Вертикаль (САПР)¶

Вертикаль — это российская система автоматизированного проектирования (САПР) технологической подготовки производства (ТПП), предназначенная для разработки технологических процессов (ТП) в машиностроении и приборостроении. Относится к классу CAM-систем (Computer-Aided Manufacturing) и CAD/CAM-систем в части автоматизации подготовки управляющих программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Разработчиком и правообладателем программного обеспечения является российская компания «АСКОН» (основана в 1989 году, головной офис — в городе Коломна, Московская область).

¶История

Разработка системы «Вертикаль» началась в середине 2000-х годов. Первая версия продукта была выпущена в 2007 году. Основной целью создания системы было импортозамещение в области САПР ТПП, так как до этого на российском рынке доминировали зарубежные решения, такие как Siemens NX (CAM), CATIA (DELMIA) и Tecnomatix, а также отечественные разработки, не обладавшие полной функциональностью.

Ключевые этапы развития:

• 2007 год — выход первой версии «Вертикаль 1.0». Система обеспечивала базовые функции разработки маршрутных и операционных технологических процессов, формирования комплектов технологической документации (маршрутные карты, операционные карты, карты эскизов).
• 2009–2012 годы — интеграция с системой трёхмерного моделирования «КОМПАС-3D» (также разработка «АСКОН»). Реализована возможность автоматического импорта геометрической информации из 3D-моделей для расчёта режимов резания, норм времени и формирования управляющих программ.
• 2013–2015 годы — добавление модуля «Вертикаль-ЧПУ», предназначенного для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (токарная, фрезерная, электроэрозионная обработка). Выход версии 5.0, в которой реализована поддержка отечественных стандартов ЕСКД (Единая система конструкторской документации) и ЕСТД (Единая система технологической документации).
• 2016–2020 годы — развитие облачных технологий и интеграция с системами управления жизненным циклом изделия (PLM) «Лоцман:PLM» и «АСКОН.PLM». Внедрение модулей для расчёта режимов резания по справочникам (например, по справочнику «Режимы резания металлов» под редакцией А. Д. Ковалёва).
• 2021 год — настоящее время — выпуск версии 7.0 и последующих обновлений. Расширение функционала за счёт модулей для автоматизированного проектирования технологических процессов сборки, термообработки, сварки, а также для работы с электронным архивом технологической документации.

¶Классификация и место в иерархии САПР

Система «Вертикаль» занимает нишу CAM-систем (Computer-Aided Manufacturing) и CAPP-систем (Computer-Aided Process Planning — автоматизированное планирование технологических процессов). В отличие от CAD-систем (например, «КОМПАС-3D»), которые предназначены для создания геометрических моделей, «Вертикаль» оперирует технологической информацией: последовательностью операций, оборудованием, оснасткой, инструментом, режимами обработки, нормами времени.

По функциональному назначению выделяют следующие модули (подсистемы) «Вертикали»:

• Модуль проектирования технологических процессов — основной модуль для создания маршрутных и операционных ТП.
• Модуль «Вертикаль-ЧПУ» — для разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (токарная, фрезерная, сверлильная, электроэрозионная обработка, а также обработка на многоцелевых станках).
• Модуль нормирования — для расчёта норм времени (штучного, подготовительно-заключительного) на основе справочников и математических моделей.
• Модуль расчёта режимов резания — для автоматического подбора подач, скоростей, глубин резания в зависимости от материала детали, инструмента и оборудования.
• Модуль управления технологической документацией — для хранения, поиска и вывода на печать комплектов технологических карт (маршрутных, операционных, карт эскизов, ведомостей оснастки и т. д.).

¶Устройство и характеристики

¶Архитектура

Система «Вертикаль» построена на клиент-серверной архитектуре. База данных (БД) технологических процессов хранится на сервере (поддерживаются СУБД Microsoft SQL Server и PostgreSQL). Рабочие места пользователей (клиенты) подключаются к серверу через локальную сеть или через интернет (в облачной конфигурации). Такая архитектура обеспечивает многопользовательский доступ и централизованное хранение данных.

¶Основные функции

1. Разработка технологических процессов:

• Создание маршрутных ТП (последовательность цехов, участков, операций).
• Создание операционных ТП (описание каждой операции с указанием переходов, оборудования, инструмента, режимов).
• Автоматическое формирование текстов переходов на основе шаблонов и библиотек.
• Привязка к операциям 3D-моделей и чертежей из «КОМПАС-3D» и других CAD-систем (через форматы STEP, IGES, SAT).

1. Расчёт режимов резания:

• Выбор инструмента из библиотеки (токарные резцы, фрезы, свёрла, метчики и т. д.).
• Расчёт скорости резания, подачи, глубины резания, частоты вращения шпинделя.
• Учёт материала детали (сталь, чугун, алюминий, титан, пластмассы) и материала режущей части инструмента (быстрорежущая сталь, твёрдый сплав, керамика).

1. Нормирование:

• Расчёт основного (машинного) времени на основе траектории движения инструмента.
• Расчёт вспомогательного времени (установка/снятие детали, смена инструмента, контрольные измерения).
• Расчёт штучного и подготовительно-заключительного времени.

1. Формирование документации:

• Автоматическая генерация маршрутных карт (МК), операционных карт (ОК), карт эскизов (КЭ), ведомостей оснастки (ВО), ведомостей материалов (ВМ).
• Вывод документации на печать в соответствии с требованиями ЕСКД и ЕСТД (ГОСТ 3.1105-2011, ГОСТ 3.1404-86 и др.).
• Экспорт в форматы PDF, Excel, Word.

1. Интеграция:

• Прямая интеграция с «КОМПАС-3D» (импорт 3D-моделей, ассоциативная связь — при изменении модели в «КОМПАС-3D» обновляется технологический процесс в «Вертикали»).
• Интеграция с PLM-системами «Лоцман:PLM» и «АСКОН.PLM» (управление составом изделия, версиями ТП, электронным архивом).
• Поддержка импорта данных из других САПР (например, из Siemens NX, CATIA, SolidWorks) через стандартные форматы обмена.

¶Системные требования

• Операционная система: Windows 10/11 (64-bit), Windows Server 2016/2019/2022.
• Процессор: от Intel Core i5 или аналогичный AMD.
• Оперативная память: от 8 ГБ (рекомендуется 16 ГБ).
• Видеокарта: с поддержкой OpenGL 3.3 и выше.
• Свободное место на диске: от 10 ГБ.
• СУБД: Microsoft SQL Server 2016/2019/2022 или PostgreSQL 12/13/14.

¶Применение

Система «Вертикаль» применяется на предприятиях машиностроительного и приборостроительного комплекса России и стран СНГ. Основные области применения:

• Авиастроение и ракетно-космическая промышленность — разработка ТП для изготовления деталей летательных аппаратов, двигателей, агрегатов.
• Автомобилестроение — проектирование ТП для производства кузовных деталей, двигателей, трансмиссий.
• Станкостроение — подготовка производства для изготовления станков и промышленного оборудования.
• Энергетическое машиностроение — ТП для изготовления турбин, генераторов, котлов.
• Судостроение — ТП для корпусных и механических работ.
• Общее машиностроение — производство деталей и узлов для различных отраслей.

По данным компании «АСКОН», система «Вертикаль» используется более чем на 2000 предприятиях, включая такие организации, как ПАО «Объединённая авиастроительная корпорация» (ОАК), Госкорпорация «Роскосмос», ПАО «КАМАЗ», АО «ОДК» (Объединённая двигателестроительная корпорация), АО «Вертолёты России», ПАО «Северсталь» и другие.

¶Критика и ограничения

Несмотря на широкое распространение, система «Вертикаль» имеет ряд недостатков, отмечаемых пользователями и экспертами:

1. Ограниченная функциональность в области ЧПУ — по сравнению с зарубежными CAM-системами (например, Siemens NX CAM, Mastercam, PowerMill) «Вертикаль-ЧПУ» имеет меньше возможностей для высокоскоростной обработки (HSM), 5-осевой обработки, а также для обработки сложных поверхностей (например, лопаток турбин).
2. Зависимость от CAD-системы «КОМПАС-3D» — хотя система поддерживает импорт из других CAD, наиболее полная интеграция (ассоциативная связь) реализована только с «КОМПАС-3D». Это ограничивает выбор пользователей, работающих с другими CAD-системами.
3. Сложность настройки — для эффективной работы требуется значительная предварительная настройка библиотек инструмента, материалов, оборудования, а также шаблонов технологических процессов. Это требует времени и квалификации технологов.
4. Производительность при работе с большими проектами — при создании ТП для сложных изделий (например, с тысячами операций) система может испытывать замедления, особенно при работе с большими базами данных.
5. Отсутствие встроенного симулятора обработки — в отличие от многих зарубежных CAM-систем, «Вертикаль-ЧПУ» не имеет встроенного модуля верификации (симуляции) обработки, что требует использования сторонних решений (например, Vericut) или дополнительных модулей от «АСКОН».

¶Интересные факты

• Система «Вертикаль» является частью единой платформы «АСКОН», которая включает также CAD-систему «КОМПАС-3D», PLM-систему «Лоцман:PLM» и систему управления инженерными данными «АСКОН.PLM».
• В 2020 году «Вертикаль» была включена в Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных (Приказ Минцифры России № 486 от 22.09.2020), что подтверждает её статус как отечественного программного обеспечения.
• На базе «Вертикали» реализованы проекты по автоматизации технологической подготовки производства на таких предприятиях, как АО «Уралвагонзавод», ПАО «Татнефть» (в части машиностроительного производства), АО «РСК «МиГ» и других.

¶Источники

1. Официальный сайт компании «АСКОН» — раздел «Вертикаль» (ascon.ru).
2. «САПР и графика» (журнал) — статьи о развитии САПР ТПП в России (2007–2023 гг.).
3. «Технология машиностроения» (учебник) — раздел о системах автоматизированного проектирования технологических процессов.
4. ГОСТ 3.1105-2011 «Единая система технологической документации. Правила оформления документов общего назначения».
5. Материалы конференций «АСКОН-Технология» (2015–2023 гг.) — доклады о внедрении «Вертикали» на предприятиях.
6. Единый реестр российских программ для электронных вычислительных машин и баз данных (reestr.digital.gov.ru).