ADEM-VX: комплексное решение конструкторско-технологической подготовки производства

В данной статье будут рассмотрены вопросы комплексной автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП) на базе отечественной интегрированной системы ADEM-VX. Также будет рассказано о новшествах в системе и новых продуктах в линейке программных средств, предлагаемых группой компаний ADEM.

Благодаря заложенным в систему принципам открытости и интегрируемости, мы можем предлагать решения по автоматизации отдельных этапов КТПП, гармонично вписываясь в существующий процесс подготовки производства и обеспечивая обмен всеми необходимыми данными между различными системами.

Используя весь комплекс программных средств, предлагаемых нашей компанией, можно решить вопрос КТПП комплексно и получить максимальный эффект от внедрения. Такой подход позволяет существенно сократить ошибки, уменьшить трудоемкость, повысить производительность труда (информация на каждом этапе вводится только один раз и используется на следующих этапах; вся работа выполняется на одной модели данных, которая на каждом этапе «обрастает» информацией).

ADEM-VX содержит средства автоматизации для различных видов инженерной деятельности, оперативное взаимодействие которых является ключом к рентабельному производству:

• Vault - система электронного архива. Создание единого информационного пространства конструктора-технолога с поддержкой функций легкой PDM системы. Ведение электронных составов изделия.
• CAD - система для конструирования, моделирования и оформления КД.
• Assembly - система для создания и ведения сборок
• CAPP - система для проектирования технологических процессов по практически всем направлениям (механообработка, сборка, сварка и др.). Оформление технологической документации в соответствии с ЕСТД и СТП предприятия.
• CAM - система программирования любого оборудования с ЧПУ.
• NTR - система укрупненного нормирования.
• i-RiS - корпоративная справочно - информационная система.

Укрупнено можно выделить следующие этапы КТПП:

• создание модели сборки изделия, формирование электронной структуры изделия (конструкторский состав), выпуск конструкторской документации (спецификации, деталировки, ведомости);
• составление межцеховых технологических маршрутов обработки деталей и сборки изделий (расцеховка), предварительное материальное и трудовое нормирование (технологический состав), формирование сводных технологических ведомостей;
• проектирование техпроцессов (единичных, типовых, групповых, сквозных), программирование станков с ЧПУ, материальное и трудовое нормирование, выпуск технологической документации;
• Передача информации в MES, ERP системы.

Рассмотрим более детально каждый этап с использованием программных средств, предлагаемых нашей компанией.

Очевидно, что для обеспечения эффективной подготовки производства структура изделия должна быть представлена в электронном виде. Электронную структуру изделия (ЭСИ) можно представить как единое информационное пространство (ЕИП) для выполнения всей технической подготовки производства. Для организации ЕИП на всех этапах подготовки производства в системе ADEM применяется модуль Vault.

Электронную структуру изделия в ADEM Vault допускается создавать различными способами.

Автоматическое создание ЭСИ при проектировании изделия в САПР. В качестве САПР, в которой создается модель сборки изделия, используется ADEM Assembly. Это подсистема ADEM для вариационной параметрической сборки и предназначена для эффективного проведения работ с крупными сборками. При этом в ADEM Vault автоматически формируется ЭСИ на основе полученной модели сборки изделия с установленными ассоциативными связями, благодаря чему можно эффективно работать с моделью сборки.

Полуавтоматически, собственными средствами системы управления данными об изделии ADEM Vault. В структуру изделия могут быть добавлены элементы состава (сборочные единицы, детали, комплексы, комплекты и др.) и определены их свойства, устанавлены связи между ними. Проектирование структуры изделия осуществляется по принципу "сверху вниз" и в этом процессе могут принимать участие параллельно несколько специалистов. Начиная с версии 8.3 можно работать в системе ADEM Vault как традиционным способом, так и с использованием внешнего приложения AdemVaultExplorer. Для удобства работы реализована порционная загрузка данных, поиск документов по контексту, добавлена информация для элемента ЭСИ: «Куда входит», «Состоит из». При необходимости можно сформировать сводные ведомости в формате MS Excel как на изделие в целом, так и на отдельные его составные части.

Импортирование из других систем. Если проектирование модели сборки изделия выполняется в других системах САПР (UG, Solid Works и др.), то структуру сборки можно импортировать, используя ее электронное описание. Это может быть файл формат XML, XLS и др., технология COM, Net Framework. Стоит отметить, что при этом исключается двойной ввод данных, НО, к сожалению, невозможно сохранить при этом ассоциативные связи между моделью сборки и получаемой электронной структурой изделия. Поэтому этот способ формирования ЭСИ в ADEM Vault мы не рекомендуем.

К каждому элементу структуры изделия можно присоединить конструкторские документы (2D чертеж, 3D модель детали, 3D модель сборки и др.), при этом прикрепляемые документы совсем не обязательно должны быть в формате ADEM. На основе данных, которые введены на этом этапе в ЭСИ, можно сформировать всю номенклатуру вторичных документов (деталировки, спецификации, ведомости спецификаций, ведомости покупных изделий и др.) в соответствии с требованиями ГОСТ 2.102-68.

Этап технологической подготовки производства тесно связан с предыдущим этапом, так как входной информацией для ТПП являются модели, чертежи, спецификации и т.д., которые хранятся в электронной структуре изделия и представляют собой конструкторский состав.

На каждый элемент конструкторского состава, хранимого в ADEM Vault, задается свой межцеховой маршрут изготовления, формируется ведомость технологических маршрутов как на отдельные составные части изделия, так и на все изделие в целом (ГОСТ 3.1122-84). Межцеховые маршруты можно создавать, задавая не только подразделения, но и виды выполняемых работ, которые в дальнейшем могут быть использованы при выполнении трудового нормирования и проектировании технологических процессов. Отметим, что уже на этом этапе можно выполнить укрупненное подетальное трудовое нормирование. Для решения этой задачи применяется NTR - новый продукт в линейке программных средств, предлагаемых нашей компанией, с помощью которого можно быстро и эффективно определить предварительную стоимость изготовления на основе укрупненных норм времени. Определение норм времени можно осуществить на основе как стандартных карт с нормами времени («Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках», «общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно - сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного типов производства» и др.), так и на основе карт, которые используются на предприятии. Сформированный расчет трудоемкости можно автоматически представить в виде маршрута и использовать его как шаблон для проектирования технологического процесса в ADEM CAPP.

Материальное нормирование условно можно разделить на расчет параметров заготовки из материала, заданного конструктором, и расчет норм расхода вспомогательных материалов и материалов, заданных в спецификации. Для учета вспомогательных материалов на данном этапе необходимо указать типовые технологические процессы с заданными удельными нормами расхода. При этом, основываясь на 2-D и 3-D характеристиках детали/изделия (объем, площадь и др.), система автоматически рассчитает реальные нормы расхода с учетом входимости детали/сборочной единицы в ЭСИ. Автоматически рассчитывается масса сборочных единиц на основе масс деталей в нее входящих.

Как правило, введенной информации достаточно для предварительной оценки трудоемкости и материалоемкости изготовления изделия. На этом этапе можно сформировать сводные ведомости (ведомость материалов, ведомость специфицированных норм расхода материалов, ведомость трудоемкости). Ведомости могут быть сформированы в виде документов согласно ЕСТД либо выведены в формат MS Excel. Стоит отметить, что если по ЕСТД форма жестко определяется стандартом, на основе которого формируется документ, то форма выходной ведомости в формате MS Excel может быть переопределена пользователем.

Открытая архитектура системы позволяет выполнить адаптацию существующей модели данных, выходной документации, алгоритмов расчетов, в соответствии с требованиями каждого конкретного заказчика.

Основным и самым трудоемким этапом ТПП является собственно технологическое проектирование. В зависимости от серийности производства разработка технологических процессов ограничивается маршрутной технологией (в индивидуальном и мелкосерийном производствах) либо разрабатывается более подробная пооперационная технология (средне - и крупносерийное производство). Проектирование технологических процессов в интегрированной системе ADEM выполняется в модуле ADEM САРР. Пользователю предоставлен удобный интерфейс: проектируемый маршрут в виде дерева, форма и вид диалогов по вводу параметров, сервисы, обеспечивающие надлежащий функционал системы, автоматизация рутинных расчетов и др. Хранение технологических процессов организовано в системе ADEM Vault в виде присоединенных документов к элементам ЭСИ (так же как 2D, 3D модели).

Хочется отметить особенности проектирования ТП сборки/сварки. Проектирование технологии по этим направлениям выполняется в контексте ЭСИ. Т.е. на основе технологического состава автоматически формируются элементы комплектовочной карты, как на основе отдельных сборочных единиц, так и на основе всего электронного состава изделия с учетом базового исполнения и переменных данных по исполнениям, которые в дальнейшем используются при оформлении переходов и операционных карт сборки. Стоит отметить, что при этом элементы комплектовочной карты ассоциативно связаны с элементами ЭСИ. На любом этапе проектирования можно проверить использование элементов комплектовочной карты в ТП (все ли элементы используются в процессе сборки, не превышено ли их использование в ТП по заданному количеству и т.д.). Начиная с версии 8.3, в ADEM VX появилась возможность проектирования ТП сборки на все изделие, а не только на его составные части. Для этого реализовано заполнение шапки операционных карт на основе обозначений собираемых узлов, использование элементов комплектовочной карты с учетом контекста «Куда входит», формирование комплектовочной карты по собираемым сборочным единицам, с автоматическим вычислением номеров операций, в которых задействован элемент комплектовочной карты.

Одной из основных проблем, с которой сталкивается технолог при проектировании технологии, это поиск той или иной информации. Для удобства работы в линейке продуктов группы компании ADEM появилась новая корпоративная справочн - информационная система i-Ris, предназначенная для использования в различных предметных областях. Программный продукт использует технологию «клиент-сервер», что позволяет поддерживать многопользовательский режим работы и масштабируемость системы в целом. Для взаимодействия удалённых объектов используется технология Net Remoting. В качестве хранилища информации пользователь может выбрать реляционную базу MS Access, MS SQL Server, Oracle или любую другую. Программный продукт способен функционировать на одном отдельно стоящем компьютере, в локальной сети организации, а также в среде Интернет. Поддержка механизма ClickOnce позволяет запускать программный продукт и одновременно проверять наличие опубликованных на Web-сайте разработчика обновлений одним нажатием клавиши. Для сопряжения с другими программными продуктами используется технология XML, COM, Net Framework.

Основой i-Ris является объектно - ориентированное ядро системы, т.е. i-Ris оперирует не с записями базы данных, а с вполне конкретными объектами, которые составляют предметную область системы. Основываясь на этих принципах, можно реализовать различные прикладные задачи. Достаточно описать объект, поместить его описание в предметную область, и система обеспечит хранение объекта в базе данных, работу с ним, взаимодействие между объектами и др. Используемый объектно-ориентированный способ программирования с помощью механизма наследования позволил создавать и разрабатывать объекты практически любого уровня сложности. Благодаря платформе Net Framework компиляция исходного кода, отвечающего за предметную область, выполняется «на лету». Примером прикладных областей могут служить:

• Справочник материалов и сортаментов
• Справочник инструментов
• Справочник оборудования
• Классификатор операций

Стоит отметить, что одним из достоинств ADEM CAPP является единое технологическое пространство, в котором содержится информация как об операциях, выполняемых на универсальном оборудовании, так и об операциях, выполняемых с использованием оборудования с ЧПУ. Вследствие этого не возникает двух различных маршрутов при описании обработки на станке с ЧПУ (см. Рис. 6). Вся информация из дерева ТП (операции, в том числе операции с ЧПУ, переходы, оснастка, режимы резания, нормы времени и др.) автоматически попадают в формируемые маршрутные, операционные карты, ведомости оснастки, карты наладки и другие. Следует отметить, что в маршрут обработки на оборудовании с ЧПУ можно добавлять дополнительную информацию, не используемую при расчете управляющей программы, но необходимую для оформления выходных документов. Это могут быть установочные переходы, переходы технического контроля, технические требования, примечания, приспособления и т.д. Для эффективной работы технолога и технолога - программиста используется единая информационная база данных по операциям, оборудованию, оснастке, материалам для универсальных операций и операций с использованием станков с ЧПУ под управлением i-Ris.

Для некоторых типов производств базовым документом является ведомость деталей. Формирование ведомостей деталей к типовым/групповым технологическим процессам, используемым при изготовлении изделия, осуществляется в автоматическом режиме. Для этого необходимо выбрать типовой/групповой ТП, изделие. Полученную ведомость деталей можно доработать (дополнить операциями, выполняемыми при изготовлении каждой конкретной детали из выбранного типового ТП, отличительными режимами, инструментом/оснасткой, эскизами) и сформировать полный комплект технологических документов (ведомость деталей, карта типового технологического процесса, ведомость оснастки и т.д.).

В случае, если в маршруте применяются операции, выполняемые по типовым техпроцессам, можно в соответствующем поле объекта «Операция» указать ссылку непосредственно на файл с типовым ТП. Эту ссылку в дальнейшем можно использовать для формирования сквозного маршрута при передаче данных в MES/ERP системы, для открытия ТП для просмотра, получении информации из ТП при формировании ведомостей материалов, ведомости трудоемкости.

Трудовое нормирование можно рассматривать как важнейшую составляющую в организации производства. В системе реализована возможность автоматического нормирования объектов технологического процесса для любого типа производства (единичного, мелкосерийного, крупносерийного, массового) по общемашиностроительным нормативам труда. На основе нормативов система автоматически определяет нормы вспомогательного, подготовительно-заключительного, штучного времени. Используя систему NTR, можно выполнить пооперационное нормирование элементов технологического процесса по укрупненным нормам.

Следующим после КТПП идет этап производства, на котором работают системы класса MES/ERP. Информация, накопленная на этапе КТПП, является исходной для MES/ERP систем, используемых на предприятии. Для корректной передачи данных необходимо, чтобы справочники, которые используются в системах, были едиными, либо синхронизированы. Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки. Опыт внедрения показывает, что вариант с синхронизацией справочников или их отдельных элементов является наиболее предпочтительным. Одной из причин такого предпочтения является то, что в системах хранятся различные атрибутивные данные одного и того же объекта. Примером может служить материал. Для системы САПР актуальны его химико-физико-механические параметры, в то время как для системы управления предприятия - поставщики этого материала и его стоимость. Синхронизировать данные справочников можно по внешним ключам, либо задействовать параметры, которые определены ЕСТД и применяются для идентификации данных во время всего жизненного цикла изделия. Например, код материала, код операции, код профессии, код оборудования и т.д. Поэтому возникает вопрос: «Как можно передать информацию, полученную в процессе КТПП в систему управления и планирования предприятием?» Всю необходимую информацию для функционирования этих систем можно получить из общей базы данных об изделии, хранимой в ADEM Vault. При необходимости, используя функционал ADEM Vault API, можно автоматизировать процесс передачи под конкретную MES/ERP систему.

Стоит отметить, что в рамках данной статьи нам удалось осветить лишь часть всех нововведений. За кадром осталось ещё множество новых функций и возможностей.

авторы статьи: Андрей Красильников, Игорь Ямаев