Опыт работы с машиностроительными предприятиями показывает, что одним из самых востребованных инструментов автоматизации сегодня становится система, которая может быть названа цеховой САПР.
Круг потребителей подобных продуктов довольно широк. Это и крупные производства со всевозможными технологическими и конструкторско-технологическими подразделениями, цехами и службами и малые производители, имеющие в своем арсенале всего несколько станков.
Применение традиционных средств автоматизации, получивших распространение в проектно-конструкторских подразделениях, не всегда подходит, а точнее сказать практически всегда не подходит для решения задач производства. Здесь нужны иные возможности и иные программно-технические решения.
Постараемся сформулировать требования к цеховой САПР. Для начала рассмотрим условия в которых работает производство. Первый шаг к подготовке производства - получение пакета заказов.
Не секрет, что пакет формируют различные заказчики, обладающие разными традициями проектирования и подготовки конструкторской документации, а также разнообразными инструментами автоматизации. Работа в кооперации с несколькими заказчиками, часть которых постоянно меняется, удел практически всех производств независимо от сферы деятельности.
Производитель часто находится в таких условиях, что диктовать заказчику форму представления исходных данных он не может. Поэтому, инструменты САПР, которыми он будет пользоваться, должны уметь переваривать разнородную входную информацию будь то продукт черчения на кульмане или изощренные математические модели.
Теперь давайте разберемся непостредственно в подготовке производства, а именно в той части, которая может быть автоматизирована с использование CAD/CAM/TDM/CAPP систем.
По определению, технологическая подготовка производства (ТПП) состоит в обеспечении технологической готовности предприятия к выпуску изделия. Рассмотрим следущие аспекты:
· обеспечение технологичности изделия, включая изготовление, эксплуатацию и ремонт
· проектирование и изготовление нестандартного оборудования и оснастки
· разработку техпроцессов
· разработку программ управления оборудованием
Очевидно, что первые два пункта содержат в себе аспекты проектно-конструкторской деятельности, поэтому имеет смысл говорить не о чисто технологической подготовке производства, а о конструкторско-технологической подготовке. Именно комбинация конструкторских и технологических работ определяют САПР для производства как интегрированную CAD/CAM систему.
Задача обеспечения технологичности изделия по определению должна решаться в тесном контакте с заказчиком-разработчиком. Причина состоит в том, что процесс внесения изменений в конструкцию изделия связан со множеством аспектов, которые находятся в области его ответственности.
Если имеется возможность организовать проработку технологичности совместно КБ и ТБ на единой интегрированной системной платформе, в рамках единой математической модели, то это гарантирует эффективность. К сожалению существует достаточно причин причин, котрые не позволяют заказчику и производителю иметь или эксплуатировать одинаковые программно-технические средства. 
Рис 1. Цеховой CAD/CAM на базе ADEM.
Двигаясь вниз к основанию пирамиды подготовки производства мы замечаем все больше и больше различий в подходах и требованиях к САПР.
Проектирование оснастки с виду мало чем отличается от работы конструкторов в КБ. Но как только дело доходит до сложной формообразующей оснастки и инструмента, так сразу начинают проявляться существенные различия. Сложность задачи возрастает настолько, что обычных средств проектирования ввиде чертежных или твердотельных САПР становится явно недостаточно.
Более того, конструкция оснастки напрямую зависит от базы предприятия по оборудованию, инструменту и доступным технологическим приемам. Иными словами, при проектировании оснастки аспекты, связанные с технологией ее изготовления, являются доминирующими.
Не менее важным фактом является то, что проектирование обводобразующей оснастки и инструмента должно заканчиваться соответствующей программой для ЧПУ.
Подготовка управляющих программ становится важнейшим и незаменимым этапом подготовки производства. Вообще, современному металлообрабатывающему производству, не основанному на ЧПУ, быть конкурентоспособным практически невозможно.
Если конструкторские и технологические подразделения базируются на единой интегрированной CAD/CAM системе, то благодаря сквозному проектированию, процесс программирования станков с ЧПУ может быть организован сверх эффективно.
В случае, если конструкторская система не способна обеспечить требуемую подготовку ЧПУ в условиях реального производства, или идет работа по кооперации, то в этих усдловиях цеховая система должна взять на себя все вопросы по преобразованию данных в приемлемый для программирования вид. В противном случае, подготовка производства будет сдерживаться трудоемким и длительным перидом повторного ручного ввода данных в CAM систему.
Существует несколько способов программирования ЧПУ. Первый - ручной ввод данных на стойке станка. Второй - программирование на языках нижнего уровня. Третий - автоматическое получение программ на основе матмодели и технологических параметров, задаваемых пользователем. Первые два малопригодны для обработки сложных конструкций и требуют квалификации программиста. Наиболее прогрессивный - последний способ, резко снижающий время разработки программы и не требующий длительной профессиональной подготовки.
Итак, в основе современного метода программирования станков с ЧПУ лежит геометрическая модель изделия. Всвязи с этим возникает вопрос о том где ее взять?
В наихудшем случае ее придется создавать самостоятельно. Для этого необходима CAD система с возможностью плоского и объемного моделирования. Обратите внимание - моделирования, а не просто черчения.
В лучшем случае модель получаем от конструктора-заказчика. Но и здесь не все так просто, как кажется на первый взгляд. Уровень проработки модели заказчиком-разработчиком может быть далеко не достаточным для прямого использования ее в качестве мастер модели для механообработки. Как правило, очень важные для технологии нюансы геометрии могут вообще отсутствовать, так как при решении конструкторских задач играют второстепенную роль. Точность моделей может быть далеко недостаточной для обеспечения необходимого качества механообработки.
Более того, для изготовления детали может потребоваться не одна, а несколько специальных моделей чтобы обеспечить различные технологические переходы. Например, механообработке может предшествовать штамповка заготовки. В этом случае, для проектирования соответствующего оснастки нужна еще модель штамповки, которая отличается от исходной штамповочными уклонам и радиусами.
Поэтому CAD/CAM система для производства должна обеспечивать редактирование и модифицирование исходной модели.
Тема внесения изменений в модель крайне важна, и рассмотреть ее стоит подробнее.
Если модель плоская, то внесение изменений, как правило, не вызывает особых трудностей. Практически любая CAD система сегодня предоставляет достаточный математический аппарат плоского редактирования. Но и здесь есть одно тонкое место. Речь идет о входном контроле исходной модели на микро уровне для обеспечения точности. Поэтому технологическая CAD/CAM система должна обладать аппаратом, автоматизирующим процедуру поиска и локализации проблемных областей.
Что касается объемных моделей, то здесь задача значительно сложнее. Большинство современных CAD систем объемного моделирования предоставляют аппарат внесения изменений на основе истории создания модели. При всей своей простоте и эффективности он имеет два существенных ограничения. Во-первых, обмен структурами историй между различными системами сегодня практически невозможен. Во-вторых, метод довольно субъективен, так как возможности редактирования очень сильно зависят от того, какую логику изменений конструкции предусмотрел разработчик. 
Рис 2. Производственный опыт – бесценный капитал.
На практике возможностью подобного редактирования, как правило, воспользоваться не удается, даже если весь процесс ведется в рамках единой системной базы. Это связано в первую очередь с тем, что решение задач обеспечения технологичности конструкции и разработка программ с ЧПУ начинается значительно позже самого проектирования. Да и голова у конструктора-заказчика как говориться полна других забот. Вспомним, кстати, что обратной связи с разработчиком вообще может и не быть.
В чем же выход ? В обеспечении конструктора-технолога такой CAD системой, которая позволяла бы вносить изменения в модель независимо от логики ее создания.
Для независимого редактирования нужно чтобы система поддерживала локальные операции, реализация которых возможна на основе методов поверхностного и гибридного моделирования.
Еще несколько слов о программировании ЧПУ по мат.модели. Автоматизация программирования ЧПУ связана в первую очередь с накоплением производственного опыта и концентрацией его в алгоритмах системы. Нюансы и тысячу раз нюансы, возникающие при внедрении системы на различных предприятиях, формируют облик программного продукта.
Развитие новых технологий механообработки вынуждает разработчиков CAD/CAM систем "бежать впереди паровоза". Чтобы предоставить зрелое решение необходимо постоянное сотрудничество с передовыми мировыми производителями станков и инструмента, во-первых, и работа на предприятиях, котрые применяют эти технологии во- вторых. Сегодня ближайшим полигоном для обкатки новейших технологий механообработки являются западноевропейские производители.
А как быть с заделом старых программ? Чтобы не потерять ценнейший опыт ввиде склада перфолент и документов необходимо чтобы система, "проглотила бы их” и позволила обновлять и перевыпускать для нового оборудования.
Иными словами, система должна уметь решать не только прямую задачу проектирования новых программ, но и обладать реверсивной технологией для обеспечения жизнедеятельности существующих процессов.
Разработка технологических процессов с одной стороны, это интеллектуальный творческий процесс, с другой - гигантская рутинная работа по составлению комплектов документов.
Классификацию техпроцессов по методам в России регламентирует ГОСТ 3.1201-85. Технологический процесс определяет последовательность выполняемых действий, выбор заготовки и материала, используемое оборудовние и инструмент, технологические режимы.
Все эту информацию можно хранить в базе данных и представлять техпроцесс ввиде структуры этих данных. В этом случае, комплект документов будет являться отображением этой структуры. Кстати сказать, на многих предприятиях уже существуют базы данных по оборудованию, режимам и т.п. Поэтому, одной из характеристик системы должно быть удобство подключения баз данных разной структуры.
Для пользователя работа с системой проектирования техпроцессов состоит в создании сценариев работы технолога (интелектуальная часть) и в последующем выполнении действий по выбранному сценарию (рутинная часть). Подобный подход позволяет после некоторого периода настройки и адаптации системы к конкретным задачам, эффективно создавать комплекты технологических документов даже специалистам невысокой квалификации.
Следует отметить ряд важных свойств, которыми должна обладать система проектирования техпроцессов. Несмотря на существующие стандарты, формы технологических документов на различных предприятиях могут сильно различаться, поэтому система должна иметь возможность легко перенастраиваться под стандарты и традиции конкретных производств.
Технологические документы могут содержать графические элементы ввиде эскизов и схем. Поэтому система должна содержать как минимум плоский CAD для оформления графики, в том числе и на основе электронных чертежей. При чем это могут быть и сканированные бумажные чертежи.
В случае применения систем с ЧПУ, система должна использовать все технологические параметры, вводимые пользователем для составления документов на данный технологический переход. В противном случае, потребуется повторный ввод данных, что снизит эффективность процесса и может быть источником ошибок.
Всвязи выше изложенным, система проектирования техпроцессов должна быть не отдельным продуктом, а частью интегрированной CAD/CAM системы. В этом случае обеспечивается вся необходимая функциональность и достигается целостность процесса подготовки производства.
Вопрос о степени интегрированности компонент системы играет важную роль. Чем выше интеграция, чем тщательнее составляющие “притерты друг к другу”, тем меньше вероятность отказов системы в целом. Более того, применение интегрированной системы вместо комплекса различных программных продуктов позволяет экономить ресурсы на обучение и внедрение. Единый интерфейс и общие правила управления обеспечивают более тесное взаимодействие участников процесса и создают базис взаимозаменяемости, что немаловажно для гибкости производства.
Расмотренные принципы построения САПР были сформулированы компанией Omega ADEM technologies на самых начальных этапах проектирования коплекса ADEM. Тем самым было положено начало разработки системы сквозного проектирования с акцентом на производственные задачи.
Структура комплекса ADEM соответствует устойчивой пирамиде с фундаментом ввиде цеховой CAD/CAM/TDM системы. Независимо от того функционирует ли она автономно, или в составе полного комплекса, обеспечивающего сквозное проектирование, или в купе с другими программными продуктами, цеховая система на базе ADEM позволяет решать актуальные задачи конструкторско-технологической подготовки производства.