CC BY
112
рудования, при этом предыдущая снимается с производства;
— процесс обучения обслуживающего персонала очень дорогостоящий, требует высокой квалификации специалистов и знания английского языка.
Таким образом, для устранения данной проблемы наиболее предпочтителен вариант исключения применения зарубежных специализированных электронных элементов с высокой степенью интеграции и функциональности под конкретное оборудование, с внутренним программным обеспечением иностранных компаний, с заменой их на ПЛИС с программным обеспечением собственной разработки. Этим ликвидируется прямая зависимость от конкретных зарубежных производителей электроники. При создании производства ПЛИС на территории России предприятие с легкостью перейдет полностью на отечественную элементную базу.
Выводы. Высокая вычислительная мощность, большое количество интерфейсов, надежность и стойкость к спецфакторам, различные варианты корпусов типа БОЮ, РЬСС, СОБР, БСЛ с числом выводов от 20 до 712 ножек [5], возможность реконфигурации путем разработки и использования собственного программного обеспечения и создания в базовой архитектуре специализированной структуры, адекватной структуре решаемой задачи позволяют использовать ПЛИС для организации конфиденциальной связи взамен импортной электронной компонентной базы.
Библиографический список
1. Максфилд, К. Проектирование ПЛИС. Курс молодого бойца / Клайв Максфилд — М. : Додэка XXI, 2007. — 410 с.
2. Ланцов, В. Н. Проектирование ПЛИС на УНБЬ : учеб. пособие / В. Н. Ланцов. — Владимир : Владимирский государственный университет, 2000. — 121 с.
3. Особенности архитектуры нового поколения ПЛИС БРСЛ фирмы ХШпх серии БраГап-б [Электронный ресурс]. — иИЬ: http://kit-e.ru/articles/plis/2009_09_62.php (дата обращения:
01.11.2012).
4. Стешенко, В. Б. Тенденции и перспективы развития ПЛИС и их применение при проектировании аппаратуры ЦОС /
В. Б. Стешенко // Компоненты и технологии. — 2000. — №8. - С. 30-35.
5. Высокопроизводительные вычислительные системы нового поколения / А. И. Дордопуло [и др.] // Вычислительные методы и программирование. — 2011. — Т. 12. — С. 82-89.
МЕЛЬНИКОВ Иван Павлович, начальник сектора ОАО «ОНИИП», аспирант кафедры «Автоматика и системы управления» Омского государственного университета путей сообщения (ОмГУПС).
ШАХОВ Владимир Григорьевич, кандидат технических наук, профессор кафедры «Автоматика и системы управления» ОмГУПС.
Адрес для переписки: melnikov.87@mail.ru
Статья поступила в редакцию 12.02.2013 г.
© И. П. Мельников, В. Г. Шахов
УДК 004.413:621 е. Е. ШМУЛЕНКОВА
Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина
АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ САПР ДЛЯ СОЗДАНИЯ ЧЕРТЕЖЕЙ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ________________________________
В статье рассматриваются инструментарий и технологии, имеющиеся в определенных САПР для создания чертежей режущих инструментов. Дается классификация САПР по степени автоматизации проектных решений.
Ключевые слова: система автоматизированного проектирования, чертеж режущего инструмента, параметрическое моделирование.
Информационные технологии стали неотъемлемой частью при проектировании изделий различного назначения [1]. Особую популярность приобрели системы автоматизированного проектирования (САПР) или CAD системы [2]. В частности, системы автоматизированного проектирования с функциями параметрического моделирования интенсивно используются в процессе разработки чертежей режущего инструмента (ЧРИ) [3]. Актуальность параметрического моделирования на стадии подготовки технической документации при подготовительном производстве режущего инструмента является бесспорной. Это связано с тем, что данное производство является мелкосерийным и единичным, и, соответственно, постоянно осуществляются изменения раз-
меров даже для однотипных инструментов. Для создания параметрических трехмерных и двухмерных моделей режущего инструмента (РИ), возможно, использовать различные машиностроительные САПР. В настоящее время в рейтинг разработчиков машиностроительных САПР входят как российские, так и зарубежные представители. На рис. 1 представлена классификация САПР, ориентированных на использование 2Б и 3Б моделирования, в процессе создания конструкторской документации, а также разработчики этих систем. Представленные САПР объединяют: методы математического моделирования объектов, иерархическая организация компонентов программного обеспечения, двухуровневая структура технического обеспечения и т.д. Указан-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013
%
Рис. 1. Классификация САПР, ориентированных на использование 2D и 3D моделирования
ные САПР классифицируются по стоимости и принципу создания чертежей. К первой группе относятся САПР, которые используются в основном для двухмерного моделирования (черчения), отличаются низкой стоимостью продукта и не требуют мощных ПК. К третьей группе относятся САПР более универсальные, характеризуются высокой стоимостью продукта, применяются для разработки конструкторских чертежей, созданных на основе трехмерных геометрических моделей. САПР второй группы используются для создания чертежей как на основе 3Б моделей, так и 2Б моделей, по стоимости продукта и функциональным возможностям занимают среднее положение между вышеприведенными группами [2].
В свою очередь машиностроительные САПР условно разделяются на три уровня, которые зависят от степени автоматизации разработки чертежей. На рис. 2 представлены уровни автоматизации в САПР для создания ЧРИ и их характеристики. Данная классификация строится на основе функциональных возможностей САПР.
Системы первого уровня применяются как чертежно-графические редакторы. САПР второго уровня позволяют автоматизировать большую часть процесса разработки ЧРИ.
Одним из ярких представителей САПР первого уровня для разработки ЧРИ является КОМПАС. Данная система позволяет создавать конструкторскую и технологическую документацию, необходимую для изготовления режущего инструмента. Модуль трехмерного параметрического моделирования позволяет создавать геометрические модели РИ. С помощью модуля двухмерного моделирования, на основе 3Б прототипа, разрабатывается конструкторская документация. КОМПАС поддерживает типы файлов .с<^, .<3x1:, .<^д и др. [4].
Однако идеология параметризации КОМПАС заключается в наложение связей на объекты изображения узла или контура изображения РИ, которые были начерчены ранее. Данная особенность делает параметризацию в системе КОМПАС достаточно сложной и не совсем удобной. Например, после внесенных изменений в 9-ю и 12-ю версии принципов работы с переменными, при открытии документа в 13-й версии, который разработан в КОМПАС-3Б
версии 8 или ранней, происходит преобразование системы уравнений документа. Это может привести к изменению количества переменных, переносу числовой константы (или результата выражения) в ячейку «Выражение» и др. Также расположение ассоциативных видов, созданных на основе 3D модели, является неверным. В связи с этим при создании параметрических прототипов ЧРИ систему КОМПАС рационально использовать только как чертежно-графический редактор.
Современное инженерное проектирование часто выполняется в программе AutoCAD. В настоящее время AutoCAD — одна из самых распространенных в мире программ для выполнения чертежей. Более 20 лет AutoCAD является стандартом в области систем автоматизированного проектирования и подготовки конструкторской и технической документации. AutoCAD можно отнести к системам первого уровня. С помощью AutoCAD возможно, создавать различные ЧРИ. В данной системе используются простые и доступные средства черчения [5]. AutoCAD допускает применение разных языков, которые отличаются по своим возможностям. К ним относятся встроенные среды разработки Visual Basic и Visual LISP, интерпретаторы языков DCL, DIESEL, средства расширения меню и специальный «помощник» для создания приложений в Visual C++.
Встроенный в САПР AutoCAD интерпретатор языка AutoLISP представляет собой конкретную реализацию функционального языка LISP [6]. Выбор в пользу AutoLISP обусловлен тем, что существует возможность определять графические объекты в виде массива точек и осуществлять работу со списками, которые могут иметь произвольную длину и включать элементы разной природы. А также имеются функциональные возможности, такие как оценка графических объектов (точек, отрезков, дуг, окружностей, текстов и т.д.) с использованием различных функций доступа к примитивам. Даная особенность позволяет увеличить производительность работы конструкторов-проектировщиков, связанной с разработкой ЧРИ. Программы КОМПАС и T-FLEX не имеют так называемых функций доступа к примитивам.
В настоящее время интенсивно используется как на предприятиях, так и в учебном процессе система
Доступны средства 2D черчения и оформления ЧРИ
Функции параметризации используются частично
Автоматизация создания ЧРИ составляет 25% от общего числа проектных работ
Доступны средства 2Э и 3Э моделирования и ассоциативность
Второй уровень
Используются функции параметризации в полном объеме
Поддерживается работа с базами данных и внутренними функциями САПР
Автоматизация создания ЧРИ составляет 25-50% от общего числа проектных работ
Используются средства 2D и 3D моделирования с нижних уровней, дополненные приложениями OLE Automation
Автоматизация создания ЧРИ составляет 50-80% от общего числа проектных работ
Рис. 2. Уровень автоматизации САПР для создания ЧРИ в зависимости от их функциональных возможностей
второго уровня — T-FLEX. Система T-FLEX включает в себя мощные модули параметрического трехмерного моделирования и параметрического черчения [7, 8]. Данная система позволяет выполнить расчетную часть проектирования РИ с использованием баз данных с использованием разработанной 3D модели. В T-FLEX доступны средства для разработки внутренних баз данных, хранящихся в файле чертежа и внешних баз данных. С помощью внешних баз данных осуществляется доступ к информации, хранящейся в системах Microsoft Access (*.mdb), dBase (*.dbf), FoxPro (*.dbf), Paradox (*.db), Microsoft Excel и др [9, 10]. Огромное значение в системе T-FLEX при создании параметрической 3D модели прототипа РИ имеют переменные, которые связываются с определенным геометрическим параметром РИ. Так, при формировании геометрической трехмерной модели прототипа РИ переменным присваиваются начальные значения, которые можно затем изменять для создания ЧРИ одного кода. Значения некоторых переменных могут определяться выражениями. Разработанные механизмы трехмерной параметризации основаны на использовании зарекомендовавшего себя ядра Parasolid фирмы UGS, которое является геометрическим ядром трехмерного моделирования. Рассматриваемая система поддерживает механизмы ActiveX (OLE Automation). Для автоматизированного проектирования с использованием технологий OLE Automation можно применять языки программирования, такие как Visual C++, Delphi или Visual Basic. Параметрические двухмерный и трехмерный модули поддерживают огромное количество форматов обмена данными (.dxf, .dwg, .igs, .xmt_bin, .stp, и т.д). Также T-FLEX имеется модуль для работы с ЧПУ [11].
Одной из самых известных систем автоматизированного проектирования третьего уровня является Pro/Engineer. Данный продукт позволяет создавать любые поверхности моделируемого объекта, включает десятки модулей для выполнения конкретных технических задач и, соответственно, требует при-
менения мощных многоядерных процессоров для их расчётов [12]. Системы третьего уровня используются для принятия решения на каждом этапе жизненного цикла изделия. В связи с этим стоимость продукта изрядно высока по сравнению с САПР первого и второго уровня. Использование данной системы для разработки ЧРИ нерационально, т.к. не затрагиваются многие модули, что приводит к неэффективному использованию программы. А также стоимость продукта приводит к удорожанию проектных работ.
На основе вышеизложенного следует, что для создания ЧРИ рационально использовать несколько САПР. Однако эффективность их использования можно значительно увеличить, если применить принцип объединения модулей в целостную САПР. Интеграция систем Т-БЬЕХ и Аи1оСАЭ в единую информационную среду на различных предприятиях позволит автоматизировать процесс разработки ЧРИ и реализовать следующие цели:
— снизить временные затраты, связанные со сроками разработки ЧРИ;
— увеличить производительность работы кон-структоров-проектировщиков с помощью использования модулей САПР, связанной с поиском различного рода информации в каталогах и другой нормативно-справочной литературе, которая используется при создании ЧРИ;
— усовершенствовать процесс проектирования за счет использования параметрических функций САПР для совершенствования качества выполнения ЧРИ.
Библиографический список
1. Павлов, С. Н. Исследование и разработка системы автоматизированного формирования конструкторских чертежей : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.13.12 / С. Н. Павлов. — СПб., 1997. - 16 с.
2. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования : учеб. для вузов / И. П. Норенков. — М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. — 360 с.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (123) 2013
3. Шмуленкова, Е. Е. Использование методов параметрического моделирования, с анализом и корректировкой положения фрагментов изображений при проектировании металлорежущего инструмента [ Электронный ресурс] / Е. Е. Шмуленкова // Прикладная геометрия. — 2011. — Вып. 13. — № 27. — С. 28 — 44. — Режим доступа: http://apg.mai.ru (дата обращения:
01.09.2012).
4. Герасимов, А. А. Автоматизация работы в Компас-График / А. А. Герасимов. — СПб. : БХВ-Петербург, 2010. — 608 с.
5. Климачева, Т. Н. А^оСАО 2008. Руководство конструктора / Т. Н. Климачева. — М. : Эксмо, 2008. — 624 с. — КВК 978-5-699-26268-7.
6. Гладков, С. А. Программирование на языке Автолисп в системе САПР Автосад / С. А. Гладков. — М. : МИФИ, 1992. - 90 с.
7. Шмуленкова, Е. Е. Автоматизированный способ оценки взаимного положения фрагментов изображений на чертежах металлорежущего инструмента / Е. Е. Шмуленкова, Ф. Н. Притыкин // Вестник СибАДИ. — 2011. — № 1 (19). —
С. 59 — 61.
8. Притыкин, Ф. Н. Автоматизация процессов получения чертежей металлорежущих инструментов, полученных на осно-
ве параметрических трехмерных прототипов / Ф. Н. Притыкин, Е. Е. Шмуленкова // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2012. — № 4 (92). —С. 67 — 73.
9. Глотова, В. Опыт параметрического проектирования в системе T-FLEX CAD / В. Глотова // САПР и графика. — 2004. - № 1. - С. 56-59.
10. Елохин, Е. Использование системы T-FLEX CAD для создания САПР инструмента / Е. Елохин // САПР и графика. -2000. - № 2. - С. 89-94.
11. Подготовка управляющих программ для станков с ЧПУ [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.tflex.ru/ products/uprav/ (дата обращения: 03.03.2013).
12. Система автоматизированного проектирования — Pro/ Engineer [Электронный ресурс] - Режим доступа: http:// www.russianengineering.narod.ru/engineering/proengineer.htm (дата обращения: 03.03.2013).
ШМУЛЕНКОВА Елена Евгеньевна, старший преподаватель кафедры инженерной графики и механики. Адрес для переписки: eesh03@mail.ru
Статья поступила в редакцию 16.04.2013 г.
© Е. Е. Шмуленкова
Книжная полка
Пятибратов, А. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации : учеб. пособие для вузов по специальности 080801 «Прикладная информатика (по обл.)» и др. экон. специальностям / А. П. Пятибратов, Л. П. Гудыно, А. А. Кириченко ; под ред. А. П. Пятибратова. - М. : КНОРУС, 2013. - 372 с.
Рассматриваются принципы построения, архитектура, структурная и функциональная организация одно-и многопроцессорных компьютерных систем, сетей различных классов и телекоммуникаций. Даны сведения о современных и перспективных многоядерных процессорах, устройствах ввода-вывода информации, сетевом оборудовании и программном обеспечении, мультимедийных и интегрированных средствах и системах. Расширен материал по сетевым технологиям. Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения.
Мельников, П. П. Компьютерные технологии в экономике : учеб. пособие для студентов по специальностям «Финансы и кредит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Налоги и налогообложение», «Мировая экономика» / П. П. Мельников. - М. : КНОРУС, 2013. - 223 с.
Рассматриваются компьютерные технологии вычислений в среде табличного процессора MS Excel, применяемые для решения систем эконометрических и нелинейных уравнений, исследования функций, решения задач условной оптимизации, дифференциального и интегрального исчислений, статистического анализа, анализа табличных данных, финансовых расчетов. Также рассматриваются технологии автоматизации при решении трудоемких и типовых задач на основе применения MS Visual Basic for Application. Для студентов экономических вузов, обучающихся по специальностям «Финансы и кредит», «Бухгалтерский учет, анализ и аудит», «Мировая экономика», а также для студентов магистратуры, обучающихся по направлению «Экономика» и изучающих дисциплину федерального компонента ФГОС ВПО «Компьютерные технологии в экономической науке и практике».
