9.4. Автоматизация проектных работ

Немашинное технологическое проектирование. Методика про­ектирования термических подразделений не является совершен­ной. На выполнение ряда проект­ных процедур затрачивается слиш­ком много времени. Многие проектные решения принимаются субъ­ек­тивно на основе установившихся традиций без всестороннего тех­но­логического обоснования. Проекты однотипных термических це­хов, выпол­няемых различными способами, часто во многом раз­нятся. Большинство времени, отводимого на проектирование (до 90 %), за­трачивается на механическое выполнение однообразных (рутинных) процедур, выполняемых вручную и связанных с поис­ком, согласова­нием и переработкой информации, с проведением большого числа ти­повых расчетов, с оформлением графической и текстовой докумен­тации. И лишь незначи­тельное время (порядка 10 %) проектировщик затрачивает на творческое проектное изыска­ние.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) в тер­мическом производстве. Подобная методика требует улучшения, ко­торое достигается при са­мом широком использовании средств ав­то­матизации инженерно-технических работ и как наиболее перспек­тив­ного направления – систем автоматизированного проекти­рова­ния. САПР обусловливает наличие условий для математического моде­ли­рования проектных процедур (под процедурой здесь пони­мают со­во­купность ра­бот по выполнению любых проектных задач). В соот­вет­ствии с задачами современ­ного производства САПР разви­вается в следующих направлениях: во-первых, разра­боткой и вне­дрением ме­тодов, ускоряющих решение проектных задач и сущест­венно улуч­шающих качество проектных решений; во-вторых, обес­печением воз­можности для творческой работы проектировщиков и повышением производительности их труда.

САПР не исключает участия человека в разработке проекта, а лишь освобож­дает его от выполнения работы, не требующей про­фес­сиональной эрудиции, глубо­кого знания специфики термиче­ского производства. Весь объем работ по сбору, сис­тематизации и распреде­лению информации, по трудоемким расчетам, по оформле­нию техно­логических и других документов поручают компьютер­ным системам.

САПР способствует широкому распространению прогрессив­ных технологиче­ских процессов, повышению точности расчетов, применению экономико-математических методов, внедрению со­вер­шенных организационных форм работы.

С помощью САПР решают в первую очередь задачи по отра­ботке деталей на технологичность, определению места термообра­ботки в производственном процессе, разработке технологических маршрутов и процессов термообработки, составлению планировок термических участков и др. Наиболее длительными и трудоемкими яв­ляются мероприятия по отработке деталей на технологичность и по разработке тех­нологических процессов термообработки. Как из­вестно, эти мероприятия осуществ­ляют постепенно на различных эта­пах технической подготовки производства: при конструировании де­талей, их изготовлении, при проектировании термических под­раз­де­лений; причем на этапе конструирования термисты работают со­вме­стно с кон­структорами; на этапе изготовления деталей термисты дей­ствуют совместно с тех­нологами смежных производств; на стадии разработки проекта термического цеха большинство проект­ных задач термисты решают самостоятельно. Использование САПР предусмат­ривает стандартизацию или унификацию большинства производ­ст­венных, технологических и организационных элементов и факторов термической обработки, в том числе типоразмеров изде­лий; показате­лей их свойств; процессов обработки, оборудования и оснастки, пла­нировок термических участков и т. п. Это ускоряет расчеты, сокра­щает число перебираемых проектных вариантов и, в конце концов, удешевляет проектирование.

В качестве средств автоматизированного проектирования не­об­ходимо преду­смотреть такую цифровую, буквенно-цифровую или другую систему кодирования технологических факторов и такие спо­собы обработки информации, чтобы выда­ваемые ЭВМ доку­менты были пригодны для непосредственного использования на ра­бочих местах термической обработки.

Наиболее ответственной и трудоемкой задачей являются раз­ра­ботка алгоритма САПР и составление программы для ЭВМ. Каж­дый алгоритм САПР в известной ме­ре является научным и практи­ческим обобщением коллективного опыта проекти­рования.

Технология разработки САПР термического производства. При разра­ботке алгоритма сложная технологическая задача расчле­няется на ряд частных задач. Алгоритм обычно включает ряд логи­ческих ус­ловий и действий, каждое из которых может иметь не­сколько реше­ний. Трудность составления алгоритма состоит в необ­ходимости учета влияния большого числа различных факторов. Для преодоления чрезмерного числа факторов на них вводят ограниче­ния. Работа часто выполняется в такой последовательности: вначале разрабатывают схему алгоритма в содержатель­ных обозначениях, затем вписывают алгоритмы в условных обозначениях, после че­го эту запись переводят на алгоритмический язык.

Схема алгоритма показывает совокупность действия и пред­ставляет собой ряд взаимосвязанных блоков, содержащих вычисли­тельные и логические команды, вы­полняемые в определенной по­сле­довательности.

Программа для ЭВМ представляет собой описание алгоритма в терминах ал­горитмического языка. Для снижения трудоемкости при возможности следует при­менять стандартные программы.

При технологическом проектировании предусматривают вне­дрение прогрес­сивных технологических процессов, совершенного термического оборудования, ра­циональных планировок термиче­ских участков, обеспечение условий для ускорения научно-техниче­ского прогресса. Поэтому решением проектных задач в САПР долж­ны за­ниматься в первую очередь технологи-термисты, которые при­влекают к работе программистов, математиков, экономистов.

САПР развивается по следующим направлениям:

1) интегральное (комплексное) проектирование, охватываю­щее все решаемые задачи от начала до конца. Для этого между свой­ствами изделий и производствен­ными условиями, с одной стороны, и наме­чаемыми технологическими процессами – с другой, устанав­ливаются зависимости и связи, которые соответствующим образом формализо­ваны, математически описаны для возможности их реше­ния на вы­числи­тельной машине. При введении в ЭВМ соответст­вующей ин­формации она по заданной программе перебирает воз­можные вари­анты термообработки и путем сопостав­ления их пока­зателей выби­рает оптимальный вариант. Эти действия осуществля­ются автомати­чески без участия проектировщика. Творческая дея­тельность послед­него состоит в составлении алгоритма и про­граммы. Однако из-за большого числа взаи­модействующих факто­ров, сложности формали­зации некоторых факторов эта схема при­менима лишь для решения несложных проектных задач для обра­ботки сравни­тельно простых изделий;

2) выборочное проектирование, при котором весь комплекс ра­бот проектиро­вания разделен на части и задачи по каждой части ре­шают самостоятельно. Таким способом определяют, например, дли­тельность нагрева и охлаждения деталей слож­ной конфигурации при одновременной их обработке большими садками и различ­ной степени плотности их укладки. В зависимости от сложности проек­тирования предусматривается то или иное непосредственное уча­стие разработ­чика в детализа­ции проектных решений;

3) многоуровневая схема проектирования, которая предусмат­ривает последо­вательное решение комплекса взаимосвязанных тех­нологических, технических и ор­ганизационных задач. Каждый уро­вень показывает число проектных вариантов. Чис­ло и количество ва­риантов в рамках каждого уровня устанавливаются в зависимости от сложности решаемых задач. Совокупность показателей по всем уров­ням назы­вают обобщенной многоуровневой схемой САПР. Оконча­тельно решение прини­мают лишь после того, как оно про­анализиро­вано по всем уровням и по всем ва­риантам.

При разработке сложных проектов число уровней и количе­ство вариантов в каждом уровне может быть чрезмерно большим. Тогда либо вводят ограничения по уровням и по вариантам, либо всю ра­боту проектирования разделяют на несколько частей и по ка­ждой части составляют обобщенную многоуровневую схему. Путем такого применения САПР часто определяют предварительное реше­ние сложной про­ектной задачи, которое затем путем диалога с ЭВМ дета­лизируют.

На этапе конструирования многоуровневую систему исполь­зуют для разделе­ния деталей на типовые группы по однообразию и подобию термообработки: по мар­кам стали, размерам и форме, по специфическим характеристикам, по показателям ТУ на свойства.

На этапе изготовления деталей многоуровневую систему при­меняют для опре­деления рационального места термообработки в про­изводственном процессе, выбора процессов предварительной термо­обработки, улучшения технологичности заготовок для более эффектив­ного формообразования деталей, а также для оптимизации про­цессов термического упрочнения, определения числа и степени централизации и де­централизации термических подразделений и вы­явления места расположения каждо­го подразделения на предпри­ятии. Особое внимание при этом уделяют разработке комплексных техно­логических процессов и формированию сквозных поточных ли­ний с включением в нее процессов термообработки. Технологиче­ские фак­торы и ра­бочие приемы в таких комплексных процессах, как общий нагрев, давление, наклеп, остаточные напряжения, техно­логическое перемещение и т. п., используют для со­кращения произ­водственного цикла изготовления и обработки, для возможности эф­фективного ис­пользования технологической наследственности и преемственности, а также совмещения с целью ускорения обра­ботки, улучшения каче­ства, повышения производительности и эко­номичности.

Подсистемы САПР ТП термических производств. При разра­ботке проек­та на строительство нового или реконструкцию дейст­вующего термического подраз­деления многоуровневую систему САПР используют, например, для распределения номенклатуры из­делий на типовые группы по однообразию или сходству термооб­ра­ботки; корректировки производственной программы с учетом по­ставки коопера­ции; разработки цехового технологического мар­шрута с указанием характера, числа и последовательности выполне­ния от­дельных операций; комплексного определения взаимосвязан­ных про­изводственных факторов и технологических параметров по ка­ждому фактору в рамках каждой операции (температурный ре­жим, состав техноло­гических сред, способы выполнения операций, средства тех­нологического осна­щения); составления планировок термических участков; нормирования процессов термообработки; определения требуемой квалификации рабочих-термистов; реше­ния вопросов по организации и по экономике; оформления и тиражиро­вания проект­ной и другой документации.