Проектирование технологических процессов в обувной промышленности с использованием потенциала универсальных САПР ТП Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ INFORMATION TECHNOLOGY, COMPUTER

SCIENCE, AND MANAGEMENT

УДК 685

Проектирование технологических процессов в обувной промышленное потенциала универсальных САПР ТП*

О. А. Суровцева1**

1 Донской государственный технический университет, г. Ростов-на-Дону, Российская Федеран

Design process in footwear industry using the potential of universal С/ O. A. Surovtseva1"

1 Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russian Federation

20223

Целью работы является использование потенциала наукоё: ких и универсальных машиностроительных САПР ТП их адаптации для решения сложных специализир; задач обувного технологического проектирование лит обеспечить предприятиям отрасли переход^ новый уровень решения конструкторсю задач. Теоретической и методологичес: вания послужили теория моделиро теория исследования операций, анализа объектов, метод класс, дология разработки инфо данных и баз знаний, орного ранжиров, технологии про: изводства, П1

баз :а апри-;а типовой методик про->увных предприятиях, разгар ^^йкий процесс сборки обуви р' ^ у .^состоящий из 310 тех-нологич,-. ^^ . из которых присвоен код. С целью фор. , о деталях низа обуви составлен перечень ста .оков, отражающих конструктивно-технологичесю, .. херистики обуви, а в пределах каждого блока выделены^ЛаСтеры, от которых зависит тот или иной набор и последовательность выполнения операций. На основе информации, полученной в результате системно-структурного анализа, разработаны структурно-логические модели проектирования технологического процесса сборки обуви различных методов крепления. Схематичная форма наглядно отображает логику взаимосвязи между кластерами и технологическими операциями. Для обеспечения оперативной, нормативной и информационной поддержки ТПП обувных предприятий была разработана БД «ОбувьПро», позволяющая решать задачи по проектированию технологического процесса на обувном предприятии.

Ключевые слова: технологический процесс, производство обуви, автоматизация, информационное обеспечение, система автоматизированного проектирования, корпоративная информационная система, интегрированные комплексы.

to use the capacities of the science-Sal mechanical CAD TP by adapting them to Specialized problems of the footwear process de-allow industry enterprises transfer to a whole new : solving design-engineering problems. The theoretical and fiodological basis of the study is the theory of complex systems simulation; the operations research theory; the method of system- structural analysis of objects; the classification and coding technique; the methodology of data systems development, databases and knowledgebases creation; the mathematical logic; the method of aprior ranking of factors. On the basis of the standard shoemaking techniques, and similar production techniques used in the modem shoe factories, an aggregate engineering process of the shoes assembly of various construction methods consisting of 310 production steps, each of which is assigned a code, is developed. A list of structuring units characterizing the design-processing footwear specifications is worked out to formalize data on the shoe bottom parts. And the clusters that affect a particular set and operational sequence are allocated within each block. On the basis of the data obtained from the system- structural analysis, structural-logical models of designing the shoes assembly of various construction methods are developed. A schematic form clearly reflects the interrelation logic between the clusters and operational steps. The database "ObuvPro" that allows solving problems on the design process in the shoe factory is developed to ensure the operational, regulatory, and information support for the territorial-production footwear companies.

Keywords: production process, footwear manufacturing, automation, information application, CAD system, enterprise information system, integrated assemblies.

Введение. В широко используемых на обувных предприятиях САПР комплексно решены вопросы автоматизации проектно-конструкторских работ и проектирования раскладок лекал, однако они не затрагивают такие этапы технологического проектирования, как составление технологического процесса на новую модель обуви, разработка технологической схемы производственного потока. Из-за отсутствия координации работ в этом направлении боль-

* Работа выполнена в рамках инициативной НИР.

** E-mail:[email protected]

*** The research is done within the frame of the independent R&D.

шинство современных разработок направлено на автоматизацию отдельных, частных задач технической подготовки производства.

В работах [1-3] представлены системы автоматизации проектирования технологического процесса сборки обуви клеевого и ниточных методов крепления, однако они, как и почти все известные на сегодняшний день САПР, решают частные задачи. Недостатком такой «кусочной» автоматизации является отсутствие взаимосв^^ решаемых задач и, в конечном итоге, автономное функционирование, что не соответствует требованиям комп. зации. Это является одной из проблем масштабного внедрения имеющихся систем автоматиз: вания технологических процессов (САПР ТП). В наши дни наблюдается быстрое развитие лях, как авиастроение, автомобилестроение, тяжелое машиностроение.

Целью исследования является использование потенциала наукоёмких и уни САПР ТП путём их адаптации для решения сложных специализированных задач рования, что позволит обеспечить предприятиям отрасли переход на качест: торско-технологических задач.

Для достижения поставленной цели необходимо решить еле,

1. Провести анализ состояния развития автоматизиров; обувной и других отраслях промышленности в России и в м:

2. Выполнить сравнительную оценку факторов^

€

томати-ктиро-ас-

Ъных 'проекти-конструк-

£кого проектирования в

свойства подошв специальной обуви с верхом из ко: крепления, метода горячей вулканизации и строче

3. Определить кластеры, влияющие логическую модель сборки обуви на основ'

4. Разработать базу данных «' рования технологического процео

Анализ состояния р промышленности. В резу, страненными сапр т^ Данные системы ными сапр т:

качество и эксплуатационные бвого, строчечно-литьевого методов

О,

плекса ского жительн* прямой ИН' САПР в инфо

#

tibi А л

кого процесса и разработать структурно-лиза;

«ТехноПро» для автоматизированного проекти-методическое обеспечение САПР ТП «ОбувьПро». IX систем технологического проектирования в обувной ;их технологических САПР установлено, что наиболее распро-«ТесЬсагс!», «ТехноПро», «TeclmologiCS», «Т-БЬЕХ Технология», 'ссами, связанными с токарными операциями, а являются универсаль-ования техпроцессов практически любого производства, ьных программных продуктов, который может стать основой создания ком-вания, и инструментарием, позволяющим автоматизировать процесс технологиче-система «ТехноПро», динамично развивающаяся, и зарекомендовавшая себя с поло-ьность системы «ТехноПро» состоит в том, что это единственная САПР ТП, в которой ля «ТехноКад» обеспечивает преобразование геометрических данных из конструкторских онную модель «ТехноПро», достаточную для проектирования технологических процессов в авто-

матическом, полуавтоматическом и диалоговом режимах [4]. Программной средой для реализации «ТехноПро» выбрана наиболее популярная система управления базами данных (СУБД) Microsoft Access, которая имеется на каждом предприятии России, так как она входит в комплект Microsoft Office. Имеется возможность использования ранее созданных на предприятии баз данных по оборудованию, приспособлениям, инструментам.

В основу системы «ТехноПро» заложена возможность ее использования как технологического ядра для формирования интегрированных комплексов на основе CALS (Commerce At Light Speed). При этом в комплексе могут применяться различные наборы CAD/CAM, PDM и АСУП/ERP систем, реализованы универсальные методы сопряжения «ТехноПро» с PDM и ERP.

На основе вышеизложенных достоинств, а также учитывая то, что существует бесплатная учебная полнофункциональная версия для тестирования результатов исследования, за основу была выбрана система «ТехноПро» корпорации «Вектор-Альянс»1 [4].

Отличительной особенностью САПР ТП является необходимость настройки систем данного класса при внедрении в различных производственных условиях. Изменениям подвергаются, прежде всего, состав и структура баз данных, формы выходной документации, процедуры принятия технологических решений [5-7].

В соответствии с поставленной целью проведены следующие исследования:

- системно-структурный анализ технологического процесса сборки обуви;

- определение кластеров, влияющих на структуру технологического процесса;

- разработка структурно-логической модели сборки обуви;

- формирование универсальной базы данных «ОбувьПро» в рамках САПР ТП «ТехноПро» для автоматизированного проектирования технологического процесса сборки обуви.

Системно-структурный анализ технологического процесса производства обуви. На основе анализа типовой технологии производства обуви и аналогичных методик производства, применяемых на современных обувных предприятиях [8-11], разработан сводный технологический процесс сборки обуви различных методов крепления, состоящий из 310 технологических операций, каждой из которых присвоен код. Таким образом, была сформирована

зона всех возможных вариантов получения сборки обуви со всеми кластерами конструкции.

Для обоснования порядка составления схемы технологического процесса и алгоритма его въ-' "доставлена матрица совпадений технологических операций в зависимости от материалов, конструкции и сццу ^рси де-

талей и узлов.

С целью формализации данных о деталях низа обуви составлен перечень стругс щих конструктивно-технологические характеристики обуви, а в пределах каждого б. рых зависит тот или иной набор и последовательность выполнения операций. Та: тор, в котором сведения о свойствах обуви (кластеров) представлены в виде

На основе информации, полученной в результате систем но-стр; логические модели проектирования технологического процесса сбо тичная форма наглядно отображает логику взаимосвязи между обуви (рис. 1), и является исходной информацией для проект ет свою логическую функцию, т. е. условие включения в

проектирования технологического процесса в автома технологическими операциями показана с помо точка, это означает, что потоки информации произведена формализация технологичес: рованного проектирования на стадии т<

Коды ■ ■ наименован предикатов^

щ:

#

ф

:ото-ссифика-йтуры). ганы структурно-Ъ крепления. Схема-йми операциями сборки 'торой каждая операция имей процесс, что необходимо для »язь между элементами критериев и ересекаются и на пересечении не стоит стоит, то они сливаются. Таким образом, создана нормативная база для его автоматизи-производетва (ТПП).

29

х операции:

зсГз-ГзгП

> к ^ > к.

тщтт

I-

Метод крепления

литьевом

строчечно-лит.

МГВ

строчен но-ГВ

Н

Подкладка

кожаная

текстильная

футор

1Р-

| Задник

'1 кожаный

1 кожаный Фопм.

3 кожкартонныи

4 кожкарт. форм.

5 гранитолевым

6 многослойный

7 термопластич.

8 термопл. форм.

'> пластмассовый

резиновым

II отсутствует

11 1 Подносок

кожаны и 1

кожаный форм. 2

термопластич п. 3

термопл. форм. 4

гранитолевый

эластич.без т/п сл. 6

эластич. с т/п сл. 7

металлически и 8

пластмассовый <>

резиновый I И)

отсутствует 12

35-38 49 50

♦—.....

г—

А—

о: г г—- ОО

э= еч СС а . « а ы. <я

г — £ Т5" а= == й Я Ш = о к 2 9- Дзк Ъ о. о к в в

§ <и и Ц о 3 з * 1.= ги н г г о ^ 2 ® 8 ■х проц. ГЛ гвоздево и о 5 3 * - «ч Я ЕЕ 1- я 0*0 3 Е ¿3

о сч «1 и с «"О ? в ГЧ с

283|

280-282

284|

285-286

_±_;'

±

ш

-Л

14 I Подошва

тэп

Рези на

■езиня МГВ

2х-сл.ПВХ

2л.-сл.ТЭП

ПУ+ТПУ

Форм.с ■" ■ | > I.

10

13

15

16

21

22

23

24

С

60

62

63

66

68

69

72

73

76

84

101

103

104

106

107

115

116

117

279| 278| 276-277| 275| 268^274| 267| 265-2661 260-264|

287] 293| 29^ 295| 29б| | 297-31 о]

130

136

137

138

139

140

157

254

255

256

257

258

259

I

Рис.

1. Структурно-логическая модель технологического процесса сборки обуви методов крепления: литьевого, строчечно-литьевого, прессовой вулканизации, строчечно-прессовой вулканизации

Результаты проектирования технологических процессов сборки обуви в САПР ТП «ТехноПро». Для

обеспечения оперативной, нормативной и информационной поддержки ТПП обувных предприятий, была разработана БД «ОбувьПро» (рис. 2) в состав которой входят: база «Общие технологические процессы» (ОТП) с наборами операций, переходов, оснащения, применяемых как при автоматическом, так и при диалоговом проектировании ТП; база «Конкретные технологические процессы» (КТП), в которой проектируются технологические процессы сворки обуви различных методов крепления с дальнейшей выдачей их на печать; «Информационная база» с переч- но логи-

ческого оснащения, включая оборудование, приспособления, инструменты, тексты переходов, ч^рмено-

вания операций, нормы времени, нормы расхода материалов и т. д.; база «Условия и расч( условия выбора операций и оснащения для автоматизированного проектирования ТП, а параметров ТП; база «Конструкторская и нормативная документация»; база «Спра: ступ к базе материалов, справочникам кодирования элементов конструкции изде

Разработанная БД имеет возможность решать возложенные на нее з; ладает перспективами к её дальнейшему развитию. Получено свидете. данных «ОбувьПро», а результаты исследования нашли применение делий кожи, стандартизация и сертификация» ИСОиП, филиала университет» в г. Шахты при подготовке специалистов по мышленности» (профиль «Технология изделий из кожи» приятиях: ЗАО «Донобувь» и ООО «Алекс» в г. Росто

лУ

яте я

~Т до-

а также об-Егистрации базы дре «Технология из-рственный технический йлогия изделий лёгкой про-недрена на двух обувных пред-

#

ф

§оИ<Могк5

^АПР

Цп^гарЫсз Компас

1пуеп1ог

СаЙа

К___' __

Навигаюр СП

| Сведения конструкции детали

Маршрут изготовления Технологические процессы

нструкторская л ^Документация

I- —▼Г..

ОбувьПро

» Технологии ¡«3

Архив тех документации

I

I

Информационная база оснащения |

Расчет технологических и экономических параметров

J

СИМАС

Расход материала

Мат спецификации Заказ на материал

! I

[ | 1С-УПП

I :

Управление

Бухгалтерия

Кадры

I

Диспетчеризация и планирование производства

Диспетчеризация производства

Планирование сроков Планирование ресурсов

ТехноПро/ Производство

Сводные отчеты, ведомости, калькуляции

Диаграммы, графики

Рис. 2. Схема интегрированного комплекса «ОбувьПро»

Выводы. В рамках машиностроительной САПР ТП «ТехноПро» разработано информационное обеспечение, включающее совокупность сведений, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования технологического процесса сборки обуви. Это совокупность баз данных «ОбувьПро», содержащих перечни технологического оснащения: материалы, оборудование, приспособления, инструменты, наименования операций, нормы времени, нормы расхода материалов, условия выбора операций и оснащения для автоматизированного проектирования ТП, справочники кодирования элементов конструкции изделия и их параметров и т. д. Разработано информационное обеспечение в виде совокупности баз данных «ОбувьПро», которое обеспечивает предприятиям отрасли переход на качественно новый уровень решения конструкторско-технологических задач и получение экономического эффекта. В состав базы данных входит «База условий», в которой каждая операция имеет свою логическую функцию, т. е. условие включения в «Конкретный технологический процесс», что необходимо для проектирования технологического процес-

са в автоматическом режиме. Получено Свидетельство о государственной регистрации базы данных «Автоматизированное проектирование технологических процессов сборки обуви «ОбувьПро»» № 2013621353 от 17.10.2013 г.

Библиографический список

О. И. Ста-

дия с й.

ого ме-конф. —

ресурс]. — Режим

1. Старых, О. И. Информационная поддержка технологической подготовки производства обу рых, Т. В. Тернавская // Кожевенно-обувная промышленность. — 2009. — № 1. — С. 16-18.

2. Высоцкая, А. В. Формализация технологического процесса сборки обуви ниточны целью автоматизации его проектирования / А. В. Высоцкая, Т. В. Тернавская // Известия Северо-Кавказский регион. Технические науки. — 2011. — № 5. — С. 129-133.

3. Тернавская, Т. В. Автоматизация проектирования технологического тода крепления / Т. В. Тернавская, О. А. Суровцева // SWorld : сб. науч. 2012. — Т. 6, № 2. — С. 32-33.

4. ТехноПро — технологическая платформа модернизации доступа : http://www.telrnopro.coin/ (дата обращения : 29.10.

5. Леденев, М. О. Совершенствование методики npog^- ^/V ^ процессов сборки обуви с верхом из войлока с применением компьютерных технолс-' ж. J JM. О. Леденев. — Москва, 2011. — 265 с.

6. Нестеров, В. П. Автоматизированная'' ^^ ^^^технологических процессов производства обуви / В. П. Нестеров. — Москва : Легкая

7. Нестеров, В. П. Проектиров;

8. Нестеров, В. П. Проект Высшая школа, 1985. — 312 с.

9. Нестеров, В. П. В. Н. Левченко. —

10. Нсстс]> ра техн. наук. Ь

\

#

[ / В. П. Нестеров. — Киев: НМК ВО, 1992. — 304 с. бтва обуви / В. П. Нестеров, О. С. Закарян. — Киев :

обувного производства с применением ЭВМ / В. П. Нестеров,

[ технологическая подготовка обувного производства : автореф. дис. д-75.-49 с.

^5otwear Design and Manufacture — Woodhead Publishing. — 2013. — 416 p. I practical CAD/CAM system for the blanking or piercing of irregular shaped-sheet metal products^ ,ng. J Mater Process Teclinol 110. — 2001. — CrossRef. — P. 36-46.

13. How to represent design rales in a parametric CAD system. In: proceedings of international symposium on advan. .¡metric modelling for engineering applications. — 1989. — Berlin, Germany. — P. 2-15.

14. La Rocca G, Krakers L, van Tooren MJL. Development of an ICAD generative model for blended wing body aircraft design. In proceedings 9th symposium on multidisciplinary analysis and optimization. — 2001. — AIAA/ISSMO, Atlanta, USA. — P. 2-13.

References

1. Starykh, O.I., Ternavskaya, T.V. Informatsionnaya podderzhka tekhnologicheskoy podgotovki proizvodstva obuvi. [Information support of footwear process engineering.] Kozhevenno-obuvnaya promyshlennost', 2009, no. 1, pp. 16-18 (in Russian).

2. Vysotskaya, A.V., Ternavskaya, T.V. Formalizatsiya tekhnologicheskogo protsessa sborki obuvi nitochnykh metodov krepleniya s tsel'yu avtomatizatsii ego proektirovaniya. [Formalization of Technological Process of Assemblage of Footwear for the Purpose of Automation of its Designing.] University News. North-Caucasian region. Technical Sciences Series, 2011, no. 5, pp. 129-133 (in Russian).

3. Ternavskaya, T.V., Surovtseva, O.A. Avtomatizatsiya proektirovaniya tekhnologicheskogo protsessa sborki obuvi lit'yevogo metoda krepleniya. [Design automation of shoe assembly process by injection moulded construction method.] SWorld: Proc. Int. Sci.-Pract. Conf., 2012, vol. 6, no. 2, pp. 32-33 (in Russian).

4. TekhnoPro — tekhnologicheskaya platforma modernizatsii proizvodstva. [TechnoPro —technological platform of production modernization.] Available at: http://www.tehnopro.com/ (accessed: 29.10.2014) (in Russian).

5. Ledenev, M.O. Sovershenstvovanie metodiki proektirovaniya tekhnologicheskikh protsessov sborki obuvi s verkhom iz voyloka s primeneniem komp'yuternykh tekhnologiy: dis. kand. tekhn. nauk. [Development of design technique of assemblage processes of felt upper shoes using computer technologies: Cand.Sci. (Eng.) diss.] Moscow, 2011, 265 p. (in Russian).

6. Nesterov, V.P. Avtomatizirovannaya sistema proektirovaniya tekhnologicheskikh protsessov proizvodstva obuvi. [Automated system of shoemaking process design.] Moscow: Legkaya industriya, 1979, 200 p. (in Russian).

7. Nesterov, V.P. Proektirovanie protsessa proizvodstva obuvi. [Shoemaking process design.] Kifi^^ vO, 1992, 304 p. (in Russian).

8. Nesterov, V.P., Zakaryan, O.S. Proektirovanie protsessa proizvodstva obuvi. [Shoerjjgf \k:y: Vysshaya slikola, 1985, 312 p. (in Russian).

9. Nesterov, V.P., Levchenko, V.N. Tekhnologicheskaya podgotovka obuvnoi'- Jr i EVM. [Shoemaking process engineering using ECM.] Kiev: Teklinika, 1978, 160 p. (in Ru

10. Nesterov, V.P n. Programmirovannaya teklinologicheskaya podgotr j^H* ft: avtoref. dis. d-ra teklin. nauk. [Programmed shoemaking process engineering: Dr.Sci. (Eng.) diss. ^^ ^^ -+9 p. (in Russian).

11.Luximon, A., ed. Handbook of Footwear Design and Man'.;-' V .dig, 2013, 416 p.

12. Choi, J.C, Kim, C. A compact and practical CAD/CA' ^jjf^ r 0 or piercing of irregular shaped-sheet metal products for progressive working. J Mater Proces

13. Colombo, G. How to represent design rules metric modeling for engineering applications. Berli:

14. La Rocca, G., Krakers, L., van To aircraft design. Proc.9th Symposium on nuiltii

\

#

3roc. Int. Symposium on advanced geo-

ICAD generative model for blended wing body ition. AIAMSSMO, Atlanta, USA, 2001, pp. 2-13.

Поступила в редакцию 11.Q2 Сдана в редакцию 12. Запланирована в