Системы автоматизированного проектирования (САПР) участков и цехов

Для качественного проектирования и сокращения его сроков всё чаще используется система автоматизированного проектирования (САПР). Эффективность принятых решений оценивается расчётом технико-экономические показателей.

При разработке или выборе САПР следует ориентироваться на системы, которые осуществляют сквозные и непрерывные процессы принятия решений при разработке объектов проектирования, упорядочения процессов сбора и переработки информации и сокращают взаимосвязи между разработчиками за счет унификации решений, типизации взаимных требований между частями проекта, а также позволяют из разработанной совокупности вариантов выбирать оптимальный [2].

Непрерывность процесса принятия решений обеспечивается за счет стандартизации взаимных требований разделов проекта, создания нормативов, базы унифицированных решений и централизованного хранения справочной информации.

Основу САПР производственных систем обычно составляют четыре иерархических уровня и две подсистемы — проектирующую и обеспечивающую. Первая подсистема является предметно-ориентированной частью САП и решает проектные задачи, а вторая содержит общесистемные методы и средства, обеспечивающие выполнение проектирования. На первом уровне иерархии САПР выполняется окончательное формирование проекта и используются решения второго уровня. На втором уровне выполняется проектирование основной и вспомогательных систем. На третьем и четвертом уровнях иерархии каждая подсистема представлена в виде совокупности программ и подпрограмм.

При проектировании участков и цехов на САПР решаются следующие задачи:

1. Расчёт общей трудоемкости и станкоемкости по типам оборудования для заданной программы выпуска.

2. Расчёт количества оборудования, основных и вспомогательных рабочих.

3. Расчёт производственных и вспомогательных площадей.

4. Выполнение компоновки цеха.

5. Выполнение планировки оборудования.

5. Расчёт вспомогательных служб (расчёт площади складов и количества транспортных средств, режущих и вспомогательных инструментов, контрольно-измерительных средств и др.).

6. Расчёт технико-экономических показателей проекта.

Принятие проектных решений осуществляется на основе проведения математического эксперимента с моделированием проектируемого объекта или составляющих элементов. Компьютер управляет ходом проектирования и согласует принимаемые решения с показателями эффективности объекта. Это согласование возможно лишь при наличии в его памяти комплекса моделей проектируемых объектов и машинного архива нормативно-справочных данных (банка данных).

Проектирование механосборочного производства является многофункциональным и итерационным процессом, поэтому между различными видами его обеспечения существует тесная взаимосвязь. Структура обеспечивающей системы приведена на рис. 4.1 [2].

Рис. 4.1. Структура обеспечения САПР [2]: 1 – теория автоматизированного проектирования; 2 – принципы унификации, оценочные показатели и нормативы; 3 – математические методы, модели, алгоритмы и языки описания объектов; 4 – информационное наполнение банков данных; 5 – структура и схема информационных потоков; 6 – форматы документации; 7 – вычислительные средства; 8 – терминальное оборудование; 9 – средства передачи информации; 10 – средства хранения информации; 11 – операционные системы; 12 - системы программирования; 13 – управление базами данных, специализированные управляющие программы; 14 – управление диалогом и машинной графикой; 15 – программные модули, модули инженерных расчетов и другие программы; 16 – управление автоматизированным проектированием; 17 – совершенствование структуры проектной организации; 18 – технология автоматизированного проектирования

В начальной стадии проектирования компьютерная программа выполняет декомпозицию (разделение) объектов проектирования для выделения объектов, которые являются однородными по физическим и формальным признакам, а также в целях учета их взаимосвязей для последующего агрегатирования (сбора воедино) выделенных элементов.

При декомпозиции объектов используют принципы функциональности и минимальности. Принцип функциональности состоит в том, что выделенные при декомпозиции элементы должны быть по возможности обособлены, т. е. для них можно сформулировать собственную цель функционирования.

Принцип минимальности состоит в получении минимума уровней декомпозиции, что сокращает размерность (количество единиц измерения) задач унификации. Степень унификации должна ограничиваться таким уровнем, на котором задача унификации может быть решена без раскрытия внутреннего содержания элемента.

Структурная схема системы автоматизированного проектирования представлена на рис. 4.2.

Рис.4.2. Структурная схема САПР [2]

Решение задач проектирования выполняется по двум основным направлениям: 1) разработка методов и средств повышения эффективности и качества решений, т. е. решений, обеспечивающих наиболее высокий удельный выпуск продукции на единицу капитальных вложений; 2) создание способов повышения производительности труда проектировщиков.

Важным условием обеспечения эффективности проектов является развитие методов вариантного проектирования при неполной информации, выбора и оценки экономичных решений на основных этапах проектирования. При традиционном проектировании оценка качества решений, как правило, выполняется на заключительной стадии разработки, причем большинство из них определяется приближенно. Создание нормативной базы проекта обеспечивает оценку промежуточных решений и организацию непрерывных процессов проектирования.

Качество проекта характеризуется совокупностью свойств проекта, обусловливающих его пригодность для выполнения в соответствии с назначением конкретных функций, которые закладываются при его разработке и проявляются при реализации и эксплуатации. Уровень качества проекта представляет собой относительную характеристику, основанную на сравнении технико-экономических показателей качества с соответствующими совокупностями нормативных показателей [2].

Качество проектов определяется технологической дисциплиной и качеством труда исполнителей, ритмичностью процесса разработки, полнотой и объективностью нормативно-методической базы, технологическим обеспечением процесса проектирования, методами и средствами разработки проектов и соответствующей организацией труда проектировщиков.

Для разработки нормативно-методического обеспечения и новых способов проектирования должны быть созданы специальные подразделения: отдел автоматизированного проектирования с вычислительным центром и автоматизированными рабочими местами, сектор качества, сектор унификации проектных решений, лаборатория анализа запроектированных мощностей, сектор авторского надзора, сектор научной организации труда, сектор автоматизированной системы управления (АСУ) проектной организации, нормоконтроль.

При проектировании САПР тесная взаимосвязь частей проекта усложняет моделирование и алгоритмизацию проектирования. Наибольшие трудности возникают при оптимизации качества проекта в целом. Решение задачи, полученное при поэтапной оптимизации по отдельным параметрам качества, может значительно отличаться от оптимального решения задачи в целом. Для устранения этого явления и увеличения эффективности проектирования требуется итерационный процесс, т. е. проектирование выполняется несколько раз с учётом данных, полученных на предыдущей итерации (при предыдущем проектировании). Применение быстродействующих компьютеров позволяет реализовать этот принцип без особых проблем.