УДК 004.453; 658.512
Е. В.ШАХОВЦЕВ
Филиал ФГУП «Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры «Научно-исследовательский институт прикладной механики имени академика », г. Москва,
111123, ул. Пруд Ключики, д.12А, , e-mail: *****@***ru
ИНТЕГРАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА КАК ЧАСТЬ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛНЫМ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ НАУКОЁМКОЙ ПРОДУКЦИИ
В современных условиях внедрение на производстве системы автоматизированной подготовки производства (CAPP) будет малоэффективным без интеграции с системой поддержки жизненного цикла продукции (PLM). В докладе представлена классификация CAPP-систем по типу взаимодействия с PLM – системой, описаны общие требованиями к CAPP-системам, исследуются несколько распространённых PLM - систем на предмет соответствия данным требованиям.
Введение
Автоматизация процесса разработки технологических процессов остаётся сегодня актуальной задачей технологической подготовки производства. Очевидно, что в современных условиях внедрение на производстве той или иной CAPP-системы будет малоэффективным без интеграции с имеющийся или внедряемой на предприятии системой поддержки жизненного цикла продукции (англ. PLM/PDM).
Исторически сложилось несколько подходов к пониманию концепции CAPP-системы:
· Неавтоматизированный подход - опытный сотрудник, часто бывший оператор-станочник, изучает чертёж детали и подготавливает инструкции по её изготовлению, то есть план производства.
· Модифицированный подход (variant approach)- модификация, суть которой состоит в том, что рабочий журнал технолога хранится в компьютерном файле. Типичный технологический план производства подобной детали может автоматически извлекаться из такого файла после описания анализируемой детали в соответствии с определённой системой кодирования. требует наличия базы данных со стандартными планами производства для каждого семейства деталей Такой план должен содержать все инструкции, которые будут входить в план производства любой детали из данного семейства.
· Генеративпый подход (generative approach) состоит в том, что технологический план вырабатывается автоматически на основании технических требований к детали. В технические требования должны включаться подробные сведения о материале, особенностях обработки и предлагаемых методиках проверки, а также графическое изображение формы детали. Из 3д – нельзя считать. . Например, большинство моделей CAD не содержат сведений о допусках и материалах, и их приходится вводить вручную. технические требования к детали часто кодируются вручную. требуется большая база данных и сложная логическая система.
Рис. 1. Подходы к пониманию концепции CAPP
Классификация систем
На отечественном рынке представлено несколько основных групп программных решений:
¾ решения компаний — разработчиков интегрированных САПР-комплексов, в которых CAPP-система предлагается в комплекте с другими САПР и PLM- решением;
¾ решения от разработчиков PLM, в которых CAPP-система предлагается в качестве дополнительного модуля;
¾ решения от независимых разработчиков CAPP-систем, поставляющиеся отдельно, но имеющие возможности для интеграции.
К сожалению «широкие возможности для интеграции», заявляемые в рекламных проспектах производителей на деле сильно ограничиваются PLM - решением либо специфичностью структуры самой предлагаемой программы. Таким образом полноценной интеграции между CAPP и PLM можно ожидать только в том случае если речь идет о программах одного производителя. В связи с этим интерес для исследования эффективности взаимодействия автоматизированных систем представляют только программы первых двух групп.
В ходе работы были рассмотрены основные возможности трёх российских систем PLM/PDM-класса и предложена концепция оценки эффективности их взаимодействия с соответствующими модулями (программными продуктами) CAPP-класса. В качестве систем, относящихся к первой группе были рассмотрены системы T-Flex-Технология и Вертикаль. Система T-Flex разработана компанией «Топ Системы» (г. Москва) с 1992 г. занимающейся разработкой CAD-систем, а с 1998 – CAPP, CAM и PDM – решений. Система Вертикаль разработана группой компаний АСКОН (г. Санкт-Петербург, г. Коломна), которая с 1989 г. занимается разработкой CAD-систем, с 2003 – PLM, с 2005 – CAPP. В качестве системы, относящейся ко второй группе была рассмотрена система TechnologiCS, разработанная компанией CSoft Development (г. Новосибирск), с 1989 г занимающейся разработкой широкого спектра инженерных программ, в т. ч. PDM и CAPP.
Общими требованиями к системам технологической подготовки производства являются:
¾ разработка технологических процессов с различной степенью детализации;
¾ различные режимы для эффективной разработки техпроцессов
¾ расчет режимов резания; расчет массы заготовки и нормы расхода для деталей, нормирование трудоемкости;
¾ возможность глубокой интеграции с CAM системами;
¾ передача информации в другие подразделения предприятия;
¾ согласованность нормативно-справочной информации;
¾ автоматизированное формирование комплектов технологической документации, формирование различных отчётов;
¾ простой и удобный интерфейс;
¾ возможности доработки или глубокой настройки программы силами предприятия.
TechnologiCS
Принцип организации системы TechnologiCS: к заложенной конструкторами структуре изделия создается описание технологии изготовления всех узлов и деталей, а также описание ресурсов, необходимых для их производства. На основе этих данных плановые и производственные службы также с помощью TechnologiCS решают свои задачи – определение трудоемкости изготовления изделия, потребности в ресурсах, планирование производства и т. д. Система создает единое информационное пространство, в котором над одним и темже проектом могут одновременно работать несколько специалистов, формируя свою часть проекта (технологического процесса).
TechnologiCS поддерживает несколько основных способов разработки технологических процессов: разработка с «0», модификация ранее созданного ТП, разработка на основе комплексной (группой) детали, «Визуальное проектирование» (проектирование на основе КТЭ). Так же имеются возможности создания групповых и типовых ТП.
Рис.2. «Визуальное проектирование» в TechnologiCS
Система имеет гибкий инструмент расчетов (в т. ч. расчет режимов резания, массы заготовки и нормы расхода, трудоемкости (в т. ч. сводной на изделие), расчёт припусков на раскрой, на гибку и т. п.), имеется возможность настройки алгоритмов расчетов при проектировании технологических процессов. Для использования данного механизма не нужно изучение специального языка, а может быть настроено пользователем самостоятельно.
TechnologiCS позволяет осуществить интеграцию практически с любой системой, поддерживающей API и имеет встроенную интеграцию с SolidCAM. Реализованы возможности:
¾ Передача в SolidCAM чертежей и параметров (Inventor или SolidWorks)
¾ Редактирование УП
¾ Создание ТП на основе УП
Технологические эскизы можно создавать не только для операции, но и для технологических переходов, такая возможность очень важна для разработки сборочных и объемных технологических процессов с большим количеством эскизов. Из режима проектирования технологических процессов можно открыть из архива связанный чертеж и выполнить эскизы на его основе.
T-Flex-Технология
Система T-Flex-Технология позволяет разрабатывать технологические процессы различных видов производств (обработка резанием, испытания, сварка, покрытие и т. д.). Проектирование осуществляется различными методами (диалоговое, на основе техпроцесса, заимствование решений из других технологий, автоматическое). Поддерживается режим сквозного параллельного проектирования технологических процессов. При формировании текстов переходов технолог имеет возможность считывать сведения о размерах, допусках, шероховатостях и другие параметры с электронной модели T-FLEX CAD.
Расчетно-логический модуль системы самостоятельно принимает большое количество решений на основании характеристик конструктивно-технологических элементов (КТЭ) детали и также других параметров. Данные элементы связаны с чертежом или моделью изделия.
T-Flex-Технология посредством T-Flex DOCs имеет превосходную интеграцию со всем комплексом поставляемых программ T-Flex, а так же с наиболее распространенными САПР и офисными приложениями (Inventor, SolidWorks, Microsoft Word, Microsoft Exscel)
Вся информация, необходимая для проектирования технологических процессов структурирована и хранится в справочниках T-Flex Технология. Реализована и система расширенного подбора необходимой информации, настроен механизм связи элементов справочников, задающий правила вывода информации.
Технологическая документация формируется в соответствии с ЕСТД, также возможно создание собственных шаблонов технической документации под различные запросы предприятия. Доступна генерация различных ведомостей и отчетов.
Система имеет удобный многостраничный интерфейс, позволяющий технологу оперировать с большим количеством информации в пределах одного окна. В специальном окне можно вывести трехмерную модель детали или операционный эскиз. Технологический процесс, операционный маршрут представлены в виде дерева. Система позволяет доработку своих возможностей путем создания и использования собственных диалогов, создаваемых при помощи редактора макросов.
Вертикаль
Система Вертикаль обладает широким спектром возможностей по созданию ТП. В основе системы лежит дерево конструктивно-технологических элементов (КТЭ) детали и дерево самого технологического процесса. Легкое создание типовых технологических процессов. Копирование оснастки, переходов, операций и т. д. осуществляется на подобие копирования файлов в Total Commander. Хорошо реализован механизм изменения техпроцесса. После того как техпроцесс будет согласован и сдан в архив, изменить его можно будет только путем выпуска извещения. До этого техпроцесс не будет доступен для его корректировки. Простановка маркеров размеров на технологическом эскизе осуществляется автоматически, также возможно импортировать их в технологические переходы.
Для каждого перехода может быть автоматически подобран режущий, вспомогательный и измерительный инструменты, все зависит от заложенной логики проектирования плана обработки. Существуют мощные подсистемы трудового нормирования, нормирования материалов, расчета режимов резания.
Считывание данных с модели или чертежа детали и вставка их в технологический процесс автоматически будет производиться только при использовании документов «Компас-3D». Хорошо реализована поддержка данных для операций на оборудовании с ЧПУ (создание инструментальных сборок для использования их в CAM-системах; редактор управляющих программ и т. д.) Для создания эскизов можно использовать любые CAD-системы, различные картинки, или путем выделения нужного участка на экране (картинка прямо с экрана).
Реализован механизм коллективной работы над проектированием технологического процесса. Технолог механической обработки детали может отправить задание на проектирование, например, сварочной операции технологу по сварке, тот в свою очередь после ее проектирования возвращает в техпроцесс. Все это может быть реализовано через начальников подразделений, которые будут назначать исполнителей с простановкой сроков и приоритетов проектирования. Реализован механизм выдачи заказов на разработку специального технологического оснащения.
Система может работать отдельно, а может синхронизировать свои справочники с PLM «ЛОЦМАН»:
¾ Корпоративный справочник Материалы и Сортаменты;
¾ Корпоративный справочник Стандартные изделия;
¾ Справочник Единицы измерения.
При проектировании технологического процесса технолог может просмотреть как отражается его информация на бланке в специальном окне «предпросмотр карт». Формирование карт реализовано через приложение Вертикаль-отчеты. Данное приложение может быть использовано без системы Вертикаль, и не требует лицензии на ее использование. Сохранить комплект документации можно в различных форматах (*.pdf, *xls, *tif, *emf).
В рабочем пространстве системы присутствуют дерево конструктивно-технологических элементов (КТЭ), окна для вывода 3D-модели и 2D-чертежа детали. После наложении связей между переходами технологического процесса и поверхностями 3D-модели, 2D-чертежа детали на модели и чертеже подсвечиваются те поверхности, которые соответствуют выделенному переходу.
Систему можно дорбатывать самостоятельно, для этого потребуются знания Visual Basic.
Комплексная эффективность
Для оценки совокупной эффективности внедрения комплекса программ PLM-CAPP, а в широком понимании интеграции – комплекса CAD - PLM-CAPP –CAM, требуется разработка концепции и выделение интегрального критерия. Такой параметр должен учитывать не только широкие возможности того или иного комплекта программных продуктов (или комбинации нескольких комплектов), но прежде всего несовершенства средств настройки и различные системные ограничения, вызывающие существенные затраты рабочего времени на доработку программных продуктов под нужды предприятия и межсистемную интеграцию. Столь же важна оценка неминуемых затрат предприятия на обучение сотрудников, причем как первоначальное (в рамках проекта внедрения), так и дополнительное, связанное с появление новых сотрудников или обновлением программы.
При использовании такого подхода, так же следует учитывать что имеющиеся в составе предлагаемого решения, но в перспективе не нужные возможности будут дополнительным балластом к цене продукта, а отсутствие перспективных модулей или существенные ограничения в возможностях модификации продукта заведут проект внедрения в тупик.
Заключение
В ходе исследований было выделено два перспективных направления развития интеграционных процессов CAPP-систем: от CAPP к PLM и от PLM к CAPP. Первый вариант взаимодействия является более совершенным и удобным с точки зрения технолога, более универсальным для предприятия, однако второй вариант обладает потенциально большими возможностями интеграции с широким комплексом программ.
Итоговая эффективность конкретной системы, а так же того или иного направления развития может быть определена с помощью интегрального критерия, основанного на трудоемкости внедрения и поддержки результатов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ширяев, Николай PLM/PDM/ERP: реалии и перспективы // САПР и графика №12, 2007
2. Программа обучения ЛОЦМАН:PLM / Санкт-Петербургский государственный технологический институт // С.-Пб -2007
3. Сквозное проектирование в T-FLEX // ДМК Пресс -2009
1. Руководство пользователя T-FLEX DOCS 2012
2. Руководство пользователя T-FLEX ТЕХНОЛОГИЯ 2012
3. Руководство пользователя ВЕРТИКАЛЬ
4. Руководство пользователя TechnologiCS 6.3
5. Топ Системы - Разработчик программного комплекса T-FLEX PLM+ [Электронный ресурс] / ЗАО "Топ Системы"— Москва, 2014 — Режим доступа: http://www. tflex. ru/, свободный. — Загл. с экрана. — Описание основано на версии, датир: 14.06.2015
6. АСКОН — комплексные решения для автоматизации инженерной деятельности и управления производством. CAD_AEC_PLM [Электронный ресурс] / АСКОН — Санкт-Петербург, 2014 — Режим доступа: http://ascon. ru/, свободный. — Загл. с экрана. — Описание основано на версии, датир: 14.06.2015
7. TechnologiCS 6.3 [Электронный ресурс] / CSoft Development — Новосибирск, 2014 — Режим доступа: http://www. technologics. ru/, свободный. — Загл. с экрана. — Описание основано на версии, датир: 14.06.2015
8. Инновационный софт. Автоматизация производства. Автоматизированное проектирование [Электронный ресурс] / Инновационный софт в мире машиностроения —2014 — Режим доступа: http://insoftmach. ru/, свободный. — Загл. с экрана. — Описание основано на версии, датир: 14.06.2015
«Работа выполнена самостоятельно».
