования на ЭВМ НДС станин закрытого типа ( также с целью анализа и обобщения опыта предшествующих поколений конструкторов в проектировании сложных фундаментных деталей ) станов горячей и холодной прокатки ( в том числе с учётом концентраторов напряжений), универсальных шарниров с вкладышами скольжения ( исполнитель - И.Ф.Волегов ), тяг различных конструктивных исполнений (исполнитель - А.П.Поляков) и многих других несущих деталей и сложных конструкций ( подробнее см. [1] ). На основе результатов исследований НДС созданы унифицированные конструкции станин и построены параметрические ряды тяг и универсальных шарниров, впервые содержащие оценки нагрузочной способности каждого типоразмера, а для последних разработан и утверждён новый ГОСТ 8059-83. Применение процедуры планирования численных экспериментов на ЭВМ ( представляя модель детали в формате МКЭ ) и многофакторного статистического анализа позволило получить эффективные для проектирования уравнения множественной регрессии с оценками точности и надёжности для зависимостей максимальных величин эквивалентных напряжений и перемещений ( оптимизируемые параметры ) как функции конструктивных параметров детали. Такие уравнения получены для станин заготовочных и листовых станов горячей и холодной прокатки, универсальных шарниров и тяг.

Были выполнены компьютерные исследования ТУС термонагруженых сложных конструкций прокатных цехов ( исполнитель - А.Ф.Трусов): слитковозов, линеек манипулятора, суппортов ножниц и ряда других деталей, на основе результатов которых созданы новые конструкции, успешно работающие в настоящее время [1].

Новые конструкторские решения для многих ответственных несущих деталей были разработаны благодаря многолетнему тесному творческому контакту с конструкторами: С.Н.Красносельским, Ю.К.Панкратовым, А.К.Филатовым, Н.К.Корякиным, Ю.П.Чистяковым, А.И.Госьковым, А.В.Гладковым, А.Н.Сулимовым и с многими другими. Автор выражает им искреннюю признательность и сердечную благодарность.

Высокая информативность результатов проявилась в исследованиях НДС деталей и конструкций четырёхвалковых листовых прокатных станов. Были исследованы НДС валковых систем станов «кварто» ( с оценкой концентраторов напряжений в области галтелей рабочих и опорных валков), результаты которых позволили выполнить сравнение эффективности различных систем противоизгиба.

Следующая достаточно интересная и сложная разработка, которая оставила неприятные ощущения и воспоминания, вследствии ограниченности необходимой исходной экспериментальной информации, что в дальнейшем, при обсуждении результатов, вызвало много нервных, но безрезультатных споров. С целью получения оценок достоверности расчётов поперечной разнотолщинности и диапазона её изменения было проведено исследование взаимодействия рабочего и опорного валка с учётом сил трения скольжения рабочего валка вдоль образующей опорного. Отличительная особенность и новизна математической постановки задачи заключалась в применении МКЭ к решению контактной задачи теории упругости для тел сложной формы [1]. В результате было доказано, что учёт сил трения даёт более достоверную величину разнотолщинности. А в дальнейшем появилась публикация экспериментально подтвердившая наличие сил трения скольжения между рабочим и опорным валками в направлении их продольной оси применительно к станам горячей прокатки.

На основе созданных пакетов КП выполнено много других практических исследований с неизменным получением новых эффективных конструкторских и технологических решений [1].

Следует особо обратить внимание на следующий немаловажный и радующий факт, которого явно не хватало для приятных ощущений полноты счастья и успеха при выполнении таких многотрудных и трудоёмких исследований: несмотря на то, что большинство типовых деталей оборудования прокатных станов проектировались на протяжении нескольких столетий отечественными и зарубежными конструкторами и, казалось бы, должны иметь оптимальные конструктивные параметры, применение современного математического аппарата - численных методов и ЭВМ, выявило ряд новых важных особенностей, реализация которых позволила достичь высокого уровня совершенства конструкций, в том числе и эстетического. И многолетняя практика применения созданных пакетов прикладных КП для проектирования широкой гаммы разнообразных деталей и конструкций сложных конфигураций действительно убедительно доказала реальность достижения прекрасного - красоты компьютерных конструкторских решений (см.[1] )!

На основе решения ряда теоретических задач по оптимизации и опыта совершенствования режимов работы электроприводов механизмов блюминго 1300, в конце 70-х годов, используя методы идентификации и регистрацию параметров электропривода ( как исходной информации), впервые были созданы⁶ КП для определения величины постоянной времени привода, махового и статического моментов (постоянных и переменных ) для любых машин и механизмов прокатного оборудования и сформировалась математическая постановка для определения суммарного зазора (люфта) в механических системах и в зубчатых передачах. Эти разработки имеют большое значение для качественной наладки и совершенствования режимов функционирования электроприводов и динамики ( т.е. срока службы ) механооборудования.

В начале 80-х годов, в связи с проведением теоретических и экспериментальных исследований процесса правки рельсов⁷, с целью повышения качества технологии и конструкций правильных машин, совместно с Пермским политехническим институтом ( Ю.И.Няшин) была создана современная научная методология исследования и оптимизации НДС профиля при правке, основанная на решении МКЭ объёмной стационарной изотермической задачи упругопластичности, и разработана КП для расчёта дифференциальных и интегральных параметров процесса знакопеременного изгиба рельсов и других фасонных профилей. Программа позволяет вычислить компоненты векторов перемещений, тензоров напряжений и деформаций и их распределение в любой точке подвергаемого правке профиля; распределение остаточных напряжений и величины конечной кривизны и многие другие параметры. С помощью КП выполнены численные и параметрические исследования некоторых аспектов применяемых на НТМК технологий правки, в результате которых обоснован ряд технологических и конструктивных рекомендаций, в частности, предложен оптимальный режим правки термоупрочнённого рельса, уменьшающий конечную кривизну примерно в 25 раз и показана целесообразность автоматизации правильного комплекса - микропроцессорной программной системы.

В середине 80-х годов, в связи с разработкой малоотходных и менее энергоёмких технологий производства заготовок и фасонных профилей, совмещаемых с машинами непрерывного литья, и реализуемых при реконструкции обжимно-заготовочных комплексов, были созданы две очень информативные КП для исследований НДС обода железнодорожного колеса в процессе его осадки и НДС непрерывнолитого сляба при его прессовании в двух взаимно перпендикулярных направлениях ( исполнитель - Б.М.Беккер). Результаты применения этих программ способствовали более точному обоснованиютехнологических параметров и выбору конструктивных параметров оборудования.

Но не все работы были успешными. Были и неудачи. Например, у меня всегда была мечта ( которая, к сожалению, так и останется только мечтой ) построить комплекс КП для поиска оптимальных структур ( кинематических схем ) рычажных, а может быть и любых механизмов, базируясь на методах идентификации, при внешней нагрузке, задаваемой в форме статистических оценок по величине и времени ( в частности, корреляционной функции). Но попытка создать ( 70-е годы ) программу для решения соответствующего интегрального уравнения с заданной точностью не «увенчалась успехом». Видимо, возможная причина заключалась в весьма ограниченных технических возможностях применяемой в то время ЭВМ «Минск- 22». В этой научной работе и в ряде других, сугубо прикладных научных исследований, плодотворно контактировали с Д.Я.Шараевым (Уральский госуниверситет)-математиком широчайшей эрудиции, первым программистом г.Свердловска (Екатеринбурга), с Ю.В.Денисовым (Уральский политехнический институт,УПИ) и их вклад в создание эффективных КП весьма значителен (например, комплекс программ для расчётов плотности вероятности случайной долговечности, вероятности разрушения и ресурса деталей [1] ).

Итак, вся совокупность выше приведённых компьютерных программ и многие другие компоненты [1], созданные в 70-е годы прошедшего столетия, главным принципом разработки которых всегда были: корректная физическая и математическая постановки задачи и строгие математические методы реализации её решения на ЭВМ, по нашему мнению, являются представительным комплексом современных средств качественного проектирования технологий и оборудования прокатных станов и могли бы вполне сформировать надёжную основу эффективной САПР.

Следует особо отметить, что большинство работ и достижений по созданию САПР и внедрению их результатов в конструкторскую практику, с разработкой новых, более надёжных несущих деталей и сложных конструкций, выполнены на протяжении не более 20-ти лет ( начало 60-х- начало 80-х годов ) и осуществлялись в условиях относительной свободы творчества, в атмосфере доверия, доброжелательства и взаимопонимания, только лишь благодаря опыту, интуиции, дальновидности и личностных качеств Главного конструктора прокатного оборудования - Георгия Лукича Химича и его заместителя по станам горячей прокатки - Константина Варфоломеевича Корякина. Их, как правило, позитивное отношение к деловой и творческой активности и инициативам и, в частности, к применению ЭВМ на разных этапах процесса проектирования, способствовали успехам в нашей работе. Конечно, все душевные слова благодарности и признательности надо было бы высказать лично, но…по объективным житейским обстоятельствам («суета сует»!) этого сделать, к сожалению, не удалось. Огромная им благодарность и вечная память.

В мае 1986г., находясь в кабинете Главного конструктора ( ранее произошли существенные изменения в руководстве отделом ), я предложил организовать самостоятельное подразделение САПР, с целью разработки пакетов программ по проектированию на ЭВМ типовых деталей и узлов машин, проведения обучения конструкторов основам САПР и овладения ими навыками в работе на компьютере. Реакция была удивительная, но показательная: злой саркастический смех, сопровождаемый возгласом: «Что он предлагает? Как это можно спроектировать редуктор на вычислительной машине?!. Чушь полная!!!». Вот такая была «картина маслом». Я понял что, «лучше ужасный конец - чем ужас без конца»! Я устал постоянно доказывать, что «Ты - не верблюд». И мне вновь напомнили, что «инициатива - наказуема»! Меня пригласили работать в другой отдел. А с мая 1989г. я перешёл работать в университет. Поэтому мне не известна судьба наших разработок, как не известна судьба огромного, более чем 60-летнего, конструкторского архива прокатного отдела и завода, аккумулирующего опыт, овеществлённый в многочисленных чертежах уникальных машин и оборудования, созданных несколькими поколениями талантливых инженеров и рабочих, а также многих научных ( в том числе - программных разработок ), потеря которых адекватна падению производственного, конструкторского и научного потенциала завода, усугубляемого исчезновением наиважнейшего принципа для профессии конструктора - преемственности поколений.

В лихие 90-е годы в «огне перестройки» было вновь «разрушено до основания» много производств, и не исключено и не удивительно, что в эти жернова попали и многие научные проекты. Именно в этот период на необъятный российский рынок хлынул неудержимый поток зарубежных компьютерных программ (а также персональных компьютеров “IBM”) и графических пакетов, который, естественно, «задавил» российские подобные разработки. Поэтому не трудно представить судьбу наших САПРовских трудов. Многолетние компьютерные наработки, которые создавались энтузиастами в условиях «бега впереди паровоза», когда мы неудержимо выдвигали новые инициативы, тем самым творили себе новые трудности и мужественно с нервотрёпкой их преодолевали, «канули в Лету».Так что информация о наших разработках сохранилась, в основном, в научных публикациях, в диссертациях ( в шести кандидатских и одной докторской), в не менее 15-ти авторских свидетельств и…в головах наших коллег, высокий профессионализм которых ( достигнутый благодаря самостоятельным работам над созданием сложных КП ) уверенно гарантировал им возможность быстрого освоения зарубежных компьютерных программ и получение надёжного «рабочего» места.

Всё - таки будем надеяться, что «рукописи не горят» и труды наши «восстанут из пепла»!

_____________________________________________________________

¹ в соответствие с моей специализацией ниже приводятся конкретные примеры, касающиеся проектирования оборудования только станов горячей прокатки («век всё более прогрессирующей узкой специализации»!).

²Cо времени тех первых шагов минуло более 50 лет, и автору, принимавшему участие в разработке первых алгоритмов и программ, трудно вспомнить все подробности и всех участников начального этапа построения САПР. Поэтому автор не ставит перед собой задачи дать подробное описание всех аспектов создававшейся системы. Но определённые конкретные разработки автор попытается отразить в данной статье.

³Автор, как свидетель более 50-летней эволюции ЭВМ, перед глазами которого прошли многие и довольно частые смены их отечественных поколений ( от «Урал-1 до персональных ЭBM), имеет достаточно оснований для аргументированной оценки этапов развития САПР, в период 60-80-х годов прошедшего века.

⁴Принимаемые критерии оптимальности в этих и последующих задачах - максимальное быстродействие или минимальный (заданный) нагрев двигателя соответствовали принятой в то время главной цели экономической политики - максимальная производительность любых технологических процессов, машин и агрегатов

⁵ К слову, первые КП, реализующие МКЭ, появились, если довериться Интернету, в середине 70-х годов в США (разработки NASA). Так что, мы тоже «не лыком шиты» и « щи лаптем не хлебали», а были в «теме» и на уровне (относительно того, что мы делали одновременно с передовым «западом»).

⁶Разработчик алгоритмов и программ - инженер - математик В.Я.Гольденберг. Выражаем ему искреннюю признательность и благодарность.

⁷Между прочим, при проведении экспериментальных исследований процесса правки рельсов в производственных условиях НТМК впервые была применена телеметрическая система передачи сигналов, с установленных на движущихся рельсах тензодатчиков, на регистрирующую аппаратуру ( В.И.Паутов, УПИ).

Библиографический список

1. Поляков Б.Н. Повышение качества технологий, несущей способности конструкций, долговечности оборудования и эффективности автоматических систем прокатных станов. -- СПб.: «Реноме», 2006. 528 с.

2. Статистический анализ и математическое моделирование блюминга /С.Л.Коцарь, Б.Н.Поляков, Ю.Д. Макаров, В.А.Чичигин. М.: Металлургия, 1974. 280 с .

3. Поляков Б.Н. Статистические методы в алгоритмах и примерах ( из практики прокатного производства): Учебное пособие - СПб. «Реноме», 2007.182с.

Размещено на Allbest.ru