CC BY
23
Л. О. ШТРИПЛИНГ м. г. ПОПОВ
Омский государственный технический университет Омский государственный институт сервиса
РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ ВЫБОРА ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ,
ВХОДЯЩИХ В ЕДИНУЮ ИНФОРМАЦИОННУЮ СРЕДУ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
На примере рассмотрения и сравнения ряда наиболее распространенных в машиностроении С AD/C AM систем определены коэффициенты значимости для выполняемых ими задач. Разработан подход к определению наиболее подходящих систем для конкретного предприятия, что должно облегчить выбор систем, формирующих единую информационную среду (ЕИС) предприятия и сделать его максимально приближенным к требованиям производства.
Ключевые слова: CAD/CAM системы, PDM, принципы выбора, коэффициенты значимости.
Работу современного машиностроительного предприятия уже невозможно представить без CAD/CAM систем. И теперь, в условиях жесткой конкуренции, становится всё более важным наличие i га предприятии ЕИС (единой информационной среды), реализуемой при помощи PDM (англ. Product Data Management) систем.
От правильного подбора программных средств и продуктов напрямую зависят конкурентоспособность предприятия и возможность его работы вообще. Многие предприятия уже столкнулись с необходимостью выбора наиболее подходящих для них решений в области CAD/CAM и PDM систем. Сложность такого выбора обуславливается отсутс твием чётко выраженных принципов и критериев для принятия решения в пользу тех или иных программных продуктов.
При выборе составляющих ЕИС предприятия необходимо определить набор задач, требующих решения в рамках ЕИС, и в соответствии с ними выбрать оптимальный набор программ на основе расчета весовых характеристик критериев для данных задач.
В источниках информации сложно найти исчерпывающую информацию, помогающую в определении подходящей PDM системы, а также программ, работающих с ней. Нами предложен алгоритм определения ряда общих весовых критериев для основных программных продуктов, составляющих ЕИС предприятия, и применительно к задачам, решаемым той или иной системой, рассчитаны оптимальные элементы (табл. 1,2,3).
Числовое выражение весовых критериев принималось на основе ряда опросов на Интернет-форумах 11,21, сайтов, связанных с САПР, что, учитывая специфическую направленность данных сайтов, позволяет рассчитывать на получение достоверного результата в задаче по определению значимости различных параметров систем. Посетителям данных сайтов предлагалось выбра ть самый, по их мнению, значимый параметр для задач, представленных втаб-
лицах. Результаты опросов были систематизированы и легли в основу определения числовых значений коэффициентов значимости для весовых характеристик. Общее количество опрошенных пользователей на всех сайтах составило 178 человек, при этом 73% из опрошенных указали, что являются пользователями данных систем, ещё 9% сталкивались в работе с данными системами. Для определения числовых значений коэффициентов значимости весовых характеристик в расчёт принимались только голоса пользователей, имевших опыт работы с САПР. Таким образом, в конечном итоге учитывались голоса 82% проголосовавших (146 человек). Представленные в таблицах коэффициенты значимости могут быть применены для широкого круга предприятий, работающих в сфере выпуска наукоемкой продукции и активно применяющих для работы 30 модели изделий.
Итоговые коэффициенты значимости для конкретной задачи, в таблицах определяются поформуле(1):
к,-г
(1)
(2)
где I — номер параметра;
F, — количество голосов за конкретную задачу;
F^u-общее количество голосов;
п — общее количество параметров, используемых для расчёта;
К, —коэффициент значимости конкретного параметра.
Пример расчёта для задачи создания 2D чертежей СADсистемами (табл. 1):
*( к, + К2 + К, + К, + KJ = 0,2 + 0,33 + 0,3 + 0,26 + 0,35 = 1,44,
где Ку =
29
= —= 0.198*0.2; 146
штя
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ МСТНИК MI 2 <V0> 2010 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
Коэффициенты значимости для задач, решаемых CAD системами
Основные ЗЛДЯЧН, решаемые CAD системлми Коэффициенты значимости для весовых характеристик CAD систем
Скоросп. работы Набор функций для решения задачи Стабиль- ность работы Техни- ческая поддержка Опыт применения на рынке Итог ( Коихая*)
к, к3 К, К, к,
Создание 2D чертежей 0.2 0,33 0.3 0.26 0,35 1.44
3D М оделиро ванне 0.45 0.4 0.3 0.4 0.45 2
Выполнение математических расчётов 0,28 0.16 0.25 0,14 0.1 0,93
Интеграция с ЕИС предприятия 0,07 0,11 0,15 0.2 0,1 0,63
Таблица 2
Коэффициенты значимости для САМ систем
Основные задачи, решаемые САМ системлми Коэффициенты значимости для весовых характеристик САМ систем
Скорость работы Функцио- нальные возможности Стабильность работы Техническая поддержка Итог
к, К, к, к,
Создание УП (управляющих программ) 0.15 0.6 0,79 0,65 2.19
Работа с 3D моделями 0,5 0,22 0.08 0,07 0,87
Возможности визуализации процесса обработки 0,29 0,1 0,08 0.03 0,5
Интеграция с ЕИС предприятия 0,06 0.08 0,05 0,25 0,44
Таблица 3
Коэффициенты значимости для PDM систем
Основные задачи, решаемые PDM системами Ко.зффициеіггьі значимости для весовых характеристик PDM снегом
Функцио- нальные возможности Стабильность работы Техническая поддержка Опыт применения на рынке Итог (KmMjnw )
к, к, к, к,
Возможность интеграции с различными приложениями <САПР. ERP и др.) 0,5 0,22 0,17 0.43 1,32
Составление каталогов дашшх в системе 0,13 0.12 0,32 0,11 0,68
Производство расчетов и планирования на основе полученных системой ВХОДЯЩИХ данных 0.22 0.23 0,15 0,23 1.51
Автоматизированное управление производстве IDIMMH мощностями предприятия 0,15 0,43 0,36 0.23 2,68
Таблица 4
Оценка CAD систем при решении различных задач
CAD системы Оценка выполнения решаемой задачи СЛІ) н K<>J)anr для данной задачи ScAOim*
Создание 2D чертежей 3D модели- рование Выполне- ние математи- ческих расчётов Интеграция с ЕИС предприятия
Si S, Sj S,
Компас 3D 80<1.44) 69(2) 65(0.93) 78(0.63) 362,79
Solid works 6511,44) 73(2) 7310,93) 62(0,63) 359.15
T-flex 67(1,44) 69(2) 66(0.93) 58(0.631 332,4
Autocad 6I(1,44| 63(2) 66(0.93) 67(0.63) 326.88
L'nlgra- phics 72(1.44) 71(2) 74(0,93) 80(0,631 364,9
Г, = = — = 0,328 % 0,33 •
146
[? 44
А:1=7^=йб = 0’30,*°’3итА-
Для задач, решаемых САМ и PDM системами, К^. на-ходились таким же методом. Поданным таблиц 1. 2,3 можно понять, решение каких именно задач является наиболее важным для пользователей, и, опираясь і іа эти дшшые, выбирать наиболее под ходящую систему.
Необходимо отметить, что на сегодняшний день не проводилось серьёзных исследований в области определения значимости задач, решаемых САПР, большинство имеющейся на данный момент информации несёт больше информационную и коммерческую направленность, нет четкого определения необходимых критериев для выбора систем, а также не определена их значимость. Именно поэтому в данной работе приходи тся полагаться на результаты Интернет-опроса. Представленные в таблицах коэффициенты нужно считать приближёнными, так как для их более точного определения необходим более масштабный опрос именно пользователей данных систем.
Далее, основываясь на д анных таблиц 1.2,3, можно приступать к выбору таких программных составляющих ЕИС, как CAD/CAM и PDM системы.
Выбор CAD и САМ систем основывается на одних и тех же принципах. Для начала необходимо определить ряд интересующих потребителя систем (табл. 4,5). Выбирая CAD/CAM, при определении наиболее подходящего программного продукта для машиностроительного предприятия, требуется сделать расчет, в основе которого будут лежать параметры различных CAD/CAM систем, помноженные на итоговый коэффициент весовой характеристики данного параметра (табл. 4, 5), что в конечном итоге должно помочь потребителю в выборе программного продукта.
Примером сравнения работы CAD/CAM систем могут стать результаты в таблицах 4 и 5, где представлены наиболее распространённые CAD/CAM системы в России. Для определения количества баллов было проведено тестирование демо-версий данных систем на предмет решения представленных задач для CAD систем (табл. 1) и задач д ля САМ систем соответственно (табл. 2).
Апробация данной методики была проведена на
Таблица 5
Оценка пыполнения решаемой задачи САМ и KCA>Cew для данной задачи
Оценка выполнения решаемой задачи САМ м для данной задачи
САМ систе- Создание УП дли: Возможности визуализации процесса обработки Работа С 3D моделями Интеграция с ЕИС предприятия ScAfclen*
2D 3-5D S, s>
S, S,
Геммл- 3D 33(2,19) 18(2,19) 20(0,5) 18(0.87) 20(0.44) 146,15
Power Mill 27(2.191 37(Z19) 36(0,5) 36(0.87) 34(0,44) 214,03
Unigra- phics 35(2.19) 31(2 19) 35(0.5) 38(0.87) 39(0,44) 212,26
Master cam 31(2,19) 34(2,19) 35(0.5) 34(0,87) 33(0,44) 219.87
базе ОАО «АК ОмскАгрегат». Для тестирования CAD систем нами были привлечены специалисты из отдела САПР, а также технологи предприятия. Тестирование систем на выполнение задач создания 2D чертежей выполнялось технологами, а создание 3D моделей, выполнение математических расчётов — специалистами отдела САПР. Задача интеграции с ЕИС предприятия оценивалась совместными усилиями обоих отделов. Участие в тестировании приняли 23 сотрудника различной квалификации. По итогам решения задачи каждый сотрудник расставлял системы но местам, за первое место начислялось 5 баллов, далее 4. Система, занявшая последнее место, получала 1 балл (табл. 4).
Итоговые оценки систем, представленные в таблицах 4 и 5, рассчитываются по формуле 3:
S, = (5xNt + 4xNJ.... + lxNs) (3)
___-is.-К. (4)
м
где i — номер выполняемой задачи;
NU34 —количество мест, полученных системами в ходе тестирования;
п—общее количество задач, решаемых CAD/CAM в расчёте;
S,— количество баллов, полученных системой за решение конкретной задачи.
Пример расчета SCAD/CAM для системы Компас 3D (табл. 4)
S, = (5xN,+ 4xNr... + lxN3) = 5x8 + 4x5 +
3x5 + 2x0 4- 1x5 =80; где N,= 8, N2=5, N3=5, N4= 0, N5= 5;
S2= 5x3 4- 4x6 + 3x6 + 2x4 + 1x4 =69; где N, = 3, N2 = 6, N3 = 6, N4= 4, N, = 4; Параметры S3 и S4 рассчитываются аналогично (S3 = 65; S4 = 78).
Итоговая оценка для CAD системы Компас 3D на основе расчета весовых коэффициентов по формуле 4:
Stmcm—'tS.'K,-*» * 1.44 + 69 х 2 +
м
+ 65 х 0,93 + 78 х 0,63 - 362,79, где К( итоговые коэффициенты значимости для задач, решаемых CAD системами (табл. 1).
*
ШИШ
[ИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК I# 7 <?0) 2010 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
Диализ полученных «таблице 4 данных позволяет сделать вывод что на сегодняшний день в области CAD систем нет явных лидеров, все выбранные и протестированные системы показали примерно равные результаты.
Также нужно отметить, что для более полного анализа всех возможностей систем требуется более тщательное тестирование с исследованием более широкого количества задач.
В общем случае для начала выбора САМ системы, подходящей предприятию, целесообразно исходить из следующих условий |3, 4):
— совместимость постпроцессора САМ с имеющимся на предприятии оборудованием;
— возможность интеграции в информационную систему предприятия;
— функциональные возможности САМ модуля должны позволять выполнить задачи, решаемые на предприятии;
— совместимость САМ системы и CAD используемой на предприятии.
Из систем соответствующих данным требованиям, можно привести в пример: PowerMill (разработчик - DELCAM Р1с., Великобритания), MasterCAM (разработчик —CNC Software, США), Unigraphics (разработчик-Unigraphics Solutions, Inc., США) 11, 5, 6,). Каждая из перечисленных программ занимает достаточно весомый сегмент рынка САМ систем, а компании-разработчики уже зарекомендовали себя как надежных партнёров, стремящихся повышать качество своих продуктов. На примере сравнения параметров данных систем и будет строиться выбор САМ.
Демоверсии, выбранных в табл. 5 САМ систем, проходили тестирование в лаборатории ЧПУ предприятия ОАО «АК ОмскАгрегат», специализирующееся на производстве авиационных топливных систем.
Специалистам лаборатории ЧПУ и отдела САПР было предложено в течение 2-х месяцев поочерёдно опробовать все системы и расположить их в соответствии с занимаемым местом по тому же принципу, что и в случае с выбором CAD систем. Общее количество сотрудников, принявших участие в тестировании, составило 18 человек. Баллы начислялись, как и прежде: 1 месш — 5 баллов. 2-еместо — 4 балла, и та. решаемые задачи были разделены между подразделениями, таким образом, каждое из них занималосьтолькосвойсгоенной ему задачей. Лаборатория ЧПУ проводила тестирова] же систем при решении задач создания yn(3D-5D обработка), а также проверяла возможности визуализации процес-са обработки. Отдел САПР занимался работой с 3D моделями, проверяя корректность и скорость работы с различными форматами данных, а также проверял степень возможной шггеграции САМ систем в ЕИС предприятия.
Расчёт САМ систем проводился по формуле 4. Результаты проведонноючестирования представлены в табл. 5.
Анализ результатов, предс тавленных в таблице, позволяет сделать вывод, что в области САМ систем отечественные разработчики значительно отстают от зарубежных аналогов, в отличие от успеха CAD. «Гемма-30» показала сравнительно неплохие результаты в области создания У П для 2D обработки и гравировки, но абсолютно уступила всем системам в создании программ для объемной обработки. Однако по стоимости САМ пакет «Гемма-ЗО» значительно дешевле других представленных систем и вполне может подойти для решения простых задач.
Все остальные САМ системы по результатам тестирования оказались примерно на одном уровне. Таким образом, можно сделать вывод что для выбора подходящей САМ системы необходимо большее число критериев выбора, причём одним из основополагающих должен стать критерий совместимости системы с имеющимся оборудованием.
Если при выборе CAD и САМ систем для определения наиболее оптимальной было использовано их тестирование, то выбирать PDM методом сравнения различных систем очень сложно, так как данные системы подразумевают охват всего предприятия. Поэтому наиболее логичным будет выполнить выбор PDM в аютветствии с выбранными CAD/CAM системами, так как зачастую производители данных систем связывают свои продукты с определёнными PDM решениями |7,8].
Так, например CAD система «Компас 3D» имеет возможность полной интеграции с PDM «Лоцман» (разработчик «АСКОН», Россия). Такие системы как Unigraphics имеют в своем арсенале целый рядСАО/ CAM/CAE/PDM решений, одним из которых является PDM система IMAN.
Следовательно, главным принципом выбора PDM будет являться первоочередной выбор CAD/CAM систем. И уже на основе данного выбора целесообразно будет выбрать ту PDM, которая позволит обес-печить эффективную работу всех программных продуктов, входящих в ЕИС предприятия.
Библиографический список
1. http://www.cad.dp.Ud/cadboard
2. http://fsapr2000 ru
3. Братухин, А Г. CALS - стратегия развития АВПК «Сухой* / А, Г. Братухин. М. А. Погосян, В. С. Присяжнюк. Д. Б. Куприн // авиационная промышленность. - 2000 - N>2 - С. 6-12.
4. Кривошеин. Ю. В. О внедрении CALS-технологий на промышленном предприятии / Ю. В. Кривошейн, Н. М. ЛТЬариди. С. П. Шамой // Воетыя техника. пооружет«е и технологии двойного применения Материалы 111 Международного технического конгресса (Омск 7-10 июня 2005г.), - Омск: ОмГУ. 2005. В 2п. - Ч. II. - С. 78-80.
5. http://www.sapr.ru
6. http://www.cadrus.ru
7. Каленич, М. П. Автоматизация документооборота на предприятии / М. П. Каленич, А. Г. Янишевская // Военная техника, вооружего!е и технологии двойного применения: Материалы 111 Междунар. гехн. конгресса (Омск7-10июня2005г.), -Омск:ОмГУ, 2005. В 2ч - Ч. И. -С.69-71
8. Судов, Е. В. Концепция развития CALS- технологий в промышленности России / Е. В.Судов, А И. Левин. — М.: НИЦ CALS-технологий «Прикладная логистика», 2002. - 101с.
ШТРИПЛИНГ Лев Оттович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Промышленная экология и безопасность» Омского государственного технического университета.
ПОПОВ Максим Геннадьевич, аспират' 2-го года обучения кафедры «Прикладная информатика и математика» Омского государственного института сервиса.
Адрес для переписки: e-mail: maxiimum@ramblcr.ru.
Статья поступила в редакцию 20.01.2010 г.
© Л. О. Штриплинг, М. Г. Попов
