Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы автоматизированного проектирования изделий и процессов. Учебное пособие
.pdf
131
эффективного управления процессом. На мнемосхемах показывается
исчерпывающая информация: параметры ввода/вывода, значения процессных
переменных, аварийные сигнализации, диагностика аппаратных модулей
системы, графики, отчеты и т. д. На станции оператор может, например,
посмотреть показание любого датчика, вручную закрыть клапан, запустить
насос или изменить температурную установку.
132
6. НАПРАВЛЕНИЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
СИСТЕМ И ПРОЦЕССОВ
При использовании программы САПР одежды возможно повышение
производительности труда в два раза! Все повторяющиеся операции
выполняются одной командой, симметричные части копируются и переносятся
в нужные части раскройной карты. В случае ошибки исправление, внесенное в
чертеж, будет незаметным. Снятие копии с чертежа, который, кстати, будет
соответствовать всем требованиям ГОСТа, не составит особого труда,
поскольку его можно будет получить при помощи принтера или плоттера.
Цифровой вариант раскройной карты, сохраненный на диске компьютера,
можно в любой момент изменить и вновь сохранить. Таким образом, создание
новых вариантов проектов значительно упрощается, освобождая время
конструктора одежды для решения творческих задач.
САПР швейных изделий — гарантия высокой точности выполнения
конструирования моделей. Все чертежные линии обязательно четкие и чистые.
Электронные раскройные карты, в отличие от материальных, не требуют
физического пространства для хранения, они «не страдают» от частого
применения. Для того чтобы найти необходимый чертеж, не надо долго искать.
Достаточно включить компьютер и несколько раз «кликнуть» мышкой. Нет
проблем с тиражированием или пересылкой в любую точку мира.
Конструирование одежды на компьютере — процесс не только быстрый,
но и увлекательный. Автоматическая система за короткое время сама начертит
лекала деталей для любых фигур, покажет таблицу контрольных измерений,
распределит раскладку на материале. Она же определит расход ткани и
«оденет» трехмерный манекен. При этом не имеет значения вид изделия: платье
или брюки, пальто или сорочка, шляпа или нижнее белье, а также сложность
«конструкторской мысли» — ничего нет невозможного для САПР одежды.
Использование трехмерного манекена в конструировании одежды при
помощи САПР — настоящий прорыв в работе подготовительного производства
любого предприятия. Этот метод позволяет добиться максимальной
реалистичности процесса. Конструирование одежды в САПР позволяет
работать со стандартными и индивидуальными параметрами манекена,
учитывать свойства ткани, изменение механических свойств материалов в швах
и взаимодействие выбранного материала с манекеном.
Благодаря компьютерной программе можно постоянно проводить
визуальную оценку модели, подбирать цвет и рисунок изделия, определять
припуски на свободу облегания и швы.
Создание стандартного манекена, разработанного по типовым
антропометрическим стандартам, решает лишь малую часть задач. Такие
133
индивидуальные особенности фигуры, как тип телосложения и осанка,
учитываются при помощи корректировки стандартной фигуры. При
необходимости вносятся изменения в любые конкретные параметры манекена,
такие как обхват талии или бедер, длина рук и ног. Для рассмотрения
эргономического фактора фигуре манекена можно придать любую позу. Для
конструирования верхней одежды задается прибавка на толщину модели.
Важную роль в конструировании одежды с элементами САПР играет учет
свойств ткани. Визуальный подбор рисунка происходит двумя путями. Первый
— сканирование готового рисунка с ткани или эскиза. Отсканированный
рисунок вводится непосредственно в программу. Другой способ — создание
оригинального изображения в графическом редакторе с дальнейшим вводом в
программу.
В системе автоматизированного проектирования учитываются и
механические свойства материала — растяжения по утку и основе,
поверхностная плотность, толщина, гибкость.
Современные системы конструирования одежды опираются на такие
маститые методики конструирования, как «Мюллер Унд Зон», «ЕМКО СЭВ»,
«Оптимас». Уникальный опыт классических методик, помноженный на мощь
компьютерной техники, позволяет обеспечить оптимальную посадку изделия
на самых ранних стадиях конструирования. Основа для моделирования может
быть внесена в компьютер при помощи дигитайзера или цифрового
фотоаппарата или будет построена на основе выбранной конструкторской
методики — выбор остается за модельером-конструктором. Если модель «с
нуля» разрабатывается при помощи системы автоматизированного
проектирования, модельная конструкция размножается автоматически:
отпадает необходимость внесения межразмерных изменений, исходная
конструкция сама перестраивается согласно методике в необходимые
параметры. Это значит, что проблемы высоких погрешностей при
конструировании моделей больших размеров больше не существуют.
Современные САПР дают возможность конструктору одежды разрабатывать
собственные методики работы, опирающиеся на его знания и опыт. Кроме того,
если того требуют потребности конкретного производства, можно изменить и
уже заложенные в программу методики.
Многие системы САПР пользуются механизмом наследования
параметров. К базовой основе пристраиваются такие вспомогательные детали,
как рукав, полочка, воротник. Изменяя базовую основу, компьютер
автоматически изменяет и все сопутствующие детали.
Интересна программа, корректирующая конструкцию модели в случае
нестандартной осанки. Независимо от сутулости, разновысокости плеч и т. д.,
программа разрабатывает конструкцию, обеспечивающую безукоризненную
посадку модели.
134
В процессе пошива одежды лекала являются той основой, которая
позволяет создавать новые изделия. От качества лекал, обеспечивающих
правильную посадку изделия на фигуру, напрямую зависит качество модели.
Поскольку процесс создания лекал требует наличия специальных знаний и
немалого опыта, в последние годы заслуженной популярностью пользуется
создание лекал при помощи САПР.
Одной из основных подсистем швейных САПР считается блок
«Конструирование», включающий в себя такой трудоемкий процесс, как
градация лекал. Градация в САПР представляет собой набор операций,
призванный обеспечить техническое размножение лекал по размерам, ростам,
полнотам. Модельер-конструктор закладывает в программу конструктивные
точки на лекала и определяет правила размножения в заданных точках. В итоге
градации должен получиться комплект лекал всех существующих размеров и
ростов по лекалам модели среднего размеро-роста.
Выкройки в САПР разрабатываются с учетом используемого в
производстве оборудования, кроме того, учитываются специфические свойства
материалов, которые будут использоваться для пошива.
На сегодняшний день в САПР одежды имеются два типа двумерных
конструирующих программ для создания лекал.
Программы первой категории основаны на построении базовой
конструкции, которая затем трансформируется в модельную, и в итоге
формируются выкройки изделия. В этом случае используется одна из
многочисленных методик конструирования или разрабатывается собственная.
Такие программы хорошо подходят для предприятий, постоянно обновляющих
ассортимент, поскольку необходимость в градации лекал полностью отпадает:
созданный алгоритм действует автоматически для шкалы размеро-ростов.
Также быстро перестраиваются лекала при введении новых исходных данных
для построения выкроек на нестандартные фигуры.
Второй тип программ основан на графических изменениях отработанных
лекал. Изменения, вносящиеся в базовую шкалу размеров и ростов, переносятся
в лекала других размеров и ростов по всей размеро-ростовой шкале.
Способов хранения информации о лекалах тоже два. Первый способ
предусматривает хранение в БД лекала базового размеро-роста и приращений
на все другие размеро-росты. Все опции проводятся на базовых лекалах,
остальные размеры разрабатываются при помощи приращений. Второй способ
хранения информации состоит в сохранении лекал всех размеров и ростов, и
изменения в лекала разных размеров вносятся непосредственно.
Процесс проектирования потоков швейных цехов включает решение трех
основных задач: разработку технологического процесса изготовления изделия;
организацию трудового процесса в потоке (составление технологической схемы
135
разделения труда); выбор транспортных средств для перемещения
полуфабрикатов в потоке и расстановку оборудования.
Решение каждой из задач на современном этапе проектирования потоков
характеризуется большой трудоемкостью, сжатыми сроками проектирования,
зависимостью результатов их решения от опыта и интуиции технолога.
Получаемые при этом решения часто бывают несовершенны.
6.1. Экономическая эффективность применения САПР на предприятии
Анализ затрат на проектирование при неавтоматизированном и
автоматизированном способах предполагает оценку трудоемкости и стоимости
процесса проектирования. Трудоемкость проектирования при
автоматизированном способе будет значительно ниже за счет передачи
рутинных функций работы проектировщика ЭВМ.
Основной вклад САПР состоит в создаваемой ею тенденции к
сокращению времени разработки продукции за счет лучшей информационной
проработки проекта, возможностей компьютерного моделирования,
сокращения ошибок проектировщиков. Уменьшение времени разработки
приводит к увеличению срока службы продукции, быстрому поступлению ее на
рынок, а это дает преимущество в конкурентной борьбе.
Установлено, что почти половина изменений в производственном
процессе связана с ошибками инженеров на этапе проектирования. Внедрение
САПР позволит значительно уменьшить их количество, так как программное
обеспечение системы включает перекрестный контроль, контрольные следы
выполняемых процессов и доступ к БД технических условий, чтобы при
проектировании не были использованы ошибочные параметры.
За многолетнюю историю использования САПР доказали свою
эффективность и экономическую целесообразность. Однако большинство
производителей систем так и не могут дать четкого и однозначного ответа,
какой экономический эффект принесет покупка их ПО.
При выборе той или иной системы трудно однозначно понять, какое
решение будет наиболее подходящим для организации и зачем вообще
необходимо внедрение САПР. Для ответа на эти вопросы нужно, прежде всего,
определить факторы, за счет которых достигается экономическая
эффективность внедрения и использования системы, а также обратиться к
мировому опыту использования САПР.
Одним из лидеров, проводящих исследования в данной области, является
международное исследовательское агентство Aberdeen Group, которое
совместно с компанией Autodesk начиная с 2007 г. выпустило ряд отчетов на
эту тему:
136
- «Дополнительные стратегии построения цифровых и физических
прототипов: как избежать кризисной ситуации при разработке продуктов?»;
- «Системное проектирование: Разработка новых продуктов для
мехатроники»;
- «Управление техническими изменениями 2.0: Интеллектуальное
управление заявками на изменения для оптимизации бизнес-решений»;
- «Проектирование без границ. Рост доходов благодаря применению 3D-
технологий».
Организации — участники исследований были разделены на три группы в
соответствии с тем, насколько они выполняют свой календарный план и
бюджет: 20 % — лучшие в своем классе компании (компании-лидеры), 50 % —
компании со средними показателями по отрасли и 30 % — компании с
результатами ниже среднего. Чтобы понять, какие процессы, способы
организации работы и технологии чаще использовались лучшими в своем
классе компаниями, был проведен сравнительный анализ.
По результатам исследований основными экономическими факторами,
влияющими на экономическую эффективность использования САПР, являются
время и денежные затраты на разработку прототипов продукции
машиностроительных организаций, а также время и затраты на внесение
изменений в прототипы и выпускаемые продукты.
Компании — участники исследования были также опрошены по поводу
основных факторов, которые, на их взгляд, являются самыми значимыми
предпосылками использования средств автоматизированного проектирования:
- 91 % респондентов поставили на первое место сокращение времени
проектирования изделий,
- на втором месте с 38 % — сокращение затрат на проектирование,
- далее следуют: увеличение технологичности проектируемых продуктов
(30 %), ускорение доработок изделий в соответствии с требованиями
заказчиков (кастомизации продуктов) — 15 %.
Интересной особенностью является то, что несмотря на большие
возможности по сокращению затрат, как и в ранее проведенных исследованиях,
ключевым фактором остается возможность сокращения времени
проектирования.
Функционал САПР, который используется предприятиями для
достижения вышеописанных эффектов, можно разбить на следующие основные
области:
- разработка концепции проекта в цифровом формате;
- создание, оптимизация и утверждение проектов;
- проектирование деталей и технологий;
- управление данными о продукте;
- визуализация решений по продукту, обзоров, продаж и маркетинга.
137
Следует отметить, что функционал управления данными о продукте
относится больше к PDM/PLM решениям, однако системы
автоматизированного проектирования являются их неотъемлемой частью.
Исследования показали, что лучшие в своем классе компании, используя
САПР, имеют возможность создавать меньше прототипов, потому что они
оценивают форму, подгонку и функциональность продукта в цифровом
формате, а не на физической модели. Использование цифрового прототипа
позволяет обнаруживать проблемы на ранней стадии — в процессе
проектирования. То же самое можно сказать о снижении количества
технических изменений. С использованием САПР требуется вносить меньше
технических изменений, потому что проблемы можно найти и исправить в
процессе разработки продукта. В результате компании-лидеры экономят время
и средства, создавая меньше физических прототипов и снижая количество
изменений.
Лучшие в своем классе компании разрабатывают проектное решение в
цифровом формате, используя 3D-модель поверхностей. Девяносто пять
процентов компаний-лидеров начинают работу с моделирования эстетических
аспектов продукта, создавая очень точные модели поверхностей с применением
параметрического моделирования. Кроме того, лучшие компании на 13 % чаще,
в отличие от компаний со средним показателем по отрасли, оценивают
внешний вид и физические качества продукта с эстетической точки зрения на
реалистичной цифровой модели.
Когда дело касается применения виртуальных моделей в проектировании,
компании-лидеры используют преимущества новейших методов оценки
формы, подгонки и функциональности. Так как геометрические пропорции
отображаются очень точно, производитель может проверить наличие их
несогласованности, предупреждая возникновение технических изменений на
этапах тестирования и производства. Фактически 90 % лучших в своем классе
компаний выявляют нестыковки при статичных и динамических симуляциях.
Лучшие в своем классе компании склонны применять приложения
симуляции и анализа для оценки рабочих характеристик продукта. Они чаще
проводят симуляции на более ранних стадиях разработки продукта. Благодаря
этому производители могут избежать отказов в работе на стадиях тестирования
или производства, которые могут вызвать дорогостоящие изменения.
Использование подхода создания цифровых прототипов позволяет компаниям-
лидерам тестировать целый комплекс рабочих характеристик продукта в
цифровом формате.
Технические изменения могут иметь огромные последствия для проекта,
особенно если в работу вовлечены разные отделы. Лучшие в своем классе
компании внедряют систему автоматических уведомлений о необходимых
изменениях на 51 % чаще компаний со средними результатами и в 2,8 раз чаще
138
компаний с показателями ниже средних. Кроме того, компании-лидеры
постоянно работают над улучшением процесса обмена информацией между
отделами. Для координирования работы разных отделов такие компании
проводят регулярную оценку проекта в течение всего периода проектирования,
а также при сборке различных компонентов системы. Сообщая друг другу
новую информацию, сотрудники различных отделов информированы о проекте
в целом, а это значит, что у них появляется больше возможностей выявить и
решить потенциальные проблемы сразу при их возникновении. В конечном
итоге так разные отделы смогут осознавать, насколько различные
составляющие проекта могут влиять на работу друг друга.
Лучшие в своем классе компании склонны внедрять систему
централизованного доступа к статусу решений по необходимым изменениям в
2,6 раз чаще компаний с показателями ниже среднего. Это не только помогает
принимать решения, но и делает их наиболее эффективными и понятными для
всех заинтересованных лиц. Такие компании также организуют
централизованный доступ к истории выполненных изменений, усиливая тем
самым ответственность сотрудников за принимаемые решения.
Наиболее эффективные производители также применяют технологии
визуализации моделей, если хотят убедиться в том, что продукт отвечает
требованиям клиента. Благодаря использованию САПР теперь появилась
возможность снабжать современными функциями визуализации инструменты,
используемые отделами продаж и маркетинга, а не только инженерами и
разработчиками. На фотореалистичных изображениях клиенты видят продукт
таким, каким он будет в реальности, что помогает им представить себе продукт
при целевом использовании. Еще одно преимущество состоит в том, что
производители могут разместить проектные данные в 3D-формате на своих веб-
сайтах для того, чтобы потенциальные покупатели могли выбрать и задать
параметры продукта в соответствии с их собственными спецификациями.
Заказчику предоставляется на оценку практически «осязаемый» продукт:
клиент может оценить, насколько он отвечает его нуждам, и в результате сразу
возникает обратная связь, благодаря чему торговый цикл становится еще
короче. Компании-лидеры в 2,1 раз чаще, чем компании с показателем ниже
среднего, узнают мнение клиента о продукте до того, как создают физический
прототип.
6.2. Концепции создания адаптируемых и интеллектуальных САПР
В теории построения САПР различают следующие задачи:
- адаптации готовой САПР под условия эксплуатации;
139
- адаптации унифицированных методов построения новых САПР под
условия создания или же условия предметной области, т. е. задача предметной
адаптации.
Различают следующие классические средства адаптации готовой САПР
под условия эксплуатации;
- адаптация формы ведения диалога САПР под требования пользователя;
- адаптация структуры и состава БД САПР под задачи проектирования,
решаемые данным проектированием;
- изменение параметров готовой модели объекта проектирования при
изменении некоторого выбранного параметра (параметрическая адаптация);
- выбор того или иного метода решения частной задачи проектирования
по требованию проектировщика.
Разновидности средств адаптации под условия создания САПР:
- процедурная модель САПР, задающая САПР как систему типичных
абстрактных уровней, объединяющих ряд типичных проектных процедур,
определенных над типичными моделями объекта проектирования;
- метод аналогий, позволяющий сводить предметные области друг к
другу, а значит — унифицировать методы построения САПР в любой
предметной области или свести их к одной из предметных областей.
Опыт построения инструментальных САПР, адаптируемых под условия
создания САПР, привел к возникновению открытых пакетов типа MatLab-
Simulink, унифицировано подходящих к задаче построения и исследования
моделей объектов проектирования в любой предметной области. MatLab — это
базовый математический пакет, представляющий собой математический
средства построения и исследования моделей, а Simulink — это открытая
система по построению над MatLab комплекса САПР-надстроек, например:
- графического редактора некоторого общего типа для создания модели
объекта проектирования в конкретной предметной области;
- использование унифицированных средств исследования объекта в
различных режимах работы.
Фактически комплекс MatLab-Simulink есть инструментальная оболочка
для автоматизации создания САПР определенного вида, обеспечивающего
адаптацию под заданную предметную область. MatLab-Simulink имеет такое
достоинство, как использование классических средств адаптации под условия
создания САПР. При этом имеются следующие недостатки:
- низкий уровень автоматизации процесса создания САПР;
- жесткий ограниченный набор уровней абстракции в готовом САПР.
Таким образом, можно сформулировать следующие особенности
современного этапа развития САПР:
140
- переход САПР в область полностью интеллектуальных или гибридных,
т. е. включающих наряду с обычными методами построения и исследования
объектов и интеллектуальные;
- появление новых средств и методов в искусственном интеллекте,
имеющих широкие возможности адаптации.
Как и всякая другая система искусственного интеллекта,
интеллектуальная САПР (ИСАПР) имеет в своем составе базу знаний, в
которой хранится вся необходимая для ее работы информация о предметной
области, в которой решается задача проектирования. В этой базе знаний собран
и тот опыт, который накоплен проектировщиками, и экспертная информация о
возможных путях поискового конструирования, опирающаяся на методы
моделирования рассуждений, типичных для специалистов, работающих в
данной области.
Когда на вход системы поступает задание на проектирование, которое в
ИСАПР может формулироваться на ограниченном профессиональном
естественном языке, оно с помощью естественного языкового интерфейса и
других диалоговых средств понимается системой, уточняется у пользователя и
переводится в специальное внутреннее представление. После этого делается
попытка свести процесс проектирования к стандартным процедурам,
реализуемым в классических САПР. Если эта попытка оказывается
безуспешной, то логический блок передает задачу на вход экспертной системы,
ориентированной на решение задачи проектирования в данной предметной
области. Взаимодействуя с базой знаний и САПР, экспертная система ищет
решение задачи.
В рамках современных ИСАПР интегрируются различные процедуры,
задачи, этапы и уровни проектирования, обеспечивается непрерывный сквозной
цикл автоматизированного проектирования, начиная с этапа подготовки ТЗ и
выработки технического предложения и заканчивая созданием рабочего и
технического проектов. Автоматизируются не только рутинные, но и
эвристические и творческие задачи, в частности процедуры поискового
конструирования, структурного синтеза и оптимизации. ИСАПР помогает
поддерживать и интенсифицировать творческую активность разработчиков,
повышать качество и производительность труда проектировщиков различных
категорий, помогая сохранять и тиражировать уникальный проектный
(экспертный) опыт и строить интеллектуальный интерфейс между
проектировщиком и системой. Человек начинает доверять результатам
компьютерной обработки информации. В результате повышается качество
проектируемых образцов, так как увеличивается число просматриваемых
вариантов и глубина проработки каждого из них. Сокращаются и сроки
проектирования, так как шире используются средства моделирования,
ускоряются проектные расчеты и графические работы.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]