Актуальные направления разработки и совершенствования сапр технологических процессов Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 621:658.011.56; УДК 621.787

АКТУАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ САПР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Ю.Р. Копылов, Е.П. Гордиенко

В статье рассмотрены основные тенденции развития автоматизации проектирования технологических процессов с применением средств САПР. Приведены примеры подходов, реализованных в САПР ТП «Вертикаль»

Ключевые слова: системы автоматизированного проектирования, технологический процесс

Сегодня ни у кого не вызывает сомнения целесообразность использования систем автоматизации проектирования (САПР) на промышленных предприятиях. Программные продукты САПР открывают производителям новые возможности по сокращению сроков выпуска новых изделий на рынок, улучшению качества продукции, сокращению затрат на проектирование и производство. Предприятия, внедряющие такие системы, реально повышают свою конкурентоспособность.

В зависимости от решаемых задач CAD/CAM/CAE системы можно разделить на две группы: специализированные и

универсальные. Специализированные

программные комплексы могут

использоваться как автономно, так и включаться в состав универсальных систем. По функциональному признаку они классифицируются на:

- программы для конструкторского проектирования (CAD - ComputerAidedDesign;

- системы для функционального

моделирования (CAE -

ComputerAidedEngineering), реализующие различные инженерные расчеты, в том числе прочностные, термодинамические и

оптимизационные, которые, в свою очередь, также делятся на системы общего применения и проблемно-ориентированные системы;

- системы подготовки управляющих программ для технологического оборудования (CaM - ComputerAided Machining).

Современный этап развития

CAD/CAM/CAE в промышленности характеризуется:

• интеграцией на основе единой информационной технологии;

• внедрением объектно-ориентированного подхода и предоставлением пользователю САПР естественного интерфейса;

• открытостью САПР для расширения.

Современные системы САПР

поддерживают технологию параллельного проектирования. Ядром параллельного

Копылов Юрий Романович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, тел. (473) 270-27-20

Гордиенко Екатерина Петровна - ВФ МИИТ, канд. техн. наук, доцент, e-mail: [email protected] 26

проектирования является единая база данных проекта, объединяющая всю информацию и управляющая потоками данных, которые

приходят от различных подразделений разработчиков и участников жизненного цикла изделий.

Системы САПР создают полное

электронное описание изделия и его

технологических атрибутов, а само изделие и

технология его изготовления являются

составной частью единой модели.

Построенные трехмерные модели детали автоматически генерируются в чертежи с полным набором средств создания символов допусков, шероховатости и т.д. Между чертежом и электронной моделью детали

поддерживается полная ассоциативность. Ключевым аспектом функционирования

технологических САПР является их взаимодействие с конструкторскими данными. Все технологические решения принимаются на основе информации, полученной с чертежа изделия. Если в САПР ТП структурировать графические данные, объединить их с технологической информацией и в удобном формате представить технологу, то это позволит повысить скорость разработки технологических процессов и сократит сроки выпуска необходимой документации.

Сформирован и используется новый подход в области представления данных. Объектно-ориентированные методы

организации технологических баз данных, СОМ-технологии, открытая архитектура, основанная на АсйуеХ компонентах реализованы в системе технологических САПР компании АСКОН - «Вертикаль».

В САПР ТП «Вертикаль» реализован новый способ к организации данных о техпроцессе: система базируется на объектной модели. Объекты «переходы» и «конструктивные элементы» имеют двусторонние связи, что позволяет определять как список переходов по каждой поверхности, так и состав поверхностей, обрабатываемых на отдельных технологических операциях. Особенностью данной модели является наличие у объекта «переходы» двух родителей: «операции» и «конструктивные

элементы», что позволяет получить вторую «пространственную» точку зрения на

технологический процесс, идущую от конструкции детали. Настройкой состава и структуры объектов, а также их атрибутов, свойств и методов занимается специальное

приложение - конфигуратор модели,

позволяющий пользователю самостоятельно

создавать новые типы технологических

процессов.

Иерархия классов, описывающих

технологические сущности (операция,

переход, оснастка, конструктивный элемент), позволяет реализовать механизмы

наследования. Это облегчает доступ к атрибутам объектов из внешних приложений, таких как расчет режимов обработки, припусков, трудовое и материальное

нормирование. Развитый API-функционал

объектной модели техпроцесса, базирующийся на СОМ-технологии, делает архитектуру программного комплекса «Вертикаль»

открытой для интеграции с любыми автоматизированными системами жизненного цикла изделия [1].

Принцип накопления технологических знаний, реализованный во многих современных системах автоматизированного проектирования, позволяет разрабатывать

качественные технологические процессы. Знания опытных технологов, накапливаемые в САПР ТП, сами технологические процессы, разработанные ими, которые могут быть взяты за основу при разработке новых технологических процессов, позволяют повысить общий уровень технологической подготовки производства.

При ручном проектировании технолог сравнивает в уме ряд вариантов разрабатываемого технологического процесса и интуитивно выбирает лучшие на его взгляд решения. Подробного экономического

обоснования не производится за неимением времени. Применение ЭВМ на базе соответствующих математических моделей позволяет находить оптимальные

технологические решения.

Разработка технологии изготовления или сборки является процессом непростым и многовариантным как по возможному набору операций, так и применяемому оборудованию, оснастке. Сегодня проектирование

техпроцесса с использованием САПР сводится к двум возможностям - проектирование с использованием процесса-аналога (типового, группового, обобщенного) или с использованием баз данных по отдельным операциям, переходам, оборудованию и т.п.

К недостаткам процессов-аналогов относятся: формирование баз данных путем копирования традиционных (бумажных) технологий; нерациональность применения на многономенклатурных предприятиях, где

использование групповых и типовых технологий не оправдывает затрат.

Второй вариант - создание единичных технологических процессов с использованием баз данных. Переходы в той или иной мере присутствуют в базе данных, новыбор стратегии обработки, оборудования и инструмента, остается в руках технологов. Поэтому к технологам предъявляются высокие требования по компьютерной подготовке, иначе эффективность от внедрения технологических САПР низкая.

Актуальным становиться принцип модульного проектирования, реализованный в САПР ТП «Вертикаль». Этот подход реализован через понятие конструкторско-

технологических элементов (КТЭ). Любое изделие представляется как набор стандартных элементов - цилиндров, плоскостей, фасок и др. Каждому стандартному элементу в зависимости от размеров, квалитета точности и шероховатости можно сопоставляют перечень последовательных операций. В системе имеется некое количество КТЭ с вариантами их обработки. На предприятии самостоятельно могут продолжить создание КТЭ и стратегий обработки каждого из них.

САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ даёт возможность проектирования технологического процесса изготовления детали с оформлением его в виде комплекта технологических документов в соответствии с ЕСТД. Однако в «дереве» технологического процесса, которое отображает состав и иерархию операций, переходов, оснастки и других объектов технологического процесса изготовления детали, в исходном состоянии в каталоге операций нет наименования «виброударная обработка (упрочнение)». Отсутствуют в универсальном технологическом

справочнике (УТС) и оснастка, и оборудование для выполнения этой операции, и расчёт режимов обработки. Нет данных и по трудовому нормированию такой операции. САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ обладает широкими возможностями настройки и управления

базами данных. Самой простой процедурой является ввод операции «виброударная обработка (упрочнение)» в каталог. Также можно создать новые объекты, а именно -модели технологического оборудования,

оснастку, в открытой базе данных, какой является УТС. Передвигаясь по дереву справочника, выбирается иерархический

уровень, на котором требуется создать новый объект. На инструментальной панели включается «Добавить запись» и на табличной вкладке справочника появляется пустая строка, в которой делают нужную запись. После этого необходимо перейти на вкладку «Атрибуты» и ввести значения атрибутов нового объекта, к которым относятся название

(модель), размеры, ГОСТ, материал, технические характеристики и т.п. При вводе атрибутов можно обращаться к другим справочникам [2].

Поставщики САПР постоянно расширяют функциональность своих продуктов. Однако чем сложнее используемое программное обеспечение, тем выше требования к квалификации специалистов, работающих с данным программным комплексом.

Актуальной тенденцией является упрощение эксплуатации систем одновременно с повышением их функциональности.

Разработчики программного обеспечения применяют различные методы для повышения производительности работы с системами. Довольно широкое распространение получили так называемые мастер-процессы, которые разрабатываются производителями систем для упрощения и ускорения процесса проектирования даже самых сложных агрегатов и изделий. Мастер-процессы создаются для проектирования и подготовки производства таких изделий, как литейная оснастка для пластмассовых деталей, оснастка по изготовлению деталей, получаемых

штамповкой, и др.

Еще одним способом оптимизации работы с системой является организация проектирования на основе базы знаний, в которой накапливаются наработки опытных сотрудников предприятия. Сохранение и использование на предприятии

интеллектуальных конструкторских знаний позволяют сотрудникам средней

квалификации проектировать сложные конструкции.

Наконец, еще один путь повышения производительности работы с САПР -

создание программных комплексов и приложений в среде эксплуатирующийся на предприятии САБ/САМ/САБ системы.

К направлениям развития рынка средств

САПР также относится:

1. Стремление крупных компаний,

ведущих самостоятельные разработки по основным направлениям развития

функциональности САПР, к интеграции с другими производителями программного обеспечения, решающего узкий круг задач.

2. Обеспечение интеграции через

представление собственной

функциональности. Для этого используются два подхода: импорт функций; выделение некоторых аспектов функционирования системы в отдельные коммерческие пакеты.

3. Намерение ведущих разработчиков САПР сделать собственное представление данных едиными стандартами обмена информации вместо промышленных форматов, предлагаемых комитетами стандартизации.

Перспективы развития САПР ТП в первую очередь направлены на повышения уровня автоматизации и интеллектуальных возможностей за счет использования развитой базы знаний. Кроме того, повышаются адаптивные свойства систем для учета быстрых изменений проблемной среды. Требуется дальнейшая разработка средств, обеспечивающих интеграцию с CAD/CAM системами, с системами технологической подготовки производства и АСУ предприятия. Нужны дальнейшие исследования по автоматизации контроля процесса

проектирования техпроцессов и отслеживания жизненного цикла прохождения

технологических документов.

Литература

1. Кондаков А. И. САПР технологических процессов: учебник для студ. высш. учеб. заведений. / А. И. Кондаков. - М.: Издательский центр «Академия», 2007. - 272 с.

2. Автоматизированное проектирование технологии изготовления деталей в системе АСКОН ВЕРТИКАЛЬ. Методические указания по дисциплине «Технология машиностроения». - Ю.Р. Копылов, С.Ю. Копылов, А.А. Лосев - Воронеж, 2010 г.

Воронежский государственный технический университет

Воронежский филиал Московского государственного университета путей сообщения

CURRENT IMPORTANCE OFCOMPUTER AIDED DESIGN SYSTEM FOR TECHNOLOGY PROCESS U.R. Kopylov, E.P. Gordienko

The article is devoted to the problem of created CAD system. To give an example of trends released in CAD technology system “Vertical”

Key words: Computer Aided Design, technology process