13.4. Автоматизація проектно-конструкторських робіт
Тенденція ускладнення конструкцій виробів, а також розширення їх номенклатури викликає різке збільшення часу на проведення проектно-конструкторських робіт. В результаті цього віддаляються строки освоєння нових виробів у виробництві і надходження їх до споживачів. В той же час, швидке моральне старіння техніки ставить завдання щодо прискорення процесу підготовки виробництва і впровадження нових виробів. Важливим елементом цього прискорення є скорочення термінів розробки конструкторської документації нових виробів.
У сумарних витратах праці конструкторів значну питому вагу займають розрахункові роботи та роботи з виконання графічної частини проектів, які досить часто носять рутинний характер. Наприклад, для підготовки виробництва сучасного легкового автомобіля необхідно виконати до 10 тисяч робочих креслень. У структурі витрат на проектно-конструкторські роботи все ще велика питома вага витрат, які не є головними в процесі створення конструкцій виробів. На стадії розробки робочої конструкторської документації, яка займає найбільшу у часі частину проектно-конструкторських робіт, творча робота конструкторів становить лише 20-25 % від загальних витрат часу. Решта часу витрачається на корегування та контроль документації, її розмноження тощо.
Одним із шляхів інтенсифікації проектно-конструкторських може бути залучення додаткового конструкторського персоналу і відповідної техніки для виконання поставлених перед конструкторами завдань (засоби організаційної техніки, розмноження документації тощо). Практика показує, що вищевказані засоби інтенсифікації конструкторських робіт себе вже майже повністю вичерпали. Вихід з цього положення слід шукати у новому підході до процесів розробки виробів, використовуючи при цьому досягнення конкретних технічних дисциплін – математики та засобів обчислювальної техніки. Тільки автоматизація проектно-конструкторських робіт може вирішити проблеми якісної та своєчасної розробки документації. Практична реалізація цілей та ідей автоматизації проектно-конструкторських робіт здійснюється в рамках систем автоматизованого проектування (САПР).
САПР являє собою комплекс заходів з автоматизації процесів проектування виробів на основі застосування сучасних технічних пристроїв, серед яких провідне місце займають засоби електронно-обчислювальної техніки. САПР включає в себе також колектив спеціалістів проектно-конструкторської організації, які виконують автоматизоване проектування. В основу САПР покладено математичне моделювання процесів проектно-конструкторських робіт.
Залежно від типу документації, яку необхідно розробити, розрізняють класи САПР для виробів машинобудування та приладобудування, для технологічних процесів тощо. У свою чергу, кожний клас САПР може бути розділений на підкласи залежно від різновиду об’єкту, який проектується (інструмент, машина тощо).
Технічною базою автоматизації праці конструкторів є комп’ютерна техніка. Досить ефективними є технічні засоби, які утворюють автоматизовані робочі місця (АРМ).
АРМ – це комплекс взаємопов’язаних технічних засобів, які забезпечують виконання усіх етапів перетворення та обробки інформації при автоматизованому проектуванні. АРМ дозволяють поєднувати ручні і машинні методи проектування. При цьому не зменшується активна роль конструкторів у їх творчій праці.
Прикладом автоматизації проектних розрахунків з використанням САПР може слугувати система проектування силових приводів промислового обладнання. Ця система передбачає розподіл функцій між конструктором та персональним комп’ютером в процесі ескізного проектування, коли конструктор виконує операції творчого змісту, а ПК виконує операції рутинного характеру. Наприклад, конструктор задає ПК “німу” кінематичну схему машини, яку він проектує, а також її головні параметри (потужність, кількість обертів двигуна, розміри приводу тощо). ПК на основі отриманих від конструктора даних здійснює підбір всіх інших параметрів приводу (валів, підшипників та інших деталей). Вибір цих параметрів ПК здійснює, виходячи з умов міцності, рівня шуму, розмірів та інших вимог до виробу, що проектується. Структура технічного комплексу САПР, який включає в себе АРМ показана на рис. 13.1.
Рис. 13.1.Система автоматизованого проектування САПР на двох рівнях
Застосування в проектно-конструкторських роботах САПР найбільш ефективне при проектуванні груп виробів, які мають конструктивну, технологічну та експлуатаційну схожість. САПР також доцільно застосовувати при проектуванні типових конструкцій певних виробів. Прикладом таких конструкцій можуть бути штампи, зубчаті передачі, редуктори, насоси тощо.
Обсяги робіт, які виконуються в ході проектно-конструкторських робіт за допомогою ПК, постійно збільшуються. На підприємствах необхідно запроваджувати комплексну механізацію та автоматизацію робіт, які пов’язані із збереженням, обміном, пошуком та розмноженням конструкторської документації. Для цих цілей може використовуватись одна із підсистем САПР, а саме інформаційно-пошукова система (ІПС).
ІПС в проектно-конструкторських організаціях є складовою частиною технічної підготовки виробництва. Це дозволяє: суттєво підвищити рівень уніфікації та стандартизації конструкцій за рахунок оперативного пошуку необхідних стандартів та конструкторських рішень; покращити систему обліку змін, які вносяться до конструкторської документації; забезпечити конструкторів широкою інформацією у питанні, яке вирішується, починаючи від патентних формулярів і закінчуючи оригіналами та копіями раніше розроблених креслень конструкцій, які мають схожі ознаки. Принципова схема роботи ІПС у відділі головного конструктора підприємства показана рис. 13.2.
Рис. 13.2. Система роботи ІПС в конструкторських службах підприємства
У зв’язку з виконанням значного обсягу робіт технічними засобами змінюються самі функції проектно-конструкторських служб підприємств. Вони вивільнюються від збору та обробки інформації, розрахункових та графічних робіт. Досить часто конструктори підприємств, які зайняті в САПР, готують вихідні дані для розрахунків на ПК та аналізують отриману інформацію. В структурі конструкторських підрозділів на підприємствах може відокремлюватися спеціальна служба, яка займається підготовкою та збором інформації. Під час виконання креслярсько-графічних робіт важливе значення має креслення, яке є одним з найбільш складних документів машинобудівного виробництва.
Креслення орієнтує людину-виконавця на візуальне сприйняття інформації. Автоматизація креслярсько-графічних робіт є дуже актуальною проблемою тому, що близько половини свого робочого часу, конструктор витрачає саме на ці роботи. В той же час, автоматизація креслярсько-графічних робіт є досить складним завданням, яке пов’язане з великими витратами на розробку прикладних програм та придбання коштовного обладнання. Не зважаючи на значні витрати на впровадження САПР у проектно-конструкторських роботах, підприємство може отримати суттєвий економічний ефект, джерела якого полягають у зменшенні трудомісткості конструкторських робіт та підвищенні якісної сторони їх розробок.