Понятие о системах автоматизированного проектирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ САПР

1.1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1.2 ДОСТОИНСТВА СИСТЕМ САПР

2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ САПР

2.1 СТРУКТУРА САПР

2.2 РАЗНОВИДНОСТИ САПР

2.3 ФУНКЦИИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРЫ CAE/CAD/CAM-СИСТЕМ

2.4 ПОНЯТИЕ О CALS-ТЕХНОЛОГИИ

2.5 КОМПЛЕКСНЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТПП: ADEM, КОМПАС+ВЕРТИКАЛЬ И T-FLEX

3.1 ОБЩИЙ ОБЗОР КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТПП: ADEM, КОМПАС+ВЕРТИКАЛЬ И T-FLEX

3.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ И ИХ РЕДАКТИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ: ADEM, КОМПАС+ВЕРТИКАЛЬ И T-FLEX

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Все большее количество промышленных предприятий внедряют на производстве системы автоматизированного проектирования технологических процессов. Автоматизация технологического процесса позволяет улучшить качества регулирования процессом, улучшить эргономику труда операторов процесса и хранить информацию о ходе технологического процесса.

Объектами автоматизации проектирования технологических процессов является совокупность действий проектировщика, разрабатывающих технологический процесс и оформляющий результат разработок в виде конструкторской или технологической документации.

Основные требования, выдвигаемые предприятиями к системам автоматизированного проектирования технологических процессов, заключаются в следующем:

- минимальная стоимость системы при достаточном количестве взаимосвязанных специализированных рабочих мест;

- поэтапное развитие системы в соответствии с финансовыми возможностями предприятия и приоритетом решаемых задач;

- краткие сроки внедрения и окупаемости новых систем.

Для всех этапов проектирования изделий и технологии их изготовления можно выделить следующие основные виды типовых операции обработки информации:

- поиск и выбор из всевозможных источников информации;

- анализ выбранной информации;

- выполнение расчетов;

- принятие проектных решений;

- оформление проектных решений в виде, удобном для дальнейшего использования на последующих стадиях проектирования.

Появление первых программ для автоматизации проектирования за рубежом и в СССР относится к началу 60-х гг. Тогда были созданы программы для решения задач строительной механики, анализа электронных схем, проектирования печатных плат. Дальнейшее развитие САПР шло по пути создания аппаратных и программных средств машинной графики, повышения вычислительной эффективности программ моделирования и анализа, расширения областей применения САПР, упрощения пользовательского интерфейса, внедрения в САПР элементов искусственного интеллекта.

К настоящему времени создано большое число программно-методических комплексов, для САПР с различными степенью специализации и прикладной ориентацией. В результате автоматизация проектирования стала необходимой составной частью подготовки инженеров разных специальностей; инженер, не владеющий знаниями и не умеющий работать в САПР, не может считаться полноценным специалистом.

Подготовка инженеров разных специальностей в области САПР включает базовую и специальную компоненты. Наиболее общие положения, модели и методики автоматизированного проектирования входят в программу курса, посвященного основам САПР, более детальное изучение тех методов и программ, которые специфичны для конкретных специальностей, предусматривается в профильных дисциплинах.

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов - важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это - современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и т.д.

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ САПР

1.1 ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

CAD - computer Aided Design (САПР)

Общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия. (Твердотельные,3D). А также генерацию чертежных изделий и их сопровождений. Следует отличать что этот термин САПР по отношению промышленным системам имеет более широкое толкование чем CAD. Он включает в себя как CAD так и CAM и CAE.

CAM - Computer Aided Manufacturing. Общий термин для обозначения системы автоматизированной подготовки производства, общий термин для обозначения ПС подготовки информации для станков с ЧПУ. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, полученных из систем CAD.

CAE - Computer Aided Engineering. Система автоматического анализа проекта. Общий термин для обозначения информационного обеспечения условий автоматизированного анализа проекта, имеет целью обнаружение ошибок(прочностные расчеты) или оптимизация производственных возможностей.

PDM - Product Data Management. Система управления производственной информацией. Инструментальное средство, которое помогает администраторам, инженерам, конструкторам и так далее управлять как данными так и процессами разработки изделия на современных производственных предприятиях или группе смежных предприятий.

CAD/CAM/CAE/PDM = САПР

Прогресс науки и техники, потребности развивающегося общества в новых промышленных изделиях обусловлено необходимость выполнения проектных работ. Требование к качеству проектов, к срокам их выполнения становятся все более жесткими по мере увеличения сложности проектируемых объектов. Кроме того, темпы морального устаревания изделий сегодня таковы, что поставленные на конвейер новые образцы часто уже не соответствуют современным требованиям.

Осуществление этих требований стало возможным на основе широкого применения средств ЭВМ на всех этапах производства:

- Контроль проектирования, где зарождается исходная модель изделия, технологического проектирования.

- Проектирование организации управления производством с формированием данных о материальных и информационных потоках производства.

- Изготовление изделий путем выполнения операций над материальным объектом на основе созданной на предварительных этапах информации.

- Оценки качества изделия на основе сравнения требуемых и реальных характеристик. К числу наиболее эффективных технологий САПР и АСТПП.

1.2 ДОСТОИНСТВА СИСТЕМ САПР

Сейчас термином САПР обозначают процесс проектирования с использованием сложных средств машинной графики, поддерживаемых пакетами прикладных программ для решения на компьютерах аналитических, квалификационных, экономических и эргономических проблем, связанных с проектной деятельностью.

Достоинства САПР:

1. Более быстрое выполнение чертежей (до 3 раз). Дисциплина работы с использованием САПР ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на изменение рыночных конъектур.

2. Повышение точности выполнения. На чертежах, построенных с помощью системы САПР, место любой точки определено точно, а для увеличения достаточного просмотра элементов есть средство, называемое наезд, или zooming, позволяющее увеличивать или уменьшать любую часть данного чертежа в любое число раз. На изображение, над которым выполняется наезд, не накладывается практически никаких ограничений.

3. Повышение качества;

4. Возможность многократного использования чертежа. Запомненный чертеж может быть использован повторно для проектирования, когда в состав чертежа входит ряд компонентов, имеющих одинаковую форму. Память компьютера является также идеальным средством хранения библиотек, символов, стандартных компонентов и геометрических форм.

5. САПР обладает чертежными средствами (сплайны, сопряжения, слои).

6. Ускорение расчетов и анализа при проектировании. В настоящее время существует большое разнообразие ПО, которое позволяет выполнять на компьютерах часть проектных расчетов заранее. Мощные средства компьютерного моделирования, например, метод конечных элементов, освобождают конструктора от использования традиционных форм и позволяют проектировать нестандартные геометрические формы.

7. Понижение затрат на обновление. Средства анализа и имитации в САПР, позволяют резко сократить затраты времени и денег на тестирование и усовершенствование прототипов, которые являются дорогостоящими этапами процесса проектирования;

8. Большой уровень проектирования. Мощные средства, комплексного моделирования. Возможность проектирования нестандартных геометрических форм, которые быстро оптимизируются;

9. Интеграция проектирования с другими видами деятельности. Интегрируемые вычислительные средства обеспечивают САПР более тесное взаимодействия с инженерными подразделениями.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЕ САПР

2.1 СТРУКТУРА САПР

Как и любая сложная система, САПР состоит из подсистем (рис. 1.1). Различают подсистемы проектирующие и обслуживающие.

Рисунок 2.1 - Структура программного обеспечения САПР

Проектирующие подсистемы непосредственно выполняют проектные процедуры. Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, изготовления конструкторской документации, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах.

Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, их совокупность часто называют системной средой (или оболочкой) САПР. Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными (PDM -- Product Data Management), управления процессом проектирования (DesPM -- Design Process Management), пользовательского интерфейса для связи разработчиков с ЭВМ, CASE (Computer Aided Software Engineering) для разработки и сопровождения программного обеспечения САПР, обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР.

Структурирование САПР по различным аспектам обусловливает появление видов обеспечения САПР. Принято выделять семь видов обеспечения:

-- техническое (ТО), включающее различные аппаратные средства (ЭВМ, периферийные устройства, сетевое коммутационное оборудование, линии связи, измерительные средства);

-- математическое (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы для выполнения проектирования;

-- программное (ПО), представляемое компьютерными программами САПР;

-- информационное (ИО), состоящее из баз данных (БД), систем управления базами данных (СУБД), а также других данных, используемых при проектировании; отметим, что вся совокупность используемых при проектировании данных называется информационным фондом САПР, а БД вместе с СУБД носит название банка данных (БнД);

-- лингвистическое (ЛО), выражаемое языками общения между проектировщиками и ЭВМ, языками программирования и языками обмена данными между техническими средствами САПР;

-- методическое (МетО), включающее различные методики проектирования, иногда к МетО относят также математическое обеспечение;

-- организационное (ОО), представляемое штатными расписаниями, должностными инструкциями и другими документами, регламентирующими работу проектного предприятия.

Теперь кратко разберёмся с назначением каждого компонента средств САПР.

Математическое обеспечение САПР. Основа - это алгоритмы, по которым разрабатывается программное обеспечение САПР. Среди разнообразных элементов математического обеспечения имеются инвариантные элементы-принципы построения функциональных моделей, методы численного решения алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных задач, поиски экстремума. Разработка математического обеспечения является самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени зависят производительность и эффективность функционирования САПР в целом.

Программное обеспечение САПР. Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для выполнения автоматизированного проектирования. Программное обеспечение делиться на общесистемное и специальное (прикладное) ПО. Общесистемное ПО предназначено для организации функционирования технических средств, т. е. для планирования и управления вычислительным процессом, распределения имеющихся ресурсов, о представлено различными операционными системами. В специальном ПО реализуется математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур.

Информационное обеспечение САПР. Основу составляют данные, которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть представлены в виде тех или иных документов на различных носителях, содержащих сведения справочного характера о материалах, параметрах элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и окончательных проектных решений.

Техническое обеспечение САПР. Это создание и использование ЭВМ, графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств, облегчающих процесс автоматизированного проектирования.

Лингвистическое обеспечение САПР. Основу составляют специальные языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания процедур автоматизированного проектирования и проектных решений. Основная часть лингвистического обеспечения - языки общения человека с ЭВМ.

Методическое обеспечение САПР. Под методическим обеспечением САПР понимают входящие в её состав документы, регламентирующие порядок ее эксплуатации. Причем документы, относящиеся к процессу создания САПР, не входят в состав методического обеспечения. Так в основном документы методического обеспечения носят инструктивный характер, и их разработка является процессом творческим.

Организационное обеспечение САПР. Этот пункт предписывает комплектование подразделений САПР проффесионально грамотными специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечисленными выше компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и качество работы всего комплекса САПР (может даже всего производства).

2.2 РАЗНОВИДНОСТИ САПР

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например, по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы -- ядра САПР.

По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР.

1. САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или MCAD (Mechanical CAD) системами.

2. САПР для радиоэлектроники. Их названия -- ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation) системы.

3. САПР в области архитектуры и строительства.

Кроме того, известно большое число более специализированных САПР, или выделяемых в указанных группах, или представляющих самостоятельную ветвь в классификации. Примерами таких систем являются САПР больших интегральных схем (БИС); САПР летательных аппаратов; САПР электрических машин и т.п.

По целевому назначению различают САПР или подсистемы САПР, обеспечивающие разные аспекты (страты) проектирования. Так, в составе MCAD появляются CAE/CAD/CAM системы:

1. САПР функционального проектирования, иначе САПР-Ф или CAE (Computer Aided Engineering)системы.

2. Конструкторские САПР общего машиностроения -- САПР-К, часто называемые просто CAD

системами;

3. Технологические САПР общего машиностроения -- САПР-Т, иначе называемые автоматизированными системами технологической подготовки производства АСТПП или системами CAМ (Computer Aided Manufacturing).

По масштабам различают отдельные программно-методические комплексы (ПМК) САПР, например, комплекс анализа прочности механических изделий в соответствии с методом конечных элементов (МКЭ) или комплекс анализа электронных схем; системы ПМК; системы с уникальными архитектурами не только программного (software), но и технического (hardware) обеспечений.

По характеру базовой подсистемы различают следующие разновидности САПР.

1. САПР на базе подсистемы машинной графики и геометрического моделирования. Эти САПР ориентированы на приложения, где основной процедурой проектирования является конструирование, т.е. определение пространственных форм и взаимного расположения объектов. Поэтому к этой группе систем относится большинство графических ядер САПР в области машиностроения.

В настоящее время появились унифицированные графические ядра, применяемые более чем в одной САПР, это ядра Parasolid фирмы EDS Unigraphics и ACIS фирмы Intergraph.

2. САПР на базе СУБД. Они ориентированы на приложения, в которых при сравнительно несложных математических расчетах перерабатывается большой объем данных. Такие САПР преимущественно встречаются в технико-экономических приложениях, например, при проектировании бизнес-планов, но имеют место также при проектировании объектов, подобных щитам управления в системах автоматики.

3. САПР на базе конкретного прикладного пакета. Фактически это автономно используемые программно-методические комплексы, например, имитационного моделирования производственных процессов, расчета прочности по методу конечных элементов, синтеза и анализа систем автоматического управления и т.п. Часто такие САПР относятся к системам CAE. Примерами могут служить программы логического проектирования на базе языка VHDL, математические пакеты типа MathCAD.

4. Комплексные (интегрированные) САПР, состоящие из совокупности подсистем предыдущих видов. Характерными примерами комплексных САПР являются CAE/CAD/CAM-системы в машиностроении или САПР БИС. Так, САПР БИС включает в себя СУБД и подсистемы проектирования компонентов, принципиальных, логических и функциональных схем, топологии кристаллов, тестов для проверки годности изделий. Для управления столь сложными системами применяют специализированные системные среды.

2.3 ФУНКЦИИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРЫ CAE/CAD/CAM-СИСТЕМ

Функции CAD-систем в машиностроении подразделяют на функции двухмерного (2D) и трехмерного (3D) проектирования. К функциям 2D относятся черчение, оформление конструкторской документации; к функциям 3D -- получение трехмерных моделей, метрические расчеты, реалистичная визуализация, взаимное преобразование 2D и 3D моделей.

Среди CAD-систем различают “легкие” и “тяжелые” системы. Первые из них ориентированы преимущественно на 2D графику, сравнительно дешевы и менее требовательны в отношении вычислительных ресурсов. Вторые ориентированы на геометрическое моделирование (3D), более универсальны, дороги, оформление чертежной документации в них обычно осуществляется с помощью предварительной разработки трехмерных геометрических моделей.

Основные функции CAM-систем: разработка технологических процессов, синтез управляющих программ для технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ), моделирование процессов обработки, в том числе построение траекторий относительного движения инструмента и заготовки в процессе обработки, генерация постпроцессоров для конкретных типов оборудования с ЧПУ (NC -- Numerical Control), расчет норм времени обработки.

Наиболее известны (к 1999 г.) следующие CAE/CAD/CAM-системы, предназначенные для машиностроения. “Тяжелые” системы (в скобках указана фирма, разработавшая или распространяющая продукт): Unigraphics (EDS Unigraphics); Solid Edge (Intergraph); Pro/Engineer (PTC -- Parametric Technology Corp.), CATIA (Dassault Systemes), EUCLID (Matra Datavision), CADDS.5 (Computervision, ныне входит в PTC) и др.

“Легкие” системы: AutoCAD (Autodesk); АДЕМ; bCAD (ПроПро Группа, Новосибирск); Caddy (Ziegler Informatics);

Компас (Аскон, С.Петербург); Спрут (Sprut Technology, Набережные Челны); Кредо (НИВЦ АСК, Москва).

Системы, занимающие промежуточное положение (среднемасштабные): Cimatron, Microstation (Bentley), Euclid Prelude (Matra Datavision), T-FlexCAD (Топ Системы, Москва) и др. C ростом возможностей персональных ЭВМ грани между “тяжелыми” и “легкими” CAD/CAM-системами постепенно стираются.

Функции CAЕ-систем довольно разнообразны, так как связаны с проектными процедурами анализа, моделирования, оптимизации проектных решений. В состав машиностроительных CAE-систем прежде всего включают программы для следующих процедур:

-- моделирование полей физических величин, в том числе анализ прочности, который чаще всего выполняется в соответствии с МКЭ;

-- расчет состояний и переходных процессов на макроуровне;

-- имитационное моделирование сложных производственных систем на основе моделей массового обслуживания и сетей Петри.

Примеры систем моделирования полей физических величин в соответствии с МКЭ: Nastrаn, Ansys, Cosmos, Nisa, Moldflow.

Примеры систем моделирования динамических процессов на макроуровне: Adams и Dyna -- в механических системах, Spice -- в электронных схемах, ПА9 -- для многоаспектного моделирования, т.е. для моделирования систем, принципы действия которых основаны на взаимовлиянии физических процессов различной природы.

Для удобства адаптации САПР к нуждам конкретных приложений, для ее развития целесообразно иметь в составе САПР инструментальные средства адаптации и развития. Эти средства представлены той или иной CASE-технологией, включая языки расширения. В некоторых САПР применяют оригинальные инструментальные среды.

Примерами могут служить объектно-ориентированная интерактивная среда CAS.CADE в системе EUCLID, содержащая библиотеку компонентов, в САПР T-Flex CAD 3D предусмотрена разработка дополнений в средах Visual C++ и Visual Basic.

Важное значение для обеспечения открытости САПР, ее интегрируемости с другими автоматизированными системами (АС) имеют интерфейсы, представляемые реализованными в системе форматами межпрограммных обменов. Очевидно, что, в первую очередь, необходимо обеспечить связи между CAE, CAD и CAM-подсистемами.

В качестве языков -- форматов межпрограммных обменов -- используются IGES, DXF, Express (стандарт ISO 10303-11, входит в совокупность стандартов STEP), SAT (формат ядра ACIS) и др.

Наиболее перспективными считаются диалекты языка Express, что объясняется общим характером стандартов STEP, их направленностью на различные приложения, а также на использование в современных распределенных проектных и производственных системах. Действительно, такие форматы, как IGES или DXF, описывают только геометрию объектов, в то время как в обменах между различными САПР и их подсистемами фигурируют данные о различных свойствах и атрибутах изделий.

Язык Express используется во многих системах интерфейса между CAD/CAM-системами. В частности, в систему CAD++ STEP включена среда SDAI (Standard Data Access Interface), в которой возможно представление данных об объектах из разных систем CAD и приложений (но описанных по правилам языка Express). CAD++ STEP обеспечивает доступ к базам данных большинства известных САПР с представлением извлекаемых данных в виде STEP-файлов. Интерфейс программиста позволяет открывать и закрывать файлы проектов в базах данных, производить чтение и запись сущностей.

В качестве объектов могут использоваться точки, кривые, поверхности, текст, примеры проектных решений, размеры, связи, типовые изображения, комплексы данных и т.п.

2.4 ПОНЯТИЕ О CALS-ТЕХНОЛОГИИ

CALS-технология -- это технология комплексной компьютеризации сфер промышленного производства, цель которой -- унификация и стандартизация спецификаций промышленной продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Основные спецификации представлены проектной, технологической, производственной, маркетинговой, эксплуатационной документацией. В CALS-системах предусмотрены хранение, обработка и передача информации в компьютерных средах, оперативный доступ к данным в нужное время и в нужном месте. Соответствующие системы автоматизации назвали автоматизированными логистическими системами или CALS (Computer Aided Logistic Systems). Поскольку под логистикой обычно понимают дисциплину, посвященную вопросам снабжения и управления запасами, а функции CALS намного шире и связаны со всеми этапами жизненного цикла промышленных изделий, применяют и более соответствующую предмету расшифровку аббревиатуры CALS -- Continuous Acquisition and LifeCycle Support.

Применение CALS позволяет существенно сократить объемы проектных работ, так как описания многих составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее, хранятся в базах данных сетевых серверов, доступных любому пользователю технологии CALS. Существенно облегчается решение проблем ремонтопригодности, интеграции продукции различного рода системы и среды, адаптации к меняющимся условиям эксплуатации, специализации проектных организаций и т.п. Ожидается, что успех на рынке сложной технической продукции будет немыслим вне технологии CALS.

Развитие CALS-технологии должно привести к появлению так называемых виртуальных производств, при которых процесс создания спецификаций с информацией для программно управляемого технологического оборудования, достаточной для изготовления изделия, может быть распределен во времени и пространстве между многими организационно автономными проектными студиями. Среди несомненных достижений CALS-технологии следует отметить легкость распространения передовых проектных решений, возможность многократного воспроизведения частей проекта в новых разработках 2 0 TD-0и др

автоматизированный проектирование комплексный база

2.5 КОМПЛЕКСНЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

Известно, что частичная автоматизация зачастую не дает ожидаемого повышения эффективности функционирования предприятий. Поэтому предпочтительным является внедрение интегрированных САПР, автоматизирующих все основные этапы проектирования изделий. Дальнейшее повышение эффективности производства и повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции возможно за счет интеграции систем проектирования, управления и документооборота.

Такая интеграция лежит в основе создания комплексных систем автоматизирования, в которых помимо функций собственно САПР реализуются средства для автоматизации функций управления проектированием, документооборота, планирования производства, учета и т.п.

Проблемы интеграции лежат в основе технологии Юпитер, пропагандируемой фирмой Intergraph. Пример сращивания некоторых подсистем из САПР и АСУ -- программный продукт TechnoDOCS (российская фирма Весть). Его функции:

-- интеграция программ документооборота с проектирующими пакетами (конкретно с AutoCAD, Microstation и другими программами, исполняемыми в Windows-средах и поддерживающими взаимодействие по технологиям DDE или OLE, разработанным фирмой Microsoft);

-- ведение архива технической документации;

-- маршрутизация работ и прохождение документации, контроль исполнения;

-- управление параллельным проектированием, т.е. координацией проектных работ, выполняемых коллективно.

Очевидно, что подобная интеграция является неотъемлемой чертой CALS-систем. В основу CALS-технологии положен ряд стандартов и прежде всего это стандарты STEP, а также Parts Library, Mandate, SGML (Standard Generalized Markup Language), EDIFACT (Electronic Data Interchange For Administration, Commerse, Transport) и др. Стандарт SGML устанавливает способы унифицированного оформления документов определенного назначения -- отчетов, каталогов, бюллетеней и т.п., а стандарт EDIFACT -- способы обмена подобными документами.

Одна из наиболее известных реализаций CALS-технологии разработана фирмой Computervision. Это технология названа EPD (Electronic Product Definition) и ориентирована на поддержку процессов проектирования и эксплуатации изделий машиностроения.

В CALS-системах на всех этапах жизненного цикла изделий используется документация, полученная на этапе проектирования. Поэтому естественно, что составы подсистем в CALS и комплексных САПР в значительной мере совпадают.

Технологию EPD реализуют:

-- CAD -- система автоматизированного проектирования;

-- CAM -- автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП);

-- CAE -- система моделирования и расчетов;

-- CAPE (Concurrent Art-to-Product Environoment) -- система поддержки параллельного проектирования (сoncurrent еngineering);

-- PDM -- система управления проектными данными, представляющая собой специализированную СУБД ( DBMS

-- Data Base Management System);

-- 3D Viewer -система трехмерной визуализации;

-- CADD -- система документирования;

-- CASE -- система разработки и сопровождения программного обеспечения;

-- методики обследования и анализа функционирования предприятий.

Основу EPD составляют системы CAD и PDM, в качестве которых используются CADDS5 и Optegra соответственно.

В значительной мере специфику EPD определяет система Optegra. В ней отображается иерархическая структура изделий, включающая все сборочные узлы и детали. В Optegra можно получить информацию об атрибутах любого элемента структуры, а также ответы на типичные для баз данных вопросы типа “Укажите детали из материала P” или “В каких блоках используются детали изготовителя Y?” и т.п.

Важной для пользователей особенностью Optegra является работа вместе с многооконной системой визуализации 3D Viewer. Пользователь может одновременно следить за информацией в нескольких типовых окнах:

-- информационный браузер, в котором высвечиваются данные, запрашиваемые пользователем, например, из почтового ящика, Internet, корпоративных ресурсов, его персональной БД;

-- окно структуры изделия, представляемой в виде дерева. Можно получать ответы на запросы подсветкой деталей Dj (листьев дерева), удовлетворяющих условиям запроса;

-- 3D визуализатор, в этом окне высвечивается трехмерное изображение изделия, ответы на запросы даются и в этом окне цветовым выделением деталей Dj;

-- окно пользовательского процесса, в котором в нужной последовательности в виде иконок отображается перечень задач, заданный пользователю для решения.

В системе Optegra связи между объектами задаются по протоколам стандартов STEP, внешний интерфейс осуществляется через базу данных SDAI.

3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТПП: ADEM, КОМПАС+ВЕРТИКАЛЬ И T-FLEX.

3.1 ОБЩИЙ ОБЗОР КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТПП: ADEM, КОМПАС+ВЕРТИКАЛЬ И T-FLEX

1) Оформление чертежей. Методика работы с бумажными чертежами в системе ADEM сводится к сканированию их в различные BitMap форматы (BMP,TIFF, PCX, JPEG и т.п.). Далее использование фильтров и встроенного растрового редактора для чистки мусора и удаления ненужной информации. Проведение различных операций с выделенными частями изображения: перенос, поворот, копирование, зеркальное отражение, масштабирование.

Дополнение чертежа новой информацией в векторном исполнении осуществляется средствами чертежной части системы ADEM поверх растрового изображения. При этом пользователь может использовать привязки к растрам, что упрощает стыковку растрового и векторного изображений.

Рисунок 3.1 - Редактирование сканированного чертежа в системе ADEM.

Полученный гибридный чертеж может быть сохранен в виде отдельного документа и выведен на принтеры и плоттеры. Таким образом решается задача хранения в электронном виде и внесения изменений в чертежи, выполненные в бумажном виде.

ВЕРТИКАЛЬ получает конструкторскую информацию об изделиях (трехмерные модели, чертежи) из системы трехмерного твердотельного моделирования КОМПАС-3D. Кроме того, в КОМПАС-3D разрабатываются операционные эскизы и другие графические документы.

Создавать и подключать технологические эскизы в САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ очень легко. Специальное приложение позволяет сформировать эскиз на основе шаблона, на основе подключенного чертежа детали, на основе уже созданных ранее эскизов к операциям данной технологии, на основе 3D-модели. Например, можно быстро сделать эскиз на Контрольную операцию, выбрав режим создания эскиза на основе чертежа. Эскиз формируется автоматически и подключается к указанной операции. В окне ВЕРТИКАЛИ редактируем его, выделив поверхности для контроля.

При проектировании от объемной модели ADEM предоставляет возможность полуавтоматического построения чертежей на ее основе. При этом действия пользователя эквивалентны традиционной логике проекционного черчения. Вначале конструктор осуществляет выбор необходимых ему основных видов из предлагаемого меню. Система автоматически создает соответствующие проекции с удалением или штриховым исполнением невидимых линий. Размещение проекция на бланке чертежа осуществляется простым указанием курсором на поле.

Построение дополнительных видов, сечений, разрезов сводится к нанесению на поле чертежа стрелок видов и линий разрезов в обычном режиме плоского черчения. При этом, система автоматически распознает пространственное положение этих объектов по отношению к модели и создает необходимые изображения, которые конструктор также помещает на чертеж, указывая положение на поле.



Рисунок 3.2 - Модель и чертеж в одном документе в системе ADEM.

Важно, что модель и чертеж имеют ассоциативную связь. Если модель изменяется (или заменяется), то виды, разрезы, сечения меняются автоматически. Изменение направления стрелок видов или линий сечений также приводят к изменению соответствующих видов и сечений.

Дальнейшее оформление чертежа производится тем же способом, что и при простом плоском черчении. Но при этом, система автоматически выстраивается связи элементов оформления с моделью. Поэтому, при внесении изменений в модель, положение например условных обозначений, будет меняться соответственно.

Очень важным является тот факт, что работа конструктора ведется в едином пространстве модели и чертежа с единой логикой управления. Более того, возможность хранение модели и чертежей, относящихся к ней, в одном документе является серьезной базой для дальнейшей конструкторско-технологической работы над изделием.

Программа для технологической подготовки производства T-FLEX Технология позволяет автоматически отслеживать состояние работ над каждым техпроцессом, автоматически выдавать задания технологам, оповещать заинтересованных пользователей о завершении отдельных этапов контролируемых бизнес-процессов. T-FLEX DOCs обеспечивает для программы для технологической подготовки T-FLEX Технология многоуровневые средства по защите информации.

При формировании текстов переходов технолог имеет возможность считывать сведения о размерах, допусках, шероховатостях и т.п. с электронной модели T FLEX CAD.

Технологическая подготовка производства тесно связана с разработкой технологических схем, наладок, проектированием специальной оснастки и инструмента. Взаимодействие с САПР T-FLEX CAD выгодно отличает программу для технологической подготовки производства T-FLEX Технология.

При проектировании нового инструмента, оснастки или комплектующих в T-FLEX CAD, а также при создании операционных эскизов, их рабочие чертежи могут быть ассоциативно связаны с элементами справочников программы для технологической подготовки T-FLEX Технология. Отчетные документы также создаются с помощью стандартных возможностей T-FLEX CAD. Для работы с ними в процессе формирования техпроцесса T-FLEX CAD не требуется, а просмотр может осуществляться в бесплатной программе T-FLEX Viewer. Поддержка стандартов ЕСКД и ЕСТД связанных с графическими изображениями не требует никаких специальных модулей.

2) Оформление конструкторской документации

Способы оформления документации в системе ADEM едины как для начерченных в системе объектов, так и для импортированных извне или полученных в результате проецирования 3D модели. ADEM поддерживает несколько стандартов оформления чертежной конструкторской документации. Особое внимание уделено ЕСКД.

Большая часть стандартной графики содержится непосредственно в ядре системы. Например такие параметры как типы линий, штриховки, текстовые шрифты, размерные линии, условные обозначения и др. настраиваются автоматически в зависимости от выбранного пользователем стандарта исполнения чертежей.

Другая часть выполнена в виде библиотек, которые входят в поставку системы по умолчанию. Это элементы крепежа, различные элементы схем и пр.

Рисунок 3.3 - Использование стандартных обозначений и каталога фрагментов в системе T-flex.

Практически любая часть, относящаяся к стандартной графике может быть дополнена, модифицирована или заменена. Так, например, конструктор может создать свои штриховки, свои условные обозначения, свои библиотеки фрагментов.

Несложные механизмы адаптации делают систему открытой и универсальной в плане оформления и повышения автоматизации оформления чертежной конструкторской документации.

Разработанный в программно-ориентированной среде AdemTDM, модуль проектирования технологических процессов AdemCAPP позволяет проектировать технологические процессы на различные виды производства: механообработка, сборка, сварка, гальваника, покраска, штамповка, термообработка и др. Глубоко проработанный интерфейс пользователя и наполненность баз данных технологического оснащения позволяет инженеру-технологу быстро и просто создать оптимальный единичный, типовой или групповой технологический процесс.

3) Проектирование и планирование техпроцессов

Рисунок 3.4 - Проектирование технологических процессов в системе ВЕРТИКАЛЬ.

Создание операционных эскизов осуществляется в модуле AdemCAD. При использовании совместно с модулем AdemCAM, кроме получения управляющей программы обработки на станках с ЧПУ, информация передается в модуль проектирования ТП и может быть использована для оформления карт наладок или как часть самого технологического процесса.

В состав модуля включен блок расчета режимов резания и времени обработки, выполненный в соответствии с “Общемашиностроительными нормативами времени и режимов резания для нормирования работ…”. Использование данного блока расчетов на предприятиях, где технологи в обязательном порядке указывают в техдокументации «основное время обработки», сократит сроки разработки технологической документации, т.к. технологу (особенно неопытному) не потребуется постоянно листать справочники, выискивая в таблицах параметры необходимые для расчета, и производить расчеты на калькуляторе - система сделает это за него.

Имеется возможность формировать различные ведомости и отчеты, например, в дополнение к собственно проектированию маршрута обработки, AdemCAPP предоставляет возможность создания ведомости деталей к любому из спроектированных типовых технологических процессов. Формировать ведомости можно для единичного ТП, например, ведомость оснастки для ТП механообработки или ведомость материалов для ТП сборки/сварки, а при использовании архива AdemVault - сводные ведомости по всему изделию (сводные ведомости материалов, инструмента, оборудования и др.)

Отличительной особенностью модуля является легкая адаптация под условия конкретного предприятия. Большое количество единиц оборудования и технологического оснащения (более 4000), полный классификатор операций, разнообразные, выполненные по ГОСТ, выходные формы (более 50) - позволяют сразу после инсталляции системы получать требуемую технологическую документацию. В случае, если полученный результат не соответствует требованиям конкретного предприятия (что часто является нормой, а не исключением) - можно провести более глубокую адаптацию. Под этим понимается не только модификация нормативно - справочной информации системы, но и возможность перенастраивания интерфейсной части системы и самой логики проектирования. Программный доступ к дереву технологического процесса позволяет организовать экспорт информации в любую систему управления предприятием.

Модуль ЛОЦМАН-Технолог обеспечивает связь САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ с ЛОЦМАН:PLM, системой управления данными об изделии. Таким образом организуется централизованное хранение технологических процессов. С помощью модуля формирования отчетов (входящего в состав системы ЛОЦМАН:PLM) можно получить сводные отчеты и ведомости. В отсутствие этих компонентов разработанные технологические процессы хранятся локально, например, на рабочем месте технолога или в структурированном электронном архиве системы ВЕРТИКАЛЬ.

В системе ВЕРТИКАЛЬ открываем приложение ЛОЦМАН-Технолог. Выбираем в базе данных ЛОЦМАН:PLM деталь, технологический процесс изготовления которой будем разрабатывать. Создаем объект «Технологический процесс» в дереве объектов ЛОЦМАН:PLM и загружаем ТП в ВЕРТИКАЛЬ. Важно отметить, что все действия выполняются в окне одной программы -- САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ, не нужно загружать другие системы или переключаться между окнами различных программ.

Методы проектирования технологических процессов в системе ВЕРТИКАЛЬ:

* проектирование на основе техпроцесса-аналога;

* проектирование с использованием библиотеки часто повторяемых технологических решений;

* проектирование с использованием библиотеки конструкторско-технологических элементов (КТЭ). Автоматическое формирование фрагментов ТП на основе типовых планов обработки КТЭ;

* заимствование технологических решений из ранее разработанных технологий;

диалоговый режим проектирования с использованием баз данных системы.

Режимы формирования текстов переходов

* ручное написание текста с использованием динамического словаря и переменных модели ТП (с применением спецзнаков и спецсимволов);

* автоматическое формирование текстов переходов по алгоритмам выбранного плана обработки;

* автоматическое формирование текстов переходов по нормируемой операции ТП;

* формирование стандартизованных переходов (по ЕСТД или СТП) с помощью справочников;

копирование готовых переходов из Библиотеки пользователя или других ТП.

В программе для технологической подготовки T-FLEX Технология может быть спланирован маршрут изготовления изделий (расцеховка).

Программа для технологической подготовки производства T-FLEX Технология поддерживает режим проектирования сквозного технологического процесса.

Технологический процесс может состоять из операций, относящихся к различным классам: обработка резанием, сборочные, электромонтаж, испытания, получение различных покрытий, сварка, пайка, порошковая металлургия, электрофизическая и электрохимическая обработки, консервация и упаковывание, технический контроль и др.

Программа поддерживает различные методы проектирования: диалоговое проектирование с использованием баз технологических данных; проектирование на основе техпроцесса-аналога; заимствование технологических решений из ранее разработанных технологий; проектирование с использованием библиотеки технологических решений; проектирование групповых и типовых технологические процессов; из общего технологического процесса; автоматическое проектирование с использованием библиотеки технологических решений. При проектировании нового инструмента, оснастки или комплектующих в T-FLEX CAD, а также при создании операционных эскизов, их рабочие чертежи могут быть ассоциативно связаны с элементами справочников программы для технологической подготовки T-FLEX Технология



3.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАЗ ДАННЫХ И ИХ РЕДАКТИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ: ADEM, КОМПАС+ВЕРТИКАЛЬ И T-FLEX

Базы данных - это определенная совокупность информационных данных, отображающих в максимально возможной полноте состояние тех или иных объектов или процессов в той или иной конкретной предметной области (или отрасли) БД, как правило, организуются таким образом, что весь массив данных собирается и хранится централизованно с тем, чтобы информация была доступна в любое время.

Работа в едином конструкторско-технологическом пространстве требует и особых правил взаимодействия между пользователями. И в данной ситуации не обойтись без систем управления проектными данными.

В рамках системы ADEM данные задачи решает встроенный модуль ADEMVault, который можно отнести к классу «легких» PDM-систем. Авторизованный доступ к хранилищу, защита документов от несанкционированного доступа, обеспечение коллективной работы с документами, ведение версий документов, поиск по атрибутам, генерация различного вида отчетов и ведомостей - это далеко неполный список возможностей ADEMVault.

Большая часть стандартной графики содержится непосредственно в ядре системы. Например такие параметры как типы линий, штриховки, текстовые шрифты, размерные линии, условные обозначения и др. настраиваются автоматически в зависимости от выбранного пользователем стандарта исполнения чертежей.

Другая часть выполнена в виде библиотек, которые входят в поставку системы по умолчанию. Это элементы крепежа, различные элементы схем и пр.

Практически любая часть, относящаяся к стандартной графике может быть дополнена, модифицирована или заменена. Так, например, конструктор может создать свои штриховки, свои условные обозначения, свои библиотеки фрагментов.

В системе ВЕРТИКАЛЬ реализована возможность удобного доступа ко всем часто используемым данным, всей информации, которую нужно быстро найти. Практически у каждого технолога есть записная книжка (тетрадь), где хранятся такие данные. Есть такая записная книжка и в ВЕРТИКАЛИ -- это Библиотека пользователя. Данные в ней можно расположить в произвольном виде и оперативно использовать при разработке ТП. Это могут быть и операции, например, контрольная или слесарная, и инструмент (любимый резец или фреза), и часто используемая последовательность переходов. Плавающая панель сворачивается и не закрывает рабочее окно системы, но при наведении на нее курсора открывается, предоставляя доступ к данным.

Характеристики базы данных системы ВЕРТИКАЛЬ:

- Поддерживает работу с СУБД: FireBird, MS SQL Server, Oracle.

- Администрирование БД обеспечивается как средствами СУБД, так и специальной подсистемой (поставляется в дистрибутиве ВЕРТИКАЛИ). Базы данных представлены как единый источник информации для группы приложений.

- Средствами администрирования можно модифицировать структуру массивов, создавать и подключать новые БД. Объектно-ориентированный подход к работе с данными дает возможность быстро настроить собственную (оригинальную) БД предприятия на работу в системе ВЕРТИКАЛЬ без процедур ручного переноса данных.

- БД (для различных видов производств) наполнены данными, соответствующими ГОСТам и ОСТам, табличные данные сопровождаются графическими изображениями.

Вся необходимая для проектирования технологического процесса информация хранится в справочниках T FLEX Технология, которая предоставляет интерфейс для редактирования технологических справочников, являющихся элементами справочной базы T FLEX DOCs. К типам технологического оснащения в информационной базе можно добавлять параметры, признаки классификации и иллюстрации T-FLEX CAD и графических форматов (BMP, TIFF, DWG, WMF, EMF). Справочники поставляются с полными перечнями записей (свыше 64 тыс.) приспособлений, режущего, мерительного, вспомогательного и слесарно-сборочного инструментами оборудования в соответствии с более чем 300 ГОСТ, а также тексты операций и переходов в соответствии с классификаторами. Программа для технологической подготовки T-FLEX Технология предоставляет средства расширенного (по всем столбцам (полям) и вложенным условиям) подбора необходимой вам информации с сортировкой одновременно по всем столбцам (полям).

Справочник применяемых материалов имеет обширное наполнение (более 200 тыс. записей) в базовой поставке системы. В его состав входят описание конструкционных материалов (сплавы черных и цветных металлов, пластмассы, смазки, клеи, и др.) и сортаментов, а также их параметров (плотность, твердость, вязкость и т.п.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для успешного функционирования и конкурентоспособности промышленных предприятий в современных условиях абсолютно необходимы передовые информационные технологий. Они позволяют не только решать широкий круг задач в сфере автоматизации финансово-хозяйственной и управленческой деятельности, но и осуществлять комплексную автоматизацию основных технологических и производственных бизнес-процессов.

Потребности современного производства диктуют необходимость глобального использования информационных компьютерных технологий на всех этапах жизненного цикла изделия: от предпроектных исследований до утилизации изделия. Основу информационных технологий в проектировании и производстве сложных объектов и изделий составляют сегодня полномасштабные полнофункциональные промышленные САПР (CAD/CAM/CAE - системы). Активное использование во всем мире “легких” и “средних“ САПР на персональных компьютерах для подготовки чертежной документации и управляющих программ для станков с ЧПУ и сближение возможностей персональных компьютеров и “рабочих станций” в автоматизации проектирования подготовило две тенденции в разработке и использовании САПР, которые наблюдаются в последнее время:

применение полномасштабных САПР в различных отраслях промышленности для проектирования и производства изделий различной сложности;

интеграция САПР с другими информационными технологиями.

Эти тенденции позволяют говорить, что уже в самом ближайшем будущем эффективность производства будет во многом определяться эффективностью использования на предприятиях промышленных САПР.

Но на сегодняшний день уже во многих предприятиях используется система автоматизированного проектирования и инженерам, конструкторам, проектировщикам, архитекторам, работающим в САПР-программах, необходимо постоянно повышать свою квалификацию; программы развиваются, ежегодно появляются новые версии - соответственно специалистам необходимо уметь работать в современном ПО. Иначе САПР используется не на полную мощь.