CC BY
65
использование cms-системы для разработки модуля
расчета режимов резания В.В. Богданов, Р.В. Бондаренко Научный руководитель - д.т.н., профессор Д.Д. Куликов
В статье рассмотрена возможность разработки модуля расчета режимов резания в виде CMS системы
Введение
Обеспечение эффективного взаимодействия между пользователем и САПР ТП возможно осуществить на основе развитого и интуитивно понятного пользовательского интерфейса, позволяющего сделать процесс работы с ЭВМ как можно более простым. Главное преимущество использования web-приложений заключается в возможности реализации гибкого и функционального пользовательского интерфейса, основанного на получивших широкое распространение (и поэтому достаточно привычных для пользователя) программных средствах, таких как браузер или офисные приложения.
Расчет режимов резания является важной задачей на уровне проектирования перехода. Расчет заключается в определении значений скорости, подачи и глубины обработки на каждом рабочем ходу для заданного перехода, обеспечивающих требуемую точность, чистоту поверхности и устойчивую работу технологической системы при наименьшей себестоимости обработки.
В настоящее время существует немало программных продуктов для расчета режимов резания, таких как «Расчет режимов резания» фирмы Аскон (позволяет автоматически получить скорректированные по паспорту станка обороты шпинделя и подачу, скорость и мощность резания, машинное время, вспомогательное время на основной переход, энергозатраты), система расчета режимов резания КОМПАС-АВТОПРОЕКТ (функционирует в среде САПР технологических процессов КОМПАС--АВТОПРОЕКТ и предназначена для расчета режимов обработки, основного (машинного) и вспомогательного времени на основной переход), модуль расчета режимов резания системы TechnologiCS, подсистема ТехноПро/Резание (предназначена для расчета режимов резания и норм времени при проектировании операционных, маршрутно-операционных и маршрутных технологических процессов, а также для автоматизации выполнения любых расчетов, сопутствующих проектированию технологии) и другие. Все эти продукты имеют, соответственно, свои достоинства и недостатки, но ни один продукт не реализован в виде WEB-приложения.
Разработкой модуля расчета режимов резания уже давно занимается кафедра технологий приборостроения СПбГУ ИТМО. В результате многочисленных попыток удалось создать модуль расчета режимов резания для механообработки, который спроектирован на основе WEB-технологий, а в качестве модели исходных данных модуль использует и отображает XML-документ.
Реализация данной системы в виде WEB-приложения предоставляет возможность любому клиенту, имеющему браузер, полноценно работать и создавать технологические процессы посредством WEB-интерфейса. Модуль расчета режимов резания позволяет на основе общего WEB-интерфейса взаимодействовать с системой проектирования посредством использования XML-структур данных.
Решением проблемы является преобразование имеющейся системы к виду CMS-системы, которая позволяла бы добавлять и преобразовывать уже имеющиеся модули режимов резания без участия программиста, т.е. непосредственно персоналом или бизнес-аналитиком в структуре предприятия. Актуальность задачи объясняется тем, что предприятие не в состоянии организовать доработку имеющегося программного продукта в сжатые сроки в соответствии с непрерывно меняющимися техническими усло-
виями. Создание же самостоятельной СМБ-системы значительно снижает сроки доработки и не требует дополнительных финансовых вложений, что крайне важно в нынешнее время.
СМЗ-система - модуль расчета режимов резания
Использование 'БВ-приложений предоставляет мощные возможности для централизованного управления распределенными системами и интеграции распределенных данных, что позволяет интегрировать разрабатываемую систему практически с любыми программными и аппаратными средствами, используемыми на предприятии. Одним из центральных вопросов, возникающих при выборе методологии построения 'БВ-приложений для решения задач ТПП, является выбор архитектурного подхода к созданию и интеграции приложений. От выбора архитектуры разрабатываемого приложения будут напрямую зависеть возможности масштабируемости, интеграции, функциональности и, в конечном итоге, удобство использования готового программного продукта пользователем.
Кроме того, от выбора архитектуры также напрямую зависят количество затрат на разработку и внедрение программного продукта, а также на его поддержку в процессе использования. При выборе методов реализации приложения необходимо учитывать не только возможности, которые дает та или иная архитектура проектируемого приложения, но и возможности конечного пользователя. Также следует учитывать, что программный продукт будет внедряться в уже существующую схему производственного процесса и поэтому должен иметь как можно более гибкие возможности для интеграции с другими подсистемами ТПП и системой электронного документооборота. Продуманная интеграция разрабатываемого программного модуля в существующий производственный процесс позволит значительно улучшить удобство использования и функциональность программного модуля, а также осуществлять более эффективную работу с данными, по каким-либо причинам хранимыми вне разрабатываемых приложения и базы данных. Это обеспечит переход к использованию нового программного средства в несколько этапов, не нарушая отлаженный производственный процесс, что в некоторых случаях может стать дополнительным преимуществом.
Одним из наиболее перспективных направлений на сегодняшний день является разработка СМБ-систем, позволяющих управлять содержимым 'БВ-порталов.
СМБ-система может быть применена для управления иерархической системой 'БВ-страниц с исходными данными, в дальнейшем СМБ-система, производя расчеты, выводит результирующую 'БВ-страницу. СМБ-система может задавать сеть 'БВ-страниц и последовательность их вывода.
Разработка модуля расчета режимов резания в виде СМБ-системы позволит предприятию, установившему у себя такую систему, значительно снизить затраты и сроки на доработку, которые впоследствии часто бывают необходимы. Имея универсальный алгоритм работы для расчета режимов резания, в систему не нужно вносить специальных программных доработок; если возникнет необходимость внести изменения (добавить или убрать метод обработки), достаточно лишь изменить шаблон, из которого берутся входные параметры либо просто удалить шаблон для конкретной обработки.
В настоящее время существует два метода расчета режимов резания: расчетно-аналитический (по эмпирическим формулам, составление математической модели) и опытно-статистический (по справочным таблицам).
В случае использования расчетно-аналитического метода режимы резания определяются по формулам, содержащим несколько переменных, в том числе и степенных, а также поправочные коэффициенты. Несмотря на перспективность применения рас-четно-аналитического метода, его использование встречает ряд трудностей:
• данные, приведенные в справочниках, являются неполными и не очень точными, так как наблюдается разброс в рекомендуемых значениях по разным источникам;
• нужно определять достаточно много переменных и показателей степени, следовательно, организовывать базу данных и поиск по ней;
• всегда найдется ситуация, для которой не будет констант и показателей степени;
• точность задания констант и показателей степени невелика, следовательно, точность результата будет незначительной.
Поэтому при автоматизированном проектировании ТП большее применение получил опытно-статистический (табличный) метод. Этот метод более прост и не содержит трудно определяемых факторов. Для этого метода имеется ряд государственных стандартов.
Для хранения и использования технологической информации посредством базы знаний существует много различных способов, основанных на использовании различных программных средств, имеющих свои достоинства и недостатки. Выбор способа организации базы знаний зависит от предъявляемых к ней требований, условий работы с ней, ее назначения, необходимости внесения в нее изменений и многих других факторов. Информацию в базе знаний можно изменять в соответствии с изменением условий производства настраиваясь, таким образом, на конкретную производственную среду. Преимущества опытно-статистического метода:
• простота;
• малое время поиска результата;
• используется меньшее количество таблиц (по сравнению с расчетно-аналитическим методом);
• легкая адаптация при изменении производственной среды [1].
При разработке универсального алгоритма для СМБ-системы использовался опытно-статистический метод, в котором осуществляется выбор режимов резания из таблиц, составленных на основе статистических данных, и корректировка результатов с помощью поправочных коэффициентов. Формирование базы «Режимы резания» основано на анализе нормативно-справочной информации по режущему инструменту станков и соответствующих этим станкам паспортов, которые имеются на конкретном предприятии. В первую очередь для занесения в базу знаний отбираются те документы, которые будут использованы для задач автоматизации.
Последовательность вычисления режимов резания - следующая.
1) В зависимости от заданных технологических факторов осуществляется определение табличного значения подачи на оборот 50 (в мм).
2) Осуществляется определение поправочных коэффициентов на подачу, в зависимости от заданных технологических параметров.
3) После определения поправочных коэффициентов производится корректировка табличного значения подачи на эти коэффициенты:
5Р= 50 • (КГК2-... -К,), где К\ - соответствующие поправочные коэффициенты.
4) Осуществляется определение табличного значения скорости резания У0 (в м/мин).
5) Осуществляется определение поправочных коэффициентов к скорости резания в зависимости от заданных технологических параметров.
6) Осуществляется корректировка табличного значения скорости резания: УР=У0- (К1-К2-... -К,), где К; - соответствующие поправочные коэффициенты.
7) Производится расчет частоты вращения.
8) После определения «расчетных» значений режимов резания осуществляется их приведение к ряду подач и частот вращения выбранной модели оборудования.
9) После определения приведенных значений подачи и частоты вращения осуществляется расчет фактической скорости резания.
10) Далее осуществляется расчет основного технологического времени Т0 (мин).
Исходные данные (информация о параметрах обработки, материале заготовки, выбранном инструменте и т.д.) находятся в шаблоне (ХМЬ-документ) с входными параметрами (рис. 1). Откорректированные исходные данные обрабатываются, и при помощи простой формулы, полученной на основе универсального алгоритма, производится расчет режимов резания. Выходные данные могут быть переданы обратно в шаблон (рис. 2).
Рис. 1. ХМЬ-документ с входными параметрами
В качестве входной информации используется модель процесса в ХМЬ-документе, а результаты расчета заносятся в эту же модель. При таком подходе достаточно просто создать 'БВ-приложение, реализующее задачу формирования модуля расчета режимов резания.
Рис. 2. ХМЬ-документ с выходными параметрами
Практическая реализация
В качестве практической реализации на данном этапе была разработана методика и комплекс алгоритмов для поставленной задачи, который впоследствии станет каркасом для доработки нынешней системы и разработки последующих. С целью максимальной адаптации и интеграции с существующими приложениями при разработке данной CMS-системы планируется использовать Microsoft Content Management Server (MCMS) и Microsoft BizTalk Server.
Content Management Server позволяет эффективно управлять информационным наполнением WEB-узла на протяжении всего его жизненного цикла, начиная с создания и коллективного редактирования документа и заканчивая его внедрением. Продукт поддерживает автоматизацию процесса публикации, персонализацию предоставления данных пользователям в зависимости от их профиля, а также отделение содержания от представления. Создание информационного наполнения и управление им в Content Management Server осуществляется с помощью WEB-интерфейса и, как и в случае многих других продуктов подобного назначения, не требует навыков WEB-дизайна или программирования. Сведения о задачах, возникающих в процессе коллективной работы над документом (например, о необходимости визирования документа), автоматически направляются пользователям по электронной почте, при этом возможен контроль версий и отслеживание путей прохождения документов. Продукт интегрируется с Microsoft SharePoint Portal Server, Microsoft Commerce Server, Microsoft SQL Server, Microsoft BizTalk Server, что позволяет использовать его в комплексных решениях масштаба предприятия [2].
Сервер BizTalk Server состоит из принимающих и передающих адаптеров, принимающих и передающих конвейеров, оркестровок, почтового ящика BizTalk Server и машины бизнес-правил [2].
Заключение
Удаленная работа с технологическими процессами посредством почти любого браузера дает возможность создавать виртуальные рабочие места, а также предоставляет средства для масштабирования подобного рода технологических систем. Одним из важных аспектов подобного рода приложений является использование стандартных коммуникационных протоколов, таким образом, обеспечивается совместимость почти любых программно-аппаратных платформ, что является плюсом при современных темпах развития информационных и промышленных технологий.
Механизм адаптации необходимо строить на основе WEB-технологий, включая адаптацию по входу и по выходу на основе аппарата шаблона и образцов. Решение этой задачи позволит ускорить адаптацию подсистем к меняющейся проблемной среде и повышающемуся уровню автоматизации подсистем. Поэтому разработка данной CMS-системы в настоящее время обеспечивает наибольшую адаптацию по входным и выходным параметрам, а также, как следствие, адаптацию к проблемной среде.
Литература
1. Киселев Ф.В. Выпускная квалификационная работа. СПбГУ ИТМО, 2007.
2. http://www.microsoft.com
