Основные методы проектирования технологических процессов

Различают два основных метода проектирования технологических процессов:

1. Метод адресации к унифицированным (типовым или групповым) технологическим процессам.

2. Метод синтеза технологических процессов.

3. Поиск детали аналога и заимствование процесса на деталь-аналог

Метод адресации - это метод основанный на использовании метода групповой обработки деталей и организации группового производства. Для этого метода характерна высокая типизация решений. Предельная типизация решений достигается при использовании типовых ТП. Разновидностью метода адресации является метод, основанный на заимствовании существующих ТП на основе поиска деталей - аналогов.

Общая схема проектирования методом адресации может быть показана следующим образом:

где Д - модель детали;

КД - модель комплексной детали;

УТП - унифицированный технологический процесс;

РП - рабочий ТП.

Модель k - ой комплексной детали - это описание множества деталей, которые можно обработать на k-м УТП.

1 этап проектирования - предназначен для поиска (адресации) комплексной детали. Результатом выполнения этого этапа является номер выбранной комплексной детали.

2 этап проектирования - предназначен выборки из базы данных модели унифицированного технологического процесса для найденной комплексной детали.

3 этап проектирования - предназначен для настройки унифицированного технологического процесса на обработку заданной детали. На этом этапе модель УТП преобразуется в модель рабочего технологического процесса, по которому будет обработана заданная деталь.

Достоинства метода адресации: 1. Работает быстро, так как метод основан на типизации решений. 2. Используются все достоинства метода групповой обработки деталей и организации группового производства такие как: Использование высокопроизводительного оборудования при малых партиях деталей. Специализация рабочих мест. Эффективная организация и планирование производства. Ограничение метода адресации: Использование этого метода возможно лишь в условиях, когда на предприятии имеется развитая групповая технология.

Метод синтеза является универсальным методом, предназначенным для проектирования технологических процессов на детали и сборочные единицы для любых изделий.

В основе метода лежит положение о том, что процесс проектирования технологических процессов является много уровневым и итерационным. Наиболее общие решения принимаются на первом уровне. Далее происходит оценка и отбор полученных вариантов по какому либо критерию. Полученные варианты участвуют в принятии решения на втором уровне и так далее. При уточнении ранее принятых решений может оказаться, что эти не могут быть использованы, поэтому необходим возврат к предшествующим уровням, т. е. возникает обратная связь, необходимая для осуществления итерационных процессов.

Достоинства метода синтеза: метод является универсальным и теоретически позволяет проектировать технологические процессы для любых деталей; метод ориентирован на использование стратегии "сначала вширь, а затем вглубь", т. е. позволяет выполнять направенный поиск и достаточно быстро проектировать оптимальные технологические процессы. Недостатки метода синтеза: Метод является сложным и поэтому процесс проектирования ТП идет достаточно долго; Чем выше уровень автоматизации, тем сложнее настраивать систему проектирования на условия предприятия и сложнее ее сопровождать.

Проектирование ТП на основе заимствования технологии детали-аналога. В этом методе в первую очередь выполняют поиск детали-аналога.^* Поиск детали-аналога можно осуществить 2 способами:

1. В ручную (по децимальному номеру в архиве);

2. На ЭВМ с помощью информационно-поисковой системы (ИПС).

Поиск на ЭВМ может осуществляться по общим характеристикам детали; например: габариты (длина, диаметр, ширина), форма по коду ЕСКД. Необходимо чтобы все детали были закодированы и занесены в базу данных. Но на большинстве предприятий нет баз данных с характеристиками деталей. Накопление БД будет происходить постепенно. Чем полнее будет база данных, тем выше вероятность нахождения поиска детали- аналога.Количество деталей в базе может достигать сотни тысяч. Трудоемкость создания такой базы зависит от полноты информации о детали, которая заносится в базу данных. Наиболее просто заполнить БД только по общим характеристикам. Результаты поиска будут возможно не совсем точным, т. е. могут выбраться детали не очень подобные, но зато сам поиск будет идти достаточно быстро. Если выполнять полное кодирование деталей, то поиск будет выполняться более точно, однако трудоемкость заполнения такой базы данных будет весьма высокой.

Если найдены детали-аналоги, то технология их изготовления не всегда может подойти для заданной детали: Во-первых, деталь-аналог может иметь устаревшую технологию ее изготовления. В технологическом процессе может использоваться технологическое оснащение, которое уже отсутствует на предприятии.

Во-вторых, если партии детали-аналога и проектируемой детали сильно отличаются, то найденный процесс трудно будет заимствовать

Если процесс найден и может быть использован, то целесообразно вернутся к САПР ТП, в которой используется метод адресации и отредактировать найденный ТП применительно к заданной детали.

Совместное использование методов. Так как каждый метод имеет свои ограничения, то целесообразно использовать их совместно. Методы проектирования целесообразно использовать в следующей последовательности:

• Метод адресации.
• Метод синтеза.
• Поиск детали аналога и заимствование процесса на деталь-аналог.

Если при проектировании методом адресации не удалось спроектировать ТП, то необходимо переходить к методу синтеза. Если технолога постигла неудача при использовании метода синтеза ТП, то целесообразно осуществить поиск детали-аналога и постараться заимствовать технологический процесс на деталь-аналог. Если процесс найден и может быть использован, то целесообразно вернутся к САПР ТП, в которой используется метод адресации и отредактировать найденный ТП применительно к заданной детали.

Современные информационные технологии

5.Организация проектирования технологических процессов на основе современной информационных технологий

5.1. Современные информационные технологии

В современных условиях ТПП рассматривается как составная часть жизненного цикла изделия. При таком подходе эффективное функционирование ТПП достигается лишь на основе применения современных информационных технологий (ИТ). Поэтому на промышленных предприятиях начинают применять эти технологии. Важный аспект использования ИТ - возможность по-новому организовать информационное взаимодействие САПР ТП с проблемной средой независимо от уровня автоматизации и применяемого метода проектирования. Таким образом, открывается путь к созданию САПР ТП нового поколения.

Современные ИТ представляют собой комплекс инструментальных средств и методик по их использованию, направленных на организацию управления и информационную интеграцию автоматизированных подсистем предприятия. Наиболее важными составляющими ИТ являются:

• системы управления документами;
• PDM - системы;
• автоматизированный документооборот;
• Web - технологии;
• виртуальные рабочие места;
• 3-х мерная графика.

Рассмотрим влияние этих составляющих на процесс проектирования ТП.

Система управления документами (СУД), позволяет осуществить авторизованный доступ ко всем информационным ресурсам предприятия. СУД обслуживает электронный архив и выполняет следующие основные функции:

• ведение на различных носителях распределенных архивов разнородной конструкторской, технологической, экономической и коммерческой документации в компьютерной иерархической сети (архив рабочей группы, архив отдела, архив предприятия и т.д.);
• авторизация пользователей и рабочих групп, описание рангов доступа к документам и защита данных от несанкционированного доступа;
• возможность быстрого поиска и просмотра документов без загрузки приложения.

Принципиально важной является возможность хранения в архиве документов с чертежами деталей, файлы с твердотельными моделями деталей и операционных заготовок, а также комплекты с технологическими документами и параметрические модели технологических процессов. Возможность указанной информации дает возможность стадиях эффективно проектировать технологические процессы с последующим проектированием операционных заготовок, разработкой управляющих программ и конструированием технологического оснащения. Быстрый доступ и является необходимым условием для эффективной реализации принципа преемственности конструкторских и технологических решений.

Одной из наиболее мощных систем ведения архива документов является система DOCSOpen фирмы PC DOCS.Inc, позволяющая осуществлять ведение распределенных архивов документов и управление архивами в архитектуре "клиент/сервер", ориентированной на стандарты серии ISO 9000.

В условиях жесткой конкуренции очень важное значение приобретает контроль за процессом разработки проекта и изготовления изделий. Автоматизация функций ведения проекта и контроля за разработкой и изготовлением изделия системам большинство фирм считает приоритетными прия автоматизации управления предприятием.

Для автоматизированного управления проектом в настоящее время разработано много систем, получивших название EDM-системы (Enterprise Data Management - система управления проектами). Аналогичное назначение имеют TDM-системы (Technical Data Management - система управления документами).

EDM-система, по существу, представляет собой настройку над СУД, так как для создания EDM- системы необходимо добавить лишь следующие функции:

• ведение структуры состава изделия (визуализация структуры в виде дерева папок и документов и редактирование этого дерева);
• быстрый вывод содержания документов при просмотре состава изделия;
• выполнение изменений в документах с помощью приема "красный карандаш";
• контроль выполнение проекта;
• интеграция на уровне пользовательского интерфейса с другими CAD-системами, а также с CAM/CAE/MPR - системами;
• составление спецификаций, учет применяемости деталей и CE.

В EDM-системах в учетной карточке документа для осуществления жизненного цикла документа фиксируют статус и доступность документа.

Практически все основные разработки промышленных CAD/CAM-систем дополнили свои продукты PDM - системой. Примером такой системы можно назвать CPDM фирмы Cimatron, а также STELLAR фирмы TDM Formtek.

Практика функционирования EDM показала, что кроме автоматизированного ведения проекта изделия и решения комплекса задач на основе дерева состава изделия, необходим жесткий контроль за прохождением документации по различным подразделениям, т. е. необходимо автоматизировать функции ведения документооборота.

Автоматизация ведения документооборота необходима не только для ТПП, но и для предприятия в целом, поэтому в настоящее время разработано большое количество систем, получивших название PDM-системы (Product Data Management - системы управления данными о продукте (об изделии)).

Основным отличием PDM-системы от EDM- системы является наличие средств маршрутизации прохождения документов. В PDM-системах точкой фокуса является не документ, а работа, которую необходимо выполнить исполнителю в определенные сроки с использованием одного или комплекта документов. Работы объединяются в так называемый "деловой процесс", который в общем случае отображается графом типа "сеть". Поэтому основной объект, с которым манипулирует PDM-система? это карта делового процесса, содержащая последовательность обработки информации в рамках какой-либо подсистемы, либо предприятия в целом. Технология автоматизации деловых процессов, обычно называемая workflow, признана важнейшим средством, позволяющим осуществить интеграцию по управлению подсистем, при наличии, естественно, единого информационного пространства.

Предоставляемые PDM - системой возможности Web- технологий позволяют с одной стороны использовать удаленные базы данных, необходимые для проектирования ТП, а с другой стороны - позволяют организовать виртуальные рабочие места (ВРМ) технолога. Использование ВРМ позволяет в самых сложных случаях привлечь к проектированию технологических процессов высоко квалифицированных специалистов и тем самым повысить качество проектируемых ТП.

Возможность использования 3-х мерной графики позволяет по- новому организовать работу с графическими объектами. Трехмерная модель детали с помощью CAD - системы последовательно дорабатывается до трехмерных моделей операционных эскизов. Высокая наглядность трехмерных моделей операционных эскизов, возможность их использования для разработки управляющих программ делают такие модели весьма перспективными для их использования при проектировании технологических процессов.

Так как PDM - система включает в себя и СУД и EDM - систему, то, в дальнейшем, будем рассматривать только PDM - системы.

Что дает, какая эффективность от применения достаточно сложных и дорогих PDM - систем?. Принципиально важным является то обстоятельство, что объект (документ или модель объекта) находится всегда в одном месте: в электронном архиве, а не блуждает по отделам и бюро. К нему всегда возможен одновременный доступ лиц, которым это разрешено. Таким образом, наличие СУД позволяет:

Во-первых, выполнять распараллеливания работ над объектом, как это было показано выше, и, следовательно, сокращение сроков ТПП.

Во-вторых, повышать достоверность информации за счет изменения документа (модели) только в электронном архиве. Например, конструктор прессформ уже не будет работать с устаревшим чертежом детали (заготовки) и переделывать конструкцию прессформы после запоздалого получения исправленного чертежа или извещения на изменение.

В-третьих, уменьшать затраты на изменения. Известно, что примерно 75% всех ошибок возникает на стадии конструирования и подготовки производства, но большинство из них определяется лишь на стадии производства, при этом устранение ошибок в 100 раз дороже, чем на первых стадиях.

В-четвертых, повышать скорости поиска документов с нужными данными. Многие СУД имеют эффективные средства поиска, включая поиск документов по их содержанию.

В-пятых, не тратить время на перемещение документа, документ невозможно потерять.

В свою очередь, использование EDM-систем создает дополнительные возможности:

Во-первых, позволяет уменьшить время на составление спецификаций и учет применяемости деталей и СЕ.

Во-вторых, позволяет уменьшить время контроля правильности разработки детали или СЕ. Конструктор может быстро вставить твердотельную модель детали в модель сборочной единицы и посмотреть, как будет расположена деталь в СЕ. Аналогичную процедуру можно выполнить и над сборочной единицей. Это весьма удобный прием, позволяющий сразу найти ошибки конструирования, которые раньше определялись лишь на стадии сборки изделия.

В-третьих, позволяет уменьшить время анализа состояния проекта за счет использования дерева состава изделия и получения сводок, что и кем сделано и что еще нужно сделать.

В-четвертых, позволяет увеличить скорость проведения изменений за счет приема " красный карандаш ".

В-пятых, позволяет уменьшение времени проектирования за счет заимствования деталей и СЕ из других организаций, работающих с другими CAD-системами за счет операций импорта-экспорта.

Таким образом, важность и необходимость применения ИТ не вызывает сомнения, однако инструментальные средства, реализующие ИТ являются достаточно сложными и их применения вызывает определенные сложности у пользователей. Поэтому необходимо рассмотреть более подробно способы использования ИТ при проектировании технологических процессов.