Интегрированные информационные системы. Практикум

CAM-продуктами. Иногда складывается впечатление, что любая из имеющихся систем может удовлетворить потребности самого придирчивого покупателя. На самом деле выбор оптимального пакета превращается в мучительную проблему, особенно для стесненных в средствах фирм, которые пытаются с помощью одной системы решить все свои задачи.

Этой проблеме посвящен ряд специализированных изданий о CAD/CAM-технологиях, а также публикуемые независимыми издателями обзоры отдельных сегментов данного рынка. С 1983 г. фирма CIMdata Inc. (США) занимается техническим обеспечением, маркетинговыми, стратегическими консультационными исследованиями рынка промышленных информационных технологий CAD/CAM, а с 1994 г. регулярно (два раза в год) выпускает обзор этого рынка. Обзоры фирмы CIMdata посвящены САМ- и CAD/CAM-системам, ориентированным на производство (проектирование и изготовление изделий и технологической оснастки), а также смежным областям компьютерно-интегрированного производства. Эти обзоры построены на информации, получаемой как от самих поставщиков CAD/ CAM-систем, так и из независимых источников, и считаются достаточно объективными. CIMdata – фирма, которая, по признанию многих предприятий, выпускает один из лучших прогнозов развития CAD/CAM-систем. Эта компания несет ответственность за ряд данных, а также независимость информации.

6.3. Основные тенденции развития рынка

CAD/CAM

По данным CIMdata, наблюдается устойчивый рост объемов продаж поставщиков CAD/CAM и услуг в этой области. Прирост объема продаж за 1998 г. составил 11 %. В мировой практике рынок с приростом 10 и более процентов в год считается привлекательным для инвесторов, этим объясняется ускоренное развитие данной области в последние годы.

Другими факторами, оказывающими значительное воздействие на ускоренное развитие промышленных CAD/CAM-систем, являются:

–– усиление конкуренции в производстве практически всех видов изделий, которая вынуждает производителей выпускать новые товары высокого качества в минимально возможные сроки и с минимально возможной себестоимостью;

51

––сокращение жизненного цикла изделий, приводящее к необходимости разрабатывать и выпускать новые модификации товаров с измененным (как правило, в сторону усложнения) дизайном, что невозможно без сквозного использования компьютерного моделирования как самих этих изделий, так и инструментальной оснастки для их производства;

––появление новых методик проектирования и изготовления новых изделий (параллельный инжиниринг, технологии быстрого прототипирования и т.д.), что смещает акценты в сторону изготовления, стирает грань между CAD и САМ (проектирование для изготовления);

––усложнение выпускаемого современной промышленностью металлорежущего оборудования, рост доли станков с системами числового управления, появление быстрорежущих станков, рациональное использование которых невозможно без соответствующих САМсистем.

6.4. Развитие промышленных CAD/CAM-систем

Заметна тенденция упрощения пользовательского интерфейса, расширения функциональности ПО и повышения его степени автоматизации. Большое распространение получает интеллектуальный курсор. В пакетах, использующих отдельные, специализированные модули, стала использоваться технология OLE for D & М. Большое количество пакетов стали сочетать возможности проектирования и подготовки управляющих программ. Ведущие разработчики программ для инструментальной обработки стали выпускать моделировщики в дополнение к программам механообработки. Гибридное моделирование (поверхностное и твердотельное, как в Power-Shape − системе трехмерного моделирования изделий любой сложности) является лучшим решением современных CAD-систем. По прогнозу CIMdata, присутствие возможностей поверхностного проектирования должно увеличиться во многих программах. Тяжелые системы, ориентированные на Unix-платформы, переходят на Windows NT (Unigraphics Solutions, PTC и Delcam). В разделе твердотельного моделирования постоянно увеличивается спрос на системы среднего класса, как SolidWorks, Pro/DESKTOPи Mechanical Desktop.

Распределение рынка CAD/CAM-технологий между крупнейшими поставщиками. По информации CIMData, основная часть (38 %) про-

52

даж осуществляется в Европе, 33 % − в США, а на рынки Азии и бассейн Тихого океана приходится остальная доля рынка (29 %). Причем

Graphic Products и Hitachi Zosen − японские фирмы, которые в Рос-

сии практически не известны, что не удивительно, поскольку более 90 % бизнеса этих фирм сосредоточено в Японии, где цены на ПО значительно выше. Следовательно, среди известных в России поставщиков CAD/CAM на первом месте находится IBM/Dassault, на вто-

ром − Parametric Technology, на третьем − Unigraphics Solutions, а на четвертом − Delcam, который вырвался в лидеры с восьмого места.

Delcam для специализированных областей производства. Delcam

продолжает быть сфокусированным на проектировании изделий сложной формы (пресс-формы, штампы, сложный инструмент). Среди новых разработок выделяется семейство PowerSolution.

В его состав входят системы PowerShape, PowerMILL, Powerlnspect, CopyCAD,ArtCAM.

Новая система трехмерного моделирования сложных изделий

PowerShape, приходящая на смену модулям DUCTmodel, Advanced model, DUCTshade. Современный пользовательский интерфейс в стиле Windows, основанный на технологии интеллектуального курсора, облегчает изучение и использование системы. Возможно создание поверхности из произвольного набора кривых, построение различных скруглений и гладких сопряжений, динамическое позиционирование и редактирование моделей и многое другое. Для конструкторов оснастки имеются средства для автоматического или интерактивного построения линии и поверхности разъема, автоматического разделения модели на матрицу и пуансон, выделения изменений в конструкции, создания литейных уклонов и т.д. В стандартной поставке система включает прямой IGES/VDA интерфейс для обмена данными с другими CAD системами. В систему могут быть интегрированы чертежный модуль PS-Draft и модуль проектирования пресс-форм PS-Mold.

PowerMILL – система многокоординатной механообработки. Позволяет использовать гибкие стратегии черновой и чистовой обработки (по растру, спиралям, ватерлиниям и др.). Предусмотрены специальные стратегии обработки острых углов, карманов и сложных выемок, что позволяет генерировать траекторию движения инструмента с минимальным количеством холостых ходов, а, следовательно, уменьшить время на обработку детали. Высокая скорость расчета управляющих программ позволяет сравнить различные варианты стратегий по критериям качества и скорости обработки и выбрать

53

наилучший набор стратегий. Интегрированные средства визуализации механообработки View-Mill позволяют тщательно проверить траекторию инструмента еще до выхода на станок. Все эти возможности, а также 100%-ная гарантия от зарезаний, поддержка различных типов фрез из библиотеки инструмента ToolDataBase и др. − позволяют наиболее качественно и эффективно обработать деталь, сократить время простоя станка и материальные потери, и тем самым быстро окупить затраты на приобретение этой системы. Широкий спектр постпроцессоов для PowerMILL, а также возможность настройки позволяет быстро подготовить управляющие программы для конкретного станка.

Powerlnspect − пакет для оперативного контроля с помощью коор- динатно-измерительных машин или ручных измерительных манипуляторов точности изготовления деталей и/или инструментальной оснастки (прототипов, мастер-моделей, электродов, пресс-форм) путем сравнения их с исходной компьютерной моделью. CopyCAD − система реверсивного инжиниринга, предназначена для создания сложных пространственных моделей по физическим прототипам с помощью координатно-измерительной машины, объемного лазерного сканера. Система обладает широким набором функций по преобразованию плотных наборов точек или линий сканирования в фасетные модели

ипостроению по ним гладких поверхностных моделей. Возможно получение компьютерных моделей по созданным или измененным вручную физическим прототипам и архивация физических моделей. В системе имеется модуль для проецирования или «натяжения» сканированных или подготовленных (например, в системе ArtCAM) трехмерных рельефов на изделие со сложной геометрией. ArtCAM, предназначенная для генерации объемного рельефа по плоскому рисунку и получения управляющих программ для изготовления рельефов на фрезерных станках с ЧПУ, широко применяется в полиграфии, для изготовления медалей, значков, сувениров, игрушек, в производстве различной упаковки и т.д. Система содержит мощный, простой в использовании набор средств моделирования. Программа дает возможность создания рельефных форм путем вращения, протягивания

иповорота контуров, а также комбинирования объемных рельефов. В новой версии пакета ArtCAM предусмотрены возможности прямого «скульптурного» редактирования рельефа без перехода к плоскому эскизу. Существует обширная библиотека пространственных элементов и готовых рельефов (более 500). Для расширения функциональности системы предусмотрены дополнительные модули.

54

6.5.САПР в машиностроении

Внастоящее время на российском рынке представлено большое количество CAD/CAM систем и специализированных приложении для них. Нет проблем и с приобретением таких программ. Но в процессе проектирования, изготовления детали или отработки технологии специалисту необходим универсальный инструмент, с помощью которого он смог бы оперативно решить все возникающие проблемы. Наша задача, познакомить вас с возможностями ПО и необходимых приложений, которые пригодятся вам для литейного, кузнечно-прес- сового производства и процессов механообработки, как эффективно использовать это ПО и быстро получить от него отдачу.

Все программы делятся на два вида: общего назначения и специального назначения. Всем программам для своей работы требуется графическое ядро, роль которого в данном случае выполняет AutoCAD. Почему мы выбрали именно AutoCAD в качестве графического ядра? Потому что AutoCAD добротно сделанная программа, которая длительное время продается во всем мире (в настоящее время продано более миллиона копий этой программы), она имеет более 4000 приложений для различных областей знаний и в настоящее время AutoCAD является стандартом для графических систем, работающих на персональных компьютерах.

Для чего можно использовать AutoCAD? Его можно использовать для выполнения работ по проектированию и конструированию в различных областях машиностроения, строительства, картографии и архитектуры для работы с плоскими чертежами и трехмерными моделями проектов изделий, зданий и даже заводов. Кроме AutoCAD, компания Autodesk предлагает много специализированных программ общего назначения, которые расширяют возможностиAutoCAD.

Это программа AutoCAD Designer, которая позволяет делать компьютерные модели трехмерных параметрических изделий, включая ассоциативность всех размеров, плоских изображений и трехмерных твердотельных компьютерных моделей.

Программа AutoSurf позволит работать со сложными поверхностями и тонкими оболочками, используя сплайновое моделирование с применением NURBS-математики.

Программа Autodesk Mechanical Desktop поддерживает сквозную

параметризацию трехмерных моделей и позволяет проектировать и создавать сложные трехмерные твердотельные и пространственные модели изделий.

55

Программа Autodesk Work Center предназначена для объединения усилий большого количества людей при работе над большим проектом.

AutoCAD и другие программы компании Autodesk относятся к программам общего назначения. К этому классу программ относятся и программы компании Intermech, Cimlogic и Vibrant Graphics. Программы компании Vibrant Graphics − SoftEngine4 и SoftPoint − это драйверы, которые предназначены для ускорения работы систем на базеAutoCAD в 25 раз. SoftEngine имеет функции мгновенного зумирования и панорамирования без регенерации изображения, позволяют быстро тонировать, разрезать и вращать в реальном масштабе времени тонированные трехмерные объекты и конструкции, а также имеют много других полезных функций. Программное обеспечение компании Intermech и Cimlogic позволяет очень эффективно и быстро создавать плоские чертежи отдельных деталей, узлов и изделий в целом. В ПО включены модули для расчета цепных и ременных передач, шкивов и кулачков, пружин, валов, для расчета моментов инерции и других характеристик изделия, включая сложные кинематические расчеты. Программное обеспечение этих фирм имеет модули для работы с пространственными изделиями, выполненными из листовых материалов и программу работы с трехмерными базами стандартных деталей и элементов крепежа. Программа содержит много команд и режимов, которые значительно упрощают процесс черчения и сокращают время изготовления всех видов чертежей.

К программам специального назначения относятся программы компании Flow Science, Rebis, SofDesk, Surfware, GTX и программы,

разработанные специалистами «Русская Промышленная Компания» для литейного и кузнечно-прессового производства.

Программное обеспечение компании GTX − GTXRasterCAD предназначено для быстрого и удобного перевода любой документации, в том числе сложных и насыщенных чертежей с бумажного носителя в электронный вид. Программа работает, как приложение AutoCAD и позволяет загрузить отсканированный чертеж непосредственно в средуAutoCAD. Для редактирования изображения могут использоваться специальные интеллектуальные функции GTXRasterCAD или команды из менюAutoCAD. Программы GTX распознают и векторизуют не только чертеж, но и текст, который содержался в поле чертежа. Программа содержит функции для очистки чертежа от «мусора», который появляется в поле чертежа при сканировании старых и некачественных конструкторских документов.

56

Программное обеспечение компании Rebis предназначено для проектирования заводов и включает программы по проектированию систем трубопроводов, проектированию и расстановке оборудования, проектированию несущих конструкций, модули для проведения поверочных расчетов отдельных элементов и всего проекта в целом.

С помощью ПО компании SofDesk вы сможете решить все проблемы с автоматизацией проектирования строительных конструкций, расчету основных элементов данного проекта, получению необходимой нормативной документации.

Программа FLOW-3D компании Flow Science Inc. позволит вам моделировать процессы массо- и теплопереноса в трехмерной постановке. В настоящее время данный пакет программ используется при разработке конструкций летательных и морских аппаратов, в автомобилестроении, для проектирования систем охлаждения и вентиляции, для проектирования нефте- и газопроводов, в ракетостроении, при проектировании технологии литейных и металлургических процессов, для литья пластмасс и в других отраслях промышленности.

Программное обеспечение, разработанное специалистами этой компании, используется для проектирования литейной технологии, проектирования пресс-форм для литья металлов и пластмасс, для получения исходной формы заготовки для холодной листовой штамповки при технологических операциях гибки, вытяжки и формовки, для получения оптимальной карты раскроя штампуемых деталей. Для этого используются программы «Технолог», «Конструктор» и «AutoSheet».

Программное обеспечение компании Pathrace Inc. предназначено для компьютерного моделирования процессов механообработки, проверки качества получаемого изделия и получения управляющей программы для 2−5 координатных станков с ЧПУ. В программе учитываются характеристики используемого пользователем оборудования. Программа EdgeCAM позволяет, используя компьютерную модель изделия, пройти все стадии его обработки, покажет места возможных дефектов или несоответствий требованиям к изделию, которое необходимо получить, и поможет создать наилучшую управляющую программу для получения данного изделия с гарантированным качеством.

В связи с тем что EdgeCAM разрабатывалась специалистами, имеющими большой опыт работы в области механообработки, программа имеет дружественный интерфейс и ориентирована на исполь-

57

зование инженерами-технологами, занимающимися разработкой технологии получения деталей обработкой резанием на станках с ЧПУ. Программа EdgeCAM выполнена по модульному принципу. В ее состав входят «Геометрический Моделлер» – программа для создания пространственной геометрической модели обрабатываемого изделия; программа для визуализации геометрии обрабатываемого объекта, процесса и результатов обработки изделия; программы для проверки и выявления возможных дефектов в процессе компьютерного моделирования обработки изделия; программа-имитатор процесса обработки изделия и постпроцессор, поддерживающий несколько сот стоек для всех основных типов контроллеров станков с ЧПУ. Также в состав программы входит БД с материалами заготовок, инструментальными материалами и сортаментом используемого инструмента. В программе реализованы следующие возможности:

––одновременная многоосная обработка − EdgeCAM поддерживает одновременную обработку трех, четырех и пяти осей координат;

––обработка множества поверхностей − на одной операции может быть обработано неограниченное количество обрезанных и необрезанных поверхностей, что устраняет потребность в отдельных программах ЧПУ для каждой поверхности. Это позволяет выполнить за один шаг черновую или чистовую обработку NURBS-, обрезанных NURBS- и параметрических поверхностей шаровой или концевой фрезой;

––предупреждение подрезания − это средство множественной обработки поверхностей пакета EdgeCAM проверяет инструмент по всем сторонам, чтобы избежать подрезания и защитить шейку инструмента;

––графическое моделирование инструмента и его путей − визуализация путей инструмента производится в режиме реального времени по мере их генерации. В дополнение к имеющейся обширной библиотеке инструментов можно создать специальные формы инструментов и шпинделей для отображения их на экране в целях проверки их положения относительно детали, и многое другое.

Использование программы EdgeCAM позволит, используя компьютерное моделирование процессов механообработки, полностью исключить или значительно уменьшить процент брака при изготовлении сложных фасонных изделий, пресс-форм или их элементов, металлических моделей для литья, штампов и их элементов и т.д.

58

Вопросы для самоконтроля

1.Опишите различные типы организации производственного процесса на предприятии.

2.Перечислите факторы ускоренного развития промышленных

CAD/CAM-систем.

3.Назовите основные тенденции развития промышленных CAD/ CAM-систем.

4.Назовите и охарактеризуйте основные промышленные CAD/ CAM-системы.

5.Каковы основные функциональные возможностиAutoCAD?

6.Каким образом вводится информация в модуль бухгалтерского учета в производственных интегрированных системах?

7.Чем отличаются методы планирования производственных процессов для дискретного повторного производства и производства на заказ?

8.В каких случаях оправдывает себя технология клиент-сервер при построении интегрированных систем?

Тест 6

Из предложенных вам ответов на данный вопрос выберите правильный.

6.1.Какая система позволяет использовать гибкие стратегии черновой и чистовой обработки?

а) Любая производственная интегрированная система. б) Система многокоординатной механообработки.

в) Производственные интегрированные системы, включающие модуль проектирования пресс-форм.

г) Производственные интегрированные системы, включающие прямой интерфейс для обмена данными с другими системами.

6.2.В каких целях используется пакет Powerlnspect?

а) Данный пакет используется для создания сложных пространственных моделей по физическим прототипам.

б) Он предназначен для оперативного контроля точности изготовления деталей и/или инструментальной оснастки (прототипов, ма- стер-моделей, электродов, пресс-форм) путем сравнения их с исходной компьютерной моделью.

в) Он предназначен для генерации объемного рельефа по плоскому рисунку.

59

г) С его помощью можно создавать рельефные формы путем вращения, протягивания и поворота контуров, а также комбинирования объемных рельефов.

6.3.Какой программный пакет в настоящее время является стандартом для графических систем, работающих на персональных компьютерах?

а)AutoCAD Designer. б)AutoCAD.

в)AutoSurf.

г)Autodesk Mechanical Desktop.

6.4.Почему производственные интегрированные системы по многим параметрам значительно более жесткие, чем финансово-управ- ленческие?

а) Это связано с необходимостью учета ряда дополнительных факторов.

б) Вследствие сложности ПО.

в) Производственные интегрированные системы, в отличие от фи- нансово-управленческих, функционируют почти в реальном масштабе времени.

г) Ввиду осуществления управления разнообразными техническими устройствами.

6.5.Какие функции выполняют в первую очередь производственные интегрированные системы?

а) Эти системы в первую очередь выполняют функции учета производственных запасов.

б) Эти системы в первую очередь выполняют функции контроля поставок материалов.

в) Эти системы в первую очередь выполняют функции управления

ипланирования производственного процесса.

г) Эти системы в первую очередь выполняют функции прогнозирования цен на рынке на выпускаемую продукцию.

60