ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2018

Совмещенное проектирование на базе интегрированной инструментальной программной среды и единой модели объект-процесс-среда

Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 1998 год.[ 20.09.1998 ]
Аннотация:
Abstract:
Авторы: Савинов А.М. () - , , , Кузьмин Б.В. () - , ,
Ключевое слово:
Ключевое слово:
Количество просмотров: 7784
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (1.42Мб)

Размер шрифта:       Шрифт:

Быстрое выявление потребностей рынка, создание необходимой продукции и материальных ресурсов для организации ее производства являются требованием сегодняшнего дня. Это возможно, во-первых, благодаря автоматизации проектных работ при традиционном фазовом планировании проекта. Во-вторых, за счет совмещения во времени процессов проектирования изделий, подготовки и планирования их производства. И, наконец, вследствие интеллектуализации процесса проектирования за счет введения баз знаний в систему автоматизированного проектирования, что позволяет перейти от автоматизированного проектирования к автоматической генерации проектов.

Рис. 1. Структура шага проектирования

При традиционном подходе к разработке новых изделий – фазовом планировании проекта (phase project planning) – весь процесс создания проекта нового изделия разделяется на отдельные фазы: функциональное проектирование (ФП), объектное проектирование (ОП) и процессное проектирование (ПП). Каждая фаза может содержать несколько этапов, например структурный, параметрический синтез. В каждый этап входит несколько шагов проектирования. В процессе выполнения каждого шага реализуется законченная проектная процедура, например выбор режущего инструмента, расчет диаметра вала и т.п. Таким образом, каждому шагу можно поставить в соответствие проектную процедуру П(i) и два состояния объекта до и после выполнения шага проектирования ИМ(i) и ИМ(i+1) (рис.1). Промежуточные состояния объекта могут быть зафиксированы в виде информационных моделей ИМ(i), например чертежей, операционных эскизов или информационных блоков. Процесс проектирования складывается из последовательности таких шагов. Объект представлен множеством состояний, связанных с проектными процедурами. При решении задачи на i-м этапе j-й фазы готовится информация для выполнения i+1-го этапа этой фазы. Доступ к полученной информации возможен только после окончания i-го этапа.

Каждый этап выполняется группой узкопрофильных специалистов, действующих самостоятельно и начинается только после завершения предыдущего.

Процесс проектирования и подготовки производства нового изделия, обычно ведется в условиях ограничения материальных и информационных ресурсов, необходимых для организации производственного процесса и производственной системы, и тесно связан с формированием структуры ресурсов.

На этапе функционального проектирования, определяется набор функций, которые необходимо и возможно реализовать различными способами в имеющемся пространстве ресурсов. Из множества ресурсов выделяется подмножество, обеспечивающее реализацию выбранного варианта принципиальной схемы объекта.

Рис. 3. Схема формирования ресурсов при подготовке производства

На этапе объектного проектирования из этого подмножества выделяются ресурсы, определяющие возможность производства изделия в определенной производственной системе.

Процессное проектирование позволяет создать структуру ресурсов, то есть получить взаимосвязанное множество ресурсов, необходимых для производства объекта (привлеченных для производства данного изделия).

В настоящее время традиционный последовательный подход к разработке новых изделий уступает место совмещенной разработке изделия и процессов, или С-технологии (concurrent engineering) [1].

Окончательно структура ресурсов формируется на этапе проектирования производственной системы (для вновь создаваемого производства) или при планировании уже имеющегося производства.

Рис. 2. Иллюстрация фазового и совмещенного  проектирования

При совмещенном проектировании во время решения задачи на каком-либо этапе формируется информация, необходимая для выполнения последующих этапов, причем доступ к ней возможен до завершения выполняемого этапа. Эта информация может быть представлена в виде концептуальных решений, которые базируются на техническом, экономическом и социальном анализе или на прогнозах.

Принятые концептуальные решения позволяют ограничить вариантность решения задачи, обозначить процессы, порождаемые недостатком ресурсов, и инициировать процессы создания или получения необходимых ресурсов до окончания проектирования изделия, что в итоге сокращает цикл подготовки производства и позволяет совместить во времени техническую подготовку для основного и вспомогательного производства. В ряде случаев для последующих этапов могут быть получены готовые варианты решений, что также способствует сокращению сроков подготовки производства.

Совмещенное проектирование может быть реализовано в двух вариантах.

1) Асинхронное, когда при решении задачи на i-м шаге j-й фазы (этапа) готовится информация для выполнения i+1-го и последующих шагов j+1-й и последующих фаз (этапов). Получаются частично или полностью сформированные решения для i+1...k-го шагов. Доступ к этой информации возможен после завершения i-го шага. Этот вариант возможен, когда не требуется согласования принимаемого на i-м шаге решения с разработчиками, выполняющими последующие шаги.

Рис. 4. Схема единой модели объект-процесс-среда

2) Синхронное, когда при решении задачи на i-м шаге j-й фазы готовится информация для выполнения i+1-го и последующих шагов j+1-й и последующих фаз (этапов). Получаются частично или полностью сформированные решения для i+1...k-го этапов. Однако доступ к этой информации возможен в процессе выполнения i-го шага. В этом случае предполагается возможность получения коллективного согласованного решения, что резко сокращает затраты времени на корректировку решений после завершения проекта (количество итераций).

Реализация совмещенного проектирования возможна только в условиях компьютеризированного интегрированного производства, когда имеется возможность оперативного обмена информацией и доступа к ней для всех специалистов, участвующих в создании изделия и в подготовке его производства через единое информационное пространство.

Единое информационное пространство реализуется на техническом, программном, информационном, методическом и организационном уровнях.

Особое значение имеют инструментальные свойства такого пространства, то есть способность поддерживать создание и функционирование компонентов автоматизированных систем функционального, объектного и процессного проектирования. Именно поэтому в его основу должна быть положена интегрированная программная инструментальная среда. Из представленных в настоящее время на рынке наиболее полно отвечает поставленным требованиям отечественный программный продукт ²СПРУТ².

Он, во-первых, содержит элементарный субстрат, эквивалентный базовым знаниям, необходимым для синтеза проектных процедур и алгоритмов; во-вторых, осуществляет интеграцию на языковом уровне; в-третьих, поддерживает информационную интеграцию на основе единого способа представления данных и методов их обработки; в-четвертых выполняет роль системного интегратора на программном уровне и, наконец, выполняет роль операционной системы, обеспечивая дистанционный доступ к знаниям и консультации, поддерживая многопользовательский режим.

Решение задачи информационной интеграции на предметном уровне, другими словами информационной интеграции процессов подготовки и планирования производства, предлагается осуществить на основе единой модели объекта (ЕМО).

Далее под ЕМО будем понимать информационную структуру, на основе которой можно отображать структуры и свойства объекта производства, процедуры преобразования структуры и определения параметров, а также структуры и параметры информационных и материальных ресурсов, необходимых для реализации процессов проектирования и изготовления (создания) объекта. Это дает возможность связать информационно в единое целое процесс проектирования изделия и процесс технической подготовки производства, включающий получение необходимых материальных и информационных ресурсов, проектирование вспомогательных процессов, связанных с изготовлением технологического оснащения и с созданием производственной системы.

ЕМО (см. рис. 4) в общем виде отображает состояния объекта по шагам, фазам и этапам проектирования (или изготовления), процедуры или действия Пi, связывающие эти состояния и обеспечивающие переход объекта из состояния C(i) в C(i+1) и ресурсы Rj, определяющие возможность реализации Пi, и по сути дела является моделью объекта, процесса его создания и среды (далее ЕМОПС). Такая модель является в некотором роде проекцией объекта и процесса его производства на множество ресурсов, которое может быть представлено как одномерное при информационных (быстротиражируемых ресурсах), двухмерное или трехмерное при материальных ресурсах: (множество: номенклатура и количество, ресурсов и время их использования). Процедура П(i) в этом случае использует определенные ресурсы в течение ограниченного известного интервала времени. Rj принадлежит к подмножеству ресурсов R, составляющих производственную систему или информационную проектную среду.

Отображение ЕМОПС в информационном пространстве осуществляется посредством взаимосвязанных тексто-графической базы данных и базы знаний, с помощью которых устанавливается взаимосвязь:

C(i),П(i) и C(i+1);

П(i) и R(i);

а также элементов геометрической модели и их свойств.

Таким образом, структура данных ЕМОПС включает (см. рис. 2):

– геометрию и топологию объекта в процессе его проектирования или производства (ИМ i-1, ИМ i, ИМ i+1);

– свойства отдельных элементов структуры и структуры в целом;

– функциональные и структурные связи элементов;

– процедуры преобразования структуры и определения параметров (П i-1, П i);

– описание ресурсов (временных, информационных и материальных), необходимых для реализации процедуры.

²СПРУТ² позволяет реализовать создание такой модели на основе связанной тексто-графической базы данных, языка высокого уровня и средств накопления знаний.

Особую роль играет методическое обеспечение совмещенного проектирования. Основное требование к методическому обеспечению процесса совмещенного проектирования состоит в установлении логических и функциональных связей между элементами и процедурами преобразования разных фаз (и этапов) подготовки производства.

Так, процесс функционального проектирования может быть представлен как построение функциональной модели объекта и обобщенной модели, или метамодели изделия. В соответствие заданному набору функций должно быть поставлено некоторое множество принципиальных схем (или структур изделия). Такие структуры можно поставить в соответствие известным конструкторским решениям, а полученное информационное образование назвать проектно-конструкторским решением (ПКР) или модулем (ПКМ). Для каждой структуры определяются граничные значения параметров, при выходе за которые данное решение не может быть реализовано. Другими словами, устанавливается взаимосвязь между ПКМ, информационными и материальными ресурсами для их реализации.

В процессе объектного проектирования производится окончательный выбор структуры конкретного объекта и выбор однозначной совокупности конструкторских решений. Это осуществляется, с одной стороны, с учетом взаимосвязи между ними, а с другой – с учетом возможности реализации создаваемой конструкции. В качестве информационной базы для этого целесообразно использовать библиотеку конструкторско-технологических решений (КТР) или модулей (КТМ), устанавливающих взаимосвязь между конструкторским решением и вариантами технологии для его реализации.

Результат решения – проекция объекта на совокупность КТМ. Создается информационная модель, отображающая конструкцию объекта, на основе которой может быть сформирован рабочий проект (конструкторская документация на изделие, спецификация и т.п.), а также информационная база для формирования альтернативных технологических процессов.

При технологической подготовке на основе полученной совокупности КТМ формируются альтернативные планы обработки деталей и формирования сборочных единиц. Решение задачи может осуществляться с учетом дополнительных условий, предъявляемых к технологии, системой планирования и управления производством.

Задача решается в два этапа:

1)       структурный синтез альтернативных технологий на основе КТМ и технологических циклов (ТЦ), их образующих;

2)       определение параметров технологических циклов, на основе чего создается детальный операционный технологический процесс и формируются УП для оборудования ЧПУ.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы. Рассмотрено информационное представление процесса подготовки производства для фазового и совмещенного проектирования. Проведена интеграция процессов функционального, объектного и процессного проектирования и создание единого информационного пространства на основе единой модели объект-процесс-среда и интегрированной инструментальной среды ²СПРУТ². Показана особая роль методической интеграции при организации совмещенного проектирования.

Список литературы

1.  Смирнов А.В., Юсупов Р.М. Совмещенное проектирование: необходимость, проблемы внедрения, перспективы. - С.-Пб: СПИиРАН, 1992. - 36 с.

2. Савинов А.М. Процедурная модель объекта для специализированной сквозной САПР в единой инструментальной среде. Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. - 1993. -№ 1.

3. Савинов А.М., Ковалевский В.Б. Информационная интеграция конструкторско-технологического проектирования // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. -№3. -1995. - С.24-29.


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=998
Версия для печати
Выпуск в формате PDF (1.42Мб)
Статья опубликована в выпуске журнала № 3 за 1998 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: