Введение
Планирование производственных процессов связано с определением последовательности выполнения отдельных технологических операций, необходимых для изготовления данной детали или вида продукции и выбором соответствующей инструментальной оснастки. Полученная последовательность операций фиксируется в выходном документе, который обычно называют маршрутно-технологической картой. Кроме того, часто возникает необходимость в получении сводных ведомостей оснастки (ВО), материалов (ВКМ), документов (ВТД) и др.
С планированием производственных процессов тесно связаны функции определения режимов резания для операций механической обработки и выбор норм времени. Реализация этих функций, несомненно, представляет собой типичную рутинную работу, которая включает все новое и новое повторение похожих или даже просто совпадающих действий.
Степень детализации технологического процесса изменяется от предприятия к предприятию и от отрасли к отрасли. В самом простом варианте планирование производства заключается в выдаче цеху указания о выпуске детали, сопровождаемого инструкцией: ”Выполнить в соответствии с чертежом”. Большинство предприятий предпочитает более подробный перечень этапов, описывающих каждую технологическую операцию. Системы автоматизированного планирования производственных (технологических) процессов (САПР ТП) открывают перспективы для уменьшения объема рутинной канцелярской работы инженеров-технологов. В то же время они обеспечивают возможность разработки таких технологических процессов, которые рациональны, состоятельны и, может быть, даже оптимальны. Существует два подхода к автоматизации планирования производственных процессов:
· САПР ТП поискового типа. САПР ТП этого типа основаны на идеологии классификации и кодирования деталей с дальнейшим поиском типового технологического процесса.
· Генерирующие САПР ТП. САПР ТП этого типа автоматически синтезируют маршрут обработки без участия человека. Входная информация должна содержать исчерпывающее описание обрабатываемой детали.
Оба подхода не лишены недостатков. В первом случае необходимо разработать систему классификации деталей. Можно взять готовую систему, но где гарантия, что она охватит весь ассортимент деталей, производимых предприятием? В втором случае генерирующие САПР ТП в идеале должны обеспечивать синтез оптимального плана для любых проектируемых деталей. Однако в действительности САПР ТП этого типа по своей применимости далеки от универсальных. Они не оправдывают ожиданий в части подлинно творческой генерации планов и в настоящее время охватывают лишь ограниченный диапазон производственных процессов.
ADEM TDM – еще один инструмент системы ADEM
Разработано уже довольно много систем автоматизированного планирования производственных процессов и у нас в стране, и за рубежом. Практически каждое крупное предприятие или технический вуз имеют свою разработку (можно сказать САПР), в той или иной степени автоматизирующей процесс планирования. В большинстве случаев используются стандартные программные средства. Как правило, такие разработки хорошо используются только на том предприятии, для которого они и разработаны, а попытка перенести их на другие предприятия требует больших затрат при адаптации. В лучшем случае потребуется изменение информационного наполнения системы – таблиц баз данных, текстовых и настроечных файлов и т.д. В худшем - может возникнуть необходимость изменения исходного кода приложения.
Компания Omega Technologies определила главную цель при разработке системы ADEM – создание инструмента конструктора и технолога (см. “САПР и графика”, №10’98; “ADEM v4.1. Инструмент конструктора-технолога”). Начиная с версии 3.0 в состав системы ADEM входит модуль ADEM TDM. Опыт работы с предприятиями показал, что многие из них приносят в жертву требования стандартов в угоду обеспечения наглядности и простоты заполнения документов. Кроме того, в зависимости от типа производства, даже в рамках одного технологического бюро, могут формироваться и маршрутные и операционные и маршрутно-операционные технологические процессы. В этих условиях ADEM TDM не только позволяет автоматизировать процесс формирования, но и произвести некоторую унификацию работ. Используя одни и те же исходные данные для формирования, можно получить различные формы техпроцессов. И наоборот, одну и ту же форму техпроцесса можно получить на различных исходных данных. Создание САПР ТП, с использованием модуля ADEM TDM, можно вести поэтапно: от простого документирования (что ввели, то и распечатали), до генерирующего САПР ТП. При разработке модуля учитывался ряд требований:
· входные данные и данные расчетов могут использоваться для других задач, не решаемых CAD/CAM системой;
· возможность ввода дополнительных данных для полного обеспечения информацией любого процесса проектирования;
· возможность доступа к базам данных произвольной структуры для использования накопленной на предприятии информации;
· формирование выходных документов в виде необходимом пользователю;
· быстрое перенастраивание на изменившиеся условия проектирования;
Исходя из этого, была выработана структура системы. Она состоит из двух частей: подсистемы ввода данных и подсистемы формирования документов. Подсистема ввода данных позволяет оформлять диалоги при настройке системы и полуавтоматически заполнять поля диалога в процессе ее работы. Автоматизация достигается за счет использования типовых решений, которые хранятся в виде алгоритмов. Для создания алгоритмов разработан специализированный технологический язык, позволяющий реализовать любые прикладные задачи: организация поиска нормативно-справочной информации в базе данных, расчет режимов резания, нормирование и т.д. В основу подсистемы формирования документов был положен принцип заполнения подготовленных пустых форм (так называемых “слепышей”). Использоваться могут формы и карты любой конфигурации в соответствии с ЕСКД, ЕСТД или стандартом предприятия.
Таким образом, предлагаемый инструмент позволяет пользователю самому определять структуру исходных данных и управлять процессом проектирования.
Назначение модуля ADEM TDM
Модуль предназначен для выполнения следующих функций:
· Организация диалога с пользователем (рис.1, 6).
· Накопление, редактирование и хранение исходной информации, необходимой для формирования документации.
· Взаимодействие с модулями системы ADEM для создания эскизов (рис.1) и разработки УП.
· Извлечение нормативно-справочной информации из таблиц баз данных. Имеется возможность формировать SQL-запросы к базам данных, разработанных с помощью СУБД различного типа: FoxPro, MS Access, Paradox и др. (рис.2).
· Формирование документации.
· Просмотр результатов формирование. Для удобства просмотра, по желанию пользователя, составные части документации могут быть рассортированы по группам (рис. 5).
Рис.1. Диалог с пользователем
Рис.2. Выбор инструмента.
Функциональная схема ADEM TDM
Функциональная схема модуля ADEM TDM представлена на Рис.3.
Рис.3. Функциональная схема модуля ADEM TDM
Основой модуля является База данных ADEM TDM. Это область данных, в которой хранится исходная информация для создания технической документации. База данных состоит из объектов. Объектом может быть операция, переход или инструмент. Каждый объект характеризуется набором параметров. Параметр объекта - числовая или текстовая информация, например, номер цеха (для операции), наименование перехода (для перехода) и т.д. База данных может быть сохранена в ADM-файле и, в дальнейшем, использоваться для текущего редактирования или как прототип для создания нового документа. База данных создается и редактируется с помощью Диалога с пользователем, который формируется на основе файлов настройки диалога и алгоритмов. Диалог с пользователем также обеспечивает связь с модулями системы ADEM: ADEM2D - для создания эскизов, ADEMNC - для разработки УП. После того, как необходимая информация введена, наступает этап заполнения выходных форм документа. Заполнение производится в соответствии с алгоритмом печати, который создается при настройке системы на конкретную форму документа. Для контроля сформированной документации имеется режим предварительного просмотра на экране. Результат проектирования выводится средствами системы ADEM на принтер или на плоттер.
Специализированный технологический язык
В настоящее время разработано большое количество проектирующих систем, в той или иной степени автоматизирующих рутинный труд инженера. В большинстве случаев эти системы успешно работают на тех предприятиях или в тех подразделениях, для которых они были созданы. Это легко объяснимо: условия и специфика производства, традиции, привычные взаимосвязи между подразделениями, разработки заводских лабораторий – все это, как правило, характерно для конкретного предприятия и применение методов проектирования, заложенных в систему на одном предприятии, для другого предприятия зачастую не дает нужного результата.
По нашему мнению, наиболее рациональным методом описания расчетного процесса является использование специального языка, содержащего типовые понятия процесса проектирования в виде команд и функций. Это позволит разработчику проектирующей системы не отвлекаться на стандартные, но весьма трудоемкие вопросы программирования (такие как обеспечение связей между данными, визуализация исходных данных, форматирование ввода-вывода, вопросы подсоединения различных типов баз, согласование различных типов данных), и сосредоточить свое внимание непосредственно на вопросах автоматизации проектирования процесса. Текст, написанный на специальном языке, будет, по сути, базой знаний, на основе которых будет работать система. При этом достаточно просто решаются вопросы корректировки работы системы и ее развития. Логика проектирования может быть понята любым человеком, не имеющим достаточной квалификации в области программирования, но владеющим знаниями по своей основной специальности, что позволит совершенствовать разработку специалистам, чьи знания и опыт совершенно необходимы для развития подобных систем. Команды, реализованные в данной версии языка, дают возможность работать с произвольными форматами документов, позволяют делать запросы к базам данных, осуществлять экспорт-импорт текстовых файлов и т.д.
Опыт внедрения
Несколько примеров.
АО”ЭМЗ” ( г. Ижевск ).
До приобретения cистемы ADEM часть технологических процессов разрабатывалась вручную и часть формировалась на вычислительных машинах серии СМ. Менее чем за 10 месяцев вся информационная база была перенесена на РС и переработана. Созданный на ее основе САПР ТП охватывает практически все производства: механообработка, сборка, сварка, термообработка и др.
Вся работа проведена специалистами бюро САПР предприятия при непосредственном участии инженеров-технологов. Сейчас на 3 рабочих местах, оснащенных системой ADEM TDM, разрабатывается около 150 технологических процессов в месяц. Один из разработанных алгоритмов автоматизирует процесс формирования ведомости комплектовочных материалов (рис.4).
Рис.4. Ведомость материалов.
АО”ЧМЗ” ( г. Глазов ).
Продукция данного предприятия сертифицирована, поэтому к оформлению технической документации предъявляются очень жесткие требования. По каждому разрабатываемому ТП необходимо формировать технические документы: титульный лист, маршрутные карты, операционные карты, карты контроля и стат. контроля, ведомость оснастки. Кроме единичных ТП, требуется разрабатывать и комплекты технической документации на изготовление изделий. В такие комплекты входят единичные ТП на каждую, составляющую изделие, деталь и сводная ведомость технических документов в которую вписываются номера всех единичных ТП (рис.5).
Рис.5. Комплект технической документации.
Реализованные в данном САПР ТП алгоритмы обеспечивают следующие функции автоматизации:
· выбор материала и расчет массы заготовки;
· нумерация операций;
· нумерация листов документов отдельно по каждому документу и сквозная для всего комплекта технической документации;
· выбор операций (кода и наименования), оборудования, оснастки, СОЖ, инструкций по ТБ из таблиц технологической базы данных;
· расчет основного времени на операцию.
Инструментальный завод ГП”ВМЗ” ( г. Воткинск ).
Само название завода говорит о том, что здесь производится много типовых и стандартных изделий. Например, САПР ТП изготовления сверл. Исходные данные для проектирования изображены на рис.6.
Рис 6. Исходные данные для проектирования и маршрут обработки.
Параметры сверла выбираются из базы данных, материал режущей части из списка. Далее выполняется алгоритм, который:
· загружает типовой технологический процесс изготовления сверла;
· осуществляет поиск формообразующих переходов и устанавливает значения размеров, соответствующих выбранному сверлу;
· производит расчет заготовки и проверяет ее по существующей базе сортамента;
· расчитывает оптимальную длину заготовки, не превышающую предельную, и определяет количество заготовок, необходимое для изготовления заданного количества деталей;
· добавляет в маршрут токарную операцию для предварительного точения до требуемого диаметра, если разница в диаметрах сортамента и расчетной заготовки превысила допустимую величину;
· расчитывает трудоемкость изготовления.
Вместо заключения
В первую очередь, модуль ADEM TDM разрабатывался для автоматизации составления технологической документации. Однако он может эффективно работать не только в технологическом бюро, но и в других подразделениях предприятия, например, в КБ для составления спецификаций и ведомостей, или любых других текстовых и тексто-графических документов.