Черников М. С., Железнов О.В., Зайкин М.А., Блюменштейн А.А.

Ульяновский государственный университет, Россия

Совершенствование автоматизированной системы поддержки технологической подготовкой производства на основе интеграции данных автоматизированных систем управления различной функциональности

В качестве инструментальных средств на каждом этапе жизненного цикла используются соответствующие специализированные информационные системы: системы инженерных расчётов (CAE), системы управления данными об изделии (PDM), системы конструкторского проектирования и моделирования (CAD/CAM), системы автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП/ CAPP), системы управления ресурсами (ERP/MRP) и т.д. Использование такого количества специализированных информационных систем создает большойпоток разнообразной информации и возникает проблема интеграции и систематизации данных.Это следствие использования информационных систем различных производителей, использующие различные аппаратные и программные платформы, имеющие различную информационную архитектуру и т.д.

К современной САПР ТП/ CAPP предъявляются высокие требования к универсальности, комплексности, интегрируемости с существующими на предприятии базами данных и системами, относительной простоте в адаптации и эксплуатации, распространением методики автоматизированного проектирования на различные виды производств, поддержке технологии “клиент-сервер”.

Совершенствование автоматизации проектирования технологических процессов с применением средств САПР ТП/ CAPP может быть достигнуто за счёт интеграции источников данных и бизнес-процессов, взаимодействующих автоматизированных системам управления различной функциональности.

Задачи интеграции производственных информационных систем рассматривались как локальные задачи интеграции и решались в основном созданием интеграционных интерфейсов между системами, нуждающимися в интеграции данных.

На сегодняшний день основные тенденции совершенствования автоматизации проектирования технологических процессов с применением средств САПР ТП/ CAPP направлены на использование новых подходов в области представления данных. Новый подход заключается в реализации объектно-ориентированных методов организации технологических баз данных, СОМ-технологии, открытой архитектуры, основанной на ActiveX компонентах. Иерархия классов, описывающих технологические сущности (операция, переход, оснастка, конструктивный элемент), позволяет реализовать механизмы наследования. Это облегчает доступ к атрибутам объектов из внешних приложений, таких как расчет режимов обработки, припусков, трудовое и материальное нормирование [1]. В результате использования нового подхода можно сделать следующий вывод: развитый API-функционал объектной модели техпроцесса, базирующийся на СОМ-технологии, делает архитектуру САПР ТП/ CAPP открытой для интеграции с любыми автоматизированными системами жизненного цикла изделия.

В ходе поддержки процессов жизненного цикла изделия система САПР ТП/CAPP взаимодействует с такими системами как CAD/CAM/CAE, PDM, ERP. Встает вопрос унификации и стандартизации средств межпрограммного интерфейса, т.е. профилей САПР ТП/ CAPP для информационного взаимодействия программ, входящих в единое информационное пространство. Профилем открытой системы называют совокупность стандартов и нормативных документов, обеспечивающих выполнение системой заданных функций. Так в профилях САПР ТП/ CAPP могут фигурировать язык EXPRESS стандарта STEP, стандарт графического пользовательского интерфейса Motif, унифицированный язык SQL обмена данными между различными системами управления базами данных и т.д.

САПР ТП/ CAPP является интерактивной средой, наполненной базами данных по материалам, сортаменту, оборудованию, технологическому оснащению и прочей справочной информацией. Современные САПР ТП/ CAPP включают расчетные модули по технологическим режимам и нормированию, а также настройку под специализированные формы документов.

Задача интеграции САПР ТП/ CAPP в единое информационное пространство следующая: по заданной модели изделия, выполненной в CAD-системе и на основании НСИ, хранящаяся в PDM, составить план его производства — маршрут изготовления. В этот маршрут входят сведения о последовательности технологических операций изготовления детали, а также сборочных операциях (если таковые имеются); оборудование, используемое на каждой операции, и инструмент, при помощи которого на операциях производится обработка. Обычно технологическая подготовка производства осуществляется в написании технологических процессов на новые изделия, или разработка техпроцессов по уже имеющейся базе типовых технологических процессов. Если говорить об автоматизации написания технологических процессов, то существует два подхода: модифицированный и генеративный. При модифицированном подходе задача САПР ТП/ CAPP-системы состоит в поиске наиболее похожего изделия в существующей базе данных и предъявлению его операционной карты для модификации. При модифицированном подходе широко применяется групповая технология, позволяющая проводить классификации деталей в семейства похожих. Генеративный подход состоит в распознавании у детали типовых конструктивных элементов и применении к ним типовых техпроцессов (токарная обработка, сверление и проч.) При генеративном подходе используются известные методы искусственного интеллекта для распознавания элементов и логического вывода.

На основании обзора и критического анализа различных САПР ТП/ CAPP, предлагается следующий состав основных функций:

а) разработка описания техпроцесса изготовления нового изделия;

б) разработка описания техпроцесса сборки;

в) формирование технологической документации;

д) расчёт подетальных и сводных норм времени;

е) расчёт подетальных и сводных норм расхода основных и вспомогательных материалов;

ж) формирование организационно-технологической схемы потока по изготовлению изделия.

Разработанная интегрированная система на информационном уровне (Рисунок 1) поддерживается единой базой данных (PDM). В ней хранится информация о структуре и геометрии изделия (как результат проектирования в системе CAD), о технологии изготовления (как результат работы системы CAPP) и управляющие программы для оборудования с ЧПУ (как исходная информация для обработки в системе CAM на оборудовании с ЧПУ)

Рисунок 1 Схема интеграции CAPP

Основу задания на проектирование технологического процесса составляют сведения о детали: описание ее конфигурации, размерных связей, технических требований. Такая необходимая информация хранится PDM системе, которая поступает из CAD системы.

Наиболее очевидной способ обеспечения связи между данными в различных приложениях – построение всех систем на базе единой НСИ (MDM). Правильно спроектированная система НСИ обеспечивает легкую интеграцию информации из любых систем, так как исключает проблемы, связанные с низкой целостностью данных. Однако на практике так бывает редко, и каждая система имеет свой состав справочников НСИ. Задача обеспечения их взаимоувязки достаточно сложна и не только с точки зрения программной реализации. Часто проблема заключается в том, что различные системы оперируют с различной структурной моделью производственной системы. Различают полностью централизованную, частично централизованную, децентрализованную с консолидацией в единой системе схемы построения. В некоторых случаях даже целесообразно строить НСИ на основе древовидных структур каталогов типа DAP (DirectoryAccessProtocol), например на основе LDAP (LightweightDAP) или «полновесного» варианта X.500. [2]

Выходная информация, результат проектирования для САПР ТП/ CAPP –это описание технологического процесса. Согласно ГОСТ 3.1121 – 84 к технологическим документам относятся графические и текстовые документы, которые отдельно или в совокупности определяют технологический процесс изготовления или ремонта изделия, включая контроль и перемещения, комплектацию деталей, сборочных единиц, материалов, оснастки. Применяемые формы технологических документов должны соответствовать ГОСТ 3.1130 по размерам форматов и параметрам графики, с учетом реальных возможностей печатающих устройств и форматов листов.

Основные технологические документы подразделяют на документы общего и специального назначения.

Документы общего назначения (титульный лист, карта эскизов, технологическая инструкция) – технологические документы, применяемые в отдельности или в комплекте документов на технологические процессы (операции), независимо от применяемых технологических методов изготовления или ремонта.

Документы специального назначения – документы, применяемые при описании технологических процессов и операций в зависимости от типа и вида производства и применяемых технологических методов изготовления или ремонта изделия (маршрутная карта, карта технологического процесса, карта типового (группового) технологического процесса, операционная карта, карта типовой (групповой) операции, карта технологической информации, комплектовочная карта, технико-нормировочная карта, эталон технологического паспорта, карта наладки, ведомость оснастки, ведомость оборудования, ведомость материалов и др.).

Кроме технологической документации выходной информацией САПР ТП так же являются управляющие программы для станков с ЧПУ, трудоемкость изготовления изделия и расход материалов.

Процесс автоматизированного проектирования базируется на множествах типовых решений и алгоритмах их выбора. Их описание хранится в самой системе САПР ТП/CAPP и в ее интеграции нет необходимости, так как в других подсистемах единого информационного пространства она не используется.

Руководствуясь вышеприведённым анализом данных и анализом функциональности разработана обобщённая функциональная модель САПР ТП/ CAPPсистемы (Рисунок 2).

Рисунок 2 Функциональная схема CAPP-системы

Совершенствование автоматизированной системы технологической подготовки производства на основе интеграции данных автоматизированных систем управления различной функциональности позволит обеспечить непрерывное информационное сопровождение этапов жизненного цикла воздушного судна, повысить качество изготовления и сократить время на подготовку производства и выпуск ВС.

Литература:

1. Копылов Ю.Р. Актуальные направления разработки и совершенствования сапр технологических процессов систем / Ю.Р. Копылов Е.П. Гордиенко // Вестник Воронежского государственного технического университета. — 2011. — № 112. — С. 26-28. — ISSN 1729-6501.

2.Козлецов А.П. Решетников И.С. Современные способы организации обмена данными с системами управления / А.П. Козлецов И.С. Решетников // Информационные технологии в проектировании и производстве. — 2010. — № 2. — С. 17-23. — ISSN 2073-2597.