Уровни автоматизации

Современные САПР являются сложными системами, принципиальными особенностями которых является необходимость их адаптации к условиям предприятий, на которых они внедряются. Адаптация к условиям предприятий заключается в следующем:

· Формирование базы данных для технологического оснащения;

· Формирование базы данных для заготовок, припусков и режимов резания;

· Формирование базы данных для типовых и групповых технологических процессов;

· Формирование базы знаний для фиксации особенностей технологических процессов данного предприятия;

· Настройка САПР на те программные модули, которые будут использоваться на данном предприятии.

· Настройка САПР на те технологические документы, которые применяются на данном предприятии.

Объем информации о технологическом оснащении, заготовках, припусках весьма велик. Формирование баз данных и знаний является весьма трудоемким процессом, который может затянуться на многие месяцы и отодвинуть внедрение САПР на предприятии. Поэтому при внедрении САПР целесообразно ориентироваться на концепцию последовательной автоматизации.

Концепция последовательной автоматизации заключается в следующем: Внедрение на первых этапах САПР с низким уровнем автоматизации; Формирование баз данных параллельно с эксплуатацией САПР; Настройка на технологические особенности предприятия так же вести параллельно с эксплуатацией САПР; Будем различать три уровня автоматизации, как показано в нижеприведенной таблице:

Первый уровень автоматизации - автоматизация низкого уровня, при которой автоматизировано только оформление технологической документации (маршрутные, операционные карты и другие документы). Бланк документа выводится на экран монитора и технолог в режиме диалога заполняет этот документ. На первых этапах внедрения параллельно с эксплуатацией САПР с низким уровнем проектирования формируется база данных с технологическим оснащением.

Второй уровень автоматизации - автоматизация среднего уровня, который достигается, когда базы данных частично сформированы и начинают работать поисковые и расчетные модули. Чем больше заполнена база данных, тем эффективнее начинает работать САПР. Работа поисковых модулей основана на использовании информационно-поисковой системы (ИПС), при этом условие поиска технолог вводит в режиме диалога. Условия поиска, которые являются стабильными, хранятся в базе знаний.

Расчетные модули, например модули расчета припусков, расчета режимов резания и норм времени, начинают работать, когда сформированы базы данных с нормативно-справочной информацией.

Третий уровень автоматизации - автоматизация высокого уровня, который достигается, при заполнении базы знаний. В этом случае становится возможным автоматизированное принятие сложных логических решений, связанных, например, с выбором структуры процесса и операций, назначением технологических баз и другие подобные задачи. Процесс принятия таких решений полностью автоматизировать не удается, поэтому режим диалога остается и на третьем уровне автоматизации.

Процесс проектирования в САПР ТП представляет собой сложный процесс переработки конструкторской информации, заданной в чертеже детали, в технологическую информацию, которая затем фиксируется в технологической документации.

Чертеж детали не обязательно хранится на твердой копии (бумаге). Если на предприятии функционирует конструкторский САПР, то чертеж детали может храниться в электронном архиве.

Соотношение вводимой технологической и конструкторской информации зависит от уровня автоматизации.

При низком уровне автоматизации, когда технолог заполняет бланк технологической карты на экране монитора, он сам проектирует технологический процесс, т. е. сам выполняет переработку конструкторской информации в технологическую и заносит технологическую информацию в технологическую карту. Объем вводимой конструкторской информации незначителен.

На среднем уровне автоматизации проектирования объем вводимой конструкторской информации резко увеличивается. Например, для поиска технологического оснащения необходимо иметь информацию о конструктивных элементах детали. Поэтому на этом уровне автоматизации проектирования ТП осуществляется кодирование чертежа детали и формирование параметрической модели детали (ПМД)*. Расчетные задачи так же требуют информацию и детали и операционных заготовках. Объем вводимой технологической информации на этом уровне уменьшается, так как часть конструкторской информации перерабатывается в технологическую.

На высоком уровне автоматизации для проектирования ТП требуется еще более подробная информация о детали, т. е. нужно вводить параметрическую модель детали с наибольшей степенью детализации, в тоже время объем вводимой технологической информации на этом уровне еще больше уменьшается. Кодирование чертежа детали и создание параметрической модели с высоким уровнем детализации описания детали является достаточно трудоемким процессом, снижающим эффективность САПР ТП. Коренное решение задачи получения параметрической модели детали заключается в интеграции конструкторской и технологической САПР. Интеграция заключается в создании конвертора, преобразующего графическую модель (ГМ) детали в параметрическую, как показано ниже:

Если автоматизированное конструирование изделия на предприятии не ведется, то графическая модель детали (в формате CAD - системы или в виде нейтрального формата передачи данных IGES или STEP ) выбирается из электронного архива данных.

ВЫВОД.Использование концепции последовательной автоматизации позволяет: осуществить быстрое внедрение САПР ТП в технологическую подготовку производства на предприятии; выполнять параллельно адаптацию САПР ТП к условиям предприятия путем формирования баз данных и знаний; последовательно повышать уровень автоматизации проектирования технологических процессов; по мере повышения уровня автоматизации уменьшать трудоемкость создания параметрической модели путем интеграции с САПР конструирования изделий.

Хранение результатов проектирования

Результирующие данные. В качестве основной выходной (результирующей) информации могут выступать: Маршрутная карта (МК); Маршрутно-операционная карта (МОК); Карты с операционными эскизами; Карты настройки станков; Карты с управляющими программами для станков с ЧПУ.

Будем условно различать три типа задач:

· Проектирование маршрутной технологии.

· Проектирование маршрутно-операционной технологии.

· Проектирование маршрутно-операционной технологии и разработка управляющих программ.

Для задачи первого типа основным результатом является маршрутная карта. Для задачи второго типа комплект технологических документов зависит от сложности детали, для которой разрабатывается технологический процесс, и степени детализации описания ТП. Для третьего типа задач комплект технологических документов дополняется картами с управляющими программами.

Исходя из современных концепций построения АСТПП, хранение технологической документации организуется на основе электронного архива.

Использование электронного архива позволяет:

· Организовать быстрый и авторизованный доступ к нужной информации.

· Распараллеливать процесс технологической подготовки производства и тем самым сокращать сроки подготовки производства.

· Организовать на базе TDM/EDM-систем ведение проекта изделия.

· Организовать на базе PDM-систем эффективный контроль процесса технологической подготовки производства.

После того как, технологический процесс спроектирован и записан в базу данных, он должен пройти стадию контроля и утверждения в различных технологических службах, например, в бюро нормоконтроля, в отделах главного термиста, главного гальваника, главного металлурга и т. д. В этих службах, на основе анализа ТП, могут потребовать изменения разработанного процесса. Свои требования эти службы обычно оформляют в виде извещения на изменения, после чего ТП процесс дорабатывается исполнителем. Будем различать: редактирование процесса и корректировку процесса.

Под редактирование технологического процесса будем подразумевать лишь изменение отдельных параметров, при сохранении структуры процесса. Например, изменение параметров заготовки, номера цеха или модели оборудования.

Под корректировкой технологического процесса будем подразумевать изменение структуры процесса. Например, добавление или удаление операции или перехода.

Если САПР ТП имеет второй или третий уровень автоматизации, то при проектировании ТП формируется параметрическая модель технологического процесса (ПМП). С помощью модуля вывода технологических документов из ПМП формируются текстовые файлы с технологическими документами, которые в дальнейшем могут быть записаны в электронный архив. Возникает вопрос: включать ПМП в состав проекта изделия и, следовательно, записывать в электронный архив или считать ПМП лишь промежуточным результатом проектирования.

В зависимости от принятой на предприятии технической политики могут быть использованы три стратегии ведения технологического электронного архива: Хранить в проекте изделия, помимо файлов с конструкторской информацией, только файлы с комплексом технологических документов. Хранить в проекте изделия не только файлы с комплексом технологических документов, но и файлы с ПМП. Хранить в проекте изделия только файлы с параметрическими моделями технологических процессов.

При реализации первой стратегии файлы, содержащие комплекс технологических документов, включаются в проект изделия и всегда могут быть выведены на экран дисплея и при необходимости изменены. Если речь идет о редактировании процесса, то сделать изменения ТП достаточно просто с помощью какого-либо текстового редактора. Однако корректировка процесса может потребовать слишком больших изменений. Например, добавление новой операции может привести к сдвигу операций во всех листах маршрутно-операционной карты. Таким образом, недостатком данной стратегии является сложность корректировки хранимого технологического процесса.

При второй стратегии хранения ТП проект изделия содержит кроме комплекта технологических процессов и параметрические модели технологического процесса. Корректировка ТП достаточно просто выполняется с помощью модуля ввода и архивации ПМП. Если редактирование выполнено текстовым редактором, соответствующие параметры необходимо изменить и в ПМП, что можно и забыть сделать. Поэтому тактика проведения изменений ТП должна основываться на проведении изменений через изменение ПМП с последующим формированием файла с комплектом технологических карт.

Достоинством данной стратегии является простота проведения корректировки ТП.

Недостатком этой стратегии является усложнение процесса редактирования ТП, а так же возможность расхождения информации в технологических картах и в параметрической модели процесса.

Третья стратегия предполагает хранение в проекте изделия лишь параметрических моделей процессов. Для просмотра процесса необходимо использовать автономно и быстро работающий модуль вывода, который из ПМП формирует текстовые файлы с технологическими документами и вывод их на экран дисплея. Любые изменения в ТП производится путем изменения ПМП с последующим формированием файла с комплектом технологических карт.

Достоинства третьей стратегии: требует минимального объема памяти для хранения технологических процессов; обеспечивает простоту сопровождения технологических процессов, так как требует изменения лишь ПМП., что осуществляется достаточно просто даже для серьезных изменений ТП.

Недостатком этой стратегии является усложнение процесса просмотра ТП. Кроме того, хранение графической информации также необходимо, например, графические файлы с эскизами операционных заготовок или с картами настройки станка с ЧПУ.

Необходимо отметить, что поиск в ЭА процессов по их параметрам более удобно выполнять на основе ПМП, чем на основе текстовых файлов с технологическими картами.

Вывод. На современном этапе наиболее целесообразно использование второй и третьей стратегии. Поэтому, будем в дальнейшем исходить из предположения о том, что параметрическая модель разработанного технологического процесса должна храниться в электронном архиве и должна быть включена в проект изделия.