¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

9 июн€ 2010

ќ развитии —јѕ– “ѕ или автоматизаци€ автоматизированных систем

»нна «инина

ќт редакции isicad.ru: ѕредставл€ем вниманию наших читателей статью доцента ћ√“” ћјћ» »нны «ининой, представленную на конкурс ј— ќЌ и зан€вшую второе место.

«инина »нна Ќиколаевна, кандидат технических наук, доцент кафедры Ђ“ехнологи€ машиностроени€ї ћосковского государственного технического университета Ђћјћ»ї

ѕрактически все производители —јѕ– “ѕ в насто€щее врем€ развивают и усовершенствуют известные подходы к проектированию технологических процессов (“ѕ). —истемы обрастают множествами дополнительных модулей и, в то же врем€, насто€щей автоматизации труда технолога мы так и не видим. ¬ данной статьерассматриваютс€ возможные варианты развити€ автоматизации процесса проектировани€ технологий. ѕо мнению автора статьи, многое из этого можно было бы воплотить на существующей математической базе программных продуктов ¬≈–“» јЋ№ и  ќћѕј— от ј— ќЌ.

—истемы автоматизированного технологического проектировани€, в том числе ¬≈–“» јЋ№, остаютс€ продуктами,облегчающими труд технолога, но не автоматизирующими его. ќ чем идет речь, спросите вы? ƒавайте разберемс€.

–азработка технологии изготовлени€ или сборки €вл€етс€ процессом непростым и многовариантным как по возможному набору операций, так и примен€емому оборудованию, оснастке. —егодн€ проектирование техпроцессас использованием —јѕ– сводитс€ к двум возможност€м Ц проектирование с использованием процесса-аналога (типового, группового, обобщенного) или с использованием баз данных по отдельным операци€м, переходам, оборудованию и т.п.

–ассмотрим первый вариант Ц процесс-аналог. ¬ машиностроении в советские годы были разработаны и внедр€лись, практически централизовано, типовые техпроцессы. ѕозволю себе напомнить, что под типовым “ѕ понимаетс€ технологический процесс, разработанный дл€ изготовлени€ (или сборки) издели€-представител€, которое включает в себ€ все возможные конструкторские элементы, свойственные данному конструктивному типу изделий. “иповые “ѕ были собраны в справочники и альбомы, которые издавались и были доступны промышленным предпри€ти€м. —ейчас ценность старых изданий не очень велика, а новых просто не существует. »зменилось оборудование, инструмент, а, следовательно, и подходы к изготовлению тех же самых изделий. —амосто€тельное создание типовых “ѕ, в рамках одного предпри€ти€, зан€тие крайне трудоемкое, требующее высокой квалификации технологов. »спользование типовых “ѕ наиболее оправдано на предпри€ти€х с ограниченной номенклатурой изделий, не сильно отличающихс€ конструктивно.

јналогична€ ситуаци€ просматриваетс€ и дл€ групповых “ѕ. ƒл€ них характерна не только конструктивна€ общность, но и общность используемого оборудовани€ и оснастки. √рупповые техпроцессы всегда были выгодны при поточной организации производства. ¬ отличие от типовых, групповые “ѕ разрабатываютс€ только на конкретном предпри€тии. Ёти “ѕ требуют разработки групповой заготовки и групповой детали, котора€ включает в себ€ все конструктивные элементы деталей, вход€щих в группу. » здесь оп€ть требуетс€ серьезна€ квалификаци€ технолога и дополнительна€ работа конструктора.

≈ще один вариант процесса-аналога это обобщенный технологический процесс. ≈сли говорить просто, этот процесс  склад всех возможных технологических операций, которые нужны дл€ изготовлени€ конструктивно схожих деталей. ¬ отличие от типового, такой “ѕ избыточен, по нему не возможно изготовить никакого издели€ без серьезной предварительной редакции. “акой “ѕ легко создать, объединив несколько единичных “ѕ, но не просто редактировать. ќбобщенный “ѕ можно рассматривать как своего рода базу данных по обработке (сборке) конкретного вида изделий.

 аковы недостатки процессов-аналогов с точки зрени€ их использовани€ в автоматизированном проектировании? ѕервый и очевидный недостаток Ц необходимость формировани€ базы данных по таким процессам. „аще всего дл€ этого на заводе переписываютс€ старые, Ђбумажныеї “ѕ с внесением необходимого количества неизбежных ошибок при переписывании. ¬торой недостаток св€зан с типом производства. ≈сли завод, к примеру, выпускает N-ое количество типов поршневых насосов, то этот недостаток там заметен не будет. ќн про€витс€ на многономенклатурных предпри€ти€х, где большинство изделий имеют специфическую конструкцию, и следовательно, разработка типовых или групповых процессов не оправдывает затрат на неЄ.

¬торой вариант Ц создание единичных технологических процессов с использованием баз данных. ¬ целом этот вариант представл€ет собой самый обычный процесс разработки “ѕ. ќбычный в том смысле, что он ничем не отличаетс€ от написани€ вручную. ¬рем€ экономитс€ на том, что текст переходов в той или иной мере уже присутствует в базе данных, новыбор стратегии обработки, оборудовани€ и инструмента, остаетс€ в руках технологов. » здесь придетс€ упом€нуть, еще одну, третью по счету, но не по важности, российскую проблему Ц очень низкий уровень компьютерной грамотности большинства технологов. Ќа любых отечественных заводах бросаетс€ в глаза состав технологических бюро Ц сотрудники пенсионного возраста и совсем молодые люди, вчерашние или нынешние студенты. ѕервые в силу возраста и усто€вшихс€ представлений привыкли работать с бумагой, а вторые, хорошо владе€ компьютером, не обладают достаточным технологическим опытом. ¬ результате  низка€ эффективность от внедрени€ технологических —јѕ–.

ƒл€ людей в возрасте, никогда не работавших на компьютере проще и быстрей проектировать так, как они привыкли, т.е. на бумаге. ¬черашние студенты (конечно, не все) создают малоудачные, как в плане стратегии, так и в плане конечного результата, техпроцессы. ѕри этом старшим необходимо контролировать их, т.к. —јѕ– этого не делает.  онтроль, чаще всего, идет по распечаткам, т.е. тер€етс€ преимущество безбумажного документооборота и врем€ на перепроверку.

≈сть и третий путь. »спользование модульной технологии проектировани€, разработанной профессором »ћјЎ им. Ѕлагонравова –јЌ Ѕазровым Ѕ.ћ. ¬ ¬≈–“» јЋ№ этот подход реализован через пон€тие конструкторско-технологических элементов. Ёто очень интересный путь проектировани€. Ћюбое изделие можно представить как набор стандартных элементов Ц цилиндров, плоскостей, фасок и др.  аждому стандартному элементу в зависимости от размеров, квалитета точности и шероховатости можно сопоставить перечень последовательных операций. ќсновной проблемой здесь €вл€етс€ этот перечень. ¬ системе имеетс€ некое количество  “Ё с вариантами их обработки, но их крайне мало. ѕредполагаетс€, что на предпри€тии сами могут продолжить создание  “Ё, а главное, создание стратегий обработки каждого из них. » здесь, озвученна€ выше проблема номер три становитс€ проблемой номер один. “ехнолог должен обладать большим опытом и знанием технологий в целоми модульной технологии в частности, а так же знать оборудование и оснастку. ¬ результате самый продуктивный, на мой взгл€д, вариант проектировани€ “ѕ остаетс€ мало востребованным.

»з всего вышесказанного просматриваетс€ два вывода. ќдин из них никак не св€зан с —јѕ– как таковой, поскольку речь идет о подготовке технологов. » здесь самое разумное это не столько критиковать, сколько порекомендовать руководител€м предпри€тий, регул€рно повышать квалификацию технологов через обучение. ¬торой вывод, собственно тот, ради которого и затевалась данна€ стать€ Ц существующие —јѕ– “ѕ не автоматизируют труд технолога, поскольку никак не вли€ют на прин€тие им технологических решений. —ледовательно, все ошибки, свойственные бумажному проектированию, остаютс€ и в проектировании электронном. ќшибки при проектировании “ѕ это низкое качество конечного продукта при значительных затратах времени и средств. ¬недрение более широкой автоматизации при проектировании “ѕ позволит отчасти сн€ть остроту вопроса квалификации технолога за счет формировани€ первичного “ѕ на основе известных технологических правил, не дающих совершить серьезные промахи.

—уществует объективна€ причина сложившейс€ ситуации. –азработка “ѕ €вл€етс€ процессом творческим, т.е. малоформализуемым. ≈го очень трудно свести к математике как таковой, лежащей в основе любой —јѕ–. ”читыва€ научный характер данной проблемы, еЄ не удастс€ решить силами одной компании-разработчика —јѕ–, даже такой уважаемой, как ј— ќЌ. „то можно бы изменить на следующем этапе развити€ ¬≈–“» јЋ№ и  ќћѕј—, исход€ из того что уже сделано и не залеза€ в научные дебри?

¬о-первых, хотелось бы увидеть работу —јѕ– “ѕ не только на этапе написани€ технологии. ѕроектирование “ѕ начинаетс€ с оценки технологичности конструкции. Ёто звено св€зывает работу конструктора и технолога с услови€ми предпри€ти€, на котором будет производитьс€ изделие. ќтработка на технологичность один из ответственных и сложных этапов. „ита€ курс технологии машиностроени€ в машиностроительном ¬”«е, могу сказать, что это одна из сложнейших тем, следовательно, уровень понимани€ и освоени€ еЄ технологами без большого производственного опыта крайне низок. ќтработка обычно проводитс€ в два этапа. ѕервый - качественный анализ конструкции с точки зрени€ возможности еЄизготовлени€ на данном предпри€тии исход€ из существующего оборудовани€ и оснастки. ¬торой этап Ц количественна€ оценка технологичности по формальным показател€м. ¬ насто€щее врем€ отработки на технологичность в рамках —јѕ– не производитс€ вовсе.  акие пути вид€тс€ в решении этой проблемы? Ќаиболее простым этапом дл€ автоматизации €вл€етс€ этап количественной оценки. Ќесложными дл€ расчета и довольно информативными показател€ми на этом этапе€вл€ютс€ коэффициенты. ƒл€ оценки технологичности детали √ќ—“ 14.201 рекомендует следующие:

 оэффициент использовани€ материала уже рассчитываетс€ в ¬≈–“» јЋ№. ƒл€ определени€ других коэффициентов достаточно чертежа или модели с размерами и техуслови€ми.  валитеты точности присутствуют на чертеже в виде допусков и/или посадок. ƒл€ устранени€ ручного подсчета необходимо, чтобыCAD-система передавала сведени€ о количестве поверхностей (граней) детали, количестве и квалитете точности размеров. ¬  ќћѕј— есть справочник, из которого конструктор выбирает допуски и посадки (–исунок 1), а значит, существует принципиальна€ возможность подсчета использованных допусков и посадок. јналогична€ ситуаци€ и с коэффициентом шероховатости, если шероховатость проставл€етс€ на чертеже или модели с использованием справочника.  оэффициент унификации конструкторских элементов показывает количество унифицированных поверхностей. Ётот коэффициент можно сравнительно легко определить, если при конструировании использовалс€ модуль  ќћѕј—-Shaft 2D или 3D. Ѕиблиотечные элементы, создаваемые с помощью модул€, стандартны и унифицированы (–исунок 2) и их количество, использованное в конструкции, не сложно подсчитать. «начени€ всех коэффициентов сравниваютс€ с нормативными с учетом типа производства. –езультат Ц подсказка технологу, что по такому-то показателю деталь нетехнологична, недостаточно технологична, технологична. –ешение принимает технолог, но врем€ на прин€тие решени€ уже значительно сокращаетс€ за счет автоматизированного расчета.


–исунок 1

ѕриведенные коэффициенты не исчерпывают всего существующего перечн€ оценок технологичности, но €вл€ютс€ наиболее удобными с точки зрени€ математических расчетов, данные дл€ которых можно получить с модели детали.ќценка основных показателей технологичности, а именно трудоемкости изготовлени€ и технологической себестоимости, до разработки “ѕ может производитьс€ только по процессам-аналогам, что составл€ет определенную трудность. ќпределение технологичности сборочной единицы €вл€етс€ еще более сложной задачей, и останавливатьс€ на показател€х и их возможном определении в рамках данной статьи € не буду.


–исунок 2

јвтоматизаци€, даже частична€, качественной отработки конструкции детали на технологичность довольна проблематична. «десь, в насто€щий момент, возможен, по моему мнению, только один вариант Ц сравнение в автоматизированном режиме заданного квалитета точности с технологическими возможност€ми оборудовани€. ƒл€ этого в справочнике по оборудованию следует предусмотреть возможность указани€ паспортных данных по точности каждого экземпл€ра оборудовани€.  роме того требуетс€ разработать процедуру сравнени€ данных чертежа (модели) с данными справочника. Ќапример, при указании на поверхность размера Xс квалитетом Yсистема должна показать технологу все оборудование его участка, обеспечивающее такую точность при обработке указанного размера. Ёта процедура в дальнейшем может существенно упростить стратегию обработки, за счет исключени€ избыточных операций.

¬о-вторых, автоматизаци€ всего процесса создани€ “ѕ, на мой взгл€д, более веро€тна при переходе на модульную технологию, т.е. проектирование через  “Ё. ѕричем и традиционное проектирование с использованием процессов-аналогов может быть автоматизировано с большей веро€тностью при использовании дл€ отбора аналога и его редактировани€ модели издели€, сформированной из конструкторско-технологических элементов.

ƒл€ развити€ автоматизации проектировани€ техпроцессов на основе  “Ё необходимо решить следующие вопросы: разбивать деталь на  “Ё в автоматическом режиме при передаче еЄ из CAD-системы, расширить базу данных по  “Ё с сопоставлением операций обработки, св€зать выбор стратегии обработки  “Ё с оборудованием, существующим на участке (в цехе). ”читыва€, что технологи€ может разрабатыватьс€ под новое, еще не приобретенное оборудование, следует предусмотреть возможность указать этот факт при проектировании, например, путем отключени€ фильтрации операций по оборудованию. “огда начальный этап автоматизированного проектировани€ единичного “ѕ может выгл€деть так, как показано на рисунке 3.


–исунок 3

ѕервичный “ѕ подлежит редактированию дл€ создани€ из переходов обработки операций. ћожно формировать первичный техпроцесс и на уровне операций, если добавить автоматическое объединение переходов на базе общности используемого оборудовани€. ќднако здесь возможно возникновение большого числа ошибок. „исло ошибочных объединений переходов может быть уменьшено за счет учета схем установки заготовки. јвтоматизаци€ создани€ таких схем на сегодн€шний день не возможна, но схемы могут создаватьс€ пользователем в диалоговом режиме с указанием базовых поверхностей на модели или чертеже.

≈ще один вопрос Ц это автоматизаци€ выбора инструмента. ≈сли каждому виду  “Ё можно сопоставить очередность операций обработки, то каждой операции можно сопоставить тип используемого инструмента. Ёто и сейчас происходит при проектировании в ¬≈–“» јЋ№, но вот выбор конкретного экземпл€ра инструмента оп€ть зависит от пользовател€. „то можно автоматизировать? ѕо материалу заготовки можно произвести выборку инструмента по режущему материалу с фильтрацией по наличию в цехе. ѕо схеме установкиопределить ориентацию инструмента при обработке (правый, левый, симметричный). ѕо данным станка тип, размер, форму сечени€ и длину державки, необходимость использовани€ переходных втулок. –азмер режущей части обычно определ€етс€ по величине снимаемого припуска. ≈сли номенклатура инструмента на производстве ограничена, то это может быть опущено при выборе, путем отмены фильтрации по припуску. ¬ид обработки (чернова€, чистова€ и др.) и услови€ позвол€ют определить геометрию режущей части.

“аким образом, увеличив процент автоматизации прин€ти€ технологических решений на начальном этапе, мы получим на выходе Ђзаготовкуї технологического процесса, максимально соответствующую услови€м существующего производства. Ќа этапе редактировани€ технологи должен будет добавить оснастку, вспомогательные материалы и выполнить расчет режимов резани€. јвтоматизированный этап позволит уменьшить число грубых ошибок и сэкономит врем€ на разработку стратегии изготовлени€. ѕервичных “ѕ может быть сформировано несколько, и лучший вариант будет отбиратьс€ путем оптимизации.

–ассматрива€ вопросы проектировани€ технологии, традиционно останавливаютс€ на механической обработке или отдельно сварке, литье, штамповке. ѕроцессы сборки можно считать в этом отношении нелюбимым пасынком. ’отелось отчасти компенсировать этот недостаток, хот€ бы потому, что в –оссии сейчас развиваетс€ очень много автосборочных производств.

  техпроцессам сборки в основном применимы все те проблемы автоматизации, которые уже были упом€нуты, но есть и специфика. ¬ ¬≈–“» јЋ№ V4 был решен вопрос передачи сведений о комплектности сборочной единицы из спецификации в технологию, что значительно упростило процесс комплектовани€. —ледующее решение, которое хотелось бы увидеть это автоматизации получени€ схем сборки. ”же сейчас за счет интеграции ¬≈–“» јЋ№ и  ќћѕј— можно было бы сделать определенные шаги в этом направлении.

ќсновой дл€ разработки сборочного процесса €вл€етс€ схема сборки, т.е. определение базовых и присоедин€емых деталей на каждом этапе и разделение еЄ на подсборки. ƒл€ этого используютс€ два комплекса условий: базировани€ и доступа к месту установки элемента. ”словие базировани€ при установке элемента выполн€етс€, если среди установленных ранее элементов есть такие, которые образуют хот€ бы один состав сборочной базы. ”словие доступа к месту установки элемента, выполн€етс€, если среди установленных ранее нет элементов, преп€тствующих установке данного элемента. ¬арианты декомпозиции сборки, определ€емые этими услови€ми, могут стать основой дл€ разработки схемы.

ќпределение базовых и присоедин€емых деталей, а, следовательно, варианта декомпозиции, можно было бы производить по сопр€жени€м, которые накладываютс€ в сборке и пор€дку их наложени€. “ак как в сборочной операции основным переходом, определ€ющим качество сборки, €вл€етс€ выполнение соединени€, при декомпозиции следует отдельно учитывать операции соединени€.

¬ отличие от сопр€жени€, соединение может образовыватьс€ только при использовании крепежных деталей, веществ или специальных поверхностей. ќпределение крепежных деталей не составл€ет трудности и сегодн€. ƒл€ решени€ проблем с веществами и поверхност€ми можно предложить следующее. ¬  ќћѕј—-3D в сборочном модулепредусмотреть отдельную функцию соединени€ с использованием вещества. Ќапример, сопр€га€ две поверхности фланцев по плоскост€м указать наличие герметика, который будет выбиратьс€ из справочника материалов, в такой последовательности: —опр€жение Ц ѕо плоскости Ц — материалом(Ѕез) Ц ѕолимер (ћеталл) - ¬ыбрать(—правочник материалов). јналогичным образом можно указыватьналичие сварного шва, пайки, клеевых соединений. ¬ случае указани€Ѕез материала получим обычное сопр€жение, с материалом Ц соединение.

—пециальные поверхности дл€ сборки это зубь€, резьбы, шлицы, – -профиль, конусы, поверхности под посадки и т.п. Ѕольшинство сопр€жений с ними может быть классифицировано как соединение по указанным посадкам и/или допускам и особенност€м формировани€ при проектировании (резьба). —ложности возникают при наличии на одномэлементе нескольких сопр€жений, например ось и торец. ѕоэтому и дл€ таких случаев представл€етс€ разумным использовать разделение на сопр€жение и соединение. ƒл€ возможного кинематического анализа конструкций соединени€ можно раздел€ть на подвижные и неподвижные.

ѕосле декомпозиции и получени€ схем сборки технолог может начать разрабатывать варианты “ѕ, соответствующие предложенным схемам. ѕри этом кажда€ операци€ будет автоматически комплектоватьс€ детал€ми в соответствии с используемой схемой. Ѕолее полна€ автоматизаци€ проектировани€ “ѕ сборки возможна только при автоматизации самого производства, т.е. при использовании автоматических линий с известными техническими параметрами.

ѕредложени€, изложенные в данной статье, не €вл€ютс€ открыти€ми в области автоматизации. ќни в виде общих идей существуют не один год. ћногие из них можно реализовать уже сейчас, другие после более детальной проработки.—овершенствование уже существующих подходов €вл€етс€ тупиковым вариантом развити€ —јѕ– “ѕ, поскольку предполагает наращивание баз данных, но не знаний. ƒавайте перестанем бо€тьс€ новых идей и двинем их вперед или вверх, по ¬≈–“» јЋ».

„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: »мпортонезависима€ конкуренци€
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

 ак развиваетс€ одно из главных рыночных 3D-€дер — –альф √рабовски (25 апрел€ 2022)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2022 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.