На багатьох сучасних підприємствах використовуються проектування, або САПР. Існує велика кількість постачальників подібних рішень. Функції і можливості даних систем проектування, зокрема представлених спеціалізованим ПО відповідного призначення, можуть бути самими різними. У чому полягає сутність САПР? Які нюанси розробки даних систем?
Що це системи автоматизованого проектування?
САПР - це автоматизовані системи, які покликані реалізовувати ту чи іншу здійснення проектування. На практиці вони являють собою технічні системи, що дозволяють, таким чином, автоматизувати, забезпечити незалежне від людини функціонування процесів, що становлять розробку проектів. Залежно від контексту під САПР може розумітися:
Програмне забезпечення, що використовується в якості основного елемента відповідної інфраструктури;
Сукупність кадрових і технічних систем (включаючи ті, що передбачають залучення САПР у вигляді ПО), що застосовуються підприємством з метою автоматизації розробки проектів.
Таким чином, можна виділити більш широку і вузьку трактування терміна, про який йде мова. Складно сказати, яка з них застосовується в бізнесі частіше, все залежить від конкретної сфери використання САПР, тих завдань, які покликані вирішувати дані системи. Наприклад, в контексті окремо взятого виробничого цеху під САПР, ймовірно, буде розумітися конкретна програма для автоматизованого проектування. Якщо мова йде про стратегічне планування розвитку підприємства, дане поняття буде, ймовірно, відповідати більш масштабної інфраструктурі, задействуемих з метою підвищення ефективності розробки різних проектів.
Варто відзначити, що САПР - це абревіатура, яка і розшифровуватися може по-різному. У загальному випадку вона відповідає словосполучення «система автоматизованого проектування». Разом з тим є й інші варіанти розшифровки відповідної абревіатури. Наприклад, вона може звучати як «система автоматизації проектних робіт».
В англійській мові російському терміну САПР за змістом відповідає абревіатура CAD, в деяких випадках - CAX. Розглянемо більш докладно, в яких цілях можуть створюватися системи автоматизованого проектування в машинобудуванні та інших сферах.
Цілі створення САПР
Головна мета розробки САПР - підвищення ефективності праці фахівців підприємства, які вирішують різні виробничі завдання. Зокрема, пов'язані з інженерним проектуванням. Підвищення ефективності в даному випадку може здійснюватися за рахунок:
Зниження трудомісткості процесу проектування на виробництві;
Скорочення термінів реалізації проектів;
Зниження собівартості проектних робіт, а також витрат, пов'язаних з експлуатацією;
Забезпечення підвищення якості інфраструктури проектування;
Зниження витрат на моделювання, а також проведення випробувань.
САПР - це інструмент, що дозволяє домогтися зазначених переваг за рахунок:
Автоматизації документації;
Розглянемо тепер, в якій структурі може бути представлена САПР.
структура САПР
Система автоматизованого проектування технологічних процесів, наприклад, може включати наступні компоненти:
Комплекс елементів автоматизації;
Програмно-технічну інфраструктуру;
Методичні інструменти;
Елементи підтримки функціональності САПР.
Поширений підхід, відповідно до якого в структурі САПР слід виділяти різні підсистеми. Ключовими прийнято вважати:
Обслуговуючі підсистеми, які підтримують функціонування основних проектують компонентів САПР, інфраструктури, що відповідає за обробку даних, підтримання ПО;
Проектують підсистеми, які в залежності від співвіднесення з об'єктом розробки можуть бути представлені з об'єктними завданнями або ж інваріантними, тобто пов'язані з реалізацією конкретних проектів або ж з сукупністю кількох.
САПР - це системи, які включають в себе певні функціональні компоненти. Розглянемо їх особливості.
компоненти САПР
Автоматизоване проектування систем управління і промислової інфраструктури, як ми вже знаємо, складається з різних підсистем. У свою чергу, їх складовими є компоненти, які забезпечують функціонування відповідних елементів САПР. Наприклад, це може бути та чи інша програма, файл, апаратне забезпечення. Компоненти, що володіють загальними ознаками, формують засоби забезпечення систем проектування. Такі можуть бути представлені такими основними різновидами:
Системи, що застосовуються з метою розробки різних креслень;
САПР, створені для геометричного моделювання;
Системи, призначені для автоматизації розрахунків в рамках інженерних проектів, а також динамічного моделювання;
САПР, призначені для здійснення комп'ютерного аналізу різних параметрів по проектам;
Засоби автоматизації, які використовуються з метою технологічної оптимізації проектів;
САПР, які використовуються з метою автоматизації планування.
Варто зазначити, що цю класифікацію слід вважати умовною.
Автоматизована система технологічного проектування може включати в себе найширший спектр функцій з числа тих, що перераховані вище, і не тільки. Конкретний перелік можливостей САПР визначає насамперед розробник відповідної системи. Розглянемо, які в принципі завдання він може вирішувати.
Розробка САПР
Проектування автоматизованих систем обробки інформації, управління, програмування і реалізації інших функцій, спрямованих на підвищення ефективності розробки проектів в тих чи інших галузях, - процес, який характеризується високим рівнем складності і вимагає від його учасників здійснення вкладення значних ресурсів - трудових, фінансових. Експерти виділяють кілька основних принципів, відповідно до яких може вестися розробка САПР. У числі таких:
уніфікація;
комплексність;
Відкритість;
Інтерактивність.
Розглянемо їх докладніше.
Уніфікація як принцип розробки САПР
Робота з системами автоматизованого проектування як на стадії їх розробки, так і в період користування відповідною інфраструктурою передбачає дотримання принципу уніфікації, відповідно до якого, ті чи інші рішення можуть однаково ефективно і за схожими алгоритмами впроваджуватися в різних галузях виробництва. Даний принцип передбачає, що людина, що використовує знайомий йому модуль САПР або, наприклад, методику автоматизованого проектування в одному середовищі, без зусиль зможе адаптувати їх до специфіки застосування в інших умовах.
Уніфікація САПР має значення і з точки зору розвитку підприємства - розробника відповідної системи: чим більш універсальними будуть модулі і підходи, які даний господарюючий суб'єкт пропонує ринку, тим більше інтенсивним може бути його зростання, тим вище конкурентоспроможність і готовність нових споживачів до співпраці.
Комплексність як принцип розробки САПР
Наступний принцип, який характеризує процес проектування автоматизованих систем, - комплексність. Він передбачає, що виробник САПР зможе наділити свій продукт компонентами, які дозволять його користувачеві вирішувати поставлені завдання на самих різних рівнях реалізації проекту. Даний аспект, можливо, є ключовим з точки зору забезпечення конкурентоспроможності продукту і освоєння їм нових ринків. Але при цьому слід мати на увазі, що навіть самі комплексні рішення повинні задовольняти іншим ключовим принципам розробки САПР. У числі таких - відкритість.
Відкритість як принцип розробки САПР
Відкритість в даному контексті можна розуміти по-різному, але у всіх випадках її інтерпретація буде доречною. Розробка системи автоматизованого проектування - процес, який повинен перш за все характеризуватися відкритістю з точки зору формування зворотного зв'язку між виробником САПР і її користувачами. Людина, вповні відповідну систему, повинен мати можливість інформувати її розробника про виявлені проблеми, особливості функціонування САПР в різних умовах, передавати бренду-виробнику свої побажання щодо поліпшення продукту.
Відкритість у розробці САПР також може виражатися в готовності виробника здійснювати активний моніторинг технологічних розробок, в тому числі від конкуруючих виробників, відстежувати різні тренди. В даному випадку провідну роль в бізнесі можуть грати не тільки технологічні підрозділи, але, наприклад, маркетологи компанії, фахівці з PR, менеджери, що відповідають за переговори фірми з партнерами.
Відкритість при розробці САПР - це також готовність розробника відповідної системи до прямого діалогу з іншими постачальниками, які знову ж таки можуть бути його прямими конкурентами. Обмін технологіями, що дозволяють створювати продукти, за допомогою яких може бути здійснено ефективне автоматизоване проектування систем управління, промислової інфраструктури, інженерних розробок, також є значущим фактором підвищення конкурентоспроможності бренду, яке постачає САПР в тих чи інших сегментах ринку.
Інтерактивність як принцип розробки САПР
Наступний найважливіший принцип створення САПР - інтерактивність. Він передбачає насамперед створення розробником відповідних систем інтерфейсів, максимально полегшують процедуру їх задіяння людиною, а також здійснення ним необхідних комунікацій з іншими користувачами САПР.
Ще один аспект інтерактивності - забезпечення в необхідних випадках взаємодії між різними модулями систем автоматизованого проектування в рамках формування виробничої інфраструктури.
Можна відзначити, що принцип інтерактивності тісно пов'язаний з першим - уніфікацією. Справа в тому, що обмін даними в рамках тих чи інших інтерактивних процедур найбільш ефективним буде за умови необхідної стандартизації взаємодії між тими чи іншими суб'кт. Це може виражатися в уніфікації файлових форматів, документів, процедур, мови, інженерних підходів при розробці тих чи інших проектів.
Особливо велике значення розглянутий принцип грає в САПР, за допомогою яких здійснюється автоматизоване проектування інформаційних систем. Дана сфера застосування САПР характеризується, зокрема, високим ступенем потреби користувачів відповідної інфраструктури:
У регулярному, динамічному взаємодії між собою;
Забезпеченні зв'язків між великою кількістю модулів САПР;
Здійсненні оптимізації різних інтерактивних процедур;
Оперативному формуванні звітності.
Тільки за умови достатньої інтерактивності систем автоматизованого проектування користувачі мають право розраховувати на ефективне рішення подібних виробничих завдань.
Розробку САПР ТП можна розглядати як процес створення і безперервного вдосконалення зазначених раніше систем. В даний час основними розробниками САПР ТП є спеціалізовані організації. Системи поставляються на ринок як програмні (програмно-технічні, програмно-методичні) комплекси.
Впровадженням, експлуатацією і модернізацією підсистем і компонентів САПР ТП на підприємствах, як правило, займаються спеціалізовані підрозділи - відділи (служби) САПР, що включають групи фахівців відповідних профілів при тісній взаємодії з розробниками САПР ТП. Розвиток системи здійснюють силами фахівців підприємства з залученням фахівців-розробників, а при необхідності фахівців інших організацій, наприклад науково-дослідних інститутів і вищих навчальних закладів
Принципово важливим є підбір групи фахівців - безпосередніх розробників САПР ТП. Технічне керівництво групою повинен здійснювати фахівець, який має базову технологічна освіта, яка має глибокі знання в області технології машинобудування. Розробку проекту системи, необхідних моделей і специфікацій повинні виконувати фахівці-технологи, можливо із залученням консультантів з промисловості, дослідних організацій технологічного профілю або вищих навчальних закладів. Програмно-технічну реалізацію системи здійснюють фахівці-програмісти. Тестування і доведення системи виконують спільно фахівці-технологи і фахівці-програмісти.
Для організації - розробника САПР ТП створювана система є виробом, для якого характерно проходження (з урахуванням специфіки) всіх основних етапів його життєвого циклу.
На етапі маркетингу досліджують стан ринку САПР ТП. Метою дослідження є визначення найбільш актуальних потреб ринку, основних тенденцій розвитку САПР ТП і науково-методичних концепцій, реалізованих в наявних системах. В результаті визначають основні характеристики конкурентоспроможної САПР ТП і основні (концептуальні) принципи її побудови. Встановлюють орієнтовні терміни і вартість створення системи. Природно, що прагнуть розробити систему в мінімальні терміни, інакше її ринкову «нішу» можуть зайняти конкуренти. Завершують цей етап життєвого циклу вироби оформленням технічного завдання на розробку системи.
Технічне завдання - основний обов'язковий документ, з створення та узгодження якого починають розробку САПР ТП. Цей документ визначає зміст проекту та основні вимоги до розроблюваної системі, умови приймання і оцінку її придатності для експлуатації, т. Е. Завершення розробки. Технічне завдання оформляють відповідно до вимог стандартів і передбачають в ньому наступні основні розділи.
1. Найменування і область застосування. В цьому розділі конкретно вказують основні функції, які повинна виконувати розробляється система.
2. Характеристика системи, як об'єкта. Вказують, що повинна являти собою фізична реалізація САПР ТП (пакет прикладних програм, програмний комплекс, програмно-технологічний і програмно-методологічний комплекс), а також її основні підсистеми (модулі).
3. Мета і структура розробки. Представляють узагальнену структурну модель, що розробляється з зазначенням взаємозв'язків її основних підсистем або елементів. У загальному вигляді описують взаємодії елементів, вказують зміст вхідної інформації, необхідної для роботи системи і спосіб її введення.
4. Технічні вимоги САПР ТП до забезпечення:
Технічному. Вказують склад, конфігурацію і характеристики основних технічних засобів, на яких реалізується система;
Інформаційному. Для програмних комплексів вказують необхідний склад баз даних, що використовуються розробляється системою при експлуатації;
Програмного. Вказують операційну систему, а також найменування базового середовища програмування і її версію. Розкривають склад програмного забезпечення, що розробляється;
Організаційному. Крім розробки комплексу необхідних документів, технічного завдання, докладно описують процедуру здачі-приймання розробки (як всередині організації-розробника, так і для зовнішніх замовників). Приймання САПР ТП проводять за результатами проходження тестових прикладів, зміст яких визначає замовник за погодженням з розробником.
5. Стадії та етапи розробки. Представляють календарний план (бізнес-план) робіт зі створення САПР ТП із зазначенням номерів етапів останніх, змісту, термінів виконання для кожного з етапів, вартості, форм і видів звітності. Виконання кожного етапу розробки САПР ТП ретельно документують у відповідності зі стандартами Єдиної системи програмної документації. Замовник (покупець) системи може встановити особливі вимоги до неї, як по оформленню, так і за її спеціалізації та адаптованості до конкретних умов.
Початкового етапу розробки САПР ТП відповідає уточнення концепції побудови системи і створення її концептуальної моделі.
Концептуальна модель визначає основні функції системи, що розробляється і їх взаємозв'язку. При її створенні для розроблюваної САПР ТП визначають:
Предметну область;
Основні функції;
Основні завдання, які вирішуються при виконанні виділених функцій;
Склад вхідний і вихідний інформації;
Основні інформаційні зв'язки виділених функцій.
Під предметною областю розуміють область знань, що використовуються при формуванні системою проектного технологічного рішення. Іноді під предметною областю розуміють спеціалізацію (проблемну орієнтованість) системи на формування об'єктів проектування певного виду. Наприклад, САПР технологічних операцій токарної обробки. По можливості предметна область системи повинна бути вузькою (локальної). Визначення предметної області системи і її структури є самостійним, складним, творчим етапом проектування. Часто для цього використовують семантичні мережі.
Одним з основних сучасних методів, використовуваних при розробці моделей різних автоматизованих систем підтримки рішень, є метод структурного аналізу, представлений в CALS-стандарті FIPS PUB 183 (IDEFO). У науково-технічній літературі даний метод називають також методом Росса, методом SA-діаграм, SAD, SADT.
Метод передбачає послідовну деталізацію проектованої системи «зверху вниз». Виділяють різні рівні розгляду аналізованої (проектованої) системи. На кожному рівні представляють розкладання аналізованої системи, більш деталізоване, але повністю еквівалентне попереднього рівня. При цьому розглядають не тільки систему, а й навколишнє її середовище, також піддається послідовної деталізації разом з системою. Графічне і текстовий опис структурованої системи у вигляді необхідних схем і пояснень до них утворюють модель системи, яка буде показувати останню з певної точки зору.
Вхідні і вихідні дані, найменування яких вказується у відповідних стрілок схеми моделі верхнього рівня, визначаються, як правило, технічним завданням на розробку системи.
На верхніх рівнях здійснюють функціональне розбиття моделі без урахування і вибору методів реалізації, тобто без зображення на схемах стрілки механізму. Коли деталізація буде проведена досить докладно і з'явиться можливість вибрати ефективні засоби реалізації, тоді можна повернутися до вибору механізму. Механізм не визначається не з входу, не з виходу, не з управління і їх не визначає, будучи незалежною складовою середовища. Для моделей верхнього рівня також може бути недостатньо виразно зміст управління. В цьому випадку слід використовувати узагальнюючі найменування відповідних стрілок, наприклад, для моделей операцій: «інформаційне забезпечення», деталізуючи їх зміст в моделях наступних рівнів.
Модель системи являє собою ієрархічний набір схем (структурних діаграм), отриманих в результаті її послідовного аналізу. Кожна схема є деталізацією будь-якого об'єкта (предмета або операції) і навколишнього середовища зі схеми попереднього (більш високого рівня). При цьому аналізований об'єкт представляється на схемі у вигляді набору об'єктів (не більше 6), зображуваних у вигляді прямокутників і зв'язків між ними, зображуваних стрілками входу, виходу і управління.
Концептуальна модель відповідає етапу ескізного проектування САПР ТП.
Концептуальне моделювання іноді виконують ще до розробки технічного завдання. В цьому випадку фрагменти концептуальної моделі, що відображають особливості і відмінності розроблюваної САПР ТП від існуючих, призводять в технічному завданні.
Наступним етапом створення САПР ТП є розробка її функціональної моделі.
Функціональна модель описує функції і структуру програмних засобів розроблюваної системи, будучи першим документом технічного проекту. Для розробки функціональних моделей використовується метод структурного аналізу з доповненнями для опису не тільки функціональної структури системи, а й укрупненої структури програмного забезпечення.
Функціональні програмні модулі обмінюються інформаційними повідомленнями, службовцями, в основному, для запуску одних модулів іншими.
Загальні вимоги до оформлення схем функціональної моделі в цілому аналогічні вимогам до оформлення концептуальних моделей.
При розробці структурних діаграм концептуальних і функціональних моделей САПР ТП використовують засоби автоматизації, наприклад, пакет DESIGN IDEF (продукт фірми Metasoft-ware Corp, США) або пакети автоматизованого аналізу бізнес-процесів, наприклад BPWin.
Робота програмних модулів, виділених у функціональній моделі, може здійснюватися в інтерактивному (діалоговому) або пакетному (автоматичному) режимах. Для забезпечення реалізації кожного з режимів при проектуванні САПР ТП розробляють відповідні документи.
Діалог кінцевого користувача з програмними засобами розробляється САПР ТП описується в документі, званому «Сценарій діалогу», що розробляється на етапі технічного проекту. Опис сценарію діалогу орієнтоване на користування графічного многооконного інтерфейсу (типу Micro soft Windows) і графічне меню (піктографічний інтерфейс).
Алгоритми, призначені для реалізації в програмних засобах розробляється САПР ТП, представляють в документі «Опис алгоритмів», який складається на етапі технічного проекту. На представлені алгоритми здійснюються посилання з документа «Сценарій діалогу». Спільно з іншими документами, що дають опис (специфікацію) проектованої системи, даний документ утворює комплект взаємозалежних описів технічного проекту, достатній для програмування автоматизованої системи.
Інформаційна модель САПР ТП призначена для опису складу та структури інформаційного забезпечення, необхідного для функціонування САПР ТП. Розробник-технолог зазвичай визначає тільки склад інформаційної моделі, не розглядаючи її структуру (питання організації взаємодії інформаційних об'єктів, їх ставлення, організацію зберігання даних і т.д.).
При остаточному прийманні розробленої системи проводять її випробування, для виконання яких розробляють і затверджують відповідну програму.
Після підписання необхідної приймально-здавальної документації систему вважають готової до продажу (тиражування) або експлуатації конкретним замовником.
ЛІТЕРАТУРА
1. Діалогові САПР технологічних процесів [Текст]: Підручник для вузів / В.Г. Митрофанов [и др.] - М .: Машинобудування, 2000. - 232с.
2. САПР в технології машинобудування [Текст]: навчальний посібник. - Ярославль: Ярослов. держ. техн. ун-т, 1995. - 298с.
3. Кондаков, А.І. САПР технологічних процесів [Текст]: підручник для студ. вищ. навч. завідомо суперечною інтересам. / А.І. Кондаков. - М .: «Академія», 2007. - 272с.
4. Суслов, А.Г. Наукові основи технології машинобудування [Текст] / А.Г. Суслов, А.М. Дальський. - М .: Машинобудування, 2002. - 306 с.
5. Інформаційна підтримка життєвого циклу виробів машинобудування: принципи, системи і технології САLS / ІПІ [Текст]: навчальний посібник для студ. вищ. навч. закладів / О.М. Ковшов [и др.]. - М .: Видавничий центр «Академія», 2007. - 304с.
- Дивіться також:
Lecture 10_Разработка принципової схеми ТП.doc
Лекція 10. Розробка принципової схеми технологічного процесуРозробка принципової схеми технологічного процесу-друга стадія проектування ТП методом синтезу.
На відміну від технологічного маршруту, який може бути відображений послідовністю операцій, принципова схема (ПС) ТП описується як послідовність етапів обробки. При розробці МОП визначені стадії обробки поверхонь без урахування термічної обробки. Перелік етапів обробки всієї деталі містить термічну обробку.
Для розробки ПС необхідно:
1). в майбутньої САПР ТП сформувати перелік типових етапів обробки для групи деталей в певних умовах виробництва. Для кожного етапу визначається формалізоване умова вибору для обробки поверхонь поточної деталі або всієї деталі.
2). при проектуванні поточного ТП вибрати етапи обробки поточної деталі з переліку етапів в залежності від характеристик деталі.
Вихідними даними для розробки ПС: оптимальні маршрути обробки окремих поверхонь, базова, керівна і довідкова інформація з проектування ТП.
Формування переліку етапів обробки
Встановлення оптимального складу типових етапів обробки для деталей різних класів є складним завданням. Тут необхідно керуватися загальною рекомендацією організаційно-технологічного характеру: досвід ТП показує, що число етапів має бути мінімально можливим, щоб в загальному обсязі інформації не губилися і не нівелювалися головні і другорядні питання обробки деталей, але в той же час досить великим, щоб врахувати всі особливості обробки деталей.
У табл. 10.1 наводиться перелік з 13 етапів, який є досить універсальним, розрахований на формування принципової схеми для деталей різної конфігурації і ступеня складності з урахуванням термічної і хіміко-термічної обробки.
^
Етапи ТП Таблиця 10.1
| позначення | Найменування | Призначення і характеристика |
| Е1 | заготівельний | Отримання заготовки та її термообробка |
| Е2 | Чернової | Знімання зайвих напусків і припусків |
| ЕЗ | термічний I | Термообробка - поліпшення, старіння |
| Е4 | напівчистової I | Точність обробки 11-13-й квалітет, шерохова тости поверхонь R a 1,25 |
| Е5 | термічний II | цементація |
| Е6 | напівчистової II | Знімання цементаційна шару на поверхнях, що оберігає від цементації |
| Е7 | термічний III | Загартування, поліпшення |
| Е8 | чистової I | Точність обробки 7-9-й квалітет, шорсткість R a 0,32 |
| Е9 | термічний IV | Азотування, старіння |
| Е10 | чистової II | Шліфування поверхонь, охороняє від азотування |
| Е11 | чистової III | Точність обробки 7-6-й квалітет, шорсткість поверхонь R a 0,16 |
| Е12 | гальванічний | Хромування, нікелювання і ін. |
| Е13 | доводочний | Отримання шорсткості поверхні R a 0,04 |
При формуванні етапів обробки слід враховувати технологічні особливості обробки окремих поверхонь, які можна розглядати як дві групи: технологічно прості і технологічно складні поверхні.
Технологічно прості - поверхні деталей, для яких застосовуються тільки методи механічної обробки. Технологічно складні - поверхні деталей, при формуванні яких поряд з механічною обробкою застосовуються термічні, гальванічні та інші методи обробки або покриття поверхні. У загальному випадку вважається, що при обробці технологічно простих поверхонь зберігається послідовність стадій у вигляді маршруту обробки для конкретної поверхні. Формування технологічно складних поверхонь характеризується, як правило, порушенням цієї послідовності. Так, в кінці процесу обробки деталі, на стадіях тонкої обробки, можуть виконуватися роботи, пов'язані з розміткою, формуванням технологічних баз. У той же час виконання робіт, характерних для даного етапу обробки, може проводитися на різних її стадіях. Так, «формування заготовки під повторне старіння» виконується на чорновий, напівчистової і чистової стадіях. Це багато в чому пов'язано з усталеними на підприємстві традиціями. Щоб врахувати цю особливість і зробити більш пристосованими розробляються САПР ТП, запропоновано розглядати пріоритетні і варіантні стадії і етапи обробки.
Якщо при призначенні етапу обробки керуються об'єктивними технічними критеріями, інструкціями, рекомендаціями, статистичними даними, а процес прийняття рішення носить алгоритмічний характер, то така реалізація конкретного етапу буде пріоритетною. При варіантної реалізації технолог керується суб'єктивними міркуваннями, вказівками керівництва і т.д., а прийняте рішення можна вважати «вольовим». Слід зазначити, що пріоритетна реалізація етапів характерна для конкретної, як правило, однієї стадії обробки, а варіантна - для ряду близьких за характером стадій.
Синтез переліку етапів обробки відноситься до трудноформалізуемим задачам і розробляється з використанням діалогового режиму роботи на ЕОМ. Для подання переліку зручним засобом є фрейми (комплексні таблиці) з умовами вибору.
Вибір етапів обробки
Завдання вибору етапів обробки аналогічна задачі визначення маршруту обробки деталі на основі типізації. Для вибору етапів обробки деталі необхідно встановити певний склад умов і критеріїв (ознак) для функціонування кожного етапу в принциповій схемі обробки поточної деталі.
Класифікаційні ознаки поділяються на такі групи: конструктивно-технологічні ознаки деталей загального призначення (точність, шорсткість поверхонь, матеріал); конструкторсько-технологічні ознаки особливостей формування заготовок; наведені величини припусків; відомості про жорсткість заготовки; відомості про твердість, міцності заготовки.
Виявлений склад ознак і умов вибору етапів дозволяє вибрати велике число варіантів можливих рішень. Однак вони в значній мірі скорочуються в разі алгоритмічного вибору рішень. У той же час введення умов, визначених «вольовим рішенням», дає можливість врахувати все різноманіття особливостей, властивих конкретному виробництву.
Для побудови переліку етапів необхідно об'єднати набір технологічних рішень у вигляді типових етапів з умовами їх функціонування. Порівнюючи конкретні ознаки, що характеризують аналізовану деталь, з умовами вибору типових етапів в переліку отримують принципову схему ТП конкретної деталі. Як було відзначено, цю операцію зазвичай виконують за допомогою комплексних таблиць рішень.
При виборі етапів обробки використовують апарат логічної алгебри, головним завданням якої є структурний моделювання будь-яких дискретних систем, що характеризуються кінцевим числом станів.
Кожна умова, що визначає вибір етапу, може перебувати в двох станах - «так» чи «ні»: збігаються або не збігаються ознаки конкретної деталі з умовами виконання етапу. Відомо, що об'єкти з двома можливими станами характеризуються булеві (або логічними) змінними, а відносини між ними представляються булеві функціями - запереченням 
, диз'юнкція Х 1 V Х 2 (V - або, логічна сума) і кон'юнкція Х 1 Х 2 ( - і, логічне твір). У загальному випадку умова вибору етапу представляється у вигляді логічної функції
,
Де КЕ - код етапу, приймає два значення - «так» (1) або «ні» (0); 
- ознаки деталі.
Для деяких етапів, які є обов'язковими для всіх деталей, логічна функція відсутня і приймається КЕ = 1.
У табл. 10.2 наводиться фрагмент комплексної таблиці з перелік з 17 етапів обробки деталей типу тіла обертання. Знак «= =» - знак порівняння «дорівнює» в логічній функції. Наприклад, КЕ = ХТО = = 1.1 - КЕ дорівнює 1, і етап виконується, якщо для деталі необхідна термообробка - нормалізація (при описі деталі з нормалізацією ознакою деталі «ХТО» присвоюється код 1.1 і вираз набуває вигляду 1.1 = = 1.1).
Таблиця 10.2
Перелік етапів обробки| етап обробки | Умова виконання етапу (коментар) | Умова виконання етапу |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. Заготівельний | завжди | КЕ = 1 |
| 2. Підготовчий (обробка центрових отворів) | K3 = f (Z, D), відношення довжини деталі Lдо діаметру Dбільше 5 | KЕ = L / D> 5 |
| 3. Чернової | КЕ = f(ВЗ), вид заготовки - НЕ напівфабрикат з кодом 4 | КЕ = ВЗ = 4 |
| 4. Термообробка | КЕ = f(ХТО), ХТО - нормалізація | КЕ = ХТО = = 1.1 |
| 5. напівчистове | завжди | КЕ = 1 |
| 6. Меднение | КЕ = f(ХТО), | КЕ = ХТО = = 3.2 V V ХТО = = 4.2 |
| 7. напівчистове II (видалення міді з поверхонь з ХТО) | КЕ = f(ХТО), азотування і цементація із захистом меднением | КЕ = ХТО = = 3.2 V V ХТО = = 4.2 |
| 8. Цементація | КЕ = f(ХТО), ХТО - цементація | КЕ = 4< ХТО < 5 |
| 9. напівчистове III (видалення цементи-рованного шару з поверхонь без ХТО при захисті припуском, обробка вторинних поверхонь без ХТО) | КЕ = f(ХТО) | КЕ = ХТО = = 3.1 |
| 10. Термообробка | f= (ХТО), ХТО - гарт або цементація | КЕ = ХТО = = 1.3 V V ХТО = = 1.4 V 4< < XTO < 5 |
| 11. Чистовий 1 | f (R a .K), є хоча б одна поверхню з шорсткістю R a < 2,5 | КЕ = R a < 2,5 |
| 12. Азотування | f(ХТО), ХТО - азотування | КЕ = 3< ХТО < 4 |
| 13. Чистовий II (обробка поверхонь без ХТО при захисті припуском при азотуванні) | f(ХТО), ХТО - азотування з захистом припуском | КЕ = ХТО = = 3.1 |
| 14. Чистовий III (обробка азоту-руемих поверхонь) | f(ХТО), ХТО - азотування | КЕ = 3< ХТО < 4 |
| 15. Чистовий IV (обробка вторинних поверхонь: зуба, шліц, різьблення) | f(Точність) | КЕ = точність< 9 |
| 16. Гальванічний | f(ХТО), ХТО - хромування або нікелювання | КЕ = ХТО = = 2.1 V V ХТО = = 2.2 |
| 17. доводочной | f (R a .K), Є хоча б одна поверхню з шорсткістю R a < 0.16 | КЕ = R a < 0,16 |
В умови виконання етапу 
До- номер циліндричної поверхні деталі з повного опису деталі у вигляді ТКС або на формалізованому мовою. наприклад, 
- шорсткість другий поверхні деталі, До= 2. Для визначення КЕ = 
<2,5 необходимо использовать метод перебора всех поверхностей, чтобы найти хотя бы одну, удовлетворяющую данному условию, чтобы выполнить этап для текущей детали. При отсутствии поверхности с шероховатостью меньше 2,5 мкм КЭ примет значение 0 и этап не будет присутствовать в принципиальной схеме.
Перелік етапів в таблиці 10.2 від переліку в таблиці 10.1 відрізняється тим, що враховується захист від ХТО меднением, що збільшило число можливих етапів обробки.
Результатом поетапної перевірки виконання умов для поточної деталі і вибору етапів є принципова схема ТП із зазначенням номера, найменування етапу, номерів оброблюваних поверхонь з їх характеристиками точності і шорсткості на кожному етапі.
питання до
Об'єктом автоматизації в САПР ТП є проектування.
проектування- це інтелектуальна діяльність людини (групи людей), результатом якої є опис створюваного об'єкта. В САПР ТП об'єктом проектування є технологічний процес.
Проектування складається з послідовності рутинних (нетворчих) і творчих операцій. До числа рутинних відносяться розрахунки за відомими методиками, пошук інформації, оформлення документації. Рутинні операції займають більше половини часу від загальної трудомісткості проектування. САПР здатна знизити трудомісткість цих операцій, використовуючи можливості програмних і апаратних засобів: зберігання, передача та обробка даних, введення-виведення текстової та графічної інформації.
Більшість операцій рутинного характеру є типовими, тобто мають загальну послідовність дій. Для їх виконання потрібно постановка задачі, вихідні дані і послідовність виконання. Наприклад, для вирішення розмірної ланцюга, буде потрібно ввести інформацію про замикає ланці і збільшують або зменшують складових ланках і вибрати метод рішення, який описаний алгоритмом, що зберігаються в пам'яті ЕОМ.
алгоритм- це припис, що визначає послідовність і зміст математичних і логічних дій. На його основі створюється програма. Алгоритм і робота складеної за нього програми пояснюються блок-схемою.
Операції творчого характеру не є типовими, тому їх неможливо описати одним алгоритмом, для їх виконання потрібні досвід, знання і навички інженера, якими САПР не володіє. Можливість зберігання в САПР великих обсягів довідкових даних і алгоритмів типових операцій дозволяє їй виконувати рутинні роботи, за результатами яких інженер приймає рішення.
Способи автоматизованого проектування слід шукати з аналізу структури ТП і логіки прийняття технологом рішень без застосування ПЕОМ.
ТП складається з послідовності операцій, пов'язаних між собою і складаються з встановивши і переходів, як це показано на рис. 3. Операція виконується на одному робочому місці (на одиниці технологічного оснащення) за один або кілька встановивши оброблюваної заготовки в пристосуванні, певним набором інструментів. На одному установе можливо кілька робочих позицій заготовки (наприклад, при установці корпусних деталі на поворотному столі). У кожній позиції виконується кілька переходів різноманітним інструментом. Для виконання одного переходу буде потрібно кілька робочих і допоміжних ходів інструменту. Тому структуру ТП слід розглядати як сукупність елементів різного рівня. Операція є елементом високого рівня, а перехід - елемент низького рівня. Під елементом низького рівня можна розглядати прохід інструменту в переході.
| Мал. 3. Приклад структури ТП обробки різанням: Про - операція, У - установ, П - перехід |
Операція, яка містить більше одного установа, характерна для обробки складної деталі на верстаті з широкими технологічними можливостями. В операціях виготовлення простих виробів можуть бути відсутніми встановити, а в ТП масового виробництва встановити і частина переходів будуть виділені в окремі операції. Відмінність ТП визначається послідовністю і змістом структурних елементів.
Логіка формування операцій, переходів і ТП реалізується двома основними способами: від часткового до загального або від загального до конкретного. У логічному ланцюжку розумової діяльності технолога загальним може бути ТП і операція, і відповідно до окремого слід віднести операцію і перехід, в залежності від наявної вихідної інформації для розробки ТП. Якщо ТП розробляється на підставі уніфікованого ТП, то спочатку вирішується загальне питання по структурі ТП, а потім переходять до вирішення приватних питань щодо змісту (структури) операцій і переходів. Зворотній послідовність характерна при роботі без уніфікованого ТП, коли по конструкції заготовки, деталі і річній програмі приймаються методи обробки поверхонь, схеми базування, складаються переходи, встановити, формуються операції і приходять до спільного рішення - маршрутному ТП.
Більшість структурних елементів ТП різних виробів, незважаючи на відмінності в технології і конструкції, мають подібну структуру або (і) вміст. Тому незалежно від логіки суджень технолога зміст розробки ТП можна розглядати як послідовність вибору типових рішень (типові засоби технологічного оснащення, типові операції, встановили, переходи або проходи) під задану конструкцію виробу і заготовки при річній програмі випуску. Вибір обгрунтований умовами прийняття рішення, які вводить користувач у режимі діалогу, або автоматично вибирається програмою з бази умов. Умови вибору типових рішень формулюються користувачем і вводяться в базу умов для прикладної програми, яка застосовує їх при складанні ТП на технологічно подібні вироби.
На рис. 4 показана блок-схема алгоритму прийняття типових рішень:
блок 1 - наявні безлічі типових рішень;
блок 2 - виклик типового рішення;
блок 3 - умова вибору викликаного рішення;
блок 4 - введення умови вибору рішення;
блок 5 - логічне підсумовування типових рішень для формування приватного (або загальної) рішення;
блок 6 - умова отримання приватного (або загальної) рішення;
блок 7 - введення умови формування приватного (або загальної) рішення;
блок 8 - якщо рішення сформовано, тоді воно виводиться на монітор;
блок 9 - якщо рішення не сформовано за умовою блоку 6 або запропоноване типове рішення не вибрано за умовою блоку 3, тоді перевіряється умова закінчення перебору усім тим натовпом, якщо немає, тоді викликається (блок 2) наступне типове рішення з безлічі в блоці 1;
блок 10 - якщо все типові рішення перевірені (умова блоку 9 виконується), тоді потрібно ввести необхідне типове рішення, яке буде додано в блоці 1 до наявного безлічі і викликано (блок 2) для перевірки за умовою блоку 3 і формування приватного (або спільного рішення ) за умовою блоку 6.
Результатом роботи по запропонованим алгоритмом може стати кілька варіантів ТП, тому наступним завданням технолога стане вибір найбільш ефективного варіанту. Для вирішення цього завдання без застосування САПР технолог використовує досвід і якісні оцінки, які не завжди забезпечують необхідної якості результату.
Якість процесу проектування різко підвищується, якщо на кожному рівні проектування виконувати автоматизований відбір раціональних варіантів проектних рішень за результатами розрахунку кількісних характеристик. Однак при цьому виникає проблема формування критеріїв проміжного відбору найбільш раціональних варіантів на різних рівнях. Наприклад, на рівні (етапі) вибору заготовки аналіз варіантів проводиться за критерієм «собівартість заготовки». Цей критерій не є до кінця об'єктивним, тому що не характеризує витрати на подальшу обробку для досягнення необхідної якості. Проста заготовка (наприклад, круглий прокат для виготовлення ступеневої валу) не забезпечить зниження витрат на обробку різанням. Складні заготовки (поковки, отримані на молоті, на горизонтально-кувальної або на ротаційно-кувальної машинах), нададуть різний вплив на витрати подальшої обробки. Тому в якості критерію слід використовувати сумарну вартість заготовки та механічної обробки при заданій річній програмі випуску. Собівартість деталі можна розрахувати тільки після розробки всіх варіантів ТП і вибрати найбільш економічний. Опрацювання технологій отримання заготовок і їх подальшої обробки з подальшим розрахунком витрат при заданою програмою випуску без застосування САПР потребує значних витрат часу. За допомогою сучасних швидкодіючих комп'ютерів перебір всіх варіантів не зажадає значних витрат часу, дозволить сформувати альтернативні ТП для подібних виробів з іншою програмою випуску, що особливо важливо в умовах гнучкого автоматизованого виробництва.
Цілі і завдання САПР ТП
Завдання технолога полягає в зниженні витрат на досягнення необхідної якості виробу. САПР ТП є інструментом в роботі технолога і повинна сприяти підвищенню продуктивності його праці і поліпшення якості результатів його роботи. Цілі впровадження САПР ТП і завдання, які вирішуються для їх досягнення, наведені в табл. 1.
Таблиця 1
Цілі і завдання САПР ТП
Тривалість циклу підготовки виробництва скорочується при автоматизованому вирішенні задач і паралельному виконанні конструкторських, технологічних і планових розробок. Кожен фахівець приступає до виконання своїх завдань, як тільки в системі з'являються необхідні йому вихідні дані, які є результатом роботи іншого інженера. Паралельна робота реалізується в інтегрованої САПР, що надає кошти і ресурси для фахівців різних відділів, об'єднаних завданнями підготовки виробництва вироби.
Автоматизація прийняття рішень досягається із застосуванням програм переробки інформації про конструкцію виробу для складання ТП його виготовлення. Основою програми є алгоритм, який реалізує послідовність логічних операцій і математичних дій, які виконуються інженером при зборі та аналізі інформації без застосування засобів автоматизації проектування. Залежно від складності виробу і його подібності з вже освоєними застосовуються різні методи технологічного проектування.
Проектування вироби (деталі, заготовки, механізму) або технології його виготовлення полягає в створенні елементів (фрагментів) конструкції або структури ТП з подальшим утворенням зв'язків між ними. Форма, вимоги якості і взаємне розташування фрагментів конструкції вироби (поверхонь деталі, заготовки, деталей механізму) визначають зміст елементів (операцій, переходів) і структуру ТП. Кожному виробу і фрагментами його конструкції відповідає можливий набір ТП і зміст їх елементів. Застосування того чи іншого варіанту з набору визначається можливостями наявних засобів технологічного оснащення і програмою випуску вироби. Для заданих умов виробництва фрагменти конструкції і відповідні їм елементи ТП мають типове зміст.
Тому для автоматизованої розробки ТП буде потрібно інформація про найбільш поширених (типових) фрагментах конструкцій виробів і відповідних їм способи досягнення необхідної якості (елементи ТП) або інформація про вже освоєних виробах і їх технологіях. Крім того, для вирішення технологічних задач необхідна інформація про засоби технологічного оснащення та довідково-нормативні дані.
Автоматизація розробки ТП неможлива без засобів інформаційної підтримки в прийнятті рішень користувачем або системою. Засоби інформаційної підтримки дозволяють систематизувати вироби, технології та їх елементи (класифікація виробів та технологій).
Закладені в системі алгоритми, зміст і обсяг наявної інформації визначають можливості САПР і припускають різну частку участі користувача в прийнятті рішень. За цією ознакою виділяють автоматичний і діалоговий режими розробки ТП.
При розробці ТП приймаються рішення, які відображаються на моніторі і заносяться в шаблони документів. Таким чином, паралельно розробці ТП складається документація і скорочується час на її підготовку.
Якість ТП оцінюється економічним ефектом від впровадження розробленої технології. Ефект визначається рівнем витрат на забезпечення необхідної якості виробу, що виготовляється згідно розробленого ТП. Завдання проектування ТП є багатоваріантної, тому для отримання якісного ТП необхідно порівняти можливі варіанти ТП по досягається показниками якості та рівню пов'язаних з цим витрат.
Без засобів автоматизації технологічного проектування опрацювання можливих варіантів ТП займе багато часу, тому інженер приймає рішення, спираючись на власний досвід, дані нормативної та довідкової літератури, застосовує опубліковані результати досліджень і досвід роботи фахівців інших підприємств. В цьому випадку якість прийнятих рішень залежить від досвіду інженера і достовірності використовуваних джерел інформації.
Досвід дозволяє фахівцеві отримати необхідну рішення, виключивши ряд проміжних суджень і деякі розрахунки між вихідними даними і кінцевим результатом. При роботі із застосуванням САПР досвідчений фахівець з вихідними даними передбачає про зміст рішення і чекає його від системи. Якщо система пропонує рішення відмінне від очікуваного, технологу потрібно засіб аналізу, щоб розібратися в нинішньому протиріччі і отримати черговий досвід. Для виключення помилкових рішень САПР повинна мати кошти аналізу та моделювання, які дозволять інженеру вирішити задачу і уточнити отримані результати в найкоротші терміни.
Досвід інженера поповнюється з часом, в результаті освоєння нових виробів. Рішення, позитивно апробовані в умовах даного підприємства, складають досвід технолога і повинні бути відображені в інформаційній базі САПР ТП.
В одиничному виробництві, унаслідок динамічно мінливої номеклатури, технолог складає маршрутний ТП, а зміст операцій і якість виробів в першу чергу залежать від кваліфікації виконавця. В організаційно-технічних умовах серійного виробництва технолог розробляє операційний ТП, зміст якого визначає якість виробу. Тому в комплексі робіт проектування ТП значне місце займають розрахунки операційних розмірів, припусків, розмірів заготовки і оцінка точності одержуваних розмірів деталі.
Очевидно, що розмірний аналіз ТП є найбільш трудомістким завданням проектування, яка повинна бути автоматизована із застосуванням засобів аналізу САПР.
Молодому спеціалісту, що не володіє багатим досвідом, знадобиться чимало часу на вироблення раціонального рішення. Для цього йому необхідна інформація, що зберігається в інформаційній базі САПР ТП, і кошти аналізу.
Відбитий в САПР досвід фахівців допоможе молодому інженеру швидше отримати потрібне рішення. Тому типові рішення, що зберігаються в інформаційній базі САПР, повинні мати якістю, що підтверджується позитивною опробацію в умовах даного підприємства. Хоча не всі рішення мають універсальне застосування і повинні піддаватися перевірці з застосуванням засобів аналізу.
Існують завдання, для вирішення яких, крім аналізу, потрібно візуальне моделювання. Прикладами таких завдань є розробка технології збору та обробки на верстатах з ЧПУ. Візуалізація обробки на верстаті з ЧПУ дозволяє виявити помилки програмування, небезпечні ситуації зіткнення елементів технологічної системи верстата, качественнний оцінити траєкторію і визначити необхідні розміри інструмента. Моделювання складальних одиниць дозволяє вже при проектуванні вироби оцінити можливість складання і намітити її послідовність.
Геометричні моделі об'єктів виробництва є основою для проектування заготовок і оснащення для їх отримання (штампи, прес-форми, модельна оснастка). Проектування заготовок і оснастки виконується згідно алгоритмів, заснованих на методиках, які використовуються при роботі без засобів автоматизації.
Для розробки технологій отримання заготовок використовуються математичні моделі, які описують фізичні явища, які відбуваються при литті або обробці тиском. Математичні моделі дозволяють прогнозувати шлюб, оцінити параметри конструкції заготовки та умови проведення операцій (температура нагріву і форма вихідної заготовки, зусилля і швидкість деформування, температура і швидкість заливки форми, вологість, склад, поддатлівость і температура ливарних форм), що впливають на якість. Засоби аналізу дозволяють оцінити витрати на отримання якісної заготовки.
Засоби аналізу і моделювання технологій отримання заготовок дозволяють скоротити матеріальні витрати, час на доведення конструкції виробу і освоєння технології.
Створена геометрична модель оснастки (штампа, прес-форми, кокиля) є основою для розробки технологічних процесів виготовлення її деталей, для складання керуючих програм (УП) обробки поверхонь формотворчих деталей, для призначення норм матеріальних витрат і витрат часу.
Читайте також:
|
При розробці САПР виконуються наступні стадії.
передпроектні дослідженняпроводяться для обстеження організації на готовність до автоматизації процесу проектування. Результатом має бути відповідь на питання: чи раціонально функціонування САПР в даній організації на поточний період або необхідно провести комплекс підготовчих робіт?
Технічне завдання (ТЗ)є вихідним документом для створення САПР, який повинен містити найбільш повні вихідні дані та вимоги. Цей документ розробляє організація - головний розробник системи. Технічне завдання повинно містити наступні основні розділи:
1. «Найменування і область застосування» - повне найменування системи та коротку характеристику області її застосування;
2. «Підстава для створення» - найменування директивних документів, на підставі яких створюється САПР;
3. «Характеристика об'єкта проектування» - відомості про призначення, склад, умови застосування об'єкта проектування;
4. «Мета іпризначення »- мета створення САПР, її призначення та критерій ефективності функціонування;
5. «Характеристика процесу проектування» - загальний опис процесу проектування; вимоги до вхідних і вихідних даних, а також вимоги щодо поділу проектних процедур (операцій), що виконуються за допомогою неавтоматизированного і автоматизованого проектування;
6. «Вимоги до САПР» - вимоги до САПР в цілому і до складу £ £ підсистем, до використання в складі САПР раніше створених підсистем і компонентів САПР і т.п .;
7. «Техніко-економічні показники» - витрати на створення САПР, піки отримання економії і очікувану ефективність від застосування
Технічна пропозиція, ескізне і технічне проектуванняє стадіями вибору і обгрунтування варіантів для прийняття остаточних рішень. На цих етапах виробляють такі основні роботи:
· Виявляють процес проектування (його алгоритм), де приймають
основні технічні рішення;
· Розробляють структуру САПР і взаємозв'язок її з іншими системами, де визначають склад проектних процедур і операцій по підсистемах, уточнюють склад підсистем і взаємозв'язку між ними; розробляють схему функціонування САПР;
· При прийнятті рішень з математичного, лінгвістичного, технічного, інформаційного та програмного забезпечення САПР в цілому
і підсистем визначають: склад методів, математичних моделей для проектних операцій і процедур; склад мов проектування; склад інформації, обсяг, способи її організації та види машинних носіїв інформації; складу загального і спеціального програмного забезпечення; склад
технічних засобів (ЕОМ, периферійних пристроїв та інших обчислює керуючих комплексів), розраховують техніко-економічні поїли САПР.
При створенні САПР стадії технічної пропозиції та ескізного, проектування не є обов'язковими, а що входять до них роботи можуть піднятися на наступній стадії.
робоче проектуванняє стадією оформлення всієї документації, необхідної для створення і функціонування САПР.
Потім компоненти САПР виготовляють (отримують) і налагоджують. Проводять монтаж, наладку та випробування комплексу технічних засобів автоматизації проектування і готують організацію до введення в дійстві САПР.
