CC BY
80
Î <3
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
о. в. батенькина м. д. суворов
ФГУП «ПО «Полет»
Омский государственный технический университет
УДК 658.512.011.056
ИНТЕГРАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ - ОСНОВА СОЗДАНИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ПРЕДПРИЯТИЯ
РАССМАТРИВАЮТСЯ ПРОБЛЕМЫ КОМПЛЕКСНОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ, В Т.Ч. И ПРОБЛЕМА СОЗДАНИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА.
Внедрение современных компьютерных технологий на российских промышленных предприятиях является одним из условий их успешного развития на рынке наукоемкой продукции, находящегося сегодня в состоянии жесткой конкуренции. Автоматизация подготовки производства дает возможность предприятиям быстро реагировать на изменение спроса, в короткие сроки выпускать новые виды продукции, отслеживать жизненный цикл изделий, эффективно повышать их качество. Особенно остро встает вопрос необходимости в использовании систем САПР при проектировании и изготовлении деталей фасонной формы, так как именно этим процессам свойственна высокая трудоемкость.
Сегодня практически невозможно привести предприятие в соответствии с требованиями международной системы качества по ISO 9000 без внедрения интегрированных автоматизированных систем конструкторско-технологического проектирования. Такое положение является одним из препятствий для российских предприятий при освоении наиболее выгодных рынков развитых стран.
Ключевым моментом реализации информационных технологий в промышленности является использование CALS-технологий, направленных на электронное сопровождение сложной наукоемкой продукции на всех стадиях, начиная от проектирования и заканчивая эксплуатацией изделия в условиях единого информационного пространства предприятия [1].
Можно выделить три основных момента создания единого информационного пространства предприятия:
- компьютерная автоматизация процессов проектирования, анализа и изготовления изделий;
-информационная интеграция процессов разработки и изготовления изделий;
- переход к безбумажной модели организации конст-рукторско-технологического проектирования и производства.
Компьютерное проектирование, анализ и изготовление стали приносить эффект сразу же с момента своего появления в 70-х годах. С тех пор системы CAD (проектирование и подготовка чертежей), CAE (анализ и расчеты) и САМ (подготовка программ для станков с ЧПУ)
Рабочее место технолога рабочее место конструктора
Рабочее место программиста для станков с ЧПУ
ш
Рабочее место расчетчика
Рис.1. Традиционная схема организации конструкторско-технологической подготовки производства.
Группа «командного» проектирования изделия
Рабочее место технолога
Рабочее место программиста для станков с ЧПУ
Рис.2. Схема взаимодействия САО/САМ/САЕ-систем при «командном» методе проектирования и производства.
Z
л £
были существенно улучшены. Возросла их эффективность, функциональность и точность результатов.
С точки зрения традиционного подхода при внедрении САО/САМ/САЕ-систем, а именно, использования их в качестве автоматизации отдельных элементов процесса проектирования, мало что изменилось.
Конструкторы работают отдельно от расчетчиков по анализу, а те, в свою очередь, слабо связаны с технологами или инженерами-программистами для станков с ЧПУ. Сегодня эта схема (рис. 1) выглядит следующим образом. По завершении проектирования конструктор передает данные на анализ. Расчетчик проводит определенные расчеты и по их результатам дает конструктору рекомендации по изменению конструкции изделия. После согласования данные передаются технологу или программисту на станках с ЧПУ. В итоге информация в виде технологического процесса или программы ЧПУ достигает производства. Схема выглядит логичной и стройной, однако при практической реализации появляется ряд проблем.
Расчетчик или технолог могут дать рекомендации по повышению прочности или технологичности, что для конструктора, который работает отдельно от них, может быть не всегда понятно, а с чем-то он может и не согласиться. После изменений в конструкции необходимо еще раз пройти все стадии. При этом снова будет необходимо решать проблемы передачи уже откорректированных данных от одной программы к другой. Если какая-то информация была добавлена дополнительно на одном из промежуточных этапов, ее необходимо будет ввести заново, поскольку она должна уже быть настроена на новые данные. В результате возрастают общие издержки. Для выпуска изделия требуется большее время, теряется качество [2].
Особенность автоматизации российских промышленных предприятий заключается в сложном сочетании систем автоматизированного проектирования, отличных АРуг от друга по классу и идеологии. Часто в рамках одного предприятии можно встретить целый ряд несовместимых систем, как современных, так и морально устаревших, а это влечет за собой проблемы в переносе данных от ОДной программы к другой.
Сегодня с этими проблемами столкнулись уже многие предприятия. И в качестве одного из способов ее решения используют так называемое «командное» проектирование. Вместо отдельных технологических, конструкторских, расчетных и прочих отделов создается единая команда, отвечающая за изделие (рис. 2).
В плане организации такая схема выглядит более эффективной, чем традиционная, то для того, чтобы реШать технические проблемы, связанные с программами и передачей данных, в обоих случаях требуется поддержКа интеграции непосредственно на уровне программ.
Следует также отметить, что корректный обмен сложной трехмерной геометрией между системами с разными геометрическими ядрами практически невозможен. При этом теряется не только параметрическая ассоциативность, но и геометрия.
На сегодняшний день наибольшее распространение получили два геометрических ядра: ACIS и Parasolid. Особняком стоят системы CATIA и Pro/Engineer, использующие свой математический аппарат. При этом считается, что ядро ACIS больше ориентировано на поверхностное моделирование, a Parasolid - на твердотельное.
На Parasolid базируются такие известные системы, как Unigraphics, Solid Edge, Solid Works и T-FLEX. Убежденным приверженцем ядра ACIS является AutoCAD. На ACIS основаны многие специализированные САМ-системы. Типичными представителями в этом классе являются Cimatron и ADEM. Исторически сложилось так, что на сегодняшний день CAD-системы на основе ядра Parasolid обладают большей функциональностью, чем системы на ACIS [3].
Одним из способов обеспечения интеграции между различными системами CAD/CAM/CAE является использование стандартных форматов файлов для обмена данными. Используя для передачи графической информации форматы DXF, IGES или STEP, пользователи могут в определенной степени реализовать связь между программами. Однако эти форматы являются низкоуровневыми и не могут обеспечить передачу всего набора данных, которые существуют в современных программах. Кроме того, функции чтения/записи этих форматов в различных программах реализованы по-разному, что часто приводит к несовместимости. Также необходимо учесть, что, хотя эти стандартные форматы постоянно улучшаются, они не могут идти в ногу с расширением функциональности современных программ.
Широкое развитие и распространение на современных предприятиях получили комбинированные варианты автоматизации с использованием зарубежных систем трехмерного моделирования в качестве основы и российских систем для решения конструкторских задач и оформления документации. Например, системы, созданные на геометрическом твердотельном ядре Parasolid. При этом автоматизацию работ конструкторской и технологической подготовки производства можно представить в виде набора систем:
- система Unigraphics;
- система Solid Edge;
- система T-FLEX.
Система Unigraphics обеспечивает проектирование конструкций любой сложности с единой цифровой моделью изделия, используемой на всех этапах проектиро-
се
S
и S о
вания, включая функции детального твердотельного моделирования, исследования сборок и отдельных деталей с возможностью их анализа на воздействие температуры и вибрации, а также прочностные и другие виды расчетов. Принцип ассоциативности позволяет одновременно вести проектные работы несколькими разработчиками на любой стадии проектирования без потери информации между модулями системы Unigraphics и принимать взаимоисключающие решения различными разработчиками.
Система Solid Edge так же, как и система первого уровня, предназначена для ведения проектных работ с конструкциями высокой сложности, но уступает по своим возможностям Unigraphics.
Система Solid Edge рассматривается как средство для расширения количества рабочих мест CAD. Она обладает высокими пользовательскими характеристиками, стоимость ее гораздо ниже, чем подсистемы Unigraphics. С учетом того, что 70-80% конструкторских работ не связаны с созданием сложных объемов и поверхностей, подсистема Solid Edge в основном решает задачу автоматизации проектирования применительно к тематике предприятия [4].
Российская система T-FLEX обеспечивает создание конструкторской и технологической документации на изделие в соответствии с российскими стандартами, создание технологической оснастки, подготовку программ для станков сЧПУ.
В этом случае передача данных из одной системы в другую, базирующихся на едином геометрическом ядре через прямые трансляторы Parasolid гораздо более корректна и данные не потеряют точность, хотя по-прежнему обмен будет идти на низком уровне.
Однако вариант комбинированной автоматизации конструкгорско-технологической подготовки производства также нельзя назвать методом полной интеграции, поскольку операции экспорта-импорта интеграцией как таковой не являются.
Полная интеграция представляет собой совокупность программных комплексов, базирующихся на каком-то основном программном продукте - как правило, системе проектирования, черчения и моделирования.
В определенной мере развитие САПР во всем мире направлено на интеграцию программных продуктов в единую программную платформу, а не комбинацию различных систем. Именно поэтому все «тяжелые» системы (Unigraphics, Pro/Engineer, CATIA) предлагают интегрированные решения в рамках единой программной платформы. Это позволяет сохранять ассоциативные связи между документами по всей цепочке подготовки производства и исключить таким образом «случайное» несоответствие в документации.
Говоря о программной интеграции, в первую очередь имеется в виду решение целого ряда задач посредством различных специальных приложений. При этом обязательным условием их взаимодействия является полная интеграция как на уровне программ, так и на уровне данных. На уровне программной интеграции удовлетворяется потребность разработчика во всех необходимых данных независимо от системы, с которой он работает в данный момент. Интеграция на уровне данных реализуется только при абсолютном единстве хранимой информации. Используя связь на уровне внутреннего обмена данными и функциональными возможностями, можно обеспечить любую степень интеграции. Естественно, что использование единой информационной среды и баз данных предприятия полностью исключает проблемы передачи данных или потерю точности [5].
Это означает, что если в одной системе в любой момент времени изменить какие-либо параметры детали, то произойдет обновление всех измененных данных в остальных системах. Такая полная взаимосвязь и вза-
Высший уровень автоматизации
Системе SoildEdge
S
Низший уровень автоматизации
Система T-FLEX CAD
Рис. 3. Схема трехуровневой системы автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства на базе геометрического ядра РагазоМ(1 [4].
имозависимость всех этапов разработки, от получения чертежа до изготовления, дает разработчикам возможность менять конфигурацию детали «на лету». Данный подход способствует оптимизации проектирования и конструирования, получению более высококачественного изделия в сжатые сроки.
Важную роль при интеграции различных систем автоматизированного проектирования играют системы управления проектными данными и документооборота (РОМ). Это отнюдь не случайно. Успешное внедрение таких систем на предприятии решает массу организационных проблем и соответственно повышает производительность проектирования. Порой количество чертежей, моделей, текстовых и других документов достигает десятков и сотен тысяч. Эти документы создаются и редактируются в различных программах. Параллельно может вестись целый ряд различных проектов. В коллективе проектировщиков, насчитывающем порой десятки и сотни человек, могут существовать различные рабочие группы. Доступ к информации может быть разграничен [6]. В такой ситуации использование системы РОМ жизненно необходимо. Особенно это актуально для российских промышленных предприятий, где автоматизация проектирования и подготовки производства реально началась не так уж давно.
На рынке сейчас существует довольно большой выбор систем. Практически каиедый разработчик САПР сегодня предлагает свою систему РОМ. Здесь очень важно не ошибиться, поскольку, во-первых, возможности систем существенно различаются, а во-вторых, желательно использовать систему, хорошо интегрированную с тем набором программ, с которым вы работаете.
При этом обеспечивается единое управление всем объемом разнородных данных, как постоянных (общие базы данных, например, материалов), так и динамически изменяющихся (рис.4).
Комплексная интеграция САО/САМ/САЕ/РОМ-систем с уникальной структурой данных обеспечивает взаймы действие между всеми участниками процесса проектирования и дает возможность решать следующие задачи: -создание САПР предприятия по проектированию и изготовлению изделий различной сложности;
Едини Uii данник прадпрттня
Рис.4. Схема взаимодействия САО/САМ/САЕ/РОМ-систем, основанных на комплексной автоматизации проектирования и производства.
- обеспечение максимальной автоматизации кон-струкгорско-технологических работ и подготовки производства, за счет параллельной работы над изделием;
- значительно сократить процесс подготовки конструкторской и технологической подготовки производства, за счет работы с единой структурой данных;
- исключить ошибки при передаче данных от конструкторов к технологам, за счет внутренней связи между модулями;
- проработать все возможные изменения в конструкции детали;
- быстро оценить потребности в трудовых и материальных ресурсах (требуемые материалы, оснащение);
-унификация процессов проектирования, технологической подготовки производства и технологических процессов изготовления изделий на программно-управляемом оборудовании;
- создание электронного архива предприятия и системы управления проектами и производством, охватывающей все задействованные подразделения и службы;
- стандартизация документооборота между подразделениями предприятия;
- создание интегрированного единого информационного пространства предприятия.
Интегрированный подход к автоматизации проектирования и подготовки производства представляет современные эффективные средства и технологии для обеспечения безусловных конкурентных преимуществ.
Однако очевидным является факт, что для решения всех поставленных вопросов на различных предприятиях нет и не может быть одного простого и эффективного решения, поскольку необходимо учитывать реальное положение дел и возможности предприятий.
Но бесспорным остается одно - это необходимость интеграции программных продуктов на протяжении всего жизненного цикла «идея - проектирование - изготовление», что позволяет предприятиям в разумные сроки внедрять самые передовые методы организации разработки изделий.
Литература
1. Левин А., Судов Е. CALS - сопровождение жизненного цикла./ «Открытые системы. СУБД», № 3, 2001 г.
2. Синенко О., Куцевич Н., Леньшин В. Современные технологии и информационное обеспечение в задачах интеграции промышленных предприятий./«Мир компьютерной автоматизации», № 3, 2001 г.
3. Евченко К. Выбор геометрического моделиров-щика./ «САПР и графика», № 2, 2002 г.
4. Егоров М.М. Концепция создания иерархической интеграционной САПР предприятия в едином информационном пространстве корпорации./ «САПР и графика», № 11, 2001 г.
5. Норенков И.П. Разработка систем автоматизированного проектирования. - Учебник для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 1994 г.
6. Щебетов А. Некоторые вопросы внедрения TDM/ PDM-систем./«САПР и графика», № 11,2001 г.
БАТЕНЬКИНА Оксана Владимировна, начальник бюро САПР ФГУП «ПО «Полет».
СУВОРОВ Михаил Дмитриевич, доктор технических наук, профессор кафедры «САПР МиТП» Омского государственного технического университета.
с ф абдулин АВТОМАТИЗАЦИЯ с. а. легких* ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИБКОГО
Омский государственный институт сервиса
'Курганский технологический колледж
УДК 658.011.56:687
ПРОИЗВОДСТВА НА ШВЕЙНОМ ПРЕДПРИЯТИИ
В УСЛОВИЯХ МНОГОНОМЕНКЛАТУРНОГО ПРОИЗВОДСТВА АКТУАЛЬНЫМ СТАНОВИТСЯ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГИБКИХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИСТЕМ (ГПС). ВАРИАНТОМ ГПС В ШВЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ ЯВЛЯЕТСЯ ГИБКИЙ ПОТОК МОДУЛЬНОГО ТИПА. АВТОРАМИ РАЗРАБОТАНЫ ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ БАЗЫ ДАННЫХ, ПРЕДЛОЖЕНЫ АЛГОРИТМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ЭТАПОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
Развитие современного производства, переориентация спроса покупателей на высококачественную одежДУ модного направления привели к резкому расширению номенклатуры продукции швейных предприятий, ее конструктивному усложнению, тогда как время на освоение новых моделей значительно сократилось.
Опыт развития промышленности показывает, что в условиях быстро меняющейся моды, изготовления значительно меняющихся по конструкции моделей или изде-
лий разных ассортиментных групп одерживается переналадками технологических процессов или оборудования. Период освоения новых моделей и изделий сопрягается с понижением производительности труда, вследствие чего появляются потери в выпуске продукции, ухудшаются технико-экономические показатели.
Исследования, выполненные в разных отраслях легкой промышленности показали, что основные принципы и источники эффективности совершенствования организации
