Что такое сапр тп. Сапр тп вертикаль: технологию проектировать просто! Правила по охране труда в лесозаготовительном деревообрабатывающем производствах и при проведении лесохозяйственных работ

Производственный процесс представляет собой совокупность действий людей и орудий производства необходимых для изготовления изделия. Изделие – любой предмет или набор предметов производства подлежащих изготовлению на предприятии. Место САПР ТП в системе технологической подготовки производства Для подготовки предприятия к выпуску новой продукции необходимо выполнить комплекс работ.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

Лекция 1. Основные понятия и место САПР ТП в системе технологической подготовки производства, функции ТПП

1.1. Основные понятия

Система автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП), как видно из названия, предназначена для проектирования технологического процесса. Рассмотрим понятия, входящие в это определение.

Проектирование – разработка описания еще не существующего объекта для его создания по этому описанию.

Объектами могут быть технические система (станок), процессы (технологический процесс), явления, т.е. процессы, происходящие за короткий промежуток времени (тепловые явления).

Нас, конечно, интересует проектирование технологического процесса.

Цель проектирования технологического процесса (цель разработки его описания) – получение для инженерно-технического персонала и рабочих производственных подразделений (цехов, участков) достаточно подробного описания технологических приемов изготовления изделия, с указанием порядка их выполнения и расчетными значениями норм расхода материалов, времени, режимов обработки.

В описание ТП входят маршрутная карта, операционные карты, операционные эскизы, ведомость оснастки. Всю эту технологическую документацию необходимо получить, используя САПР ТП.

Маршрутная карта–это перечень технологических операций с указанием модели оборудования по операциям в порядке их выполнения. В операционной карте приводится описание переходов с указанием режущего инструмента. Оборудование, инструменты связаны с понятием производственного процесса.

Производственный процесс представляет собой совокупность действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления изделия.

В производственный процесс входят не только процессы, непосредственно связанные с изменением формы и свойств обрабатываемых деталей, сборка узлов и изделий, но и все необходимые вспомогательные процессы: складирование, упаковка, отгрузка изделий; ремонт и модернизация оборудования; изготовление инструмента и средств механизации; контроль на всех этапах.

Изделие – любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Деталь – это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

Технологический процесс (ТП) – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению состояния предмета труда (заготовки) и получению изделия с заданными свойствами.

Технологический прием – это конкретное, теоретически или эмпирически (на основании фактов) определенное сложившееся поведение персонала при изготовлении изделия с использованием некоторых средств технологического оснащения.

Технологический процесс механической обработки –это часть производственного процесса, включающая в себя последовательные действия по преобразованию исходной заготовки в готовую деталь путем изменения формы, размеров, состояния поверхностей обработкой металлообрабатывающими инструментами.

Технологическая операция – часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все приемы и действия оборудования и рабочего над одним или несколькими совместно обрабатываемыми предметами труда.

Технологический переход – это технологический прием, являющийся частью операции, выполняемый при обработке одного или нескольких участков поверхности детали одним и тем же инструментом или группой инструментов без изменения режима обработки.

Это определение в полной мере применимо только для операций, выполняемых на обычном оборудовании. При обработке заготовок на станках с адаптивным управлением режимы обработки на протяжении одного перехода могут изменяться.

Технологический проход – часть перехода, заключающаяся в снятии одного слоя материала с обрабатываемой поверхности.

Описание технологического процесса – это представленное на некотором языке изложение способа изготовления изделия, состоящее из упорядоченного набора описаний технологических приемов, включающего в себя сведения о типах и режимах работы используемых средствах технологического оснащения, технологических инструкциях, нормах времени и нормах расхода материалов, и оформленное по установленным нормам.

Описание ТП можно разработать «вручную», без использования средств автоматизации.

Разработка описания ТП с использованием средств автоматизации – это автоматизированная разработка. К средствам автоматизации относятся компьютер и программы. Пакет программ называют «Система автоматизированного проектирования ТП». Если расшифровать слово «проектирование», получится «система автоматизированного составления описания ТП». На предприятиях описание ТП называют просто «технологический процесс изготовления детали».

1.2. Место САПР ТП в системе технологической подготовки производства

Для подготовки предприятия к выпуску новой продукции необходимо выполнить комплекс работ. Эти работы называют технической подготовкой производства. Техническую подготовку производства делят на 3 части (Рис.1.1):

• Конструкторская подготовка (разработка чертежей нового изделия).
• Организационная подготовка (календарное и технико-экономическое планирование).
• Технологическая подготовка.

Рис. 1.1. Структура технической подготовки производства

Технологическая подготовка производства (ТПП) представляет собой комплекс работ, направленных на подготовку производства к выпуску новых изделий по имеющимся чертежам, программе выпуска, срокам.

1.3. Основные задачи ТПП

Рассмотрим основные задачи технологической подготовки производства.

Обеспечение технологичности конструкции изделий. Для решения этой задачи проводятся: структурный анализ изделий (какие детали и сборочные единицы входят в изделие) с целью определения возможности увеличить количество заимствованных деталей (в том числе и стандартных); технико-экономический анализ производства (какие технологические процессы и средства технологического оснащения можно использовать из процессов и средств подготовки технологически подобных и уже запускавшихся изделий); анализ возможности улучшения технологичности конструкции деталей.

Технологичность по ГОСТ 18831-73 рассматривается как совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте, по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества в принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

Анализ возможности улучшения технологичности конструкции деталей включает в себя анализ возможности: уменьшения размеров обрабатываемых поверхностей для снижения трудоемкости механической обработки; повышения жесткости детали для обеспечения ее многоинструментальной обработки и высокопроизводительных режимов резания; облегчения подвода и отвода режущих инструментов в целях сокращения вспомогательного времени; унификации размеров отверстий, пазов и канавок для сокращения номенклатуры инструментов; обеспечения удобного и надежного базирования заготовок, а при простановке размеров анализ возможности совмещения технологических и измерительных баз; анализ удобства выполнения многоместной обработки заготовок.

Показатели для оценки технологичности конструкции учтены требованиями ГОСТ 14.201-73. Технологичность конструкции – понятие относительное и комплексное. При ее оценке следует учитывать условия производства (тип, уровень автоматизации и оснащенности), ее нельзя рассматривать изолированно, без взаимосвязи и учета условий выполнения подготовительных процессов, процессов обработки, сборки и контроля. Отработку на технологичность конструкции производят в целях получения наименьших трудоемкости и себестоимости изготовления изделия в целом.

Улучшение технологичности конструкции позволяет сократить трудоемкость изготовления изделия на 15–30 % и более, а себестоимость на 10–20 %. Для отдельных деталей эти показатели могут быть выше.

Понятие «технологичность конструкции» распространяют не только на область производства, но и на процесс его подготовки. Конструкция изделия должна быть удобной для быстрого освоения его в производстве, а также для эксплуатации его потребителем (удобство обслуживания, ремонтопригодность, экономичность эксплуатации).

Конструкцию изделия рекомендуется отрабатывать на технологичность в процессе создания самой конструкции. При этом достигается рабочий контакт конструкторов и технологов, сокращается длительность последующей разработки технологических процессов.

Разработка технологических процессов (ТП) . Цель проектирования ТП – подробное описание процессов изготовления изделия с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого варианта. Эта основная задача технолога дополняется задачей внедрения спроектированного технологического процесса на предприятии. В результате составления технологической документации инженерно-технический персонал и рабочие-исполнители получают необходимые данные и инструкции для осуществления спроектированного технологического процесса в конкретных производственных условиях.

Технологические процессы разрабатывают при проектировании новых и реконструкции существующих заводов, а также при организации производства новых изделий на действующих заводах. Кроме того, ТП корректируют или разрабатывают новые ТП на действующих заводах при выпуске уже освоенной продукции. Это обусловливается конструктивными усовершенствованиями выпускаемых изделий и необходимостью использования и внедрения в действующее производство передовой технологии и новейших достижений производственной техники.

При проектировании новых и реконструкции существующих заводов разработанные ТП берутся за основу проекта. Они определяют необходимое технологическое оборудование, производственные площади и энергетические мощности цеха, его транспортные средства, число рабочих, основные и вспомогательные материалы. На основе спроектированного ТП устанавливают исходные данные для организации снабжения цеха, календарного планирования, технологического контроля, инструментального и транспортного хозяйства, решают вопросы организации, экономики и управления цехом. От качества технологических разработок зависят технико-экономические показатели завода.

При организации производства новых изделий на действующем заводе разработка ТП предшествует всем подготовительным и организационным работам. На основе ТП выявляют возможности использования имеющегося оборудования и необходимость приобретения нового, определяют требующуюся дополнительную рабочую силу, количество инструмента, средств технического контроля, транспортных средств, материалов, энергии.

Задача проектирования ТП характерна многовариантностью возможных решений. Даже для сравнительно простых изделий может быть разработано несколько различных ТП, полностью обеспечивающих требования рабочего чертежа и технических условий. Сопоставляя эффективность и рентабельность этих вариантов, окончательно отбирают один или несколько равноценных вариантов.

Из этих нескольких возможных вариантов сначала отбирают такие, производительность которых не ниже заданной. Затем выбирают наиболее рентабельный вариант, обеспечивающий минимальную себестоимость изготовления изделия.

Проектирование ТП отличается сложностью и трудоемкостью. Его выполняют за несколько последовательных стадий. Вначале делают предварительные наметки при решении частных и общих вопросов проектирования; на последующих стадиях эти наметки уточняют и конкретизируют на основе детальных технологических расчетов. Знание основных закономерностей построения ТП и математические методы позволяют находить оптимальные решения с помощью методов автоматизированного проектирования.

Основные трудности оптимизации решения сложных технологических задач – наличие большого количества влияющих факторов и отсутствие точных закономерностей протекания технологических процессов.

Проектирование и изготовление средств технологического оснащения (СТО) . К СТО относятся станочные приспособления, режущие, измерительные и вспомогательные инструменты.

Проектирование технологической оснастки включает в себя решение задач конструкторского и технологического характера. Основные направления автоматизации решения этих задач: типизация конструктивных и технологических решений; отделение проблемной части от инвариантной; создание банков данных конструкторско-технологического назначения; использование диалоговых методов проектирования. На этой основе разрабатываются специальные подсистемы автоматизированного проектирования технологической оснастки. Известны подсистемы проектирования штампов, литейных форм, приспособления для сверления плоских деталей, фотошаблонов, печатных плат, режущего, измерительного и вспомогательного инструментов и др.

1.4. Функции и средства автоматизации ТПП

Рассмотрим ТПП как объект автоматизации. Автоматизировать ТПП – это в комплексе автоматизировать следующие ее функции (рис. 1.2):

• анализ и обеспечение технологичности конструкции изделий;
• технологический анализ производства;
• проектирование ТП
• проектирование средств технологического оснащения (СТО);
• подготовку управляющих программ (УП) для станков с ЧПУ;
• нормирование труда и материалов;
• проектирование участков, цехов;
• планирование ТПП и управление процессом ТПП;
• изготовление СТО.

По своим свойствам функции неоднородны и автоматизируются с использованием различных методов и средств.

На рис. 1.2 указаны основные системы, с помощью которых реализуется автоматизация функций ТПП. К средствам автоматизации относятся ИПС – информационно-поисковые системы; САПР ТП– системы автоматизированного проектирования ТП, СТО, цехов; САП – система автоматизированного программирования управляющих программ для станков с ЧПУ; САН – система автоматизированного нормирования; АСУ – автоматизированная система управления ТПП. Все эти системы входят в состав АСТПП – автоматизированной системы ТПП – и являются ее подсистемами.

ТПП в системе технической подготовки производства занимает 30-40% от всего комплекса работ в мелкосерийном производстве, и 50-60%–в массовом производстве. Учитывая долю ручного проектирования, автоматизированное проектирование ТП в ТПП составляет примерно 25% от комплекса всех работ в ТПП.

Вопросы к лекции 1

1. Что такое проектирование?
2. Дать определение производственному процессу.
3. Дать определение технологическому процессу.
4. Дать определение технологической операции и переходу.
5. Какие действия людей и орудий производства включает технологический процесс?
6. В чем особенность ТП механообработки?
7. Какие разновидности описания ТП вы знаете?
8. Какие методы используются для разработки описания ТП?
9. Дать определение САПР ТП.
10. В чем назначение технической подготовки производства?
11. Какие функции выполняет конструкторская подготовка производства?
12. Какие функции выполняет технологическая подготовка производства?
13. Какой процент работ в ТПП выполняется с использованием САПР ТП?

PAGE 1

Рис. 1.2. Функции и средства автоматизации ТПП

Средства автоматизации

АСУ ТПП

САПР цех

САН

САП

САПР СТО

САПР ТП

Автоматизированное оборудование и оснастка

ИПС

Изготовление СТО

Планирование и управление ТП

Проектирование цехов

Нормирование

Подготовка УП

Проектирование СТО

Проектирование ТП

Анализ производства

Обеспечение технологичности изделия

Функции ТПП

Конструкторская подготовка производства

Организационная подготовка производства

Технологическая подготовка производства

Техническая подготовка производства

Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм>
130.		Основные понятия, предмет и функции менеджмента	1.79 MB
	Менеджмент (от англ. Management) – это управление, заведование и организация производства; совокупность принципов, методов, средств и форм управления, разрабатываемых и применяемых с целью повышения эффективности производства и увеличения прибыли
192.		Логические Функции. Основные понятия двоичной арифметики	206.37 KB
	Логические Функции Основные понятия двоичной арифметики Любая информация текстовая звуковая графическая видео для обработки в ЭВМ преобразуется в двоичный код. Логические функции и операции Расширение понятия логической функции Функция f x1 x2 xm логических переменных аргументов x1 x2 xm которая также как и переменные может принимать значения только из набора {0 1} называется логической переключательной булевой функцией . Логические функции обозначаются обычно через y или F и записываются в виде y = f x1 ...
5922.		Место и роль государства в политической системе общества. Функции и механизм государства	27.21 KB
	Место и роль государства в политической системе общества. Функции и механизм государства Общая характеристика политической системы общества Политическая система общества это система взаимосвязанных и взаимодействующих объединений организаций людей базирующихся на разнообразных формах собственности отражающих интересы и волю социальных классов слоев групп и наций реализующих политическую власть или борющихся за ее осуществление в рамках права через государство. Примером может служить деятельность демократического...
5351.		Создание проекта технологической линии производства сдобного печенья на предприятии	366.45 KB
	Идея проекта заключается в организации производства сдобного печенья на современном оборудовании с использованием лучших европейских рецептур и технологий, адаптированных к российским стандартам и сырью.
19978.		Содержание правоотношения его место в правовой системе	40.31 KB
	Может отвечать по своим обязательствам вверенным ему имуществом а также от своего имени приобретать и осуществлять имущественные и личные неимущественные права нести обязанности быть истцом и ответчиком в суде; Действует на определенной территории имеет территориальный масштаб деятельности...
9157.		Место человека в системе животного мира и антропогенез	54.35 KB
	Место человека в системе животного мира и антропогенез. Основные этапы развития Человека Разумного. Экологоэволюционные возможности человека. Место человека в системе животного мира и антропогенез Вопрос о происхождении человека имеет не только научное значение: с позиций эволюционной биологии или чисто зоологической точки зрения – это частный филогенетический вопрос.
9339.		Место и роль государства в политической системе общества	15.23 KB
	Место и роль государства в политической системе общества. Институты политической системы 9. Основой политической системы общества является политическая власть по поводу использования которой формируются и функционируют многообразные государственные и общественнополитические институты нормы и др. Структура политической системы представляет собой многоуровневое образование состоящее из нескольких подсистем.
7974.		ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРЕНИЯХ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ	39.54 KB
	Определение понятий метрология стандартизация сертификация Метрология наука об измерениях о способах достижения требуемой точности и достоверности корректной записи результатов об обеспечении единства измерений. Технические измерения при помощи рабочих средств измерений. Метрологические измерения при помощи эталонов и образцовых средств измерений. Они не могут быть применены в области на которую распространяется требование единства измерений.
14437.		Правовые аксиомы: понятие, место в системе правовых предписаний	68.23 KB
	Многое из того, что прежде казалось незыблемо истинным, аксиоматичным, сегодня воспринимается далеко не однозначным. Поэтому критерий истинности, который автоматически присваивается положениям, признаваемым аксиомами, в тех или иных конкретно-исторических условиях вызывает известные сомнения. В результате не все аксиомы, особенно идеологизированные, в действительности таковыми являются.
9263.		Место службы технического контроля в системе комплексного управления качеством	13.17 KB
	Организационно-техническое обеспечение качества продукции связано с определением уровня качества. Организация управления технологическими процессами включая проведение контроля и испытаний способствует контролю применения передовых методов обеспечения качества и постепенному вытеснению устаревших методов контроля более эффективными и прогрессивными. Служба контроля качества при этом несет три основные вида ответственности перед фирмой: экономическую системную и техническую.

Компания SDI Solu­tion представляет новую версию Комплекса своих программных продуктов, который включает следующие компоненты:

• САПР технологических процессов Time­line. (Скачать бесплатную версию)
• Система материального нормирования (СМН ).
• Система расчета режимов резания (РРР ).

Компоненты Комплекса легко интегрируется с любыми PDM , CAD , CAM системами зарубежных и отечественных вендоров.

Ключевыми задачами технологического Комплекса являются:

• централизованное управление корпоративными справочными данными предприятия и унификация сервисов по их обработке;
• автоматизированное проектирование технологических процессов машиностроительного производства, включающее нормирование материальных и трудовых затрат;
• интеграция компонентов комплекса с CAD , CAM , PDM , MES и ERP системами на основе единых баз данных НСИ и стандартизации протоколов обмена данными.

Основное назначение САПР ТП «Time­line» - это проектирование технологических процессов (ТП ) для различных видов производств и формирование комплекта технологической документации в формате PDF .

Коллектив разработчиков SDI Solu­tion имеет двадцатилетний опыт работы в области автоматизации технологической подготовки производства. Три поколения систем, разработанных специалистами компании, используются на сотнях предприятий России и стран СНГ Смена поколений технологических САПР сопровождалась изменениями пользовательского интерфейса, форматов базы данных, расширением возможности настроек и конфигурирования программного комплекса, а так же перераспределением функций между двумя объектными моделями данных: технологии и управления НСИ .

Основная идея проекта Time­line - это перенос логики взаимосвязи технологических объектов из модели ТП в семантическую модель справочных данных. Это позволяет, с одной стороны, упростить настройку и конфигурирование объектной модели технологии, с другой, расширяет возможности системы управления нормативно-​справочной информации (НСИ ) Seman­tic за счет консолидации знаний о поведении и взаимодействии технологических объектов.

В САПР ТП «Time­line» реализована технология коллективного проектирования ТП . Данный режим позволяет формировать сквозные ТП , состоящий из операций на различные виды производств. В процессе разработки сквозной технологии принимают участие несколько технологов, каждый из которых имеет право на редактирование только своих технологических операций. В системе «Time­line» реализован режим проектирования типовых и групповых процессов предназначенный для разработки технологий на изготовление группы деталей или сборочных единиц.

Реализован расчет расхода лакокрасочных материалов. Расчет ведется по методике - «Общесоюзные нормативы расхода лакокрасочных материалов». Расчет расхода режущего инструмента ведется по методике - «Нормы расхода режущего инструмента из быстрорежущих сталей и твердых сплавов на единицу продукции» НИАТ от 1977 года.

САПР ТП Time­line унаследовала лучшие интерфейсные решения САПР предыдущих поколений. Многозакладочный механизм, используемый в современных интернет браузерах, позволяет открыть в Time­line несколько файлов технологических процессов и копировать фрагменты технологии между вкладками. Стартовая страница в САПР ТП Time­line позволяет оперативно открывать ранее редактируемые технологии, которые отображаются в виде графических миниатюр чертежа или 3 D-​модели. Наглядная компоновка информации на вкладках и отображение технологических эскизов в практически любых CAD-​системах делают интерфейс системы Time­line простым и интуитивно понятным.

В состав нового комплекса включены расчетные приложения СМН , СТН , РРР , являющиеся составной частью системы «Seman­tic». Все расчеты построены на едином механизме обработки табличных данных по заданному сценарию. Система является открытой и позволяет вносить собственные алгоритмы расчетов с помощью специального модуля администрирования.

Отличительной особенностью разработанного механизма является поддержка любых сценариев расчета в виде мастера, с помощью которого пользователь проходит заданное количество шагов и выбирает в таблицах значения параметров, участвующих в расчете. Результаты расчетов сохраняются в САПР ТП «Time­line», либо во внешней системе, либо в файле формата xls, xml.

Кроме результата, в технологии также сохраняется история расчета, что делает его технически обоснованным, поскольку всегда существует ссылка на первоисточник - справочник, утвержденный на предприятии.

Использование СМН , СТН , РРР в комплексе с САПР ТП «Time­line» позволяет повысить степень автоматизации расчетов, так как часть необходимых исходных данных считывается из технологического процесса, а не вводится вручную.

Введенные в систему «Seman­tic» расчеты режимов резания основаны на справочнике «Режимы резания для токарных и сверлильно-​фрезерно-​расточных станков с числовым программным управлением. Под редакцией В.И.Гузеева. – М.: Машиностроение, 2007 » и содержат следующие алгоритмы:

• черновое и получистовое продольное точение и растачивание;
• чистовое и отделочное точение и растачивание;
• черновое и получистовое подрезание торцев;
• чистовое и отделочное подрезание торцев;
• отрезание резцом;
• прорезание резцами канавок за один или несколько поперечных ходов;
• нарезание резьб резцами;
• сверление;
• рассверливание, цекование, зенкование;
• зенкерование и развертывание;
• нарезание резьб метчиками;
• черновое и получистовое фрезерование плоскостей торцевыми фрезами;
• чистовое и отделочное фрезерование плоскостей торцевыми фрезами;
• фрезерование концевыми фрезами плоскостей и уступов;
• фрезерование пазов концевыми фрезами;
• фрезерование дисковыми, прорезными (шлицевыми), пазовыми и дисковыми угловыми фрезами;
• объемное фрезерование концевыми радиусными фрезами.

Расчет норм расхода основного материала для мерного проката различного профиля реализован на основе алгоритмов, описанных в справочнике «Бабаев Ф. В. Нормирование расхода металлопроката и стальных труб в промышленности. – М.: Машиностроение, 2010 ». В систему внесены электронные таблицы, полностью идентичные таблицам из справочной литературы, по которой настраивался расчет.

Новый технологический Комплекс компании SDI Solu­tion, объединяющий САПР ТП Time­line, систему управления НСИ Seman­tic и расчётные приложения: СТН , СМН , РРР , является составной частью единой системы автоматизации конструкторско-​технологической подготовки производства. Глубокая интеграция комплекса с PDM , CAD , CAM системами зарубежных и отечественных поставщиков позволяет решать задачи, связанные с расчетом трудоемкости, материалоемкости и себестоимости изготовления изделий. При этом обеспечивается единство конструкторского и технологического этапов проектирования на основе централизации и устранения дублирования корпоративных справочных данных предприятия.

СОВРЕМЕННЫЕ САПР ТП И ИХ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

Современное машиностроительное производство испытывает постоянно возрастающую потребность в полноценных высокоэф­фективных САПР ТП различного назначения.

До начала 90-х гг. XX в. в отечественном машиностроении, за редким исключением, применялись САПР ТП отечественной раз­работки. Многие предприятия и, прежде всего оборонно-промыш­ленного комплекса создавали, эксплуатировали и тиражировали собственные системы. Наряду с эффективно работавшими САПР ТП существовало значительное число систем, не отвечавших предъявляемым к подобным системам требованиям, имевших весь­ма ограниченные области применения, малую надежность и т.д. Необходимость работы с такими системами часто вызывала у тех­нологов-проектировщиков негативное отношение к самой идее автоматизации проектирования ТП.

В конце XX в. политика предприятий в области САПР ТП серьез­но изменилась. Предприятия перестали разрабатывать собственные системы и начали покупать лицензионные САПР ТП необходи­мой конфигурации и функционального назначения. Число отече­ственных разработчиков САПР ТП резко сократилось. На рынок стали поступать зарубежные системы. Однако, если адаптация САПР К зарубежной разработки к отечественным условиям при­менения и ее «русификация» проходят сравнительно просто, то аналогичные действия с САПР ТП часто вызывают серьезные за­труднения. Прежде всего, сказываются различия в нормативных базах (отечественные стандарты не совпадают с зарубежными). Не совпа­дают марки используемых материалов, разнятся методики опреде­ления их характеристик. Не совпадает общая методология проек­тирования ТП, подходы к определению режимов обработки, оценки возможных сил резания и т. д. Все это накладывает серьезные огра­ничения на конкурентоспособность САПР ТП зарубежной разра­ботки на отечественном рынке.

Рыночной «нишей» САПР зарубежного производства на отече­ственном рынке можно считать САПР К и САП. Создание САПР маршрутной и операционной технологий для использования на отечественных предприятиях следует считать прерогативой отечественных разработчиков. На некоторых отечественных предприя­тиях уже начали применять «связки» САПР зарубежной и отечественной разработки: автоматизированное конструирование изделия и его элементов выполняют с помощью зарубежной САПР, а технологическую подготовку - с помощью отечественной САПР ТП. При интеграции систем становятся первоочередными проблемы совместимости форматов экспортируемых (импортируемых) данных.

Рассмотрим реализации некоторых отечественных САПР ТП, находящих применение в промышленности.

КОМПАС-Автопроект . Разработчик - компания АСКОН. Комплекс КОМПАС-Автопроект ориентирован на использование в интегрированных системах автоматизированной поддержки ЖЦИ на базе CALS-технологий, как средство автоматизации ТПП.

КОМПАС-Автопроект начиная с версии 9.3 является сервером автоматизации, предоставляющим клиентским приложениям для использования свыше 300 различных методов и сервисных программ.

Внешние приложения, работающие с КОМПАС-Автопроект, могут:

Реагировать на события, происходящие на сервере: открытие и закрытие баз данных, смена подсистем, таблиц, изменение данных, завершение приложения и др.;

Получать данные о текущем состоянии системы: содержание активной таблицы, последний выполненный SQL-запрос, конфигурационные настройки, имя пользователя, его ранг и т.д.;

Управлять системой: загружать требуемые базы данных, авто­матически перемещаться по таблицам, копировать информацию из справочников, выделять блоки записей, производить их удале­ние или вставку и т. д.

Открытая архитектура системы позволяет предприятиям самостоятельно разрабатывать новые программные модули, встраивать их в программный комплекс. Использование возможностей серве­ра автоматизации КОМПАС-Автопроект облегчает разработку при­ложений, практически снимает ограничения по адаптации систе­мы под специальные требования заказчиков и обеспечивает реше­ние разнообразных задач ТПП, включая возможности интеграции с уже работающими на предприятии системами ERP/MRP/PLM.

Основным техническим средством рабочего места системы яв­ляется персональный компьютер стандартной конфигурации с операционной системой Windows.

Реализованные технологические модули обеспечивают:

Расчет норм расхода материала;

Расчет режимов резания;

Определение режимов сварки;

Нормирование затрат труда;

Оформление технологической документации на разработан­ный ТП;

Поиск ТП в архиве.

При автоматизированном расчете норм расхода материала учи­тывают нормативы технологических потерь, отходы вследствие некратности размеров исходного материала и т. д. В зависимости от вида и профиля заготовки предусмотрены различные методы рас­чета, например, расчет норм расхода листового материала при индивидуальном раскрое и т.д. Возможна настройка системы на алгоритмы нормирования материала, действующие на предприя­тии. Для оптимального раскроя листового материала предусмотре­на входящая в состав программного комплекса САПР Интех-Рас­крой W/L.

Подсистема расчета режимов резания для методов механичес­кой обработки позволяет определять основное и вспомогательное время соответствующего технологического перехода. Учитывают тип и геометрию обрабатываемого конструктивного элемента, физи­ко-механические свойства материала и состояние поверхностного слоя заготовки, жесткость технологической системы, паспортные данные станка, параметры режущего инструмента и т.д. Вспомога­тельное время на основной переход определяют по общемашино­строительным нормативам. Возможна настройка на различные ал­горитмы расчета, в том числе с использованием методик, приня­тых на предприятии.

При определении режимов для различных способов сварки выполняют выбор необходимых сварочных материалов (электро­дов, сварочной проволоки, защитных газов) и норм их расхода. Учитывают конструктивные элементы сварных швов по действую­щим стандартам, положение шва в пространстве и используемое оборудование.

Предусмотрено нормирование операций по укрупненным ти­повым нормам, а также нормирование отдельных технологических переходов. Нормирование по укрупненным типовым нормам при­меняют в единичном и мелкосерийном производствах. Подробное нормирование по каждому переходу - в крупносерийном и мас­совом. При нормировании учитывают время на установку заготов­ки, на контрольные измерения, а также необходимое подготови­тельно-заключительное время. При определении штучно-кальку­ляционного времени учитывают тип производства, а также все основные составляющие штучного времени.

Возможно оформление различных технологических документов:

Ведомостей для своевременного обеспечения производства ма­териалами, оснасткой или расчета себестоимости изготовления заказа;

Карт (например, операционных).

Программа оформления технологических документов использует специальную пошаговую среду набора и настройки их параметров. Возможно формирование документов в среде MS Ехсе1, их вставка в карты эскизов из CAD-систем, добавление в карты любых текстовых документов, в том числе и подготовленных в редакторе Microsoft Word.

Поиск ТП в архиве выполняют по содержанию технологических операций и переходов. Пользователь может вести поиск ТП по используемому оборудованию, режущему инструменту, средствам измерения и т.д. Технологические решения, реализованные в найденном ТП, можно использовать в дальнейшем, как решения-аналоги.

КОМПАС-Автопроект комплектуется по модульному принципу. Это позволяет организовать рабочие места технологов для различных видов производства, а также рабочие места специалистов по расцеховке, материальному и трудовому нормированию. При создании на предприятии единого комплекса автоматизации конструкторско-технологической подготовки хранение информации, созданной в КОМПАС-Автопроект, выполняет система управления ЖЦИ ЛОЦМАН: PLM (или другая PDM/PLM система).

КОМПАС-Автопроект может взаимодействовать с системой трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС 3D, выполняющей функцию САПР К, к тому же дополняемой системой прочностного анализа. Последнюю используют для обоснованного выбора материала детали из встроенного справочника, содержащего информацию более чем о 500 металлических и таком же числе неметаллических материалов.

Комплекс КОМПАС-Автопроект 9.4 клиент-серверная версия состоит из двух подсистем КОМПАС-Автопроект-Технология и КОМПАС-Автопроект-Спецификации.

Подсистема КОМПАС-Автопроект-Технология обеспечивает:

Автоматизированное проектирование ТП основных видов производств;

Автоматическое формирование стандартного комплекса технологической документации и документов произвольной формы формате MS Excel;

Оперативный просмотр графики: чертежей деталей, инструмен­тов, операционных эскизов, карт наладок и т.д.;

Интеграцию с системами ЛОЦМАН: PLM, PartY Plus, Team-Center, Baan;

Расчет режимов резания;

Трудовое нормирование технологических операций;

Возможность настройки образцов технологических документов;

Перевод технологий на иностранные языки;

Возможность разработки пользователем подсистем проектирования технологий для различных видов производств;

Автоматизированное формирование кода детали в соответствии
с ЕСКД и ТКД;

Выполнение расчетных процедур.

Автоматизированное проектирование ТП выполняют в следую­щих режимах:

На основе ТП-аналога с автоматическим выбором соответ­ствующей технологии из архива по различным критериям, в том числе и по конструкторско-технологическому коду детали;

С использованием типового ТП;

С использованием библиотеки типовых технологических операций и переходов;

Автоматическая доработка типовой технологии на основе данных, переданных с параметризованного чертежа или эскиза КОМПАС;

Автоматическая доработка типовой технологии на основе расчет­ных данных или таблицы типоразмеров изготавливаемых деталей.

Продукты КОМПАС успешно интегрируются с зарубежными САПР. При автоматизации проектирования изделий и их элементов на некоторых предприятиях используют «связку» Unigraphics-KOM-ПАС 3D. При автоматизации ТПП применяют «связку» КОМПАС-Автопроект-Cimatron (подготовка управляющих программ для обо­рудования с ЧПУ).

T-FLEX (интегрированный комплекс программ). Разработчик - компания «Топ Системы» включает:

САПР К (CAD-систему) T-FLEX CAD;

САП (САМ-систему) T-FLEX ЧПУ;

систему автоматизации инженерных расчетов (САЕ-систему) T-FLEX/Euler;

САПР ТП (САРР-систему) T-FLEX/ТехноПро;

PDM-систему T-FLEX DOCs.

Комплекс ориентирован на использование в качестве основы (ядра) интегрированной системы автоматизированной поддержки и управления ЖЦИ и реализуется на персональных компьютерах стандартных конфигураций с операционной системой Windows.

Каждый компонент комплекса может использоваться автоном­но, иметь современный интерфейс. В набор выполняемых функций входят все стандартные операции, производимые системами сред­него уровня.

Одной из основных идей, заложенных в программные продук­ты T-Flex, является идея параметризации - стремление получить конкретный объект проектирования, например, модель конкрет­ной детали, путем соответствующего изменения (или задания) необходимых значений параметров имеющейся параметризован­ной модели объекта.

Компонент САПР К представлен системой плоского (T-FLEX CAD 2D) и трехмерного (T-FLEX CAD 3D) моделирования среднего уровня. Система плоского моделирования позволяет создавать параметрические модели деталей неограниченной сложности. Tpeхмерное твердотельное моделирование базируется на использовании ядра Parasolid фирмы EDS.

После создании чертежа или трехмерной модели в T-FLEX САЕ данные о ее геометрии, размерах и технических условиях мог быть переданы в полуавтоматическом или автоматическом режиме в систему T-FLEX/ТехноПро, где будет получен комплект документов в соответствии с ЕСТД.

Разработчики комплекса считают, что параметрические изменения исходных конструкторских моделей деталей приведут к необходимым автоматическим изменениям в технологической доку­ментации. Аналогичная ситуация прослеживается и на примере связки T-FLEX CAD-T-FLEX ЧПУ: благодаря полной интеграции этих систем технологу становятся доступны все параметрические инструменты конструктора. При изменении чертежа или трехмерной модели изменяется управляющая программа, которая по отдельной команде может быть сохранена в PDM-системе.

В САПР ТП T-FLEX/ТехноПро используют параметрическое технологическое проектирование. В базе данных системы хранят параметрические ТП, соответствующие параметрическим моделям изделий в интегрированной с ней САПР К. Процесс проектирования сводят к адаптации параметрической модели ТП, играющей роль ТП-аналога, к конструктивно-технологическим характеристикам конкретной детали, корректировке полученного единичного ТП и его редактированию. Последние действия обязательны, так как количественные изменения параметров модели детали могут привести к качественным изменениям технологических решений. Для спроектированного процесса формируют новый комплект технологических документов, который в виде объектов T-FLEX DOCs сохраняют в базе PDM-системы.

Входящие в комплекс T-FLEX системы подготовки программ для станков с ЧПУ - системы T-FLEX ЧПУ 20 и T-FLEX ЧПУ 30 - позволяют создавать управляющие программы практически для всех существующих сегодня видов обработки: электроэрозионной, лазерной, токарной, сверлильной, фрезерной (2 - 5-координатной) и гравировки. Архитектурно эти системы встроены в конструкторскую систему T-FLEX CAD, т.е. имеют общий интерфейс моделирования и общее параметрическое ядро. Это позволяет создавать программы ЧПУ, ассоциативно связанные с конструкторской геометрией 2D- и ЗD-моделей. При изменении геометрии деталей по определенным параметрам происходит автоматизированное изме­нение управляющих программ для их обработки.

Используя ассоциативно связанные модели деталей и программ ЧПУ, специалисты могут применять на предприятиях типовые решения путем заимствования проектов в базе знаний T-FLEX DOCs с последующим изменением параметров в T-FLEX CAD и с получением управляющих программ в T-FLEX ЧПУ.

Созданные управляющие программы сохраняют в T-FLEX DOCs, где для их просмотра (имитации обработки с учетом съема материала) может использоваться ряд модулей, входящих в блок САМ-систем комплекса T-FLEX-T-FLEX NC Tracer. Имитация осуществляется для фрезерной (2 -5-координатной), токарной и сверлильной обработок.

Цикл подготовки и отработки управляющей программы вклю­чает в себя:

Моделирование изготавливаемой детали - CAD/CAM-система, построение траектории с использованием линейной аппрокси­мации;

Трансформация - пересчет координат траектории с учетом вылета инструмента, габаритов оснастки;

Постпроцессор - пересчет координат траектории с учетом кинематики станка;

Стойка ЧПУ - интерполяция координат в управляющей про­грамме.

Применение единого математического обеспечения для ТПП и управления станками с ЧПУ позволяет минимизировать погреш­ности математических преобразований, накапливающиеся в уп­равляющей программе. Библиотека постпроцессоров ориентиро­вана на широкий спектр систем ЧПУ, применяющихся в промыш­ленности.

Система T-FLEX /Технология, по замыслу разработчиков, по­зволяет осуществить параллельную работу конструкторских и тех­нологических подразделений предприятия. Конструктор создает чертежи изделия в T-FLEX CAD, затем эти чертежи поступают к технологу, который связывает параметры конструкции с исход­ными данными для формирования технологических операций, вносит недостающую технологическую информацию (сведения об элементах конструкции). Таким образом, исходные данные систе­ма считывает с конструкторского чертежа и далее использует для расчета параметров ТП изготовления изделия. Любые изменения размеров, допусков, шероховатостей или других обозначений на чертеже приведут к перерасчету параметров переходов. Совмест­ное использование данных систем также позволяет избежать двой­ного ввода информации и избежать ошибок, связанных с «челове­ческим фактором».

Разработаны локальная и коллективная (работающая в среде T-FLEX DOCs) версии системы, при этом использована мощная промышленная СУБД MS SQL Server.

Система создана как средство, не подменяющее технолога, но существенно ускоряющее и упрощающее проектирование техно­логии, расчет режимов обработки, норм и технологических размерных цепей, формирование текстов переходов, выбор необходимой технологической оснастки, формирование документации и операционных эскизов.

T-FLEX/Технология обеспечивает автоматизированную разработку маршрутной, маршрутно-операционной и операционной технологий, включая следующие операции: заготовительные, механической и термической обработки, нанесения покрытий, слесарные, сборки и др. Диалоговый режим обеспечивает формирование ТП путем выбора необходимых операций, переходов и оснасткой из справочников системы, причем создаваемые таким образом ТПмогут служить основой для их использования в дальнейшем в качестве ТП-аналогов. Используя диалоговые средства системы, можно добавлять или изменять операции, переходы, их последовательность и технологическое оснащение в них.

Выбор технологического оснащения производится из информационной базы системы. В ней содержатся данные о наименова­ниях операций, оборудовании, приспособлениях, вспомогательных материалах, режущих, измерительных и вспомогательных инструментах, заготовках, комплектующих для сборочных ТП и др. К каждому типу технологического оснащения в информационной базе можно добавлять параметры, признаки классификации и иллюстрации. Ускоренный подбор оснащения позволяет управлять каждым последующим этапом подбора в зависимости от выбора на предыдущем этапе.

Средства проектирования дополнены базами данных, содержа­щими расчеты режимов обработки, трудоемкости, межоперационных размеров и расхода материалов. Базы данных открыты для изменения и добавления методик, расчетных алгоритмов и табличных данных.

Technologi CS . Разработчик - компания Consistent Software. Комплекс, объединяющий программные продукты Mechani CS и Technologi CS, может рассматриваться как интегрированная САПР, формирующая единую систему технической подготовки производ­ства и общую базу конструкторско-технологической информации.

Система Mechani CS обеспечивает:

Формирование чертежей и спецификаций по ЕСКД, конструкторской информации в единой системе ТПП;

Автоматизацию нормоконтроля.
Система Technologi CS обеспечивает:

Автоматизированное проектирование ТП;

Материальное и трудовое нормирование;

Выполнение автоматизированных расчетов на узел, изделие, производственную программу:

Определение потребности в материалах, стандартных изде­лиях, комплектующих, инструменте и т.д.;

Определение сводной трудоемкости;

Оценку загрузки оборудования;

Расчет длительности производственного цикла.

Каждая из систем может использоваться автономно и реализоваться на базе персональных компьютеров стандартной конфигу­рации в операционной системе Windows.

Система Technologi CS наряду с автоматизацией проектирова­ния ТП позволяет формировать необходимую информацию для планирования, диспетчеризации и управления производством.

Проектирование ТП в системе выполняют на основе процес­сов-аналогов. Разработчики системы при ее создании исходили из следующих основных принципов:

Технолог не должен многократно описывать ТП (т. е. единож­ды разработав типовой или групповой ТП, он должен использо­вать его при работе с единичным);

Документация (в том числе ведомости деталей, включающие перечень операций по типовому ТП и их индивидуальные особен­ности) должна формироваться автоматически;

Система должна хранить в единичном ТП связи операций, выполняемых по типовому (групповому ТП), с процессом-анало­гом, чтобы обеспечить в нем необходимые изменения;

Технолог, работая со сквозным единичным ТП, должен иметь информацию о том, какие операции этого ТП принадлежат различным типовым и групповым процессам.

Для разработки и хранения процессов-аналогов в системе пред­назначен отдельный справочник.

Процесс-аналог (например, типовой ТП), содержит исчерпы­вающий перечень технологических операций, характерных для всех деталей, изготавливаемых на его основе. Для каждой операции могут указываться оборудование, переходы, инструмент, вспомогатель­ные материалы и режимы, являющиеся общими для всей сово­купности деталей, изготавливаемых по данному ТП.

Перенос информации о типовом ТП при проектировании на его основе единичных ТП проводят, используя параметры двух типов:

Технологический передел (вид обработки);

Уникальный номер операции в типовом ТП.

Параметр «Технологический передел» - ссылочного типа: он ссылается на специально заведенный справочник переделов. Такой параметр должен иметь каждый элемент типового (группового) ТП, поскольку именно он служит тем самым признаком, который в единичных ТП отличает элементы типового ТП от остальных. Каждому технологическому переделу соответствует собственный вид комплекта документации.

Параметр «Уникальный номер операции в типовом ТП» необ­ходим для автоматического формирования перечня операций для деталей в ведомостях (используется для групповых ТП): он под­ключается только к операциям ТП.

Детали, обрабатываемые по типовому ТП, группируют в виде спецификации к соответствующему элементу номенклатуры (в данном случае - к элементу справочника ТП). Для создания спецификации технологу предоставляются средства поиска, группировки и сортировки деталей по различным признакам, например, по типу покрытия.

Структуру единичного ТП определяет технолог. Используя типовые ТП, он помещает в нужные (по его мнению) места фрагменты процесса-аналога или даже процесс целиком, например, процесс нанесения гальванического покрытия. Включение фрагментов типового ТП в единичный проводят методом копирования и вставки: Выделить все/ Копировать/ Вставить. После завершения проектирования единичного ТП необходимая технологическая документация формируется автоматически.

Информация о единичных ТП хранится в соответствующей базе данных и может быть использована для формирования производственных планов и пооперационного учета их выполнения.

ТехноПро (комплекс технологического проектирования и подго­товки производства). Разработчик - корпорация «Вектор-Альянс».

Комплекс ориентирован на использование в качестве техноло­гического ядра системы автоматизированной поддержки ЖЦИ на базе CALS-технологий.

Предусмотрена поставка комплекса в трех версиях:

ТехноПро Базовая - базовая версия для работы на локальных рабочих местах или в сетях для нескольких пользователей;

ТехноПро Стандартная - клиент-серверная стандартная версия для работы в больших сетях с сотнями пользователей и единой SQL-базой;

ТехноПро Основная - клиент-серверная версия с максимальными возможностями, содержит уникальные средства автомати­ческого проектирования и создана для работы в больших сетях с сотнями пользователей и единой SQL-базой.

Здесь под SQL-базой понимают базу данных с промышленной СУБД MS SQL Server для хранения больших объемов информации.

Являясь минимальным компонентом комплекса, система Тех­ноПро Базовая содержит все средства, необходимые для проекти­рования ТП.

ТехноПро Базовая обеспечивает поддержку проектирования операционной технологии, включая заготовительные операции, операции механической и термической обработки, нанесения по­крытий, слесарные операции, операции технического контроля, сборки, штамповки, сварки и др. Система формирует операцион­ные, маршрутно-операционные и маршрутные технологические карты, ведомости оснастки, карты контроля, материалов и ком­плектующих, титульные листы и прочие технологические доку­менты.

Пользователь сам определяет структуру единичного маршрут­ного ТП, применяя диалоговое редактирование или ТП-аналог. Широко использована конструкторско-технологическая парамет­ризация. Параметрические ТП, названные разработчиками комп­лекса общими технологическими процессами (ОТП), содержат описание технологии изготовления групп, деталей без указания конкретных размеров или исполнений.

При использовании на предприятии типовых или групповых ТП ТехноПро Базовая обеспечивает возможность их параметриза­ции. Такие параметрические ТП могут автоматически пересчитываться, причем информацию для пересчета (описание конструк­ции) можно получить из конструкторских САПР или вести вруч­ную с чертежа, выполненного на бумаге.

Информационное обеспечение комплекса ТехноПро включает пять взаимосвязанных баз данных: изделий и спецификаций, кон­кретных (единичных) ТП (КТП), ОТП, информационной базы (ИБ), базы условий и расчетов (БУР).

Общие технологические процессы используют для параметри­ческого проектирования, как исходный ТП-аналог, единичных, типовых и групповых ТП. В случае проектирования групповых ТП достаточно ввести в систему список деталей, для которых будет формироваться ТП, и варианты размеров или других параметров из таблицы группового чертежа.

В сформированном ТП и в операционных картах система Тех­ноПро автоматически создает таблицы с указанием перечня дета­лей и соответствующих значений технологических (выполняемых) и чертежных значений размеров или иных параметров обрабатыва­емых элементов. Групповые ТП могут быть спроектированы в сис­теме ТехноПро для любых видов производства: литья, штамповки, механообработки, гальванопокрытия, окраски, термообработки и др. После формирования ТП пользователь просматривает и ре­дактирует его в диалоговом режиме.

Интеграция ТехноПро с САПР К создает основу для одновремен­ного (параллельного) выполнения конструкторского и технологи­ческого проектирования. Комплекс обладает интерфейсами с систе­мами T-FLEX CAD, SolidWorks, Pro/ENGINEER, Unigraphics и др.

Для использования комплекса в интегрированных системах ав­томатизированной поддержки ЖЦИ предусмотрены разные вари­анты его взаимодействия с системами PDM и ERP. При формиро­вании такой системы для расширения возможностей PDM или ERP в части управления технологическими данными разработаны подсистемы:

ТехноПро/Производство - сбор любых сводных данных по спроектированным ТП и формирование документов в MS Excel;

ТехноПро/Симас - формирование материальных специфи­каций для расчета потребностей в заготовках и комплектующих;

ТехноПро/Материалы - справочник (база данных) по материалам, сортаментам и комплектующим;

ТехноПро/Планирование - планирование работ и ресурсов.

Интерфейс ТехноКад реализует считывание данных для технологического проектирования с электронных моделей и чертежей, выполненных в CAD/САМ -системах: SoildWorks, Pro/ENGINEER, Unigraphics, Solid Edge, CATIA, Inventor, AutoCAD, T-FLEX CAD; и др.

Интерфейс ТехноКом осуществляет обмен и синхронизацию данных. Этот интерфейс настраивается «под ключ», с учетом конфигурации систем PDM и ERP на конкретном предприятии. Такой подход позволяет организовать комплексы, включающие ТехноПро и следующие системы:

PDM - SmarTeam, Windchill, Teamcenter, Party PLUS, PDM Step Suite, T-FLEX Docs;

ERP - Baan, SyteLine, OneWorld, Sap R/3, Scala, Mfg/Pro, Axapta, Navision, Галактика, Омега, Бэст-Про, 1С;

Другие системы, в том числе разработанные силами предприятий заказчика.

ADEM (интегрированная CAPP/CAD/CAM система). Россий­ский разработчик - компания Omega ADEM Technologies Ltd.

Интегрированная система ADEM, вышедшая на отечественный и зарубежный рынки в середине 90-х гг. XX в., появилась в результате научных исследований, проведенных совместно специалиста­ми России, Израиля и Германии. Задача этих исследований состояла в определении параметров программного комплекса для автоматизации основного объема проектно-конструкторско-технологических работ для предприятий машиностроительного профиля.

Комплекс ADEM состоит из нескольких модулей:

ADEM САРР - система проектирования ТП, которая позволяет с различной степенью автоматизации разрабатывать единичные, групповые и типовые ТП по многим направлениям (механообработка, гальваника, сварка, сборка, термообработка и т.д.);

ADEM CAD - инструмент конструктора, который объединя­ет известные методы геометрического 2D и 3D (твердотельного и поверхностного) моделирования;

ADEM САМ - подготовка управляющих программ для стан­ков с ЧПУ;

ADEM Vault - электронный архив технических документов позволяющий объединить в одном информационном пространств работу конструкторов, технологов и других участников конструкторско-технологической подготовки производства;

ADEM TDM - инструментальная среда, предназначенная для разработки пользовательских приложений.

В системе ADEM САРР сделана попытка повышения эффек­тивности технологического проектирования за счет:

Дружественного пользовательского интерфейса (представле­ние ТП в виде дерева, контекстно-зависимое меню и др.);

Интеграции с другими модулями системы;

Использования эффективных методов и способов модификации структуры и состава ТП;

Возможности сохранения частей ТП (операций, переходов и пр.) с целью дальнейшего их использования;

Возможности использования общей для предприятия норма­тивно-справочной информации, актуальной в любой момент проектирования.

Входную информацию о детали, для которой проектируют ТП (обозначение, наименование, сведения о материале и др.) или импортируют из CAD-системы, либо вручную вводят с клавиату­ры. Предусмотрен выбор информации из справочников базы дан­ных системы.

Последовательность операций (маршрутный ТП) определяет пользователь-технолог. Наименования операций и оборудование выбирают из соответствующих справочников. С каждой операцией может быть связан операционный эскиз или карта наладки. Чер­теж или эскиз может быть подготовлен как в системе ADEM, так и импортирован из других систем. Для этого ADEM содержит ряд встроенных конверторов (DXF/DWG, SAT, IGES, STEP и др.). Предусмотрена возможность проектирования ТП на основе типо­вых ТП-аналогов, путем модификации структуры и параметров последних их редактированием.

Переходы, образующие операции, условно разбиты на три груп­пы: установочные, основные и технического контроля. Основные переходы соответствуют конкретной выбранной операции. При формировании текста перехода технолог может использовать чер­теж (скалывание размеров и другой различной текстовой инфор­мации). На основе заданных или определенных по нормативам ре­жимов резания система рассчитывает основное время на переход.

При выборе технологической оснастки используют базы дан­ных приспособлений, вспомогательного, режущего, слесарного, мерительного (универсального и специального) инструмента.

Вся введенная и полученная в процессе проектирования ТП информация помещается в макеты технологических документов. Макеты создают в модуле ADEM CAD, поэтому для их создания и просмотра дополнительное программное обеспечение не требует­ся. С системой ADEM стандартно поставляется набор макетов для формирования полного комплекта документации технологическо­го назначения в соответствии с ЕСТД.

Модуль ADEM CAM обеспечивает подготовку управляющих программ для токарных, фрезерных (с управлением по 2,5 - 5 координатам, в том числе и высокоскоростных), электроэрозион­ных (с управлением по 2-4 координатам) и других станков с широким спектром систем управления.

TECHCARD (комплекс средств автоматизации ТПП). Разработчик - НПП «ИНТЕРМЕХ» (Республика Беларусь). Являясь сис­темным центром компании Autodesk, НПП «ИНТЕРМЕХ» постав­ляет отечественным предприятиям, кроме указанного комплекса, широкий спектр программных продуктов, в частности:

SEARCH - система ведения архива технической документа­ции предприятий и управления данными об изделиях;

CADMECH - многофункциональное приложение для систем трехмерного моделирования;

ROTATION - система проектирования деталей типа тел вращения;

LCAD - программный комплекс автоматизации разработки
технологического планирования производственных цехов и участков.

В состав комплекса TECHCARD для организации рабочего ме­ста технолога входят:

САПР ТП изготовления деталей для различных видов произ­водств (механообработка, термообработка, сварка, сборка, гальваника, окраска и т.д.);

САПР машиностроительных чертежей для построения и оформ­ления операционных эскизов или любых графических изображе­ний, вводимых в технологический документ, работающая в среде AutoCAD;

Система организации и ведения архива конструкторской и технологической документации;

База данных технологического назначения, включающая в себя нормативы времени на основные и вспомогательные работы; иллюстрированный классификатор оборудования с указанием его характеристик и размещения по цехам и участкам; иллюстриро­ванный классификатор средств технологического оснащения с ука­занием их характеристик; данные об основных, вспомогательных материалах, видах заготовок и их применяемости; классификатор технологических операций и типовых переходов; справочные дан­ные для определения параметров операционной технологии; биб­лиотеки типовых ТП; рекомендуемые режимы резания.

Проектирование ТП выполняют в диалоговом режиме по ТП-аналогу или с использованием базы данных. Возможна организа­ция параллельного проектирования сквозного ТП несколькими исполнителями по различным видам производства. Подбор оснаст­ки, оборудования, материалов и исполнителей проводят в автома­тизированном режиме по алгоритмам, настраиваемым пользова­телем. Возможна разработка типовых и групповых ТП.

Комплекс позволяет работать на отдельных специализирован­ных АРМ (расцеховщика для создания и редактирования расцеховочных маршрутов; специалистов материального и трудового нор­мирования; конструктора оснастки; переводчика технологических документов на иностранные языки).

Технологическая документация формируется в полном соответ­ствии с действующими стандартами. Возможно создание любых новых форм документов и ведение архива технологической доку­ментации посредством взаимосвязи с системой SEARCH.

Комплекс интегрируется с любой системой управления и пла­нирования, используемой или выбранной на предприятии. Он ори­ентирован на использование в технологических подразделениях, как крупных предприятий, так и небольших производственных орга­низаций, применяющих АРМ технологов на базе персональных компьютеров и локальных сетей. Работает под управлением про­мышленных СУБД Oracle/Interbase/MS SQL.

Усложнение конструкций деталей, необходимость использова­ния в процессах формообразования управления по нескольким координатам, резкое усложнение траекторий формообразования, реализующихся на оборудовании с ЧПУ, требуют постоянного совершенствования систем автоматизированной подготовки управ­ляющих программ (САП). На рис. 7.1 показана схема современной подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ с использованием средств автоматизации. В той или иной форме данная схема реализуется при применении практически всех САП. Рассмотрим примеры некоторых систем, использующихся в совре­менном отечественном машиностроении.

EdgeCAM. Разработчик - ЗАО «Русская Промышленная компания». Предназначена для автоматизации подготовки управляющих программ токарных, фрезерных, электроэрозионных и других станков с ЧПУ. Реализуется на АРМ технолога-программиста поддержкой 3D моделей деталей.

3D модель детали разрабатывает конструктор, используя программы AutoCAD, CADMECH, Inventor. По окончании разработ­ки конструкторская документация и модель детали поступают архив Search, находящийся на общем сервере организации. При поступлении задания на изготовление данной детали технолог-программист, используя конструкторскую документацию и 3D модель детали, разрабатывает операционную технологию и соответствующую управляющую программу в системе EdgeCAM.

По окончании работы управляющая программа по локальной сети копируется на сервер управления программ. При поступлении заготовки оператор станков с ЧПУ вызывает программу с сер­вера и после ее проверки и наладки станка приступает к обработке заготовки.

ГеММа-ЗБ (система геометрического моделирования и программирования для станков с ЧПУ). Разработчик - НТЦ ГеММа.

Обеспечивает подготовку управляющих программ для токар­ных, фрезерных (2-, 3-координатная обработка), электроэрозион­ных (2-, 4-координатная обработка), гравировальных станков с ЧПУ, а также оборудования лазерной плазменной резки и листо-пробивной обработки. Система реализует функции обработки по­верхностей по различным стратегиям, что важно для изготовле­ния деталей по моделям, импортированным из других систем. Воз­можна перманентная коррекция подачи при отработке сложных траекторий с целью оптимизации условий резания и обеспечения высокого качества обработки.

FeMMa-3D работает в едином технологическом комплексе с системой КОМПАС 3D. Модель будущего изделия строится в КОМПАС 3D, а затем передается в систему FeMMa-3D, где созда­ется программа для станков с ЧПУ на изготовление данной мо­дели.

Интерфейс с другими системами реализован через распространенный стандартный формат IGES, который имеется практиче­ски во всех российских и зарубежных CAD-системах. Этот формат позволяет передать любую геометрию, построенную в конструк­торской системе. Модель, переданная в систему FeMMa-3D, без всяких доработок может служить основой для построения управ­ляющих программ для станка с ЧПУ.

Компьютер с системой ГеММа может подключаться непосредст­венно к устройству ЧПУ. Система имеет собственный язык макро­программирования GML (Gemma Macro Language), предназначен­ный для создания макропроцедур (макросов). С помощью макросов по желанию пользователей могут быть описаны необходимые им процедуры, не вписывающиеся в рамки уже действующей систе­мы, например, циклы движения инструментов, не предусмотрен­ные базовой конфигурацией системы.

Анализ состояния отечественных средств автоматизированной поддержки ЖЦИ машиностроения показывает, что отечественный рынок динамично развивается. Расширяется номенклатура средств автоматизации, постоянно растет их качество, расширяются их функции. Пользователями автоматизированных систем представ­ляется все больше возможностей.

Разработка средств автоматизации носит все более комплекс­ный характер. Все большее число разработчиков создает и выстав­ляет на рынок интегрированные системы CAD/CAM/CAPP, CAD/ CAM/CAPP/PDM и др. Проблема системной интеграции, созда­ние единого информационного пространства поддержки ЖЦИ или даже управления им является одной из актуальных проблем разви­тия современных средств автоматизации. С разрешением этой про­блемы связано одно из важнейших направлений совершенствова­ния автоматизированных систем.

Совершенствование систем происходит неравномерно. Наи­больших успехов добились разработчики САПР К и САП (CAD-, САМ-, CAD/CAM-систем). На базе мощных ядер геометрического моделирования созданы весьма совершенные системы 2D-, 3D-моделирования (поверхностного и твердотельного). Проблему ав­томатизации подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ следует считать в принципе решенной. Современные САП по­зволяют разрабатывать управляющие программы для 2 - 5-ко-ординатной обработки с визуализацией траектории относитель­ного движения инструмента и автоматизированным контролем про­граммы.

Вместе с тем уровень CAD-, САМ-, CAD/CAM-систем отече­ственной разработки пока уступает лучшим зарубежным аналогам. На отечественном рынке программных средств автоматизации за­рубежные системы данных классов, несмотря на их относительно высокую стоимость, пока успешно конкурируют с отечественны­ми. Некоторые отечественные системы используют базовое про­граммное обеспечение от зарубежных разработчиков, например, ядра геометрического моделирования. Все это указывает на необ­ходимость проведения постоянной работы по совершенствованию и повышению уровня рассматриваемых систем.

Значительно большее число нерешенных проблем связано с автоматизацией проектирования ТП. Практически все отечественные САПР ТП (САРР-системы) не позволяют на сегодняшний день полноценно автоматизировать разработку маршрутного ТП изготовления детали, не говоря уже о сборке. В современных САШ ТП используют в основном проектирование маршрутных ТП на основе аналогов (типовых, групповых ТП, параметризованных моделей ТП, «общих» ТП для группы деталей). Применяют различ­ные методические подходы: уровневое представление ТП, представ­ление ТП в виде «деревьев» и т.д. Роль технолога-проектировщика остается решающей, так как он формирует маршрутный ТП, осно­вываясь на собственных знаниях, опыте, интуиции, предпочтет (зачастую ошибочных). Проектное решение является субъективным.

Между тем ТП - это, в первую очередь, маршрутный ТП и сопровождающая его дополнительная информация о месте его ре­ализации, используемом оборудовании, ожидаемых трудозатратах. Разработанный ТП является носителем информации, используемой в дальнейшем различными подразделениями предприятия для управления текущим производством, анализа и прогнозирования нового.

По-настоящему творческим является именно формирование маршрутного ТП и определение средств технологического оснащения. Все остальное - производное от этого процесса. Однако именно на этом, важнейшем этапе проектирования существую­щие САПР ТП практически не оказывают технологу необходимой интеллектуальной поддержки. Все последующие этапы проектиро­вания менее сложны, но связаны со значительным объемом ру­тинной работы - оформлением технологической документации, составлением различных ведомостей и спецификаций. Эти функции в современных САПР ТП успешно автоматизируют.

Можно утверждать, что подавляющее большинство существующих САПР ТП (как отечественной, так и зарубежной разработ­ки) являются системами автоматизации уровня технологической; операции. Эти системы позволяют поднять производительность труда технолога за счет автоматизации рутинной работы, связанной с процессом проектирования, упорядочения взаимосвязей проекти­ровщиков в процессе работы, предоставления широкого спектра удобных сервисных функций ведения автоматизированных архи­вов и т.д. Указанные факторы способствуют повышению качества труда технологов, так как упорядочивают их работу и позволяют сосредотачивать больше внимания на принятии эффективных тех­нологических решений.

Однако основной резерв повышения качества проектных тех­нологических решений - формирование их высокоэффективных структур, в настоящее время является неиспользованным при созда­нии САПР ТП.

Сходство и неоригинальность используемых при разработке систем научно-методических подходов делает некоторые САПР ТП, похожими и малоразличимыми по возможностям, что существен­но снижает их конкурентоспособность.

Уровень автоматизации ряда областей технологического проек­тирования, например, разработки ТП сборки с выбором необхо­димых методов обеспечения ее качества, остается крайне низким. Некоторые системы, претендующие на автоматизацию проекти­рования процессов сборки, на самом деле предлагают пользовате­лю лишь не совсем удобные текстовые редакторы с не слишком полно разработанными макетами текстов отдельных переходов и операций. Собственно проектирование ТП выполняет человек при минимальной информационно-интеллектуальной поддержке системы.

Причинами подобного состояния автоматизации технологиче­ского проектирования являются сложность поставленных проблем автоматизации; неформализуемый на сегодняшнем уровне разви­тия методологии автоматизированного проектирования характер задач; отсутствие эффективных научно-методических подходов к их решению, а иногда и неосведомленность разработчиков о нали­чии таких подходов; необходимость значительных затрат на реше­ние поставленных проблем и т.д.

Объективный ход развития техники, технологии и средств ав­томатизации делает решение поставленных проблем автоматиза­ции проектирования исключительно актуальным, что и определя­ет основные направления совершенствования САПР ТП.

Разработку САПР ТП можно рассматривать как процесс созда­ния и непрерывного совершенствования указанных ранее систем. В настоящее время основными разработчиками САПР ТП являют­ся специализированные организации. Системы поставляются на ры­нок как программные (программно-технические, программно-ме­тодические) комплексы.

Внедрением, эксплуатацией и модернизацией подсистем и компонентов САПР ТП на предприятиях, как правило, занимаются специализированные подразделения - отделы (службы) САПР, включающие группы специалистов соответствующих профилей при тесном взаимодействии с разработчиками САПР ТП. Развитие си­стемы осуществляют силами специалистов предприятия с привле­чением специалистов-разработчиков, а при необходимости спе­циалистов других организаций, например научно-исследователь­ских институтов и высших учебных заведений

Принципиально важным является подбор группы специалис­тов - непосредственных разработчиков САПР ТП. Техническое руководство группой должен осуществлять специалист, имеющий базовое технологическое образование, обладающий глубокими знаниями в области технологии машиностроения. Разработку про­екта системы, необходимых моделей и спецификаций должны выполнять специалисты-технологи, возможно с привлечением консультантов из промышленности, исследовательских органи­заций технологического профиля или высших учебных заведений. Программно-техническую реализацию системы осуществляют спе­циалисты-программисты. Тестирование и доводку системы вы­полняют совместно специалисты-технологи и специалисты-про­граммисты.

Для организации - разработчика САПР ТП создаваемая си­стема является изделием, для которого характерно прохождение (с учетом специфики) всех основных этапов его жизненного цикла.

На этапе маркетинга исследуют состояние рынка САПР ТП. Целью исследования является определение наиболее актуальных потребностей рынка, основных тенденций развития САПР ТП и научно-методических концепций, реализованных в имеющихся системах. В результате определяют основные характеристи­ки конкурентоспособной САПР ТП и основные (концептуальные) принципы ее построения. Устанавливают ориентировочные сроки и стоимость создания системы. Естественно, что стремятся разрабо­тать систему в минимальные сроки, иначе ее рыночную «нишу» мо­гут занять конкуренты. Завершают данный этап жизненного цикла изделия оформлением технического задания на разработку системы.

Техническое задание - основной обязательный документ, с создания и согласования которого начинают разработку САПР ТП. Этот документ определяет содержание проекта и основные требо­вания к разрабатываемой системе, условия приемки и оценку ее пригодности для эксплуатации, т. е. завершение разработки. Тех­ническое задание оформляют в соответствии с требованиями стан­дартов и предусматривают в нем следующие основные разделы.

1. Наименование и область применения. В этом разделе конкрет­но указывают основные функции, которые должна выполнять разрабатываемая система.

2. Характеристика системы, как объекта. Указывают, что долж­на представлять собой физическая реализация САПР ТП (пакет прикладных программ, программный комплекс, программно-тех­нологический и программно-методологический комплекс), а так­же ее основные подсистемы (модули).

3. Цель и структура разработки. Представляют обобщенную струк­турную модель разрабатываемой системы с указанием взаимосвя­зей ее основных подсистем или элементов. В общем виде описыва­ют взаимодействия элементов, указывают содержание входной информации, необходимой для работы системы и способ ее ввода.

4. Технические требования САПР ТП к обеспечению:

Техническому. Указывают состав, конфигурацию и характеристики основных технических средств, на которых реализуется система;

Информационному. Для программных комплексов указывают необходимый состав баз данных, использующихся разрабатывае­мой системой при эксплуатации;

Программному. Указывают операционную систему, а также наименование базовой среды программирования и ее версию. Раскрывают состав программного обеспечения разрабатываемой системы;

Организационному. Кроме разработки комплекса необходи­мых документов, технического задания, подробно описывают про­цедуру сдачи-приемки разработки (как внутри организации-раз­работчика, так и для внешних заказчиков). Приемку САПР ТП проводят по результатам прохождения тестовых примеров, содержание которых определяет заказчик по согласованию с разработ­чиком.

5. Стадии и этапы разработки. Представляют календарный план (бизнес-план) работ по созданию САПР ТП с указанием номеров этапов последних, содержания, сроков выполнения для каждого из этапов, стоимости, форм и видов отчетности. Выполнение каж­дого этапа разработки САПР ТП тщательно документируют в со­ответствии со стандартами Единой системы программной доку­ментации. Заказчик (покупатель) системы может установить осо­бые требования к ней, как по оформлению, так и по ее специали­зации и адаптируемости к конкретным условиям.

Начальному этапу разработки САПР ТП соответствует уточне­ние концепции построения системы и создание ее концептуаль­ной модели.

Концептуальная модель определяет основные функции разрабатываемой системы и их взаимосвязи. При ее создании для разрабатываемой САПР ТП определяют:

Предметную область;

Основные функции;

Основные задачи, решаемые при выполнении выделенных функ­ций;

Состав входной и выходной информации;

Основные информационные связи выделенных функций.

Под предметной областью понимают область знаний, исполь­зуемых при формировании системой проектного технологическо­го решения. Иногда под предметной областью понимают специа­лизацию (проблемную ориентированность) системы на формиро­вание объектов проектирования определенного вида. Например, САПР технологических операций токарной обработки. По возмож­ности предметная область системы должна быть узкой (локальной). Определение предметной обла­сти системы и ее структуры является самостоятельным, сложным, творческим этапом проектирования. Часто для этого используют семантические сети.

Одним из основных современных методов, используемых при разработке моделей различных автоматизированных систем под­держки решений, является метод структурного анализа, представ­ленный в CALS-стандарте FIPS PUB 183 (IDEFO). В научно-технической литературе данный метод именуют также методом Росса, методом SA-диаграмм, SAD, SADT.

Метод предполагает последовательную детализацию проекти­руемой системы «сверху вниз». Выделяют различные уровни рас­смотрения анализируемой (проектируемой) системы. На каждом уровне представляют разложение анализируемой системы, более детализированное, но полностью эквивалентное предшествующе­му уровню. При этом рассматривают не только систему, но и окру­жающую ее среду, также подвергающуюся последовательной дета­лизации вместе с системой. Графическое и текстовое описание структурированной системы в виде необходимых схем и поясне­ний к ним образуют модель системы, отображающую последнюю с определенной точки зрения.

Входные и выходные данные, наименование которых указыва­ется у соответствующих стрелок схемы модели верхнего уровня, определяются, как правило, техническим заданием на разработку системы.

На верхних уровнях осуществляют функциональное разбиение модели без учета и выбора методов реализации, т.е. без изображе­ния на схемах стрелки механизма. Когда детализация будет прове­дена достаточно подробно и появится возможность выбрать эф­фективные средства реализации, тогда можно вернуться к выбору механизма. Механизм не определяется не из входа, не из выхода, не из управления и их не определяет, являясь независимой со­ставляющей среды. Для моделей верхнего уровня также может быть недостаточно определенно содержание управления. В этом случае следует использовать обобщающие наименования соответствую­щих стрелок, например, для моделей операций: «информацион­ное обеспечение», детализируя их содержание в моделях последу­ющих уровней.

Модель системы представляет собой иерархический набор схем (структурных диаграмм), полученных в результате ее последова­тельного анализа. Каждая схема является детализацией какого-либо объекта (пред­мета или операции) и окружающей среды из схемы предыдущего (более высокого уровня). При этом анализируемый объект пред­ставляется на схеме в виде набора объектов (не более 6), изобра­жаемых в виде прямоугольников и связей между ними, изобража­емых стрелками входа, выхода и управления.

Концептуальная модель соответствует этапу эскизного проектирования САПР ТП.

Концептуальное моделирование иногда выполняют еще до разра­ботки технического задания. В этом случае фрагменты концептуаль­ной модели, отражающие особенности и отличия разрабатываемой САПР ТП от существующих, приводят в техническом задании.

Следующим этапом создания САПР ТП является разработка ее функциональной модели.

Функциональная модель описывает функции и структуру программных средств разрабатываемой системы, являясь первым до­кументом технического проекта. Для разработки функциональных моделей используется метод структурного анализа с дополнения­ми для описания не только функциональной структуры системы, но и укрупненной структуры программного обеспечения.

Функциональные программные модули обмениваются информационными сообщениями, служащими, в основном, для запус­ка одних модулей другими.

Общие требования к оформлению схем функциональной моде­ли в целом аналогичны требованиям к оформлению концептуаль­ных моделей.

При разработке структурных диаграмм концептуальных и функциональных моделей САПР ТП используют средства автоматиза­ции, например, пакет DESIGN IDEF (продукт фирмы Metasoft-ware Corp, США) или пакеты автоматизированного анализа биз­нес-процессов, например BPWin.

Работа программных модулей, выделенных в функциональной модели, может осуществляться в интерактивном (диалоговом) или пакетном (автоматическом) режимах. Для обеспечения реализа­ции каждого из режимов при проектировании САПР ТП разраба­тывают соответствующие документы.

Диалог конечного пользователя с программными средствами разрабатываемой САПР ТП описывается в документе, называе­мом «Сценарий диалога», разрабатываемом на этапе техническо­го проекта. Описание сценария диалога ориентировано на поль­зование графического многооконного интерфейса (типа Micro soft Windows) и графическое меню (пиктографический интер­фейс).

Алгоритмы, предназначенные для реализации в программных средствах разрабатываемой САПР ТП, представляют в документе «Описание алгоритмов», составляемом на этапе технического про­екта. На представленные алгоритмы осуществляются ссылки из документа «Сценарий диалога». Совместно с другими документа­ми, дающими описание (спецификацию) проектируемой системы, данный документ образует комплект взаимосвязанных описаний технического проекта, достаточный для программирования авто­матизированной системы.

Информационная модель САПР ТП предназначена для описа­ния состава и структуры информационного обеспечения, необхо­димого для функционирования САПР ТП. Разработчик-технолог обычно определяет только состав информационной модели, не рассматривая ее структуру (вопросы организации взаимодействия информационных объектов, их отношение, организацию хранения данных и т.д.).

При окончательной приемке разработанной системы проводят ее испытания, для выполнения которых разрабатывают и утверж­дают соответствующую программу.

После подписания необходимой приемно-сдаточной докумен­тации систему считают готовой к продаже (тиражированию) или эксплуатации конкретным заказчиком.

ЛИТЕРАТУРА

1. Диалоговые САПР технологических процессов [Текст] : Учебник для вузов / В.Г. Митрофанов [и др.] – М.: Машиностроение, 2000. – 232с.

2. САПР в технологии машиностроения [Текст] : учебное пособие. – Ярославль: Яросл. гос. техн. ун-т, 1995. – 298с.

3. Кондаков, А.И. САПР технологических процессов [Текст] : учебник для студ. высш. учеб. завед. / А.И. Кондаков. – М.: «Академия», 2007. - 272с.

4. Суслов, А.Г. Научные основы технологии машиностроения [Текст] / А.Г. Суслов, А.М. Дальский. – М.: Машиностроение, 2002. – 306 с.

5. Информационная поддержка жизненного цикла изделий машиностроения: принципы, системы и технологии САLS/ИПИ [Текст] : учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.Н. Ковшов [и др.]. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 304с.

1.6 Подсистемы САПР ТП
Структурными составными составляющими САПР являются подсистемы, обладающие
всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Это
выделенные по некоторым признакам части САПР, обеспечивающие выполнение
некоторых законченных проектных задач с получением соответствующих проектных
решений и проектных документов.
Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.
Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. К
проектирующим относятся подсистемы, выполняющие проектные процедуры и
операции, например:
подсистема компоновки изделия;
подсистема проектирования сборочных единиц;
подсистема проектирования деталей;
подсистема проектирования схемы управления;
подсистема технологического проектирования.
Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих
подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР.
К обслуживающим относятся:
подсистема графического отображения объектов проектирования;
подсистема документирования;
подсистема информационного поиска и др.
2

Для успешного внедрения САПР ТП и последующей эффективной работы персонала необходима
разработка внутренних стандартов предприятия на выполнение документации в электронном виде,
разработка технологии проектирования (применение знаний на практике для построения
комплексных систем со сквозной передачей информации), а также наличие службы поддержки
САПР, в обязанности которой должно входить решение как вышеперечисленных задач, так и других
задач, связанных с адаптацией, настройкой, планированием внедрения новых версий ПО,
организацией библиотеки наработок и т.п. Необходимость существования данной службы
значительно возрастает при внедрении систем трехмерного моделирования.
3

4

5

6

В зависимости от отношения к объекту проектирования различают два
вида проектирующих подсистем:
объектно-ориентированные (объектные);
объектно-независимые (инвариантные).
К объектным подсистемам относят подсистемы, выполняющие одну или
несколько проектных процедур или операций, непосредственно
зависимых от конкретного объекта проектирования, например:
подсистема проектирования технологических систем;
подсистема моделирования динамики, проектируемой конструкции и
др.
К инвариантным подсистемам относят подсистемы, выполняющие
унифицированные проектные процедуры и операции, например:
подсистема расчетов деталей машин;
подсистема расчетов режимов резания;
подсистема расчета технико-экономических показателей и др.
7

Процесс проектирования реализуется в подсистемах в виде
определенной последовательности проектных процедур и
операций. Проектная процедура соответствует части
проектной подсистемы, в результате выполнения которой
принимается некоторое проектное решение. Она состоит
из элементарных проектных операции, имеет твердо
установленный порядок их выполнения и направлена на
достижение локальной цели в процессе проектирования.
Под проектной операцией понимают условно выделенную
часть проектной процедуры или элементарное действие,
совершаемое конструктором или технологом в процессе
проектирования. Примерами проектных процедур могут
служить процедуры разработки кинематической или
компоновочной схемы станка, технологии обработки
изделий и т.п., а примерами проектных операций расчет
припусков, решение какого-либо уравнения и т.п.
8

9

10.

1.7 Структура САПР
Структура САПР состоит из восьми видов обеспечения.
Методическое обеспечение САПР это комплекс документов, в котором
зафиксированы основные принципы построения системы. К ним
относят также технические и рабочие проекты, а так же
эксплуатационную документацию.
Организационно-правовое обеспечение САПР – это комплекс
документов, в котором зафиксированы функции отдельных
подразделений и взаимодействие между ними, а также права и
обязанности лиц, эксплуатирующих или сопровождающих САПР ТП; в
них фиксируется ответственность лиц за неправильные решение и
несанкционированный доступ к информации.
10

11.

Математическое обеспечение САПР ЛА
Основу математического обеспечения (МО) составляют математические модели (ММ) методы и алгоритмы, по
которым разрабатывается программное обеспечение (ПО), и которые позволяют осуществлять
автоматизированное проектирование. Отличительной особенностью МО является то, что оно не
используется в явном виде, тем не менее, разработка МО является самым сложным этапом создания САПР,
от которого в наибольшей степени зависят производительность и эффективность системы.
МО САПР состоит из двух частей, различающихся по назначению и способам реализации. Первую составляют
математические методы и построенные на их основе математические модели. Они описывают объекты
проектирования, части, позволяют вычислять необходимые свойства и параметры объектов. Во вторую
часть МО входят формализованные описания технологии автоматизированного проектирования.
В первой части МО используют математические модели:
формы и геометрических параметров проектируемого ЛА или его частей;
структуры проектируемого ЛА;
временных и пространственно-временных отношений деталей ЛА в сборке;
функционирования ЛА или его частей;
состояний и значений свойств частей ЛА;
имитирующие функционирование проектируемого объекта.
Модели формы и геометрических параметров – это плоские и объемные изображения объектов проектирования,
выполненные в соответствии с правилами ЕСКД, ЕСТД, ЕСТПП (чертежи, схемы, карты эскизов и т.д.). В
их основе лежит параметрическое моделирование.
Модели структуры – это кинематические, гидравлические, электронные и др. схемы. Для технологического
процесса – это его структура, представленная, например, в виде маршрутной, операционной карты, а в
процессе проектирования – в виде графа.
Модели временных и пространственно-временных отношений – это циклограммы, сетевые графики и т.д.
Модели функционирования – это, например, динамические и кинематические схемы, выполненные в режиме
анимации.
11

12.

12

13.

13

14.

Функциональная ММ это алгоритм преобразования входных
параметров в выходные.
Модели состояний и значений свойств объекта – это формальное
(упрощенное) описание объекта (процесса) в виде отдельных формул,
систем уравнений и т.д. Они предназначены для расчетов параметров
объекта, проведения численных экспериментов (для технологического
проектирования – это математические модели для расчета припусков
и межпереходных размеров, режимов резания и т.д.).
Имитационные (статистические) модели позволяют, учитывая большую
совокупность случайных факторов проигрывать (имитировать) на
ЭВМ многочисленные и разнообразные реальные ситуации, в которых
может оказаться будущий объект проектирования. Имитационные
модели отображают происходящие в объекте процессы при наличии
на него внешних воздействий.
В символических моделях оперируют не значениями величин, а их
символическими обозначениями (идентификаторами).
Аналитические модели представляют собой явно выраженные
зависимости выходных параметров от параметров входных или
внутренних.
14

15.

15

16.

Общая схема модели «Процесс» в САПР ТП
16

17.

Алгоритм отработки изделия на технологичность
17

18.

Обычно, формирование МО САПР начинается с разработки моделей отдельных
компонентов, затем выполняется формирование модели системы из моделей
компонентов. Как правило, модели компонентов разрабатываются специалистами
в прикладных областях (знающими требования к моделям и формам их
представления).
Алгоритмы задаются в процедурном и декларативном виде. На начальной стадии
алгоритмы оформляются в виде таблиц (табличных алгоритмов) или в виде
графических схем. Алгоритмы фиксируются в техническом проекте САПР и на их
основе в дальнейшем разрабатываются программы.
Алгоритм в виде блок-схемы перед программированием существенно облегчает
процесс создания и отладки программы, определения форматов и перечня
переменных, поиск ошибок, редактирование с целью модернизации.
Табличные алгоритмы (ТА) представляют собой таблицы, фиксирующие
определенные способы принятия решений. Иначе говоря, ТА это
декларативное представление алгоритма, позволяющее непроцедурным
образом выразить алгоритм и записать его в базу знаний. Принятие решений
выполняется с помощью универсального модуля, который выбирает таблицу
из базы знаний, обрабатывает ее и принимает решение, соответствующее
входным данным.
18

19.

Пример разработки табличного алгоритма
19

20.

20

21.

Алгоритм проектирования и изготовления оснастки
21

22.

Разработка МО описывающего объекты проектирования, их части, для вычисления
необходимых свойств и параметров объектов, состоит из следующих этапов.
1. Выбор свойств объекта, которые подлежат отражению в модели. Он основан на анализе
возможных применений модели и определяет степень ее универсальности.
2. Сбор исходной информации о выбранных свойствах объекта (входной, выходной
информации, управляемых параметров). Источниками ее являются: опыт и знания
инженера, разрабатывающего модель; содержание научно-технической литературы (прежде
всего справочной); описания прототипов – имеющихся ММ для элементов, близких по
своим свойствам к исследуемому; результаты экспериментального измерения параметров и
т.п.
3. Синтез структуры ММ. Структуру модели можно представить в графической форме, в
виде эквивалентной схемы, алгоритма, графа или блок-схемы. Синтез структуры – это поиск
и упорядочивание аналитических, логических и других зависимостей для преобразования
входных параметров в выходные, и наиболее ответственная операция.
4. Расчет числовых значений параметров ММ (разработка тестового или контрольного
примера). На этом этапе решается задача минимизации погрешности модели заданной
структуры.
5. Оценка точности и адекватности ММ. Здесь устанавливается степень расхождения с
тестовым примеров или с реальным объектом.
6. Разработка и оформление документации к ММ завершает проектирование МО.
Конечная цель разработки МО – получение программного обеспечения (ПО) САПР на
алгоритмическом языке программирования.
22

23.

Схема ассоциативных связей в ММ проектирования ТП
23

24.

Вторая часть МО: формализованные описания технологии автоматизированного
проектирования на основе типовых проектных процедур, таких как
параметрический и структурный синтез.
Создать проект объекта (изделия или процесса) означает выбрать структуру объекта,
определить значения всех его параметров и представить результаты в
установленной форме. Результаты (проектная документация) могут быть выражены
в виде чертежей, схем, пояснительных записок, программ для программноуправляемого технологического оборудования и других документов на бумаге или
на машинных носителях информации. Разработка (или выбор) структуры объекта
есть проектная процедура, называемая структурным синтезом, а расчет (или выбор)
значений параметров элементов процедура параметрического синтеза.
Задача структурного синтеза формулируется в системотехнике как задача принятия
решений (ЗПР). Ее суть заключается в определении цели, множества возможных
решений и ограничивающих условий:
ЗПР= «А,К,Мод,П»,
где А множество альтернатив проектного решения; К=(К1, K2, ..., Km) множество
критериев (выходных параметров), по которым оценивается соответствие решения
поставленным целям; Мод: А К модель, позволяющая для каждого
альтернативного решения рассчитать вектор критериев; П решающее правило для
выбора наиболее подходящей альтернативы.
24

25.

В свою очередь, каждой альтернативе конкретного приложения можно поставить
в соответствие значения упорядоченного множества (набора) атрибутов X =
«х1, x2, ..., хп», характеризующих свойства альтернативы. При этом хi может
быть величиной целой, не целой, символьной, логической и др. Множество X
называют записью (в теории баз данных), фреймом (в искусственном
интеллекте) или хромосомой (в генетических алгоритмах).
Основными проблемами в ЗПР являются:
компактное представление множества вариантов (альтернатив);
построение модели синтезируемого устройства, в том числе выбор степени
абстрагирования для оценки значений критериев;
формулировка предпочтений в многокритериальных ситуациях (т.е.
преобразование векторного критерия К в скалярную целевую функцию);
установление порядка (предпочтений) между альтернативами в отсутствие
количественной оценки целевой функции (что обычно является следствием
неколичественною характера всех или части критериев);
выбор метода поиска оптимального варианта (сокращение перебора
вариантов).
25

26.

В САПР ТП применяют как средства формального синтеза
проектных решений, выполняемого в автоматическом режиме,
так и вспомогательные средства, способствующие выполнению
синтеза проектных решений в интерактивном режиме. К
вспомогательным средствам относятся базы типовых проектных
решений (ТПР), системы обучения проектированию,
программно-методические комплексы верификации проектных
решений, унифицированные языки описания ТЗ и результатов
проектирования.
Структурный синтез, как правило, выполняют в интерактивном
режиме при решающей роли инженера-разработчика, а ПК играет
вспомогательную роль: предоставление необходимых
справочных данных, фиксация и оценка промежуточных и
окончательных результатов. Однако имеются и примеры
успешной автоматизации структурного синтеза: синтез
технологических процессов или оснастки и управляющих
программ для механообработки в машиностроении.
26

27.

Структурный синтез заключается в преобразовании описаний проектируемого
объекта: исходное описание содержит информацию о требованиях к свойствам
объекта, об условиях его функционирования, ограничениях на элементный
состав и т.п., а результирующее описание должно содержать сведения о
структуре, т.е. о составе элементов и способах их соединения и
взаимодействия. Исходное описание, как правило, представляет собой ТЗ на
проектирование, по нему составляют описание на некотором формальном
языке, являющемся входным языком используемых подсистем САПР (см.
лингвистическое обеспечение).
В большинстве случаев структурного синтеза математическая модель в виде
алгоритма, позволяющего по заданному множеству X и заданной структуре
объекта рассчитать вектор критериев К, оказывается известной. Однако в ряде
других случаев такие модели не известны в силу недостаточной изученности
процессов и их взаимосвязей в исследуемой среде, но известна совокупность
результатов наблюдений или экспериментальных исследований. Тогда для
получения моделей используют специальные методы идентификации и
аппроксимации. Если же математическая модель X К остается неизвестной,
то стараются использовать подход на базе систем искусственного интеллекта
(экспертных систем).
27

28.

Проектирование начинается со структурного синтеза, при котором
генерируется принципиальное решение. Таким решением может
быть маршрут техпроцесса обработки, или облик будущего
летательного аппарата, или физический принцип действия
объекта, или одна из типовых конструкций двигателя, или
функциональная схема объекта. Прежде чем приступить к
верификации проектного решения, нужно выполнить
параметрический синтез.
Примерами результатов параметрического синтеза могут служить
геометрические размеры деталей в механическом узле,
параметры режимов резания в технологической операции и т.п.
Полученное решение анализируется и оценивается по критериям
оптимальности. В случае если по результатам анализа проектное
решение признается неокончательным, то начинается процесс
последовательных приближений к более приемлемому варианту
проекта.