Автоматизация технологической подготовки производства в машиностроении (стр. 2 из 5)

Рис. 1. Структура отдела главного технолога (ОГТ)

1.3 Принципы построения АСТПП

В нашей стране АСТПП начали создаваться еще в 60-х годах двадцатого века. В разработке теоретических основ построения АСТПП и достижении практических результатов большая роль принадлежит нашим ученым: С. П. Митрофанову, В. И. Аверченкову, Г. К. Горанскому, Н. М. Капустину, Д. Д. Куликову, В. В. Павлову, Б. С. Падуну, В. Д. Цветкову и многим другим. Однако, та вычислительная база, на которой строились АСТПП до начала 90-х годов, резко отличалась от привычных для нас сегодня персональных компьютеров и рабочих станций. Это были большие (по габаритам) электронно-вычислительные машины, занимавшие целые залы, с очень малым по сегодняшним меркам быстродействием и небольшими объемами оперативной и внешней памяти, практически не дающие возможности работы в интерактивном графическом режиме и т. д.

С появлением широкодоступных персональных компьютеров и рабочих станций стали возможными: обеспечение каждого пользователя индивидуальным автоматизированным рабочим местом; организация вычислительных сетей; работа в интерактивном графическом режиме; электронный обмен данными; организация единых централизованных и распределенных баз данных; решение задач, требующих больших вычислительных ресурсов. Все эти возможности существенно повлияли на методы создания АСТПП, но, несмотря на это, многие основополагающие принципы построения АСТПП не потеряли своего значения. К ним относятся следующие принципы:

Принцип системного единства. Элементы АСТПП должны разрабатываться как части единого целого, где функционирование элементов подчинено общей цели. Кроме того, должна обеспечиватьсяинтеграция АСТПП с автоматизированной системой управления производством (АСУП).

Принцип декомпозиции. Разделение АСТПП на составляющие (подсистемы) должно быть выполнено по наиболее слабым организационным и информационным связям. Правильная декомпозиция уменьшает сложность системы и облегчает условия ее эксплуатации.

Принцип модульности. Все компоненты АСТПП должны представлять собой логически независимые модули, которые могут использоваться как в автономном, так и в комплексном режиме.

Принцип совместимости. Все компоненты АСТПП должны обеспечивать возможность их совместного функционирования. Это требует их организационной, информационной и программной совместимости.

Принцип открытости. На этапе создания АСТПП невозможно предусмотреть все нюансы и перспективы дальнейшего развития производства. Поэтому АСТПП должна быть открыта для модернизации и включения в нее новых решений.

Принцип стандартизации. В АСТПП должно быть использовано максимальное число унифицированных, типовых и стандартных решений. Это уменьшает затраты на создание АСТПП, повышает надежность ее функционирования.

Принцип эргономичности. Так как АСТПП является человеко-машинной системой, следует предусматривать удобство работы ее пользователей (правильное разделение функций, удобство и простоту интерфейсов, учет психологических факторов и др.).

Функции АСТПП. При работе АСТПП используются последние научно-технические достижения в области методов и средств технологической подготовки производства, а также в области организации производства. Следует различать целевые и собственные функции АСТПП (рис. 2). Целевые функции соответствуют тем задачам, для решения которых создается АСТПП, а собственные функции - это те задачи, которые должны решаться в АСТПП для обеспечения целевых функций.

В своей работе АСТПП осуществляет хранение и обработку информации об изделии на протяжении всего времени его жизненного цикла, а также обеспечивает управление этой информацией. К видам информации, используемой в АСТПП, относятся:

1.Информация о деталях и сборочных единицах изделия;

2.Информация о технологических процессах изготовления изделия;

3.Информация об используемых средствах технологического оснащения;

4.Нормативно-справочная информация;

5.Планово-учетная информация.

Все эти виды информации организованы в виде единой структурированной информационной модели, доступной для работы всем специалистам ТПП. Иными словами, организовано единое информационное пространство ТПП, которое позволяет:

принимать и хранить проект изделия в электронном виде;

эффективно отслеживать текущее состояние ТПП изделия;

организовывать быстрый авторизованный просмотр всех моделей и документов;

обеспечивать оперативный обмен информацией между пользователями АСТПП;

обеспечивать информационную согласованность работы всех подсистем АСТПП;

поддерживать открытость АСТПП, удобство адаптации к меняющимся условиям производства;

обеспечивать информационный обмен с автоматизированной системой управления производством (АСУП).

При этом проектная информация поступает в информационное пространство автоматически и становится доступной всем пользователям АСТПП в соответствии с имеющимися у них правами доступа.

К базовым системам для автоматизации проектирования относятся системы класса CAD/CAM (ComputerAidedDesign / ComputerAidedManufacturing) и класса CAE(ComputerAidedEngineering), а кбазовым системам для автоматизации управления ТПП - системы класса PDM (ProductDataManagement).

2. Базовые системы автоматизации проектирования и управления в ТПП

2.1 CAD/CAM-системы в ТПП

В дословном переводе термин CAD/CAM (ComputerAidedDesign / ComputerAidedManufacturing) означает компьютерное проектирование и изготовление. Что же конкретно стоит здесь за понятиями "проектирование” и “изготовление”?

Под компьютерным проектированием в общем случае понимается разработка конструкторского проекта изделия на основе трехмерного геометрического моделирования деталей и сборочных единиц, с последующим автоматизированным формированием комплекта чертежно-конструкторской документации. Система, выполняющая компьютерное проектирование, называется CAD-системой.

Если CAD-система при проектировании решает только задачу автоматизации получения комплекта чертежно-конструкторской документации, то ее относят к классу 2D (то есть "плоских") систем. CAD-система, в которой проектирование выполняется на основе трехмерных моделей, относится к классу 3D (то есть “объемных") систем. Ниже, говоря о CAD-системах, мы будем иметь в виду ЗD-системы.

Под компьютерным изготовлением понимается автоматизированное формирование, на основе имеющейся геометрической модели изделия, управляющих программ для изготовления деталей изделия на оборудовании с ЧПУ. Система, решающая данную задачу, называется САМ-системой. Некоторые САМ-системы имеют ограниченные средства для моделирования, но обычно модели деталей, на основании которых строится процесс обработки, “принимаются" из CAD-системы через согласованные интерфейсы.

CAD/CAM-системой называется система, которая обеспечивает интегрированное решение задач разработки конструкторского проекта изделия и формирования управляющих программ для обработки деталей изделия на оборудовании с ЧПУ. Объединение этих, достаточно различных классов задач в рамках одной системы обусловлено тем, что их решение базируется на использовании единой трехмерной геометрической модели изделия. Общность модели позволяет избежать всех проблем, связанных с передачей данных из одной системы в другую, обеспечивает интегрированное решение проектных задач.

Построениепространственнойгеометрическоймоделипроектируемого изделия является центральной задачей компьютерного проектирования. Именно эта модель используется в CAD/CAM-системе для дальнейшего решения задач формирования чертежно-конструкторской документации, проектирования средств технологического оснащения, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ (рис. 3). Кроме того, эта модель передается в САЕ-системы и используется там для проведения инженерных исследований. По компьютерной

модели, с помощью методов и средств быстрого прототипирования, может быть получен физический образец изделий.

Мышление конструктора, применяющего 3D-моделирование, отличается от мышления конструктора, работающего только с чертежами. Эти отличия состоят в следующем.

1.Мысленные “образы чертежей” заменяются “образами моделей”, что раскрепощает пространственное мышление и способствует более быстрому принятию решений.

2.Свобода в создании сложных геометрических форм и понимание того, что эти формы могут быть легко реализованы “в металле” с помощью интегрированных технологий, стимулируют творчество, повышают интерес к работе.

3.Используя при проектировании созданную ранее модель похожего изделия (изделия-аналога), конструктор может иногда в десятки раз сократить общее время работы над проектом. Этот фактор способствует упорядочению информации о выполненных разработках, приводит к большей систематизации мышления.

Важно также, что при ЗD-проектировании резко уменьшается число ошибок в проекте. Это происходит по следующим причинам: