Software & Systems

В современном машиностроительном производстве использование САПР давно стало промышленным стандартом. Предприятия все больше ориентируются на ведение электронного документооборота, поскольку это дает существенный выигрыш в сроках технической подготовки производства, позволяя более оперативно реагировать на стремительно изменяющиеся условия рынка. В связи с этим перед специалистами промышленных предприятий встает вопрос о дальнейшем повышении эффективности работы с применением САПР.

В настоящее время разработаны и используются разнообразные программные приложения и комплексы для решения задач бухгалтерии, снабжения, конструкторской подготовки. Однако в технологической подготовке производства (ТПП) уровень автоматизации работ по-прежнему остается достаточно низким. Связано это прежде всего с особенностями данной предметной области: преобладанием описательных форм представления информации при минимальном числе вскрытых аналитических зависимостей, а также с опытом специалистов.

Таким образом, повышение эффективности труда в ТПП с использованием САПР – одна из актуальных и труднорешаемых проблем современного машиностроения.

Работы по созданию технологических САПР на кафедре технологии газонефтяного машиностроения Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина (г. Москва) ведутся более двадцати лет. Создано пять версий системы комплексной автоматизации технологической подготовки производства (СКАТ ПП), которая в начале 90-х годов нашла применение на более чем 200 предприятиях России и стран СНГ, а также в учебном процессе на нескольких кафедрах университета. В настоящее время разработана шестая версия системы, построенная на базовых принципах более ранних версий, но имеющая более развитый и удобный интерфейс и еще большую функциональность.

  Организация работ в СКАТ ПП

Различные структуры машиностроительных предприятий, выпускаемая продукция, средства технического оснащения и формы организации производства требуют от технологической САПР наличия возможностей адаптации к условиям конкретного предприятия. Поэтому главный принцип, заложенный в основу СКАТ ПП, – лояльность к пользователю, в данном случае заключающаяся в том, что в системе создан такой инструментарий, который позволяет пользователю самостоятельно регламентированно наполнять систему не только необходимой для выполнения проектных работ информацией, но и пользовательскими алгоритмами, обеспечивающими решение частных задач технологического проектирования.

В структуре системы два основных уровня: 1) настройка системы на выполнение работ в организационно-технической среде (ОТС) конкретного предприятия; 2) решение комплекса проектных задач, соответствующих выбранным на первом уровне системы разделам.

На первом уровне для выполнения конкретных проектных работ необходимо сначала выбрать определенное бюро (технологический передел) в структуре предприятия, конкретного пользователя и режим работы системы (личный, общий или обучение). Инструментальные средства первого уровня системы позволяют создавать и редактировать новые бюро, регистрировать пользователей системы с разграничением их прав (администратор или пользователь) и т.д., иными словами, проводить адаптацию системы.

На втором уровне осуществляется проектирование. При этом информационное наполнение системы будет определяться выбором, сделанным на первом уровне. Например, БД оборудования и режимов, формы бланков выходных документов и прочее будут разными для различных бюро. Аналогично каждый пользователь может настроить систему под себя.

Программные средства второго уровня позволяют:

-    осуществлять проектирование технологических процессов (ТП) в одном из двух режимов: диалоговом (редакторском) или интерактивном (полуавтоматическом), а также проводить обработку результатов проектирования;

-    наполнять систему различной информацией, необходимой для проектирования ТП, то есть создавать и редактировать БД и проектные задачи.

  Проектирование ТП

Проектирование ТП изготовления изделия и его элементов – наиболее ответственный и сложный этап, поскольку каждое принимаемое при этом решение оказывает непосредственное влияние на качество получаемого в процессе его реализации изделия.

Автоматизированное проектирование ТП традиционными методами (в диалоговом режиме) реализовано в СКАТ ПП на основе специального технологического редактора. Процесс проектирования заключается в формировании упорядоченной последовательности строк, каждая из которых имеет определенный код в соответствии с ЕСТД. Например, строка описания технологической операции (код «А»), технологической оснастки (код «Т»), режимов обработки (код «Р») и т.п. Средства редактора позволяют корректировать содержание информации в строках, а также контролировать ее структуру в соответствии с шаблонами строк каждого кода.

Кроме того, в процессе проектирования пользователь может обратиться к БД системы или запустить в работу проектную задачу. БД позволяют пользователю выбрать для разрабатываемого ТП инструмент, оборудование, приспособления и пр., а проектные задачи дают возможность провести обработку данных по заложенным в системе алгоритмам, например, рассчитать режимы резания, припуски и т.д.

В последней версии системы появился полуавтоматический режим работы, предоставляющий пользователю качественно более высокий уровень автоматизации процесса проектирования ТП. В этом режиме проектирование начинается с ввода исходных данных, то есть информации о детали. Ввод осуществляется путем построения дерева элементов детали (групп поверхностей) и ука- зания связей между элементами (размеров и отклонений от взаимного расположения). Затем в интерактивном режиме решаются следующие задачи:

-    выбор комплектов технологических баз для обработки элементов детали;

-    назначение планов обработки (состава переходов) элементов детали;

-    подбор оборудования оснастки и режимов обработки на каждом переходе;

-    построение окончательного маршрута обработки.

Работа пользователя с системой на каждом из этапов представляет собой диалог: на основании заложенных в системе алгоритмов пользователю предлагается наиболее подходящее проектное решение, а пользователь может либо принять его, либо продолжить анализ, чтобы найти альтернативный вариант, либо предложить свой.

Результатом работы программных средств является последовательность строк ТП, переданная в редактор системы. Средства редактора позволяют откорректировать текст полученного ТП, сохранить его или вывести на печать.

  Создание и настройка БД системы

БД и проектные задачи, созданные при разработке системы и поддерживающие работу программных средств технологического проектирования, передаются пользователю системы при стандартном комплекте поставки. В процессе эксплуатации возникает необходимость в дополнении существующих в системе БД и проектных задач новыми элементами. Для этого в системе создан раздел «Адаптация», средства которого позволяют пользователю самостоятельно решать задачи дополнения существующих в системе БД и проектных задач, что определяет лояльность системы к пользователю.

Программные средства раздела предоставляют пользователю следующие возможности.

1. Формирование БД на основе таблиц соответствий, то есть таблиц, каждая строка которых содержит множество свойств одного объекта. Поиск в такой таблице производится на основе какого-либо заранее указанного ключевого свойства с учетом логических выражений (>, <, =). Такими таблицами представляются каталоги инструмента, оборудования, оснастки и т.п. В качестве примера таблиц этого типа приведена таблица 1, являющаяся фрагментом нормативно-справочной литературы на спиральные сверла.

Таблица 1

Пример таблицы соответствий

На основе поиска по ключевому полю (диаметр сверла) выбирается соответствующая строка таблицы и определяются параметры выбранного сверла, используемые в дальнейших проектных работах.

2. Формирование БД на основе таблиц решений, то есть таблиц, элементы которых включают значения какого-либо одного параметра решаемой задачи. К ним, как правило, относятся таблицы, содержащие данные для расчета режимов обработки, норм времени и др. Примером такой таблицы является таблица 2, позволяющая по известным входным параметрам (материал, твердость, группа подач и диаметр инструмента) определить подачу при развертывании.

Таблица 2

Пример таблицы решений

3. Для решения особо сложных проектных задач расчетного характера с элементами логики предназначен специальный русифицированный проблемно-ориентированный язык СКАТ. Проектная задача на языке СКАТ представляет собой текстовый файл, который может быть выполнен системой; строками файла являются операторы языка, реализующие алгоритм решения задачи.

Операторы языка СКАТ позволяют:

-    вводить данные с использованием числовых полей или меню;

-    выбирать информацию из таблиц соответствий или решений системы;

-    проводить расчет по формулам;

-    использовать логические условия на выполнение операторов (ЕСЛИ … ТО …);

-    выводить данные на экран или в буфер системы для последующего использования.

Задачи на основе языка программирования СКАТ дают возможность пользователю наполнить систему алгоритмами решения таких задач, как расчет режимов резания, припусков, подбор оборудования и оснастки на основе нескольких критериев и т.д.

Таким образом, можно сделать вывод, что рассмотренная система обладает всем необходимым функционалом для решения задач ТПП. Инструментарий системы позволяет максимально адаптировать ее к условиям конкретного предприятия, что создает предпосылки для существенного повышения эффективности работ в технологической подготовке машиностроительного производства.

Литература  

1.   Кондаков А.И. САПР технологических процессов: учеб. для вузов. М.: Издат. центр «Академия», 2007. 272 с.

2.   Новиков О.А., Комаров Ю.Ю., Байбаков С.В. Автоматизация проектных работ в технологической подготовке машиностроительного производства. М.: Изд-во МАИ, 2007.

3.   Проектирование технологий машиностроения на ЭВМ / О.В. Таратынов [и др.]. М.: МГИУ, 2006. 519 с.