2.4. Поняття про cals-технології
CALS-технологія – це технологія комплексної комп’ютеризації сфер промислового виробництва, мета якої – уніфікація і стандартизація специфікацій промислової продукції на всіх етапах її життєвого циклу. Основні характеристики представлені проектною, технологічною, виробничою, маркетинговою, експлуатаційною документацією. У CALS-системах передбачені зберігання, обробка і передача інформації в комп’ютерних середовищах, оперативний доступ до даних у потрібний час і в потрібному місці. Відповідні системи автоматизації назвали автоматизованими логістичними системами або CALS (Computer Aided Logistic Systems). Оскільки під логістикою звичайно розуміють дисципліну, присвячену питанням постачання та управління запасами, а функції CALS набагато ширше і пов’язані з усіма етапами життєвого циклу промислових виробів, застосовують і більш відповідну предмету розшифровку абревіатури CALS – Continuous Acquisition and LifeCycle Support.
Застосування CALS дозволяє істотно скоротити обсяги проектних робіт, тому що опису багатьох складових частин устаткування, машин і систем, які проектували раніше, зберігаються в базах даних мережевих серверів, доступних будь-якому користувачеві технології CALS. Істотно полегшується вирішення проблем ремонтопридатності, інтеграції продукції різного роду системи і середовища, адаптації до мінливих умов експлуатації, спеціалізації проектних організацій тощо Очікується, що успіх на ринку складної технічної продукції буде немислимий поза технології CALS.
Розвиток CALS-технології повинно привести до появи так званих віртуальних виробництв, при яких процес створення специфікацій з інформацією для програмно керованого технологічного обладнання, достатньої для виготовлення виробів, може бути розподілений в часі і просторі між багатьма організаційно автономними проектними студіями. Серед безсумнівних досягнень CALS-технології слід відзначити легкість поширення передових проектних рішень, можливість багаторазового відтворення частин проекту в нових розробках 2 0 TD-0і др.
2.5. Комплексні автоматизовані системи
Відомо, що часткова автоматизація часто не дає очікуваного підвищення ефективності функціонування підприємств. Тому кращим є впровадження інтегрованих САПР, що автоматизують всі основні етапи проектування виробів. Подальше підвищення ефективності виробництва і підвищення конкурентоспроможності продукції, що випускається можливо за рахунок інтеграції систем проектування, управління та документообігу.
Така інтеграція лежить в основі створення комплексних систем автоматизації, у яких крім функцій власне САПР реалізуються засоби для автоматизації функцій управління проектуванням, документообігу, планування виробництва, обліку і т.п.
Проблеми інтеграції лежать в основі технології Юпітер, яку пропагував фірмою Intergraph. Приклад зрощування деяких підсистем з САПР і АСУ – програмний продукт TechnoDOCS (россійская фірма Звістка). Його функції:
– Інтеграція програм документообігу з проектують пакетами (конкретно з AutoCAD, Microstation та іншими програмами, що виконуються в Windows-середовищах і підтримують взаємодія з технологій DDE або OLE, розробленим фірмою Microsoft);
– Ведення архіву технічної документації;
– Маршрутизація робіт та проходження документації, контроль виконання;
– Управління паралельним проектуванням, тобто координацією проектних робіт, що виконуються колективно.
Очевидно, що така інтеграція є невід’ємною рисою CALS-систем. В основу CALS-технології покладено ряд стандартів і перш за все це стандарти STEP, а також Parts Library, Mandate, SGML (Standard Generalized Markup Language), EDIFACT (Electronic Data Interchange For Administration, Commerse, Transport) і ін Стандарт SGML встановлює способи уніфікованого оформлення документів певного призначення – звітів, каталогів, бюлетенів тощо, а стандарт EDIFACT – способи обміну подібними документами.
Одна з найбільш відомих реалізацій CALS-технології розроблена фірмою Computervision. Це технологія названа EPD (Electronic Product Definition) і орієнтована на підтримку процесів проектування і експлуатації виробів машинобудування.
У CALS-системах на всіх етапах життєвого циклу виробів використовується документація, отримана на етапі проектування. Тому природно, що склади підсистем в CALS та комплексних САПР значною мірою співпадають.
Технологію EPD реалізують:
– CAD – система автоматизованого проектування;
– CAM – автоматизована система технологічної підготовки виробництва (АСТПП);
– CAE – система моделювання та розрахунків;
– CAPE (Concurrent Art-to-Product Environoment) – система підтримки паралельного проектування (сoncurrent еngineering);
– PDM – система управління проектними даними, що представляє собою спеціалізовану СУБД (DBMS
– Data Base Management System);
– 3D Viewer-система тривимірної візуалізації;
– CADD – система документування;
– CASE – система розробки та супроводження програмного забезпечення;
– Методики обстеження та аналізу функціонування підприємств.
Основу EPD складають системи CAD і PDM, як які використовуються CADDS5 і Optegra відповідно.
Значною мірою специфіку EPD визначає система Optegra. У ній відображається ієрархічна структура виробів, що включає всі складальні вузли та деталі. У Optegra можна отримати інформацію про атрибути будь-якого елемента структури, а також відповіді на типові для баз даних питання типу "Вкажіть деталі з матеріалу P" або "В яких блоках використовуються деталі виробника Y?" Тощо
Важливою для користувачів особливістю Optegra є робота разом з багатовіконний системою візуалізації 3D Viewer. Користувач може одночасно стежити за інформацією в декількох типових вікнах:
– Інформаційний браузер, в якому висвічуються дані, запитані користувачем, наприклад, з поштової скриньки, Internet, корпоративних ресурсів, його персональну БД;
– Вікно структури вироби, що подається у вигляді дерева. Можна отримувати відповіді на запити підсвічуванням деталей Dj (листя дерева), що задовольняють умовам запиту;
– 3D визуализатор, в цьому вікні висвічується тривимірне зображення виробу, відповіді на запити даються і в цьому вікні кольоровим виділенням деталей Dj;
– Вікно для користувача процесу, в якому в потрібній послідовності у вигляді іконок відображається перелік завдань, заданий користувачеві для вирішення.
У системі Optegra зв’язку між об’єктами задаються по протоколах стандартів STEP, зовнішній інтерфейс здійснюється через базу даних SDAI.
Сучасні тенденції вимагають більш автономної системи САПР. (Збільшення потужності ефективності отд. Фаз проектування з використанням методів ШІ: генетичні алгоритми, нейромережі, системи на основі БЗ).
Сама актуальна проблема підвищення надійності і стійкості багатьох функцій базисних геометричних алгоритмів.
2.6. Переваги САПР / АСТПВ
1. Більш швидке виконання креслень (до 3 разів). Дисципліна роботи з використанням САПР прискорює процес проектування в цілому, дозволяє в стислі терміни випускати продукцію і швидше реагувати на зміну ринкових кон'єктури.
2. Підвищення точності виконання. На кресленнях, побудованих за допомогою системи САПР, місце будь-якої точки визначено точно, а для збільшення достатнього перегляду елементів є засіб, зване наїзд, або zooming, що дозволяє збільшувати або зменшувати будь-яку частину даного креслення в будь-яке число разів. На зображення, над яким виконується наїзд, не накладається практично ніяких обмежень.
3. Підвищення якості;
4. Можливість багаторазового використання креслення. Запомненний креслення може бути використаний повторно для проектування, коли до складу креслення входить ряд компонентів, що мають однакову форму. Пам'ять комп'ютера є також ідеальним засобом зберігання бібліотек, символів, стандартних компонентів і геометричних форм.
5. САПР володіє креслярськими засобами (сплайни, сполучення, шари).
6. Прискорення розрахунків і аналізу при проектуванні. В даний час існує велика різноманітність ПО, яке дозволяє виконувати на комп'ютерах частина проектних розрахунків заздалегідь. Потужні засоби комп'ютерного моделювання, наприклад, метод кінцевих елементів, звільняють конструктора від використання традиційних форм і дозволяють проектувати нестандартні геометричні форми.
7. Зниження витрат на оновлення. Засоби аналізу і імітації в САПР, дозволяють різко скоротити витрати часу і грошей на тестування та вдосконалення прототипів, які є дорогими етапами процесу проектування;
8. Великий рівень проектування. Потужні засоби, комплексного моделювання. Можливість проектування нестандартних геометричних форм, які швидко оптимізуються;
9. Інтеграція проектування з іншими видами діяльності. Інтегровані обчислювальні засоби забезпечують САПР більш тісне взаємодії з інженерними підрозділами.
3. ОСНОВНІ ПРИНЦИПИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ
У проектуванні прийнято виділяти стадії науково-дослідних робіт, дослідно-конструкторських робіт, технічного проекту, технічної пропозиції, технічного проекту, робочого проекту, випробувань дослідного зразка.
На стадії науково - дослідних робіт вивчаються потреби в отриманні нових виробів із заданим цільовим призначенням, досліджуються фізичні, інформаційні, конструктивні і технологічні принципи побудови виробів і можливості реалізації цих принципів, прогнозуються значення характеристик і параметрів об'єктів. Результатом є формулювання технічного завдання на розробку об'єкта. Воно включає мету створення і призначення об'єкта, технічні вимоги, режими і умови роботи, сфери застосування, ув'язку параметрів з типажем, інформацію про експериментальні роботи, порівняльну оцінку технічного рівня та ін На підставі технічного завдання розробляється технічна пропозиція - сукупність документів, що відображають технічні рішення , прийняті в проекті. До нього включаються результати функціонально-фізичного і вартісного досліджень, вказівки та обгрунтування по виконуваних функцій, фізичним принципам дії, доцільності використання тих чи інших рішень, порівняльна оцінка цих рішень з технічних, економічних, технологічних, екологічних та інших показників.
На стадії дослідно-конструкторських робіт створюється ескізний проект вироби, що представляє собою сукупність графічної і текстової документації, на підставі якої можна отримати загальне уявлення про пристрій, принцип роботи, призначення, основні параметри і габаритні розміри проектованого вироби, про компонування як машини в цілому, так і її основних вузлів. При розробці ескізного проекту перевіряються, конкретизуються і коректуються принципи та положення, встановлені на стадії науково - дослідних робіт.
На стадії технічного проекту розробляється більш деталізована графічна і текстова документація, яка дає повне і остаточне уявлення про пристрій, компонуванні машини і всіх її вузлів, в технічний проект включають всі необхідні розрахунки (динамічні, міцнісні і т.д.).
На стадії робочого проекту створюється повний комплект конструкторсько-технологічної документації, достатній для виготовлення об'єкта.
На стадії випробувань отримують результати, що дозволяють виявити можливі помилки і недоробки проекту, вживаються заходи до їх усунення.
У ході проектування виробляються проектні рішення - опису об'єкта або його складової частини, достатні для розгляду та прийняття висновку про закінчення проектування або шляхи його продовження.
Частина проектування, закінчується отриманням проектного рішення, називається проектної процедурою. Виконання однієї або декількох проектних процедур, об'єднаних за ознакою приналежності одержуваних проектних рішень до одного ієрархічному рівню і (або) аспекту описів, становить етап проектування.
На будь-якій стадії або етапі проектування може бути виявлена помилковість або неоптимальність раніше прийнятих рішень і, отже, необхідність або доцільність їх перегляду. Подібні повернення типові для проектування і обумовлюють його ітераційний характер.
Зокрема, може бути виявлена необхідність коригування технічного завдання. У цьому випадку чергуються процедури зовнішнього і внутрішнього проектування. Під зовнішнім проектуванням розуміються процедури формування або коригування технічного завдання, під внутрішнім проектуванням - процедури реалізації сформованого технічного завдання.
Можливості проектування складних об’єктів обумовлені використанням ряду принципів, основними з яких є декомпозиція та ієрархічність описів об’єктів, принципи системної єдності, сумісності, типізації і розвитку.
Розглянемо детальніше дані принципи.
Ієрархічні рівні опису проектованих об’єктів
Описи технічних об’єктів повинні бути узгоджені по складності з можливостями сприйняття людиною і можливостями оперування описами в процесі їх перетворення існуючими засобами проектування. Проте виконати цю вимогу в рамках єдиного опису, не розділяючи його на складові частини, можна лише для простих виробів. Як правило, стає необхідним структурування описів і відповідний розділ уявлень про проектовані об’єкти на ієрархічні рівні і аспекти. Це дозволяє розподілити роботи по проектуванню складних об’єктів між підрозділами проектної організації, що сприяє підвищенню ефективності та продуктивності праці проектувальників.
Розділ описів по ступеню деталізації відображуваних властивостей і характеристик об’єкта лежить в основі блочно – ієрархічного підходу до проектування і приводить до появи ієрархічних рівнів (рівнів абстрагування) в представленнях про проектований об’єкт.
На кожному ієрархічному рівні використовуються свої поняття і системи елементів. На верхньому рівні складний об’єкт, що належить спроектувати, розглядається як система взаємозв’язаних і взаємодіючих елементів. Кожен з елементів в опису верхнього рівня також представляє собою досить складний об’єкт, який в свою чергу розглядається як система елементів на нижчому рівні. Подібне розділення відбувається до тих пір, поки на деякому рівні отримують елементи, описи яких не підлягають подальшому діленню. Такі елементи по відношенню до вихідного об’єкта називають базовими елементами.
Таким чином, принцип ієрархічності означає структурування представлень про об’єкти проектування за ступенем детальності опису, а принцип декомпозиції (блочності) – розбиття представлень кожного рівня на ряд складових частин (блоків) з можливостями окремого проектування об’єктів на кожному рівні.
Принцип системної єдності забезпечує цілісність системи проектування окремих елементів і всього об’єкта проектування в цілому /ієрархічність проектування/.
Принцип сумісності забезпечує сумісне функціонування складових частин САПР і зберігає відкриту систему в цілому.
Принцип типізації орієнтує на пріорітетне створення і використання типових і уніфікованих елементів САПР. Типізації підлягають елементи, що мають перспективу багаторазового застосування.
Принцип розвитку забезпечує доповнення і оновлення САПР, а також взаємодію і розширення взаємозв’язку з автоматизованими системами різного рівня і функціонального призначення.
Проектування - інформаційний процес, в якому здійснюються перетворення вхідної інформації про об’єкт, що проектується, у вихідну інформацію в вигляді проектної документації, виконаної в заданій формі, яка включає проектні рішення і результати проектування. (рис. 3.1.)
Рис. 3.1. Схема проектування.