Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Системы автоматизированного проектирования изделий и процессов. Учебное пособие
.pdf
61
специальные схемы. Чем меньше помех, тем качественнее работают
автоматизированные системы.
Качество работы системы в целом необходимо оценивать по таким
показателям, как пропускная способность, достоверность и надежность
получаемой информации.
Под пропускной способностью системы подразумевается максимальное
количество информации, которое теоретически может быть передано в единицу
времени. Пропускная способность определяется скоростью преобразования
информации в приемо-передающих устройствах и возможной скоростью
передачи информации в каналах связи, зависящих от физических свойств как
канала, так и самого сигнала.
Под достоверностью подразумевается передача информации без ее
искажения.
Под надежностью системы понимается способность выполнять заданные
функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах.
С надежностью связаны такие понятия, как «безотказность», «долговечность»,
«ремонтопригодность» и «сохраняемость». Показатели надежности любой
системы — это вероятность безотказной работы, наработка на отказ,
технический ресурс, срок службы и т. д.
Каналы связи являются основным звеном любой системы передачи
информации. Классификацию каналов связи можно осуществить по различным
признакам.
Различают оптические и электрические каналы связи, которые, в свою
очередь, могут быть проводными (электрические провода, кабели, световоды) и
беспроводными, использующими электромагнитные волны,
распространяющиеся в эфире (радиоканалы, инфракрасные каналы и т. д.).
По форме представления передаваемой информации различают
аналоговые, представляющие информацию в непрерывной форме в виде
непрерывного сигнала какой-либо физической природы, и цифровые,
представляющие информацию в цифровой (прерывной — дискретной,
импульсной) форме сигналов какой-либо физической природы.
По времени существования различают:
- коммутируемые каналы связи — временные, создаются только на время
передачи информации, по окончании передачи информации и разъединении
уничтожаются;
- некоммутируемые каналы связи — создаются на длительное время с
определенными постоянными характеристиками, их еще называют
выделенными.
По скорости передачи информации:
- среднескоростные (2 400–9 600 бит/с) — используются в телефонных
(аналоговых) каналах связи, на новых станциях 14–56 кбит/с,
62
среднескоростным каналом используются проводные линии связи (группы
параллельных или скрученных проводов);
- высокоскоростные (свыше 56 кбит/с) называют широкополосными.
Для передачи информации используются специальные кабели:
экранированные и неэкранированные, оптоволоконные, радиоканалы.
63
3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Термином САПР обозначают процесс проектирования с использованием
сложных средств машинной графики, поддерживаемых пакетами прикладных
программ для решения на компьютерах аналитических, квалификационных,
экономических и эргономических проблем, связанных с проектной
деятельностью.
Достоинства САПР:
1. Более быстрое выполнение чертежей (до трех раз). Дисциплина работы
с использованием САПР ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в
сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на изменение
рыночных конъюнктур.
2. Повышение точности выполнения. На чертежах, построенных с
помощью системы САПР, место любой точки определено точно, а для
увеличения достаточного просмотра элементов есть средство, называемое
наезд, или zooming, позволяющее увеличивать или уменьшать любую часть
данного чертежа в любое число раз. На изображение, над которым выполняется
наезд, не накладывается практически никаких ограничений.
3. Повышение качества.
4. Возможность многократного использования чертежа. Сохраненный
чертеж может быть использован повторно для проектирования, когда в состав
чертежа входит ряд компонентов, имеющих одинаковую форму. Память
компьютера является также идеальным средством хранения библиотек,
символов, стандартных компонентов и геометрических форм.
5. САПР обладает чертежными средствами (сплайны, сопряжения, слои).
6. Ускорение расчетов и анализа при проектировании. В настоящее время
существует большое разнообразие ПО, которое позволяет выполнять на
компьютерах часть проектных расчетов заранее. Мощные средства
компьютерного моделирования, например метод конечных элементов,
освобождают конструктора от использования традиционных форм и позволяют
проектировать нестандартные геометрические формы.
7. Понижение затрат на обновление. Средства анализа и имитации в
САПР позволяют резко сократить затраты времени и денег на тестирование и
усовершенствование прототипов, которые являются дорогостоящими этапами
процесса проектирования.
8. Высокий уровень проектирования. Мощные средства комплексного
моделирования предоставляют возможность проектирования нестандартных
геометрических форм, которые поддаются оптимизации.
64
9. Интеграция проектирования с другими видами деятельности.
Интегрируемые вычислительные средства обеспечивают САПР тесное
взаимодействие с инженерными подразделениями.
Автоматизация проектирования занимает особое место среди
информационных технологий. Во-первых, автоматизация проектирования —
синтетическая дисциплина, ее составными частями являются многие другие
современные информационные технологии. Так, техническое обеспечение
САПР основано на использовании вычислительных сетей и
телекоммуникационных технологий, в САПР используются персональные
компьютеры и рабочие станции.
Математическое обеспечение САПР отличается богатством и
разнообразием используемых методов вычислительной математики,
статистики, математического программирования, дискретной математики,
искусственного интеллекта. Программные комплексы САПР относятся к числу
наиболее сложных современных программных систем, основанных на
операционных системах Unix, Windows, языках программирования С, С++, Java
и др., современных CASE-технологиях, реляционных и объектно-
ориентированных СУБД, стандартах открытых систем и обмена данными в
компьютерных средах.
Работа конструктора за обычным кульманом, расчеты с помощью
логарифмической линейки или оформление отчета на пишущей машинке стали
анахронизмом. Предприятия, ведущие разработки без САПР или лишь с малой
степенью их использования, оказываются неконкурентоспособными как из-за
больших материальных и временных затрат на проектирование, так и из-за
невысокого качества проектов.
Основа математического обеспечения САПР — это алгоритмы, по
которым разрабатывается ПО САПР. Среди разнообразных элементов
математического обеспечения имеются инвариантные элементы-принципы
построения функциональных моделей, методы численного решения
алгебраических и дифференциальных уравнений, постановки экстремальных
задач, поиски экстремума. Разработка математического обеспечения является
самым сложным этапом создания САПР, от которого в наибольшей степени
зависят производительность и эффективность функционирования САПР в
целом.
Программное обеспечение САПР представляет собой совокупность всех
программ и эксплуатационной документации к ним, необходимых для
выполнения автоматизированного проектирования. Программное обеспечение
делится на общесистемное и специальное (прикладное) ПО. Общесистемное
ПО предназначено для организации функционирования технических средств,
т. е. для планирования и управления вычислительным процессом,
распределения имеющихся ресурсов, оно представлено различными ОС. В
65
специальном ПО реализуется математическое обеспечение для
непосредственного выполнения проектных процедур.
Информационное обеспечение САПР. Основу составляют данные,
которыми пользуются проектировщики в процессе проектирования
непосредственно для выработки проектных решений. Эти данные могут быть
представлены в виде тех или иных документов на различных носителях,
содержащих сведения справочного характера о материалах, параметрах
элементов, сведения о состоянии текущих разработок в виде промежуточных и
окончательных проектных решений.
Техническое обеспечение САПР. Это создание и использование ЭВМ,
графопостроителей, оргтехники и всевозможных технических устройств,
облегчающих процесс автоматизированного проектирования.
Лингвистическое обеспечение САПР. Основу составляют специальные
языковые средства (языки проектирования), предназначенные для описания
процедур автоматизированного проектирования и проектных решений.
Основная часть лингвистического обеспечения — языки общения человека с
ЭВМ.
Методическое обеспечение САПР. Под методическим обеспечением
САПР понимают входящие в ее состав документы, регламентирующие порядок
ее эксплуатации. Причем документы, относящиеся к процессу создания САПР,
не входят в состав методического обеспечения. Так, в основном документы
методического обеспечения носят инструктивный характер, и их разработка
является процессом творческим.
Организационное обеспечение САПР. Этот пункт предписывает
комплектование подразделений САПР профессионально грамотными
специалистами, имеющими навыки и знания для работы с перечисленными
выше компонентами САПР. От их работы будет зависеть эффективность и
качество работы всего комплекса САПР (может, даже всего производства).
3.1. Обзор САПР легкой промышленности и сервиса
В настоящее время применяется несколько десятков САПР легкой
промышленности, отечественных и зарубежных, львиную их долю составляют
швейные САПР. Присутствие на рынке большого количества САПР для
швейного производства можно объяснить различными средствами и подходами
к реализации задач, которые ставят пользователи.
Из большого числа зарубежных фирм, продвигающих свои САПР в
швейном производстве, следует выделить Assyst, Zeuze (Германия); Toray
Industries (Япония); CDI Microdynamics, GGT, Gameo (США); Lectra Systems,
Pantotus (Франция); Investronica Sistemas (Испания); AMF Reese
66
(Великобритания); GIG Mobil (Бельгия). Зарубежные фирмы, разрабатывающие
и внедряющие САПР в швейной промышленности, на отечественных
предприятиях сталкиваются с трудностями, обусловленными высокой
стоимостью оборудования, к тому же зарубежные швейные САПР сложно
адаптировать к условиям российского производства.
Швейные САПР, разработанные в РФ и странах СНГ, тоже пользуются
спросом на отечественном швейном рынке. Можно отметить ПТК «Абрис»
(ЗАО «Абрис», Москва), «МИКС-Р» (НПЦ «Реликт», Москва), «Julivi»
(САПРЛЕГПРОМ, Украина), «Грация» («Инфоком», Харьков), «АвтоКрой»
(НПП «Лакшми», Минск), «Леко» («Вилар», Москва), «Комтенс» (Комтенс
Лтд, Москва), «СТАПРИМ» (СПбУПТД), «Eleandr CAD и CAPP» (МГУДТ), и
ряд других программных продуктов. Швейные САПР данных компаний
учитывают особенности процесса проектирования одежды на отечественных
предприятиях и рассчитаны на использование широкого спектра
отечественного оборудования.
Базовое конструирование в САПР включает в себя чертежные средства
для исполнения деталей одежды и чертежей изделий. Перевод и оформление
вытачек и такие сложные функции, как коническое расширение деталей,
создание складок, вариации углов лекал, учет припусков на швы производятся
автоматически. Создается база лекал, в которую можно вводить новые
параметры. По заданному шаблону происходит автоматическое создание
спецификаций.
Выполняется документация на модель, в которую входят габаритные
размеры лекал, длины срезов, отчеты по периметрам и площадям. Отчеты
выдаются в стандартных форматах. Детали для вывода на печать автоматически
компонуются на лист для любого стандартного оборудования (принтер,
плоттер).
Расширенное конструирование кроме средств базового конструирования
включает в себя базу данных всех типовых фигур; осуществляет
автоматическое построение базовых конструкций для типовых и
индивидуальных фигур женщин, мужчин и детей; автоматически выполняет
наиболее важные приемы моделирования одежды с наличием плечевых
конструкций; значительно сокращает процесс разработки начального
комплекта лекал для конструирования модели.
САПР раскладки представляет собой размещение изображений выкроек
на площади прямоугольника, размеры которого соответствуют размерам
настила полотна. Формирование раскладок происходит в трех режимах.
Первый режим — ручной или диалоговый. При работе в этом режиме
раскладчик лекал сам выбирает местоположение и очередность выкроек.
Программа, фиксируя выкройку в заданном раскладчиком месте, обеспечивает
выполнение всех необходимых технических требований, основные среди
67
которых — контуры лекал не должны пересекаться друг с другом и с
границами настила, и соблюдение заданных зазоров между лекалами и
границами настила. В случае, если расположение лекал нарушает технические
требования, система либо отказывается от выполнения такой раскладки, либо
сама проводит необходимую корректировку.
Этот способ САПР раскладки считается наименее быстрым, причем
скорость его напрямую зависит от квалификации раскладчика и удобства
интерфейса программы. Тем не менее скорость такой раскладки в полтора-два
раза выше, чем при ручной работе.
При формировании раскладок лекал в автоматическом режиме,
раскладчик только задает параметры ткани и выбирает комплекты для
раскладки. Программа сама предлагает различные варианты раскладок,
учитывая введенные технические ограничения. Несмотря на то, что
автоматическая раскладка самая удобная, она не всегда используется на
предприятиях, поскольку выдает оптимальный вариант только после просчета
очень большого числа возможных вариантов расположения лекал. Исключение
составляют самые последние САПР, которые кроме того учитывают
совмещение детали и рисунка материала, используют допустимые отклонения
от кромки ткани и изменяют расположение лекал с учетом технологических
отклонений.
Наибольшее распространение получил комбинированный метод
формирования раскладки, в котором совмещаются опыт раскладчика и скорость
вычислительной техники. Сначала раскладчик распределяет на рабочем поле
основную часть лекал, а система автоматически «достраивает» все остальное.
Другой способ: раскладка производится при помощи программы, но с
последующей корректировкой оператора.
Программа построения раскладок имеется во всех профессиональных
САПР одежды. Она должна учитывать лицевую поверхность ткани: рисунок,
оттенок, направленность ворса, способ настила при раскрое, наличие
технологических ограничений и дефектов. Оптимальный вариант программы —
сочетание всех режимов раскладки от ручного и автоматического до
полуавтоматического. Она должна рассчитывать в одной раскладке
оптимальное сочетание размеров и ростов модели, автоматически вносить
изменения во все лекала, отменять неверные операции раскладчика в процессе
работы, зеркально отображать или переворачивать лекала, разрезать их с
припуском на швы и вновь соединять.
Параметры, необходимые для раскладки, — приоритет раскладки лекал,
расстояние между лекалами, возможные отступы от края и зеркальное
отражение лекал или их возможное вращение. Приоритет деталей
определяется: по порядку очереди в списке, когда у первой детали более
68
высокий приоритет, чем у последующей; по порядку наибольшего
максимального габарита; по порядку наибольшей площади.
Каждый внешний замкнутый элемент может включать в себя внутренние
элементы (отверстия).
Подготовленные к производству раскладки целиком или частями
распечатывают на плоттере в масштабе 1:1. Полученную разметку используют
для раскроя настила. Если раскрой лекал происходит на автоматизированной
раскройной установке, то параметры разметки вносят в программу порезки
настила.
САПР раскроя дает возможность отображать на мониторе компьютера
раскладку в процессе резания, показывая всю его последовательность. На
экране также отображаются параметры системы раскроя, одновременно
проводится их автоматический контроль. Раскройная поверхность проходит по
конвейерному типу. Разработаны такие системы автоматизированного раскроя
ткани, в которых все операции, начиная с загрузки рулонов в
автоматизированную раскройную установку (АРУ) и заканчивая раскроем,
происходят без участия работников. Роль человека сводится к вводу в
программу параметров раскроя и общему контролю над течением процесса.
Раскрой лекал на АРУ происходит при помощи лазерного луча. Для
лазерной обработки ткани системе задаются место обработки и
технологические параметры. В зависимости от вида работы, САПР раскроя
имеет несколько конструктивных элементов, среди которых обработка
замкнутых контуров с внешней стороны, обработка замкнутых контуров по
внутренней стороне и автоконтур, который предназначен для обработки
внешних контуров и отверстий внутри них.
В швейных САПР можно выделить следующие модули или блоки.
1. Ввод лекал в компьютер с дигитайзера.
2. Чертежные средства — простые команды рисования дуг, сплайнов,
ломаных и их редактирование.
3. Градация — процедура получения комплекта лекал для других
размеров на основе базового комплекта (стандартная, с присвоением норм
определенным точкам лекал базового комплекта, или параметрическая, с
использованием макросов, которая включает запись последовательности
операций построения модельной конструкции и затем повторения этой
последовательности для других размеров).
4. Раскладка комплектов лекал на ткани, практически идентичная у всех
систем. Эти четыре традиционных блока присутствуют во всех системах,
представленных на выставке Текстильлегпром.
5. Модуль 3D->2D проектирования модельных линий на трехмерном
манекене, с автоматическим получением плоских лекал развертки.
69
6. Модуль 2D->3D одевания трехмерной фигуры комплектом
подготовленных лекал, с возможностью менять структуру ткани, ее рисунок.
Пока что фирмы выставили их демо-версии. И наконец, выделим наиболее
перспективные средства автоматизации процесса конструирования.
7. Макросы — запись последовательности построений или действий,
которую потом можно повторить с использованием других параметров.
8. Комбинаторика — возможность создавать БД конструктивно-
декоративных элементов и использовать их при конструировании модели.
В современных САПР помимо перечисленных присутствуют модули
создания рисунка ткани, модули расчета стоимости изделия и времени его
изготовления, а также модули ведения БД и логистики.
Для полного отказа от отнимающего много времени технического
размножения лекал на заданные размеры и роста необходима САПР,
оснащенная автоматической градацией по размерным признакам. Такая
программа не нуждается в межразмерных приращениях, которые должен
вводить в компьютер модельер-конструктор. Повторением выполнения
алгоритма, в котором записаны значения размерных признаков, системой
автоматически создаются выкройки модели необходимого диапазона размеров.
Для того чтобы выполнить автоматическую градацию лекал изделия по
размерным признакам, достаточно всего лишь указать модель, на которую
выполняется градация и выбрать размеры. Для проверки точности получаемых
величин во всех размерах в системе должно быть предусмотрено
автоматическое определение и распечатка значений любых заданных
конструктором параметров по всей размеро-ростовой шкале.
Быстрое управление размерным рядом новых изделий дает возможность
производителям одежды повысить свою конкурентоспособность на российском
рынке. Известно, что антропологические особенности жителей северных или
юго-восточных регионов заметно различаются. При помощи САПР, сведя
сложный и не всегда технологически точный процесс приращения по размерам
к автоматической градации, можно быстро и безошибочно решить данную
проблему. Автоматическая градация необходима при пошиве одежды на
нестандартную фигуру: выкройки нового стандартного изделия легко изменить
путем введения в программу индивидуальных размерных признаков.
Незаменима она и в случае, когда в одну модель нужно «одеть» целый
коллектив: спортивную команду или народный хор.
Основными задачами создания первых САПР одежды стали построение
раскладок лекал при помощи компьютерной графики и перевод их в
натуральную величину или разработка АРУ для раскроя лазерным лучом.
Эти задачи актуальны и для самых современных САПР. Быстрая и
оптимально компактная, автоматизированная раскладка выкроек напрямую
влияет на снижение себестоимость изделий — этот факт давно доказан на
70
примере множества предприятий швейной промышленности, успешно
использующих САПР на протяжении последних лет.
САПР раскладки благодаря нормированию межлекальных отходов и
уплотнению выкроек позволяет существенно экономить сырье. Сводя на нет
возможные при ручной раскладке ошибки, программа повышает
производительность труда раскладчиков, позволяет получать чертежи
раскладок в натуральную величину за короткие сроки и в любом количестве.
Громоздкие столы для раскладок лекал заменяются на более компактные
автоматизированные рабочие места. При этом отпадает надобность в
специальном оборудовании для изготовления копий и измерения площади
выкроек.
3.2. Структура САПР. Подсистемы
Составными структурными частями САПР, жестко связанными с
организационной структурой проектной организации, является подсистема, в
которой при помощи специализированных комплексов средств решается
функционально законченная последовательность задач САПР. Каждая
подсистема состоит из набора задач, в функциональном отношении тесно
связанных между собой и в то же время образующих некоторую автономную
часть системы, поэтому это дает возможность вести разработку, отладку и
внедрение в производство ее структурных звеньев как самостоятельных систем.
По назначению подсистемы разделяют на проектирующие и
обслуживающие (рис. 7). Проектирующие подсистемы имеют объектную
ориентацию и реализуют определенный этап проектирования и в зависимости
от степени специализации по типам объектов разделяются на объектноориентированные (объектные) и объектно-независимые (инвариантные)
подсистемы. Объектная подсистема осуществляет проектирование некоторого
объекта (класса объектов) на определенной стадии проектирования.
Инвариантная подсистема осуществляет функции управления и
обработки информации, не зависящие от особенностей проектируемого
объекта. Например, эскизное проектирование изделий, проектирование
технологических процессов обработки деталей.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]