CC BY
86
-□ □-
Проектування техтнних об'eктiв машинобу-дування запропоновано розглядати як виробниний процес. Його модель будуеться за блонно^ерархЫ-ним принципом з тдходом «зверху-вниз». Основною для побудови прийнята модель вироб-ниног операцгг як найменшог структурног одини-ц усього технологтного процесу проектування. Запропонована модель е структурно-одноргдною i забезпенуе зрунну та надшну програмну реалi-зацю
Клюновi слова: система автоматизованого проектування, процес проектування, виробниний
процес, тформацшна модель
□-□
Проектирование технинеских объектов машиностроения предложено рассматривать как производственный процесс. Его модель строится по блонно-иерархинескому принципу с подходом «сверху-вниз» Основной для построения принята модель производственного задания как наименьшей структурной единицы. Предложенная модель является структурно-однородной и обе-спенивает удобную и надежную программную реализацию
Клюневые слова: система автоматизированного проектирования, процесс проектирования, производственный процесс, информационная модель
-□ □-
1. Вступ
Незважаючи на значш досягнення розвитку засобiв обчислювально'1 техшки та шформацшних технологш, автоматизащя проектувальних робгг на встигае за ростом продуктивное^ пращ у машинобудуванш. П'ять десятирiч тому надт розв'язання цього протирiччя покладали на застосування систем автоматизованого проектування (САПР). Рiзноманiття титв машин та вщповщш 1м методи та алгоритми проектування не дозволили розробити i удосконалити основи САПР. Прискорення виконання окремих проектних процедур не гарантуе прискорення виконання усього комплексу проектних роби i досягнення системного ефекту через вщсутшсть обгрунтованих алгоритмiв та шформацш-но-програмних засобiв управлiння процесом проектування. З огляду не це пошук механiзмiв, на основi яких можуть бути розроблеш iнварiантнi до об'екпв проектування засоби САПР, е важливим та актуальним.
2. Аналiз лкературних даних та постановка проблеми
Свиова практика показуе, що САПР продовжують розвиватися [1-10]. До основних тенденцш такого розвитку ввдносяться наступнi:
- автоматизацiя п проектування поширюеться на все новi об'екти [1, 6, 9];
УДК 004.002
|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.37192|
СИСТЕМНЕ ПРОЕКТУВАННЯ 1НФОРМАЦ1ЙНОТ МОДЕЛ1 ПРОЕКТНОТ ОПЕРАЦ1Т ЯК ЕЛЕМЕНТА ВИРОБНИЧОГО ПРОЦЕСУ
В. П. Захарчен ко
Астрант* E-mail: victoriaIT@ukr.net В. Г. Н е н я
Кандидат техычних наук, доцент* E-mail: nenja_vg@mail.ru *Кафедра комп'ютерних наук Сумський державний уыверситет вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, УкраТна, 40007
- для САПР опрацьовуються новi алгоритми проектування [2, 5];
- для складних об'екпв удосконалюються матема-тичнi моделi [3, 4, 8];
- для пошуку проектних рiшень застосовуються методи штучного штелекту [7, 10];
- дослщжеш системи налаштованi на проектування одного типу об'екпв, виробництво яких передбача-еться великими серiями [1-10].
Для багатьох галузей машинобудування характер-ним е виробництво достатньо не дорогих техшчних об'ектiв малими париями. Таю тдприемства мають потребу в САПР, як орiентованi на проектування рiз-ного обладнання. Аналiз iснуючих САПР показав, що алгоритми проектування, яю ними пiдтримуються, орiентованi i налаштованi на специфiку об'екту проектування i постiйно удосконалюються, забезпечуючи постiйне зростання продуктивностi проектувальни-кiв. Якщо пiдвищення продуктивностi пращ забез-печуеться використанням бiльш досконалих шстру-ментальних засобiв, то тдтримання 11 на необхiдно високому рiвнi забезпечуеться вiдповiдними формами органiзацii виробничого процесу i використанням цi-леспрямованого та адаптивного керування суб'ектами, яю задiянi у виробничому процесi [11]. Для сфери проектування у якост засобiв автоматизацii запропоновано використовувати САПР. САПР об'еднують у едине щле програмно-технiчнi комплекси проектування тех-
!с В. П. ЗанаРЧеНКо. В. Г. Неня. 20X5
шчних об'екпв, супроводження та модернiзацiю самих САПР, а також засоби взаемоди iз проектувальниками.
Теорiя менеджменту розглядае декiлька методiв ке-рування [12]: оргашзацшний, економiчний, правовий, розпорядчий, сощально-психолопчний. Для реалiза-цii цих методiв, i перш за все оргашзацшного, повиннi виконуватися функцii прогнозування, планування, оргашзацп, координування, регулювання, мотивацii, облжу й аналiзу. 1х можна реалiзувати при наявностi об'ективноi, оперативноi та актуальноi iнформацii. Це потребуе розробки моделi даних процесу проектуван-ня та засобiв керування даним процесом.
Проектування, як процес розробки проек-тно1 документацп, проходить деюлька стад1й 1 регламентуеться нормативними документами [13]. Автоматизация проектування мае достата ньо давню ктор1ю. Результати розвитку на початкових 11 етапах вщображено в багатьох роботах, найбьчып характерними та такими, що узагальнюють набутий досвщ, е роботи [14, 15]. У оприлюднених матер1алах достатд ня увага придьчяеться автоматизацп виконан-ня окремих проектних процедур, що було та залишаеться актуальним з точки зору про-ектувальникiв. Однак дослiдженню питань функщонування САПР власне як системи, що реалiзуе виробничий процес проектування, увага не прид^яеться. Це зумовлюе актуальнiсть та практичне значення започаткованих авторами дослщжень, адже монiторинг процесу проектування та власне прийнят-тя управлшських рiшень дозволить удосконалити управлшня проектуванням як виробничим процесом.
3. Цшь i задачi дослщження
Метою даноi роботи е розробка однорiдноi шфор-мацiйноi моделi процесу функщонування САПР, при-датноi для простоi програмноi реалiзацii.
Для досягнення поставленоi мети вирiшувалися наступнi задачi:
1. Встановити загальш риси процесу проектування на рiзних стадiях та фазах його реалiзацii.
2. Запропонувати едину шформацшну модель для опису процесу проектування рiзних технiчних об'ектiв.
4. Результати дослщження процесу проектування
У данш роботi використовуеться системний аналiз [16, 17] процесу проектування об'екив машинобуду-вання. Найчастiше застосовуеться метод декомпозицп у вiдповiдностi до блочно-iерархiчного пiдходу та тео-рiя множин.
Процес проектування будемо розглядати як систему, в якш на входi Виконавець отримуе вiд Замовника техшчне завдання (ТЗ), розробляе та приводить до необхiдноi форми проектне ршення, використовуючи вiдповiднi ресурси (РЕС), як були видiленнi на вико-нання даного проекту, а на виходi результатом висту-пае готовий проект (ПР) (рис. 1).
Вщповщно до вимог принципу декомпозицп [18, 19] головну функщю системи проектування буде-
мо розглядати як сукупшсть послщовно реалiзованих стадiй: розробити ескiзний проект, розробити техшч-ний проект, розробити робочий проект. Осюльки на виробництвi проекти, окремi стадii проектування та проектш операцii не е однотиповими по суп робгг, що виконуються, то пропонуеться представити '¿х однотиповими шформацшними моделями як фази вироб-ничого процесу. Даний концептуальний погляд роз-повсюджуемо на всi фази процесу проектування. Це дозволяе застосовувати й одну методолопю до всього процесу проектування: вщ стадш проектування до виконання окремих проектних процедур.
'3
( РЕс"^)
САПР
виконустъся
©
Рис. 1. Загальна системна модель виконання проекту на виробниц™
Виробничий процес проектного тдрозд^у по роз-робцi кожного з проекпв описуемо як сукупнiсть про-цесiв проектування протягом усiх стадш:
мр=Ц^р,
(1)
де МР - опис усього виробничого процесу, DPk - опис окремого процесу проектування, К - юльюсть проце-сiв проектування.
Сукупшсть опиив окремих процесiв проектування DРk, якi входить в модель (1), розглядаемо також як сукупшсть опиав прийнятих стадш проектування:
МР = Р^ и PSP и РЕР и PWP,
(2)
де РToR - опис процесу виконання стадп розробки, погодження, затвердження технiчного завдання та формування його електронного аналога, Р8Р - опис процесу виконання стадп есюзного проектування, РЕР - опис процесу виконання стадп техшчного проектування, РШР - опис процесу виконання стадп ро-бочого проектування.
Процес кожно' стадп розбиваеться на етапи у ввд-поввдност до технолопчного маршруту проектування: к,
Р8Р= []Р8, ;
РЕР= 0р8, ;
PWP= 0р§, ,
(3)
де к33 - кiлькiсть етапiв есюзного проектування, кез-кiлькiсть етапiв техшчного проектування, к^ - кiлькiсть еташв робочого проектування, РS - опис процесу окремого етапу.
Кожен етап розбиваемо на проектш процедури:
kp
PS=U PDPj
j=i
Кожен iз крокiв, зазначених на рис. 2, передбачае можливiсть доопрацювання проектного рiшення або проектного документу, схема якого показана на рис. 3.
де PDPj - опис процесу кожно! проектно! процедури, kp - кiлькiсть проектних процедур в одному етат про-ектування.
Опис процесу виконання кожно! проектно! процедури формуеться з описiв процеав виконання проектних операцiй:
PDPj = [JPDOe
(5)
Гпрр;-
затвердження
Головней \перев1рка констриктор проекту
де PDOe - опис процесу проектно! операци, к0 - юль-кiсть проектних операцш в однiй проектнiй процедурь Будемо вважати, що кожна проектна процедура виконуеться за схемою: фаза планування, фаза проек-тування, фаза контролю та розглядаеться як система зi скшченою кшьюстю станiв [19]. Це дозволяе моде-лювати 11 за допомогою наборiв кортежiв i розробити на цш основi програмно-iнформацiйнi засоби [20, 21].
Технолопчний ланцюг виконання проектно! операцп, який ввдповвдае вимогам 6СКД i впроваджений у виробництво, розглядаеться як сукупшсть операцiй розробки, перевiрки, нормоконтролю, техконтролю та затвердження.
У теори виробничих процесiв iснуе аналопчна до проектування класифiкацiя процесiв. Розглядаються вiдповiдно стади, як найбiльш довготривал^ та вироб-ничi процедури, як таю, яю найбiльш швидкоплиннi i протягом яких виконуються технологiчно закiнченi виробничi процеси. Особливiсть проектування поля-гае у тому, що у процесах виконання проектних опе-рацш задiяно декiлька фахiвцiв. Так, наприклад, при розробщ креслення беруть участь п'ять фахiвцiв: сам проектант (конструктор), його безпосереднш керiвник (керiвник групи або бригади), нормоконтролер, технолог i керiвник проектного пiдроздiлу або головний конструктор проекту. 1х взаемодiя показана на рис. 2. У табл. 1 наведен використовуваш умовнi позначення.
Таблиця 1
Умовш позначення на графiчних зображеннях моделей
перевзрка
Рис. 2. Функцюнальна модель виконання проектно! операци на виробниц™
1 направления на доопрацювання
\ перевфка
розробка
проектного
рдпення
пер едав ання до наступно'1 виробничо! операци
Рис. 3. Структурна модель опису одного кроку проектно! операци
Для рiзних проектних процедур склад виконува-них роби буде рiзним. Наприклад, техшчне завдання, креслення, розрахунки мають рiзну кiлькiсть крокiв проходження контрольних заходiв. Тому проектну операцiю представимо сукупшстю вiдповiдних виробничих операцш, на виконання яких плануються виробничi завдання:
PPOe = UK=1PVZ.
(6)
Опис процесу виконання виробничо! операци представлено наступним кортежем:
Умовне позначення Об'ект, який моделюеться
— Виконувана функщя
Оргашзацшна одиниця
mm Стан готовност виконуваного завдання
Грес") Використовуваш ресурси
Техшчне завдання
(пр?) Проектне ршення
Перев1рка запропонованого проектного ршення (проектного документу)
PIt =< id, MainTask, DS, Job,
Person, Tstart, Tfinish, Rdb, Done, Kworks > , (7)
де PIt - опис процесу виконання виробничо! процедури, id - щентифжатор конкретного виробничого процесу, тд час якого процедура реалiзуеться, MainTask -посилання на виробничу процедуру бшьш високого рiвня, частина яко! виконуеться на данш фазi реаль заци проекту, DS - параметр, що фжсуе статус дано! виробничо! функци по ступеню готовностi проектного ршення, Job - посилання на вид проектно! роботи, яка виконуеться: розрахунки, виконання креслень, роз-робка текстових докуменпв тощо, Person - посилання на даш про виконавця процесу, Tstart - час початку виконання дано! виробничо! процедури, Tfinish - час закшчення виконання дано! виробничо! процедури, Rdb - позначення належност дано! виробничо! операци до складно! проектно! операци у проект^ виконан-
ня якого облшовуеться у данш виробничш процедурi, Done - позначення, яке характеризуе roTOBHicTb ви-конання ввдповвдного виду po6ÍT, Kworks - кшьюсть доопрацювань по певному виду роботи.
Шсля завершення вiдповiдного виду проектних роби та змiни в базi даних параметру Done на «го-товий» працiвник передав сво! результати на на-ступний крок проектно! операцii. У разi виявлення помилок завдання повертають Виконавцю на до-опрацювання та змiнюють статус готовносш у па-раметрi Done на протилежний. Шсля доопрацюван-ня вся процедура вщбуваеться заново, але кожне доопрацювання заноситься в параметр Kworks для аналiзу якостi роботи пращвниюв, досконалостi методик, алгоритмiв та програмних засобiв проек-тування.
Опис проектно! операцп розробки креслення на ви-робництв^ модель яко! зображена на рис. 2, описувться наступними кортежами:
idi, ido, DSi, Jobi, Person^ Tstarti, Tfinish^ Rdb0, Done,
Kworksi,
id2, idi, DS2, Job2, Person2, Tstart2, Tfinish2, Rdbi,
Done, Kworks2;
id3, idi, DS3, Job3, Person3, Tstart3, Tfinish3, Rdbi,
Done, Kworks3;
id4, idi, DS4, Job4, Person4, Tstart4, Tfinish4, Rdbi,
Done, Kworks4;
id5, idi, DS5, Job5, Person5, Tstart5, Tfinish5, Rdbi,
Done, Kworks5;
id6, idi, DS6, Job6, Person6, Tstart6, Tfinishg, Rdbi,
Done, Kworks6.
Дана шформащя облiковуeться у базi даних. Вона дозволяе вiдтворювати на монiторах керiвникiв та менеджерiв проектiв поточний стан справ i е основою для прийняття ними управлшських ршень. Крiм того, аналiз тако1 шформацп, накопичено! при виконаннi ряду конкретних проекив е основою фор-мування бази знань для перспективного та поточного планування бiзнес-процесiв виконання проектних робiт.
5. Обговорення результапв представлення процесу проектування як сукупност виробничих операцiй
Аналiз наведено! iнформацii, яка групована у окре-мi кортежi, показуе, що кожен елемент даних е атомар-ним, усi данi повнофункцiонально пов'язаш iз ключем id, немае транзитивно! функцiональноi залежностi даних вщ ключа. Отже запропонована модель вщповщае третiй нормальнiй формi i може коректно реалiзувати-ся за допомогою реляцiйноi бази даних [22, 23].
У загальному випадку оргашзацп процес проектування крiм власне проектування може включати стадп розробки, погодження, затвердження техшчного завдання, стадп виконання науково-дослщних робiт та дослiдно-конструкторських розробок. За необхвдност вони можуть бути включен до облiку та управлшня як окремi складовi за пею методикою, яка запропонована для шших стадiй проектування.
Крiм опису рiзних за складом проектних процедур та операцш запропонована iнформацiйна модель тд-тримуе iерархiчну структуру !х входження у етапи та стадп проектування.
6. Висновки
Виконаний системний аналiз проектування техшч-них об'ектiв з позицш виробництва дозволив виявити його найменшу складову - виробничу операщю, яка е бiль дрiбною шж проектна операцiя. Запропоновано розглядати управлшня процесом проектування тех-нiчних об'екпв як виробничим процесом i оргашзува-ти проектнi операцii як набiр виробничих операцiй. Це дозволяе типово оргашзувати процеси проектування рiзних техшчних об'ектiв.
Запропонована iнформацiйна модель виробничо! операцп проектування дозволяе описувати реалiзацiю проектних процедур i операцiй рiзноi структури, тд-тримуе iерархiчний характер структури об'екпв i про-цеав !х проектування. Це означае, що на основi запро-понованоi моделi створена можливiсть опису процесу проектування iнварiантно до об'екту проектування.
^riepaTypa
1. Arik, M. Development of CAD Model for MEMS Micropumps [Text] / M. Arik, S. M. Zurn, A. Bar-Cohen, Y. Nam et al. Technical Proceedings of the 1999. International Conference on Modeling and Simulation of Microsystem, 1999. - P. 651-654.
2. Chow, Y. L. Development of CAD formulas of integrated circuit components fuzzy EM formulation followed by rigorous derivation [Text] / Y. L. Chow, W. C. Tang // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. - 2001. - Vol. 15, Issue 8. - P. 1097-1119. doi: 10.1163/156939301x00445
3. Simolowo, E. O. The Development of CAD Software for Manufacturing Flat-Face and Roller Cam Systems [Text] / E. O. Simolo-wo // Advanced Materials Research. - 2013. - Vol. 628. - P. 298-303. doi: 10.4028/www.scientific.net/amr.628.298
4. Aaen, P. H. On the development of CAD techniques suitable for the design of high-power RF transistors [Text] / P. H. Aaen, J. A. Pla, C. A. Balanis // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2005. - Vol. 53, Issue 10. - P. 3067-3074. doi: 10.1109/tmtt.2005.855129
5. Wei Peng, W. Computer-Aided Design Tools that Adapt [Text] / W. Wei Peng, J. S. Gero. - Computer-Aided Architectural Design Futures (CAADFutures), 2007. - P. 417-430. doi: 10.1007/978-1-4020-6528-6_31
6. Ayodeji, S. P. Development of CAD Software for wheel chair design [Text] / S. P. Ayodeji, S. B. Adejuyigbe // Journal of Science and Technology. - 2008. - Vol. 28, Issue 3. - P. 82-93. doi: 10.4314/just.v28i3.33110
7. Zhang, L. The New Development of CAD in Clothing [Text] / L. Zhang, H. Zhang, Y. Li // Computer and Information Science. -2008. - Vol. 1, Issue 3. - P. 104-106. doi: 10.5539/cis.v1n3p104
8. Matin, I. Development of CAD/CAE system for MOLD DESIGN [Text] / I. Matin, M. Hadzistevic, J. Hodolic, Dj. Vukelic, B. Tadic // Journal of Production Engineering. - 2010. - Vol. 13, Issue 1. - P. 61-64.
