Реверс-инжиниринг
14 декабря 2023
Фото редакции PromoGroup Media

Реверс-инжиниринг: стратегия опережения

Если импортозамещение обеспечивает выживаемость отечественной промышленности в условиях новой реальности и выводит её на новый виток развития, то реверс-инжиниринг может стать эффективным инструментом в достижении этих целей. Ведь эта технология позволяет не просто копировать готовые решения, но и улучшать их, адаптировать для конкретных задач и отраслей. Неудивительно, что спрос на этот вид услуг растёт, да и предприятий, которые их предлагают, становится больше. Какими компетенциями должна обладать организация, чтобы добиться успеха в области обратного инжиниринга? С какими сложностями сталкиваются инжиниринговые компании в России?

Путь от обратного

Прежде чем отвечать на эти вопросы, следует разобраться в терминологии. Как напоминает технический директор и директор по НИОКР АО «Моделирование и цифровые двойники» Денис Хитрых, существует два типа инжиниринга: прямой и обратный. Первый — традиционный процесс перехода от абстракций и идей к физической реализации продукта. Но если физическое изделие существует, но отсутствуют чертежи, спецификации материалов и другая документация, необходимая для его производства, то в ход идёт реверс-инжиниринг.

По опыту специалиста, можно выделить несколько причин, побуждающих промышленные компании использовать технологии обратного инжиниринга. Во-первых, если производитель оригинальной продукции ушёл с рынка, в то время как клиент нуждается в его продукции или запасных частях. Во-вторых, если необходимо восстановить или изготовить деталь, для которой утеряны чертежи или электронные САПР-модели. И в-третьих, если стоит задача сократить время разработки изделия.

Генеральный директор ООО «Инжиниринговая компания «Комплекс КАД» Дмитрий Калеев считает, что к реверс-инжинирингу прежде всего прибегают в ситуации острой необходимости. Например, если поставщик ушёл с рынка из-за санкций или по каким-то другим причинам, а аналогов поставляемой им продукции не существует.

«Параллельный импорт не решает ситуацию, так как не гарантирует ни нужных объёмов, ни бесперебойных поставок. Вот для этого и нужен реверс-инжиниринг. Он применим как для запчастей, так и для сложного оборудования, разница только масштабах. Только следует помнить, что стопроцентного реверс-инжиниринга не бывает. В общем объёме работ он занимает лишь половину. Нужна технологическая адаптация к нашим возможностям и условиям дальнейшей эксплуатации», — подчёркивает руководитель компании «Комплекс КАД».

Генеральный директор ООО «Инай инжиниринг» Лев Скурихин напоминает, что при реверсивном инжиниринге у специалистов нет конструкторской документации, нет технологии производства, они не знают, из какого материала изготовлена деталь и почему выбор сделан именно в его пользу.

«Это вопросы, на которые нам, инженерам, нужно ответить. Проблема любительского подхода к реверс-инжинирингу в том, что исполнители не задают себе эти вопросы. Обычно результат ограничивается 3D-моделью и конструкторской документацией, но это лишь часть цикла.

Недостаточно только провести образмеривание и на основе этой информации выдать конструкторскую документацию. Нужно обязательно провести лабораторные испытания имеющейся детали, причём важно понимать, какие необходимы исследования и как их интерпретировать. А главное, быть готовым к тому, что большая часть из этих исследований приведёт к повреждению детали. Соответственно, не получится просто разобрать оборудование, провести замеры и собрать его заново. Но без этих исследований результаты реверс-инжиниринга могут оказаться дорогими красивыми картинками», — поясняет Лев Скурихин.

Реверс-инжиниринг
Изображение предоставлено ООО «Инжиниринговая компания «Комплекс КАД»

Человеческий интеллект + машинный

Некоторые крупные компании стремятся встроить в процесс обратного инжиниринга технологии цифровых двойников. В частности, речь идёт о технологии компьютерного инженерного анализа — CAE (computer-aided engineering) и модельно-ориентированном системном подходе к проектированию — MBSE (model based systems engineering).

«Идея состоит в том, чтобы использовать моделирование в любом его виде в процессе проектирования, включая ранние этапы, и в дальнейшем на протяжении всего жизненного цикла изделия вплоть до его утилизации. Это позволяет принимать более обоснованные решения, исследовать большее количество вариантов конструкции и эффективнее планировать техническое обслуживание. Используя моделирование в составе цифровых двойников на ранних стадиях проектирования, инженеры вначале проводят быстрый и простой точечный анализ, который помогает принять столь же оперативные, но взвешенные и эффективные решения», — комментирует практику Денис Хитрых.

Такое моделирование позволяет инженерам сравнивать конструкции и определять, какая из них в большей степени соответствует заданным критериям. Например, конструкция A может быть более жёсткой и выдерживать большую нагрузку, а конструкция Б дешевле в изготовлении и обеспечивает более низкий уровень вибраций. Вооружённые этими знаниями, инженеры могут принять более обоснованное решение.

«Далее по ходу проектирования благодаря моделированию они получают более чёткие рекомендации. Это позволяет им менять размеры конструкции, вносить локальные изменения в геометрию и в целом принимать обоснованные решения при доработке проекта. По мнению Дениса Хитрых, с помощью прямого анализа конструкции можно получить гораздо больше информации для принятия решений, чем с помощью самых точных аналитических расчётов.

«В любом случае необходимо создавать цифровые двойники. Получение цифровой копии изделия помогает поставить на поток производство, увеличить продажи и охват аудитории. Например, для ремонта створки гидрозатвора ворот ГЭС мы оцифровали деталь, а в дальнейшем на основе полученных данных провели работу по восстановлению общего чертежа оборудования для проведения прочностных расчётов остаточной прочности», — делится опытом руководитель коммерческого отдела ООО «Сура-Нефтехиммаш» Сергей Кусмарцев.

В то же время Дмитрий Калеев напоминает, что каждый объект, который подвергается реверс-инжинирингу, уникален. Поэтому разработать единый цифровой двойник невозможно. Однако можно применить метод симуляции производства опытного образца, разработанного обратным способом. Это будет полезно для технологической адаптации будущего объекта, улучшения литейных поверхностей, позволит удешевить производство и подобрать оптимальную технологию.

3d-принтер
Фото: freepik.com

А инженеры кто?

Исходя из всего сказанного, встаёт вопрос о компетенции специалистов, которые выполняют реверс-инжиниринг. По мнению Сергея Кусмарцева, компании, которая профессионально занимается этим направлением, необходимо иметь проектный отдел и опытных мастеров в области машиностроения и сварки.

«У российских компаний есть возможности, но они разбросаны по условным отделам и подразделениям. А для выполнения работ по обратному инжинирингу необходимо их максимальное взаимодействие», — подчёркивает эксперт.

Денис Хитрых напоминает, что процесс реверс-инжиниринга включает в себя три обязательных этапа: 3D-сканирование, обработку данных облака точек и построение трёхмерных геометрических моделей. При выполнении этих работ необходимо учитывать габариты детали и сложность её формы, материал, из которого она изготовлена, технологию финишной обработки, точность изготовления и многие другие важные моменты.

«Поэтому компании, занимающиеся обратным инжинирингом, в первую очередь должны обладать компетенциями в области технологий лазерного сканирования и систем автоматизированного обратного проектирования (CARE). Создание CAD-моделей на основе данных облака точек является наиболее сложным этапом реверс-инжиниринга, ведь для точного построения поверхности по точкам требуются мощные алгоритмы подбора поверхностей. Но, поскольку процесс не ограничивается созданием компьютерной модели детали и практически всегда требует проведения дополнительных дорогостоящих исследований, невозможно перейти на следующий этап реверс-инжиниринга — разработку рабочей конструкторской документации, не обладая профессиональными знаниями и компетенциями в этой области.

Для многих ответственных деталей производители предусматривают программы испытаний. Они могут включать неразрушающий контроль, при котором контролируется, например, посадочный размер изделия, твёрдость поверхности, отсутствие микротрещин в сварном шве. Иногда требуется разорвать деталь с контролем усилия, необходимого для разрыва. Для проведения подобных испытаний необходимо знать, каким нагрузкам деталь подвергалась изначально в сложном механизме. Практика последних лет показывает, что, за редким исключением, российские компании, занимающихся реверс-инжинирингом, не обладают в полной мере указанными компетенциями и привлекают для выполнения соответствующих работ сторонние организации», — делится мнением представитель компании «Моделирование и цифровые двойники».

Лев Скурихин считает, что современная инжиниринговая компания должна держать в штате конструктора, обладающего знаниями ЕСКД, опытом разработки конструкторской документации и работы в системах автоматизированного проектирования (T-flex, «Компас 3D», Inventor и др.). Также конструктору необходим опыт работы с переносными лазерными сканерами и ручными измерительными инструментами, владение инструментами имитационного моделирования.

Кроме того, компании нужен технолог, знающий технологию производства, его возможности, режимы и нюансы. Он должен понимать, почему конкретная деталь обладает определённой формой и выполнена из определённого материала. Также в команде необходим опытный материаловед, понимающий свойства сырья, способный выбрать правильные исследования и верно их интерпретировать.

«Его задача — выбрать нужный материал из существующих и рассказать обо всех плюсах и минусах технологу. Если аналоги не удовлетворяют требованиям технолога, материаловед должен создать новый композит или сплав», — подчёркивает гендиректор компании «Инай инжиниринг».

Кадровый дефицит

Дмитрий Калеев подтверждает, что кадровый вопрос в сфере реверс-инжиниринга стоит очень остро. Доходит до того, что к работе со сложным оборудованием привлекают людей с биржи труда, которые не то что реверс-инжинирингом не занимались, но даже профессионального образования не получили.

«Повышение спроса на реверс-инжиниринг свидетельствует о том, что конструкторские отделы при заводах не справляются. Иначе предприятия не искали бы подрядчиков на стороне. Поэтому необходимо готовить кадры. Для тех, кто уже работает, нужны курсы повышения квалификации. А в вузах нужно вводить дополнительные практические дисциплины и обучать будущих специалистов работе со специальным оборудованием: 3D-сканерами, профилометрами, спектрометрами, твердомерами, толщиномерами. Также они должны уметь сочетать его с ручным измерительным инструментом. Например, после трёхмерного сканирования детали все существующие в ней отверстия необходимо замерить при помощи штангенциркуля», — поясняет руководитель компании «Комплекс КАД».

Сергей Кусмарцев, напротив, убеждён, что специалистов в России достаточно. Но они разрознены по различным предприятиям, и многие из них даже не знают, что способны выполнять определённые виды работ, поскольку отсутствуют соответствующие программы обучения.

Однако постепенно ситуация меняется к лучшему, и в российских вузах начиняют внедрять обучающие программы по реверс-инжинирингу. В частности, в Севастопольском государственном университете в 2022 году открылась магистратура по обратному инжинирингу. На физическом факультете МГУ им. М. В. Ломоносова действует программа «Модернизация и продление жизненного цикла радиоэлектронной аппаратуры, обратный инжиниринг и функциональная диагностика аналоговых и цифровых электронных схем». Московский политехнический университет запустил бакалавриат по направлению «Реверс-инжиниринг процессов и оборудования».

В октябре этого года завершилось обучение пилотной группы слушателей по образовательной программе «Обратный инжиниринг в машиностроении», которую Агентство по технологическому развитию реализует совместно с Уральским федеральным университетом.

В состав группы вошли ведущие технические сотрудники ПАО «Северсталь», ПАО «Криогенмаш», АО «Научно-исследовательское проектно-технологическое бюро «Онега».

3d-деталь, изготовленная на 3d-принтере
Фото: freepik.com

«На сегодняшний день в российской промышленности ощущается нехватка людей, способных реализовывать проекты в области обратного инжиниринга различной степени сложности, хорошо разбирающихся в его экономических и юридических вопросах. В то же время в технических университетах обратный инжиниринг как спецкурс отсутствует. Поэтому Агентство по технологическому развитию совместно с ведущими вузами разработало образовательную программу для обучения инженерно-технических работников обратному инжинирингу в машиностроении, химии и приборостроении. Она позволит быстро повысить профессиональные компетенции специалистов важнейших отраслей отечественной индустрии в области обратного инжиниринга», — пояснил руководитель направления Агентства по технологическому развитию Сергей Подгорный.

Однако просто запустить образовательные программы в вузах недостаточно, считает Денис Хитрых. Ведь основная проблема кроется не в недостатке инженерных кадров как таковых, а в дефиците действительно опытных, квалифицированных специалистов в области реверс-инжиниринга.

«Одним из вызовов является быстрое развитие новых технологий и их внедрение в производство.

Обучение кадров должно быть направлено на умение быстро адаптироваться к новым условиям и технологиям, на постоянную поддержку и развитие научно-технического прогресса. Санкции, наложенные Западом на Россию, привели к необходимости повышения квалификации отечественных инженеров для роста эффективности производства и замещения импортных технологий. И здесь необходима системная работа государства, образовательных учреждений и промышленных компаний.

В условиях повсеместной цифровизации производства инженерные кадры должны обладать новыми знаниями и навыками, включая умение работать с цифровыми технологиями и системами управления производством. Но это не должно идти в ущерб базовым программам. Другими словами, если специалист не является лучшим в области физики и медицины, то едва ли он станет лучшим в области медицинской физики или биомедицины. И вряд ли ему в этом помогут компетенции в сферах бизнес-менеджмента или цифровых технологий», — рассуждает представитель компании «Моделирование и цифровые двойники».

Спрос растёт

Решать кадровую проблему нужно уже сегодня, поскольку популярность реверс-инжиниринга растёт буквально на глазах. Например, если проанализировать динамику заявок, которые поступают в компанию «Комплекс КАД», то 70% из них составляют обращения по реверс-инжинирингу. В 2022-м этот показатель был на уровне 50%, а два года назад заявок было ещё меньше.

«В основном с такими запросами к нам обращаются крупные производства, которые могут попросту остановиться, если не будет необходимых запчастей и комплектующих. Мы не уйдём от параллельного импорта: те же контроллеры в России пока не умеют производить. Но что касается основных номенклатур, их можно импортозаместить путём реверс-инжиниринга. Бизнес это понимает и готов инвестировать в такие решения», — подтверждает Дмитрий Калеев.

Денис Хитрых по опыту работы своей компании также видит рост спроса на услуги реверс-инжиниринга. По его мнению, этому способствует развитие инструментов господдержки промышленности, часть из которых реализует Министерство промышленности и торговли либо Фонд развития промышленности. В частности, действует программа предоставления грантов на разработку конструкторской документации на комплектующие, утверждённая постановлением Правительства РФ № 208 от 18 февраля 2022 года. Она распространяется на запчасти, сырьё и материалы, которые в России выпускают в ограниченных объёмах или не производят вовсе. В рамках этой программы Правительство РФ готово субсидировать большую часть затрат на НИОКР и разработку конструкторской документации для серийного выпуска критически важных комплектующих при условии, что предприятие оплатит 20% от стоимости работ.

«Слабое место этой программы состоит в том, что отсутствуют стратегия и понимание того, что является «критически важными комплектующими» и что попадает под программу импортозамещения. В результате потрачено уже несколько миллиардов рублей, а конечная цель не достигнута. Другая проблема, тормозящая развитие реверс-инжиниринга в России, заключается в отсутствии чёткой бизнес-модели развития этого направления. Сейчас с переменным успехом одновременно реализуется несколько сценариев. Во-первых, мы наблюдаем попытки «Ростеха» создать единый центр компетенций по ключевым отраслям промышленности, замыкающий на себе сразу всё: технологию, науку, проектирование, конструирование, производство и маркетинг. Во-вторых, на рынке в структуре ведущих промышленных компаний энергетического, нефтегазового и металлургического секторов («Газпром», «Росатом», ЕВРАЗ и др.) действуют несколько крупных отраслевых интеграторов, что приводит к монополизации рынка и снижению производительности, а это выбивает из процесса малый и средний бизнес», — комментирует технический директор и директор по НИОКР компании «Моделирование и цифровые двойники».

3d-принтер
Фото: freepik.com

Сергей Кусмарцев, анализируя состояние рынка услуг реверс-инжиниринга в России, отмечает, что промышленники очень активно ищут производства, готовые взяться за этот вид работ. Инвестиции окупаются буквальном на первом изделии. Например, стоимость лотка разгрузки для транспортировки руды канадского производства составляет 32 млн рублей без НДС. А стоимость этого же лотка отечественного производства — 8,4 млн с НДС. Однако машиностроительные заводы зачастую отказываются от такой работы в пользу стандартной продукции. Поэтому с точки зрения покупателя рынок реверс-инжиниринга огромный, особенно с учётом импортозамещения, и конкуренция на нём большая. В то же время с точки зрения производителя он находится в зачаточном состоянии, если исключить военно-промышленный комплекс.

«Реверс-инжиниринг — это не простая задача и не дешёвая. Проблема в том, что большинство заказчиков только сейчас начали это понимать, но до сих пор не готовы за это платить. Когда заказчик узнаёт реальную стоимость реверс-инжиниринга, сперва он идёт к фрилансеру и получает красивые 3D-картинки и конструкторскую документацию в разы дешевле, чем если бы ту же работу выполнила профильная организация. Потратив деньги на изготовление по предоставленной документации и осознав, что полученная деталь не соответствует требованиям технологического процесса, заказчик снова сравнивает стоимость реверса с параллельным импортом и приходит к выводу, что второй вариант дешевле. Круг замкнулся, реальный реверс так и не состоялся, а только оставил у заказчика негативное впечатление.

Чтобы решить эту проблему, нужен системный подход. Предприятиям-заказчикам нужно объединять усилия, а не тянуть одеяло на себя. Сегодня каждая производственная компания при заказе услуги реверс-инжиниринга оставляет все авторские права себе, таким образом, одну и ту же деталь в теории могут реверсить несколько инжиниринговых центров для разных заказчиков. Нужна компания-«дирижёр», которая объединит всех заказчиков и конструкторов, правильно распределит задачи. Такая инициатива на уровне государства была озвучена в 2022 году, но, к сожалению, её реализация была поручена не тем людями, и результата до сих пор нет», — считает Лев Скурихин.

Денис Хитрых
Технический директор — директор по НИОКР, АО «Моделирование и цифровые двойники», MBA, канд. техн. наук Денис Хитрых

«Недавнее исследование Института Гайдара показало, что в апреле текущего года индекс инвестиционных планов промышленных предприятий, отражающий соотношение позитивных и негативных ожиданий в этой сфере, достиг максимального значения за последние 11 лет. Это значит, что компаний, которые собираются вкладывать в основной капитал, заметно больше тех, кто не планирует подобных инвестиций. Такой рост инвестиционных планов предприятий для развития производственных мощностей вполне логичен, потому что промышленным компаниям необходимо удовлетворять спрос на продукцию в условиях ухода импортных производителей и ускоренно наращивать потенциал собственных производств. Поэтому сегодня российские предприятия начинают не только производить запасные детали к импортному оборудованию с помощью механической обработки металла (в основном на станках с ЧПУ), но и изготавливать их методом литья, штамповки, а также из композитных или полимерных материалов».

Евгений Матвеев
Сооснователь и генеральный директор ООО «Ф2 Инновации» (F2 innovations) Евгений Матвеев

«Если пару лет назад про реверс-инжиниринг многие даже не слышали, то сейчас мы наблюдаем небывалое количество предложений по предоставлению услуг обратного проектирования. Масштабы абсолютно разные: это и конструкторские бюро, и частные предложения на маркетплейсах. Да, даже на «Авито» сегодня можно встретить предложения по реверс-инжинирингу. Это результат роста спроса на данные виды услуг».

Руководитель коммерческого отдела ООО «Сура-Нефтехиммаш» Сергей Кусмарцев

«С помощью реверс-инжиниринга возможны как производство запчастей для ремонта или восстановления оборудования, так и его полная замена. Также возникает дополнительное направление: переработка чертежей и изготовление оборудования с учётом требований действующей нормативной документации. Одновременно возможно проведение модернизации аппарата и улучшения его эксплуатационных показателей. Неоднократно при замене фильтров производства СССР мы предлагали более современные способы фильтрации, при этом корпус аппарата оставался без изменений. Благодаря этому на производстве заказчика не пришлось менять технологические линии».

Текст: Мария Кармакова

Читайте по теме: Купить или ремонтировать? Вот в чём вопрос!

Этот материал опубликован в журнале
Промышленные страницы №6, 2023.
Смотреть другие статьи номера
Автоматизация
Рекомендуем
Подпишитесь на дайджест «Промышленные страницы»
Ежемесячная рассылка для специалистов отрасли
Популярное на сайте
Бизнес-кейсы
Индустрия 4.0
Подпишитесь на Телеграм-канал