19. Введение в сапр
Информационные технологии глубоко проникли в современное производство. Ярким примером такого взаимодействия являются система автоматизированного проектирования (САПР).
Для того, чтобы произвести товар, необходимо пройти два этапа: процесс разработки и процесс производства. После проведения маркетинговых исследований на рынке на первом этапе выполняется синтез (необходимость разработки, требования, концептуализация проекта) и анализ (модель, разработка проекта, оптимизация, оценка). После проведения анализа проекта выполняется проектная документация и происходит переход этапу производства, контролю и отгрузку товара заказчику. На этапах всего жизненного цикла продукта применяют CAD, CAM и CAE3 системы.
В подпроцессе синтеза компьютеры не могут широко использоваться, так как они не обладают способностью хорошо обрабатывать качественную информацию. Однако, уже в процессе концептуализации проекта хорошо использование систем автоматизированной разработки чертежей (CAD – computer-aided drafting), Системы геометрического моделирования (geometric modeling system) – это трехмерные эквиваленты систем автоматизированной разработки чертежей, то есть программные пакеты, работающие с трехмерными, а не с плоскими объектами. В дальнейшем, CAD системы будут полезны при подготовке проектной документации.
CAD-системы представляют собой технологию, состоящую в использовании компьютерных систем для облегчения создания, изменения, анализа и оптимизации проектов. Основная функция CAD – определение геометрии конструкции, поскольку геометрия определяет все последующие этапы жизненного цикла продукта. Более того, геометрия, определенная в системах CAD может использоваться для дальнейших операций в системах CAE и CAM. Это одно из наиболее значительных преимуществ таких систем, позволяющее экономить время и сокращать количество ошибок, связанных с необходимостью определять геометрию конструкции с нуля каждый раз когда это требуется в расчетах.
В аналитической фазе проектирования ценность компьютеров проявляется по-настоящему. На помощь разработчику приходят программные продукты автоматизированного конструирования (CAE – computer-aided engineering). Главная проблема, связанная с их использованием, заключается в необходимости формирования аналитической модели. Одним из основных методов в системах CAE является метод конечных элементов.
Рис. 3 Пример создания трехмерной модели в CAD-системе
Фаза оценки проекта также выигрывает от использования компьютера. Если для оценки необходим прототип, мы можем быстро сконструировать его по заданному проекту при помощи программных пакетов, генерирующих код для машины быстрого прототипирования. Кроме того, можно производить оценку по виртуальному прототипу.
Компьютерные технологии активно используются и на стадии производства. Процесс производства включает в себя планирование выпуска, проектирование и приобретение новых инструментов, заказ материалов, программирование машин с ЧПУ, контроль качества и упаковку. Компьютерные системы, используемые в этих операциях, могут быть классифицированы как системы автоматизированного производства (CAM – computer-aided manufacturing). Например, программа автоматизированной технологической подготовки (CAPP – computer-aided process planning) используется на этапе подготовки производства. Подготовка производства с трудом поддается автоматизации, поэтому полностью автоматических систем технологической подготовки в данный момент не существует. Однако существует множество хороших программных пакетов, генерирующих код для станков с ЧПУ. К системам автоматизированного проектирования относят также программные пакеты, управляющие движением роботов при сборке компонентов и перемещении их между операциями.
Целями и задачами внедрения автоматизации являются:
повышение качества и производительности труда;
сокращение сроков проектирования;
повышение качества выполнения проектов;
снижение себестоимости производства продукции;
сокращение числа работников занятых «непроизводительным механическим» трудом;
направление умственного труда технических работников на решение творческих задач.