Современное состояние автоматизации технологического проектирования

   Система автоматизации проектирования технологических планировок предприятий, разработанная в НПП «ИНТЕР-МЕХ», призвана облегчить   труд планировщика и на данный момент уже нашла широкое применение на предприятиях различных отраслей промышленности, занимающихся проектированием новых или реорганизацией уже имеющихся помещений.

   Система LCAD (от Layout CAD — расстановка оборудования с помощью компьютера) предназначена для автоматизации процесса проектирования графической и текстовой документации технологических планировок производственных или административно-бытовых помещений с размещением (компоновкой) основного и вспомогательного оборудования, имеющегося в достаточно  развитой справочно-информационной базе данных.

   Система LCAD функционирует в среде   AutoCAD версии 14 или 2000 и представляет собой комплекс программ для организации рабочего места технолога-проектировщика:

   - «Строитель» — для построения  строительной подосновы (планов  этажей зданий) по промышленным или административно-бытовым сооружениям;

   - «Планировка» — для обеспечения основных функций системы проектирования, в том числе формирование генплана предприятия, размещение оборудования по производственным помещениям, оформление и вывод пакета графических документов и др;

   - «Темплет» — для редактирования  и расширения базы данных темплетов («габариток») оборудования;

   - система разработки спецификаций планировок;

   - редактор бланков — для создания и редактирования любых форм текстовых документов в соответствии с ЕСТД или со стандартами предприятий;

   - редактор документов — для  генерации, просмотра, редактирования и вывода на печать текстовых документов;

   - система организации и ведения  архива конструкторской и технологической   документации Search.

   Информационную  поддержку всего комплекса программ обеспечивает иерархическая база данных технологического назначения, содержащая классификатор наиболее распространенных моделей оборудования, а также информацию о паспортных данных и размещении оборудования. База данных уже при поставке содержит порядка тысячи единиц оборудования. Процесс пополнения базы данных идет постоянно как силами самих разработчиков, так и силами конечных пользователей.

   Система позволяет создать ассоциативный генплан предприятия, из которого визуально можно получить представление о расположении корпусов, цехов и прилегающих к ним проездов, а также легко выйти на планировку выбранного объекта (корпуса, цеха, участка и т.д.) для ее просмотра, редактирования и получения необходимой справочной информации.

   Проектирование  планировки нового корпуса или цеха начинается с создания строительной подосновы здания. При помощи подсистемы «Строитель» можно отрисовать все необходимые элементы строительного чертежа, такие как продольные и поперечные оси с их условными обозначениями, колонны, наружные и внутренние стены, перегородки, ворота, окна, проезды и другие элементы, выбираемые из соответствующих меню.  В этой подсистеме указываются границы цехов и участков, автоматически рассчитываются их площади, а также производятся необходимые надписи на планировке.

   В дальнейшем в процессе проектирования эта строительная    подоснова является как бы подложкой для расстановки оборудования. В модуле «Планировка» реализованы все необходимые инструменты для создания различных вариантов компоновок размещения оборудования, имеется функция визуального и автоматического контроля зон безопасности при установке станков друг от друга, от стен или колонн в соответствии  с  рекомендациями СНиП. База данных условных точечных обозначений (место рабочего, подвод эмульсии, газа и др.) и линейных обозначений (транспортеры, конвейеры, скаты и др.) позволяет выбрать, установить, привязать к оборудованию нужный объект в процессе проектирования.

   Расстановку оборудования можно производить  либо «перетаскивая», с возможностью одновременного поворота, выбранный станок по строительной подложке, либо задавая конкретное расстояние от выбранной точки до оборудования в реальных единицах или в миллиметрах чертежа, при этом можно сделать видимыми зоны ограничения. Имеется возможность вставить сразу линию или массив оборудования.

   С установленным оборудованием можно связать любой графический объект, например трап или емкость для стружки. После этого над связанными объектами можно производить действия (перенос, поворот и т.д.) как над единым объектом.

   После расстановки оборудования производится регистрация его в базе данных, то есть оборудованию присваивается инвентарный номер, номер по плану и принадлежность к административной единице предприятия (цеху, участку) и другая информация. На основе этой информации можно производить выборки и составлять спецификации оборудования.

   В системе LCAD реализован режим редактирования планировки, получение оперативной информации о любом расставленном оборудования, измерение реального расстояния между объектами.

   При отсутствии в базе данных необходимого оборудования или его темплета предоставляется удобный инструментарий для заполнения анкеты и создания   темплета. Подсистема создания темплета максимально автоматизирована, поэтому пользователю, знакомому с AutoCAD, не составит труда создать новый темплет. При этом автоматически предлагается заполнить карточку оборудования. Внесенные в карточку сведения заносятся в базу данных оборудования. После этого данная информация становится доступной как для системы LCAD, так и для системы технологической подготовки производства TechCARD.

   В исходной поставке системы база данных по оборудованию представлена в виде каталога с выходом на анкеты оборудования, содержащие основные паспортные данные и геометрические параметры (темплеты).

   Пользователь  имеет возможность получить любую справочную информацию из базы данных системы в виде текстового документа, причем автоматически формируется спецификация (ведомость) оборудования по цеху, участку или предприятию с различным набором настраиваемых полей в документе. При работе с фрагментами общей планировки можно вырезать ее часть в отдельный чертеж, зарегистрировать его в архиве и при необходимости вывести на печать.

   При создании системы были выполнены следующие основные требования:

   - системное единство, то есть на  всех стадиях функционирования  системы обеспечиваются унифицированные связи между ее модулями;

   - обеспечено наращивание функций и открытые базы данных;

   - инвариантность программного обеспечения  системы, то есть возможность его применения на предприятиях различных отраслей;

   - возможность автономного функционирования  отдельных подсистем, исходя из  задач, решаемых на предприятии;

   - доступность в освоении и эксплуатации для инженеров-технологов, не являющихся специалистами в области программирования. Следует отметить, что система LCAD может работать как автономно, так и совместно с комплексом автоматизации технологической подготовки производства TechCARD. Это возможно благодаря единству баз данных по оборудованию, цехам и участкам, то есть одна и та же информация используется в обеих системах. В перспективе в комплексе TechCARD будут решаться задачи планирования, определения трудозатрат на изделие (заказ), расчет загрузки оборудования и др., поэтому без четкой связи с технологическими планировками и привязкой маршрутов к конкретному оборудованию эти задачи реализовать будет значительно сложнее.

   Использование системы LCAD позволит расширить область  применения средств автоматизации  технологического проектирования и сделать еще один шаг к компьютеризации производства.  

   7.9. CATIA: орудие производителя ХХI века 

   В последнее время в зарубежной прессе, освещающей CAD/CAM – проблемы, все чаще появляется идея о том, что мировое промышленное производство меняет свой характер. Во-первых, оно становится все более кооперативным и интернациональным. Кооперация расширяется как по агрегатному, так и по технологическому признаку. Во-вторых, работа компаний – разработчиков изделий машиностроения становится все более привязанной к конкретной производственной теме6 не изделие формируется под существующие ресурсы, а ресурсы создаются под определенное изделие. Это относится не только к производственной базе, но и к программно-техническому комплексу, кадрам и базе знаний [21].

   В-третьих, на баланс бюджета разработки современных изделий в новой форме кооперации становятся не только материальные ресурсы, но и время:

   - время использования лицензии  на программное обеспечение;

   - время пользования средствами  коммуникаций;

   - контрактное время специалистов – участников разработки;

   - консалтинг.

   В-четвертых, заказчик продукции машиностроения уже почти выбирает из готовой  продукции, все реже выступает в  роли поставщика задач и все чаще – в роли наблюдателя (инспектора) хода выполнения работ и даже становится участником процесса разработки изделия. Поэтому он все глубже вовлекается в работу программно-технических средств, используемых при разработке конечного продукта. И последним важным фактором является то, что развивается отношение к объекту разработки. Понятие проекта изделия расширяется и детализируется за счет новых дисциплин. В состав его определения, например, «втягивается» производственное оборудование и оснастка, производственные процессы и многое другое. Проект изделия в системе будущего – это не статическое его описание, пусть даже и очень подробное. Проект «оживает» и становится динамически меняющимся во времени. В него на равных правах с геометрией включаются его поведение – в реальной жизни, при производстве, при обслуживании. В него также могут входить и последствия жизненного цикла продукта – от начала разработки до утилизации.

   Соответственно  этим тенденциям и развивается CATIA версии 5. Этот продукт открывает принципиально новое направление в семействе программных продуктов CATIA, удовлетворяющее самым последним требованиям промышленных производителей и учитывающее прогнозы на начало следующего тысячелетия. В нем реализована концепция независимости от аппаратного обеспечения – система работает как в среде UNIX, так и в среде Windows. Формат и структура производимых данных при этом не имеют различий. Новая архитектура программных продуктов опирается на современные стандарты STEP, JAVA, COBRA и OLE.

   В настоящее время CATIA пятой версии поставляется в двух вариантах – платформы Р1 и Р2. Платформа Р1 по функциональности есть часть функций платформы Р2. Это позволяет системе CATIA успешно конкурировать с системами среднего уровня по критерию «цена/производительность».

   Платформа Р1. CATIA Р1 обеспечивает базовые инструменты моделирования для мелких и средних промышленных предприятий, планирующих развитие своего спектра деятельности до внедрения концепции электронного цифрового макета (Digital Mock-Up). Платформа Р1 работает в Windows 95/98/NT, а также в UNIX. Интерфейс, эргономика и поведение системы для всех платформ одинаковы и просты для понимания и освоения конечными пользователями.

   Рассмотрим  основные модули, входящие в состав Р1.

   CATIA – Assembly Design 1 – моделирование сборок. Модуль сборки Assembly Design 1 обеспечивает легкость создания и управления структурой сборки двумя путями. Компонент может быть вставлен в определенное  место в структуре сборки и наделен механическими связями с другими компонентами либо создан «по месту», опираясь на окружающую его конструктивную обстановку. Структура сборки может иметь неограниченное количество уровней.

   В CATIA V5R2 обеспечено параллельное проектирование несколькими пользователями благодаря тому, что каждый компонент сборки имеет свою собственную спецификацию, но может быть применен в различных местах сборки несколько раз, без дублирования данных. Когда модули трехмерного проектирования и сборки используются вместе, любой элемент, вовлеченный в сборку, может быть изменен как индивидуально, так и в контексте сборки.

   Конструктор может позиционировать компонент в пространстве относительно других компонентов несколькими способами: буксировкой курсором мыши, трансформацией типа переноса и вращения и совмещением по граням и кромкам. Одновременно к компоненту могут быть приложены механические связи с другими компонентами (соосность, компланарность, эквидистанта, угловая константа и др.). Они являются полноправными элементами описания изделия и входят в его спецификацию.