ADEM как важное звено CALS-технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

ADEM как важное звено CALS-технологий

1. ADEM - история достижения цели

Обычно понимание главной цели происходит не сразу, а в результате кропотливой работы, которая может занимать годы. Даже если задача сформулирована правильно, то для её решения необходимы ресурсы и инструменты, которых может и не существовать на данный момент времени. Когда задача решена, то оказывается, что это лишь еще один шаг на пути к главной цели.

1.1 Ступень первая - автоматизация черчения и оформления конструкторской документации (КД)

Творческая работа конструктора сопровождается рутиной по оформлению идей в виде конструкторской документации в соответствии со стандартами и нормами. Поэтому первым естественным желанием является потребность в автоматизации, основанной на стандартизации и унификации графических исполнений. Рамки и штампы, типовые надписи и обозначения, стандартные и часто применяемые фрагменты чертежей - всё это может быть занесено в базу данных компьютера. Кстати, до эпохи компьютеризации черчения некоторые предприятия создавали подобные библиотеки в бумажном виде. Из этих бумажек с помощью ножниц и клея конструктор мог быстро оформлять чертеж.

Появление «электронных кульманов» упростило и расширило возможности по созданию библиотек. Возможность иметь общие и собственные архивы, плюс отсутствие ограничений на копирование и плюс еще автоматизация некоторых рутинных процессов (штриховка, масштабирование, позиционирование и т.п.) - всё это мгновенно было оценено конструкторами.

Бурное развитие «плоских чертилок», как иногда называют 2D-системы, пришлось на период 1985-90 годов. В 1987 году московской научно-производственной компанией «Элгра» была выпущена первая версия системы CherryCAD, главным отличием которой был «иконный» интерфейс, устранявший необходимость длительной подготовки пользователей. Многие уникальные черты CherryCAD были позже воплощены и в других программных продуктах. Система оказалась настолько удачной, что стала лидером по продажам в СССР среди всех отечественных и зарубежных CAD-систем.

1.2 Ступень вторая - выход на зарубежный рынок, или первые сомнения

Успехи на отечественном рынке привели к вполне понятному желанию выйти за рубеж. Для его реализации система CherryCAD была укомплектована в соответствии с нашими представлениями о требованиях западного рынка и сделана многоязычной - благодаря иконному интерфейсу это было несложно. Добавились стандарты ANSI и ISO и еще ряд необходимых элементов в программном обеспечении. Была проведена большая организационная работа в нескольких странах, и наша делегация отправилась на завоевание западного мира машиностроения…

В девяноста процентов случаев нам отвечали, что автоматизация выпуска КД (конструкторской документации) имеет очень низкий приоритет для предприятия, а вот подготовка производства на базе компьютерного моделирования - вопрос ключевой. Без него выпуск современной конкурентоспособной продукции немыслим.

В течение двух лет работы на западном рынке мы составили перечень из более 500 пожеланий различных предприятий из разных стран. Из них лишь незначительная часть относилась к автоматизации черчения и оформлению КД.

Можно было, конечно, махнуть на Запад рукой и сосредоточиться на отечественном потребителе. Но при тщательном анализе мы пришли к выводу, который окончательно изменил нашу точку зрения на автоматизацию. Ни в одном из рассмотренных случаев оснащения предприятий средствами компьютеризации черчения и выпуска КД не наблюдалось заметного сокращения сроков выпуска изделия.

1.3 Ступень третья - интегрированный CAD (Computer Aided Design)/CAM (Computer Aided Manufacturing)

Таким образом, в круг наших интересов попало не только КБ, но и производство. Основной целью стало создание продукта для сокращения сроков процесса конструкторско-технологической подготовки. Этот продукт должен был включать в себя конструкторские и технологические средства автоматизации и, самое главное, обеспечивать сквозной поток информации от идеи до станка.

Примерно в тоже время в Ижевске, мощном машиностроительном мегаполисе, была создана одна из лучших систем в области плоской механообработки - САП «КАТРАН». Прогрессивными особенностями этой системы были: возможность описания обработки на уровне маршрута, разнообразие способов задания геометрии и параметризация. Для совместного применения CherryCAD и КАТРАН на ряде предприятий был разработан прямой интерфейс между ними. Но это было лишь самое начало интеграции.

Объединение двух компаний в одну позволило сконцентрировать ресурсы на главном направлении развития и через два года выпустить интегрированную CAD/CAM-систему под названием ADEM (Automated Design Engineering Manufacturing). Вначале был создан «плоский вариант», позволявший строить 2D-модели и получать по ним программы для ЧПУ (числовое программное управление), а также оформлять КД. При этом обеспечивалась полная ассоциативность геометрии и технологии. Это был первый шаг, но шаг важнейший, так как он подтвердил правильность выбранного направления разработок, дал нам ключ к производству и открыл путь на западный рынок.

1.4 Ступень четвертая - объемное моделирование

Если в восьмидесятых годах потребность в 3D - моделировании в России испытывали, пожалуй, только авиационные и автомобилестроительные предприятия, то в девяностых в нем уже нуждались почти все.

Мы вели разработку модуля объемного моделирования с самого начала создания системы. Первый ADEM 3D был полностью написан на собственном ядре. Версия начала девяностых позволяла строить твердотельные модели и сборки, получать по моделям управляющие программы.

Но когда дело касалось моделирования реальных деталей для производства, то очень часто мы сталкивались с ограничениями методов моделирования. В связи с этим было принято решение взять в качестве базового ядра для 3D-моделирования библиотеки ACIS компании Spatial Technology, дополнив их возможностями собственных разработок.

1.5 Ступень пятая - единое пространство 2D/3D

При детальном изучении вопроса стало очевидным, что для реального производства одних твердотельных методов недостаточно. Нужно еще предоставить возможности ведения локального редактирования методами поверхностного моделирования. То есть должно быть реализовано гибридное объемное моделирование.

В результате сформировались требования к единому 2D/3D-пространству, в котором проектировщики и конструкторы всех уровней чувствовали бы себя одинаково комфортно, решая разнородные задачи. Простое черчение, моделирование, черчение с использованием модели, моделирование с использованием чертежа - всё это должно происходить в одном пространстве с единой логикой работы.

ADEM A7 - с таким названием новая разработка вышла на российский и зарубежный рынки. Версия получила довольно высокую оценку у наших партнеров. Возможность свободно маневрировать в пространстве методов понравилась всем.

ADEM - кратчайший путь от идеи до изделия.

1.6 Ступень шестая - единое конструкторско-технологическое пространство

ADEM - интегрированная CAD/CAM-система, позволяющая проектировать, конструировать и программировать ЧПУ (числовое программное управление) в единой информационной среде, в значительной мере сокращает время подготовки производства там, где процессы в цеху могут быть автоматизированы.

Начиная с первых версий, система комплектовалась модулем для выпуска технологической документации - ADEM TDM. Работая в единой среде с чертежной конструкторской частью, TDM позволяет быстро и эффективно оформлять карты техпроцессов и другую техдокументацию с включением эскизов и фрагментов чертежей.

Со временем TDM расширила свои возможности, и стал выполнять функции системы управления и планирования процессов. В новейших версиях TDM кардинально меняет свое положение в структуре системы. Теперь она становится основой управления всей технологической частью, независимо от видов оборудования и способов производства.

Новая версия ADEM позволит не только автоматизировать, но и координировать весь процесс подготовки производства - от проектирования и конструирования до выхода готовых изделий. Поэтому в определении ADEM, как интегрированной системы, добавилась и третья важнейшая составляющая - CAPP (Computer Aided Process Planning), то есть автоматизированное планирование (проектирование) производственных процессов.

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

Эту задачу решает модуль ADEM Vault, который можно отнести к классу компактных PDM-систем. Авторизованный доступ к хранилищу, защита документов от несанкционированного доступа, обеспечение коллективной работы с документами, учет версий документов - это далеко неполный список возможностей системы управления ADEM.

Теперь «транспортные» потоки, будь то скоростные магистрали к ЧПУ, или классические пути движения КД и ТД, могут быть завязаны в общую схему и существовать в едином пространстве.

К задаче сокращения сроков конструкторско-технологической подготовки производства сегодня добавился еще один аспект - стало необходимо учитывать дефицит квалифицированных кадров. И это не только субъективная тенденция российской экономики, - процесс этот характерен для большинства стран.

2. ADEM 7.0 Super Light

Интегрированная система CAD/CAM/TDM-система ADEM является основным продуктом компании Omega Adem Technologies Ltd. Название системы расшифровывается как автоматизированное проектирование, расчет и изготовление (Automated Design Engineering Manufacturing). CAD/CAM/ ADEM - глубоко интегрированная система условно разделенная на 3-основных модуля:

1.ADEM CAD (конструкторская часть) - универсальный 2D 3D-редактор, обеспечивающий как выпуск качественной конструкторской документации, так и трехмерное твердотельное и поверхностное моделирование, математическим ядром которого является ACIS последнего поколения.

2.ADEM CAM (технологическая часть) - подготовка управляющих программ для плоскостной и объемной (до 5Х) обработки деталей.

3.ADEM TDM (подготовка полных комплектов конструкторской и технологической документации).

CAD/CAM ADEM - система сквозного проектирования, решающая широкий спектр задач от формирования облика изделия до подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ (числовое программное управление), включая полный комплект конструкторской и технологической документации.

Параметризация двух типов, работа со сканированными изображениями, адаптация созданных УП для любого оборудования с ЧПУ, трехмерная динамическая симуляция обработки, отлаженный обмен данными с другими системами - все это делает ADEM мощным инструментом конструктора-технолога.

Наличие русскоязычной версии, интуитивно понятный интерфейс, поддержка стандартов ECКДА, NSI, многофункциональность системы делают возможным применение ADEM как в КБ так и непосредственно на производстве.

Основным преимуществом локальной ориентации разработок стало максимально быстрое решение технических проблем пользователя, связанных с внедрением, обучением и поддержкой CAD/CAM ADEM на предприятии-пользователе.

ADEM SLT может применяться как самостоятельное рабочее место и в качестве дополнения к штатному комплексу ADEMа, также рекомендуется для преподавателей и студентов технических ВУЗов, колледжей, и лицеев. Особенности программы: применяется в проектных конструкторских технологических бюро и на производстве следующих отраслей: авиационной, автомобильной, атомной, аэрокосмической, машиностроительной, приборостроительной, мотостроительной, строительной, дереводобывающей и других. Используется для проектирования и подготовки производства изделий, узлов и деталей любой сложности, инструмента и оснастки, штампов и пресс-форм. Требует минимальных затрат на внедрение и освоение. Доступность для специалистов любой квалификации. Совместимость с любыми традициями проектирования и производства.

3. АDЕМ как важное звено CALS-технологий

На примере многочисленных попыток внедрения автоматизированных систем управления на российских предприятиях можно сделать вывод об отсутствии важной компоненты - объекта управления.

Любую работу следует начинать с её грамотной организации. Даже четко продуманный процесс вывоза бытовых отходов дает возможность его организаторам существовать совершенно безбедно. Но вернемся от конечной стадии жизненного цикла изделия - его утилизации, к одному из его начальных этапов, к конструкторско-технологической подготовке производства (КТПП) этого самого изделия.

Попробуем взглянуть на КТПП, состоящую из элементарных «кирпичиков», движение которых и является главным объектом для систем управления предприятием.

Так как речь идет об автоматизированных системах управления, которые оперируют с цифровой информацией, то данные кирпичики непременно должны иметь соответствующий вид - электронного документа.

Хочется верить, что на Вашем предприятии используется компьютерная техника и современные программные комплексы для автоматизации конструкторских и технологических работ.

На практике, же зачастую после обсуждения с руководством планов по внедрению системы управления (ERP, PLM, PDM…), идешь в цеха и видишь там … перфоленту у станков с ЧПУ (числовое программное управление), засаленные техпроцессы, написанные вручную. После чего понимаешь, что имеет место явный разрыв между настоятельной потребностью автоматизировать управление и отсутствием того собственно, чем управлять.

Ведь для того, чтобы система управления могла черпать информацию от конструктора и технолога, эти данные должны быть в цифровом виде. Чем более точного и правдоподобного результата мы ожидаем от системы управления, тем более глубокой должна быть автоматизация рабочих мест.

Рассмотрение глобальных вопросов CALS-технологий и структуризации промышленно-производственных процессов не является целью данной статьи. Остановимся на использовании CAD/CAM систем конструкторско-технологическим персоналом предприятия, как на путь к созданию электронного вида изделия.

В процессе автоматизации предприятий очень часто руководствуются принципом - предоставить оптимальное решение для каждого участника КТПП (конструкторско-технологической подготовке производства). Такая с виду рациональная постановка задачи несет в себе очень серьезную проблему и для управления и для эффективности самого КТПП. Дело в том, что конструктора и технологи работают над одним и тем же объектом - изделием. Окончательный или промежуточный облик, которого, зависит их совместной деятельности.

Например, конструкторские подразделения работают с CAD (Computer Aided Design) системами. При написании техпроцессов применяют CAPP (Computer Aided Process Planning) системы. При подготовке оборудования с ЧПУ используют CAM (Computer Aided Manufacturing) системы.

При этом в процессе КТПП, один и тот же объект переводится из базы данных одной системы в другую с возникновение ошибок и с потерей времени (иногда просто катастрофической с использованием повторного ввода всех данных вручную).

И если мы захотим управлять такой структурой, то очень скоро столкнемся со следующей проблемой.

Так как конструкторская и технологическая составляющие информации слишком тесно связаны между собой, получать их в разрозненном виде не имеет смысла, потому что это вносит противоречивые данные в систему управления.

Рис. 1. Область применения интегрированных CAD/CAM/CAPP систем в жизненном цикле изделия (блоки зеленого цвета)

Давайте пройдем по цепочке от конструктора к технологу на предприятии, где уже сложились острова автоматизации. Мы заметим, что автоматизация труда конструктора, похоже, близка к насыщению, для этого приложено немало сил и интеллекта со стороны разработчиков современных CAD систем.

Но, к сожалению, принцип «нарисуем - будем жить» работает только в стихах, поэтому дальнейшее совершенствование функционала этих систем сказывается на повышении эффективности КТПП (конструкторско-технологическая подготовка производства) незначительно.

Следуя стремлению быть максимально приближенными к управлению предприятием, многие CAD-системы предоставляют возможности управления чертежно-проектными данными. Несомненно, в спецификациях и чертежных технических требованиях и в основной надписи содержится полезная информация, по своему характеру пригодная, например для планово-финансовых подразделений.

Однако эти данные становятся верифицированными только после их проработки и согласования технологическими службами.

Часто приходится «перекраивать» чертежи под изменившиеся условия производства или в связи со сменой контрагента-производителя. Да и рабочий у станка использует не КД (конструкторскую документацию) в чистом виде, а ТД (техническую документацию), т.е. предписание, как и что, делать с заготовкой, исходя из имеющегося оборудования и оснастки.

Поэтому, для управления и контроля КТПП важно получать данные от текущего состояния единого объекта проектирования, а не от множества разрозненных субъектов. Для обеспечения создания единого объекта и для поддержания его жизненного цикла существуют программные продукты, которые называют интегрированными CAD/CAM/CAPP системами.

В основе интегрированных систем заложено понятие - единая модель изделия. Причем это может быть модель всего объекта проектирования, его составляющей части - агрегата, узла, детали.

В первую очередь это геометрическая модель, как наиболее информативная и однозначная часть объекта. Во-вторых, она содержит любые другие виды представления информации: чертежи, схемы, техпроцессы, программы для ЧПУ (числовое программное управление) и т.п. На основе интегрированных CAD/CAM/CAPP систем можно организовать процесс таким образом, чтобы все участники КТПП работали над общим проектом и отдельными его частями, как над единым конструкторско-технологическим объектом.

Рассмотрим, как осуществляется КТПП на примере отечественной интегрированной системы ADEM.

В части проектирования и выпуска конструкторской документации согласно ЕСКД система имеет полный необходимый инструментарий для объемного моделирования и черчения, сравнимый с другими отечественными и зарубежными аналогами. Поэтому этот этап мы опустим для краткости изложения.

Рис. 2. Конструирование и моделирование в ADEM

Сейчас нас интересует в первую очередь процесс технологического проектирования.

I. Постановка задачи

Исходные данные: конструкторская документация, геометрическая модель.

Требуется:

создать ТП на деталь / изделие

создать операционные эскизы и карты

создать карты наладок на станки ЧПУ

создать переходы для универсального и ЧПУ оборудование

получить УП на станки

определить режимы резания и рассчитать машинное время

назначить инструмент и оснастку для каждой операции

получить полный пакет технологической документации

II. Выполнение.

Этап I. Создание технологической модели на основе конструкторских данных

проработка конструкции на технологичность

доработка исходных данных, в том числе и в части геометрической модели

Все это производится с использование возможностей конструкторского ADEM CAD и технологического модуля ADEM CAM. При этом применяются такие приемы, как: виртуальное моделирования процессов механообработки, анализ геометрических конфликтов и др.

Рис. 3. Программирование ЧПУ в ADEM

Этап II. Проектирование технологического процесса.

Работа технолога с модулем АDЕМ САРР по определенному сценарию, в результате чего формируется техпроцесс и вся необходимая техдокументация в соответствии со стандартами или нормами предприятия. При этом применяется конструкторский модуль ADEM CAD для создания технологических эскизов на основе КД или с ноля.

На данном этапе всецело используются библиотеки по материалам, инструментам, оборудованию, оснастке и проч., поставляемые с системой и / или базы данных предприятия, подключенные к ADEM посредством специальных гейтов.

Этап III. Адаптация к станочному парку.

Производится, как правило, один раз для каждого вида оборудования с ЧПУ. Состоит в создании постпроцессора с помощью модуля ADEM GPP и поставляемой с системой обширной библиотеки постпроцессоров.

Этап IV. Программирование оборудования с ЧПУ.

Работа в основном ведется в модуле ADEM CAM. Технолог вводит режимы и параметры обработки, которые может получать там же расчетным или справочным путем. Рационально также применять ADEM CAD для ввода дополнительной геометрической информации. Система на основе геометрической модели и введенных параметров автоматически генерирует траекторию движения инструмента, создает управляющую программу и выдает расчет времени процесса обработки. За этим следует верификация обработки в модуле ADEM Verify, для того, чтобы исключить ошибки перед выходом на реальное оборудование с инструментом и заготовкой.

Упоминая различные модули системы, следует отдать должное тому, что это разделение является чисто условным. На самом деле все участники процесса работают с одной и той же программой, которая является единым конструкторско-технологическим пространством.

Рис. 4. Результат конструкторско-технологической подготовки производства в ADEM

Ведение и структурирование создаваемых документов при этом производится модулем АDЕМ Vault. Поэтому, с точки зрения управления, ADEM поддерживает единый структурированный конструкторско-технологический объект.

Важно то, что в результате выше перечисленных действий, реализуются следующие документы в едином формате, полностью друг с другом согласованные, созданные в полном соответствии с ЕСКД и ЕСТПП:

скорректированный пакет КД.

требуемый набор техдокументации, включающий в себя ТП для универсального оборудования, УП для станков с ЧПУ и множество нормативных документов (акты нормирования рабочего времени, сводные ведомости материалов, инструмента и т.д. и т.п.), информация из которых готова к передаче в различные системы управления, использующиеся в отделах АСУ, БФО, т.е. в структуры планирования и управления.

Таким образом, без лишних переходов между CAD, CAM, CAPP, PDM, PLM, в результате применения интегрированной системы ADEM вполне реально получить то самое недостающее звено для автоматизации КТПП и управления предприятия в целом.

черчение моделирование программа конструкторский

Размещено на Allbest.ru