7.8. Проблемы и перспективы развития сапр тп

В общем объеме технологических процессов производства машиностроительной продукции сборочно-сварочные работы занимают второе место после металлообработки. В связи с этим можно ожидать заметного повышения рентабельности производства в случае эффективного использования современных информационных технологий (CALS-технологий или информационной поддержки изделий (ИПИ)) в проектировании, производстве и управлении качеством сварных конструкций. В тоже время существуют определенные объективные трудности внедрения САПР ТП сварки. Мировой опыт внедрения ИПИ/CALS-технологий показал, что не менее 30 % предприятий, взявшихся за создание информационных систем обеспечения качества изделий на уровне требований данных технологий, просто разорились [38].

Автор работы [38] отмечает недостаточное развитие и использование в производстве САПР ТП. Во-первых, опыт применения российскими предприятиями САПР И значительно больше опыта использования САПР ТП. На многих машиностроительных предприятиях в конструкторских подразделениях имеется достаточное количество АРМ, оснащенных современным ПО САПР изделий и имеющих развитые БД стандартных элементов и собственных разработок. В то время как списки предприятий, применяющих хотя бы одну лицензию ПО САПР ТП, включают до сотни наименований, количество АРМ непосредственно в производственных подразделениях исчисляется единицами. Для большинства предприятий задачу создания БД и библиотек технологических данных еще только предстоит решить, т.е. в организационном смысле они находятся только на начальной стадии компьютеризации рабочего места технолога. Во-вторых, большинство коммерческого ПО САПР ТП является универсальным (как правило, включает процессы металлообработки – резанием, литье, обработка давлением и т.д.) и не содержит модулей сварки, пакетов, ориентированных именно на сборочно-сварочные операции немного. Поэтому чрезвычайно актуальна разработка комплекса ПО САПР сварочного производства.

П уть совершенствования ПО неизбежно приводит к созданию на рабочем месте конструктора и технолога информационной базы со сложной организацией каталога и большим объемом записей. При достижении некоторой критической величины, в зависимости от конкретных условий не предприятии, это приводит либо к катастрофическому снижению эффективности проектирования и автоматической потере доверия руководства к развитию компьютерных технологий, либо к весьма дорогой организационно-технологической перестройке всей САПР подразделения.

Недостаточно развиты на предприятиях также PDM-системы. Различное административное подчинение конструктора и технолога, умноженное на специфическую проблему отсутствия единого формата обмена данными, практически разрывает процесс сквозного проектирования изделия и ТП его изготовления. Оптимизация конструкторско-технологических решений осуществляется в настоящее время методами административного управления физическими контактами участников производства (рис. 67). Поэтому время, затрачиваемое на реинжиниринг производственных процессов, недопустимо велико, а количество и качество оптимизационных решений ограничено. Количество и качество компьютерных систем в этом случае, является для предприятия практически затратными расходами (не окупается), поэтому автоматизируются лишь некоторые виды служебной деятельности работников, а не предприятие в целом. Наиболее эффективной организационной формой на начальном этапе внедрения PDM-систем является создание временного творческого коллектива из сторонних специалистов и внутренних экспертов из числа специалистов подразделений, входящих в круг разработчиков и пользователей. Создание отдельных инициативных информационных баз отделов, цехов, объединений неэффективно и экономически невыгодно. Кроме того, возникает проблема согласования форматов записей и аналитического аппарата баз подразделений, что может быть равносильно их полной переделке.

Рис. 67. Современное состояние и организационная структура

современного процесса конструкторско-технологического

проектирования на производстве

Необходима единая информационно-справочная база данных для проектирования конструкции изделия и ТП его изготовления (т.е. интеграция БД САПР И и САПР ТП). Анализ мирового опыта и неоднократные дискуссии ведущих специалистов России по информационным технологиям показывают, что в качестве системного специалиста, организующего такую работу, целесообразно использовать специалиста с экономическим или инженерным образованием, но не «компьютерщика». Эффект от его работы можно ожидать только в случае подчинения данной службы непосредственно руководителю предприятия.

С АПР конструирования изделий развивались в направлении усиления технических возможностей моделирования. Процесс создания конструкторской документации может быть практически весь эффективно автоматизирован. Разработано и коммерчески доступно большое количество соответствующего ПО (см. раздел 6).

Компьютерные технологии проектирования сборочных процессов и процессов металлообработки (т.е. САПР ТП) развивались с некоторой временной задержкой по отношению к САПР И. Часть из них специализировалась в направлении создания и использования ИО для организационно-технических мероприятий процесса твердотельной сборки изделия, это – АСТПП. Практически все такие САПР машиностроительных предприятий разработаны под конкретные условия производства.

Другое направление развития САПР ТП основывалось на разработке компьютерных средств моделирования физических процессов металлообработки с определением оптимальных параметров режимов. Спецификой этого направления является необходимость глубокого понимания природы протекающих процессов и, в виду традиции высокого уровня инженерного образования в России, отечественные программные продукты являются одними из лучших на рынке. Существующие сегодня программы компьютерного моделирования процессов сварки по существу реализуют только одну оптимизационную задачу – определение оптимальных параметров режима для выбранной схемы сварки, но они послужили основой для подготовки технологов-сварщиков к процессу разработки систем проектирования комплексной оптимизационной задачи по всему ТП. Фирмы разработчики ПО САПР предлагают преимущественно комплекс программных продуктов, способный реализовать автоматизацию проектирования всей конструкторско-технологической деятельности с возможностью выполнения функций управления данными, т.е. PDM-систем.

Производство сварных конструкций в отличие от других процессов металлообработки (резание, литье, обработка давлением и т.д.) включает в ТП сборочно-сварочных работ ряд специфических этапов, что должно быть отражено в специальном ПО САПР ТП. Принципиальная схема технологического процесса в случае применения САПР ТП изготовления сварного узла представлена на рис. 68.

Рис. 68. Принципиальная схема ТП с использованием САПР [38]

Стратегия внедрения CALS-технологий предусматривает двухэтапную процедуру создания единой информационной системы предприятия:

• а втоматизация отдельных процессов (или этапов) жизненного цикла изделия и представление данных на них в электронном виде;

• интеграция автоматизированных процессов и относящихся к ним данных в рамках единого информационного пространства [].

Автоматизированное проектирование ТП на базе современных информационных технологий требует существенного изменения принципов построения САПР ТП и ведет к созданию САПР ТП нового поколения. Перспективы развития таких САПР ТП целесообразно рассматривать по следующим направлениям:

• системное;

• методическое;

• функциональное;

• информационное;

• программно-математическое;

• организационное.

Системное направление

В системном плане САПР ТП рассматривается как подсистема технологической подготовки производства (ТПП), поэтому необходимо разрабатывать эффективные способы взаимодействия с этими системами. Для этого целесообразно использовать теорию иерархических систем и выбрать методы координации между подсистемами для достижения как локального минимума (применительно к отдельным системам), так и глобального применительно ко всей системе ТПП.

Системный подход осложнен большими колебаниями уровня автоматизации решения технологических задач, так как еще многие задачи решаются вручную, и в то же время существуют задачи, решение которых полностью автоматизировано. Системный подход позволяет снизить затраты на создание и эксплуатацию САПР ТП за счет согласованного взаимодействия между компонентами систем и системной увязки между всеми видами их обеспечения.

Методическое направление

В САПР ТП должна быть реализована смешанная методика проектирования, позволяющая использовать как метод синтеза технологических процессов, так и проектирование на основе унифицированной технологии. Кроме того, САПР ТП должна допускать создание ТП на разных уровнях автоматизации проектирования.

Необходимо отметить, что часть технологических задач относится к творческим задачам, слабо поддающимся формализации, поэтому алгоритмы решения таких задач являются приближенными и субъективными. Определение закономерностей, существующих в технологии как науке, нахождение методов решения технологических задач, уточнение имеющихся математических моделей представляют собой главные проблемы автоматизации проектирования ТП. Последовательное решение этих проблем позволит расширить область применения САПР ТП, что особенно важно для сложных деталей и технологий.

Функциональное направление

В функциональном плане средой проектирования САПР ТП должна быть PDM - система, использование которой позволяет организовать эффективное управление и контроль процесса проектирования ТП.

Информационное направление

В информационном плане для доступа к электронному архиву САПР ТП должна использовать PDM - систему, ориентированную на архитектуру "клиент - сервер", при этом доступ к данным должен основываться на использовании "единого информационного пространства" и модели проблемной среды. Единое информационное пространство рассматривается как основа для интеграции САПР ТП с другими подсистемами АСТПП.

САПР ТП должна быть ориентирована на модельный подход, при котором система оперирует с параметрическими моделями технологических процессов.

Д ля стыковки САПР ТП и САПР К необходимо разработать принципы преобразования графических файлов с 3-х мерными моделями деталей и заготовок в параметрические модели и наоборот.

Программно-математическое направление

В программно-математическом плане современная САПР ТП должна иметь мощный пакет прикладных программ, позволяющих использовать третий уровень автоматизации проектирования ТП для широкого круга деталей и технологий.

Для принятия решений на основе алгоритмов, хранимых в базе знаний, необходимо иметь соответствующие инструментальные средства. Примером таких средств является табличный процессор. Кроме того, САПР ТП должна иметь инструментальные средства не только принятия решений на основе баз данных и знаний, но иметь и эффективные инструментальные средства для сопровождения и адаптации модели проблемной среды.

Для стыковки САПР ТП и САПР К необходимо иметь пакет программ для преобразования 3-х мерных моделей деталей и заготовок в параметрические модели и наоборот. На основе такого пакета возможна интеграция между конструкторской и технологической САПР и САПР управляющих программ (CAD/CAPP/CAM-система).

Организационное направление

В организационном плане САПР ТП должна быть ориентирована на коллективную работу над технологическим процессом. Одновременный доступ к параметрической модели ТП предоставляется с помощью PDM - системы. Параллельно с проектированием ТП разрабатываются трехмерные модели операционных эскизов, и выполняется конструирование средств технологического оснащения. При необходимости, на базе виртуальных рабочих мест проводятся консультации по сложным вопросам со специалистами высокой квалификации. Для организации виртуальных рабочих мест PDM - система должна иметь выход в Internet.

Web - технология дает возможность, во-первых, организовать доступ к удаленным базам данных, а во-вторых, пересылка документов по Internet позволяет обеспечить совместную работу над технологическим процессом на основе удаленных (виртуальных) рабочих мест. Использование виртуальных рабочих мест очень важно для малых фирм, которые могут привлекать высококвалифицированных специалистов для разового решения сложных конструкторско-технологических задач.

Для контроля процесса проектирования технологии САПР ТП должна быть ориентирована на PDM - систему, имеющей средства для автоматизированного ведения документооборота, т.е. имеющей технологию "workflow".

Создаваемые в ближайшие годы САПР должны быть достаточно функционально развиты и, обеспечивать снижение стоимости и трудоемкости разработки ТП; повышать качество проектируемых процессов, а также согласованно функционировать как подсистема с другими подсистемами АСТПП; иметь инструментальные средства для адаптации к изменяющимся условиям производства и организации эффективного управления и контроля процесса проектирования ТП.