Созданная в МГТУ "СТАНКИН" система автоматизированного технологического проектирования "ТЕМП" представляет собой набор инструментальных средств для проектирования технологической документации с различной степенью автоматизации.

Идеология и основные методы проектирования

За 15 лет применения программно-методического комплекса "ТЕМП" нами совместно с пользователями накоплен опыт автоматизации работ для следующих переделов: механообработка, лакокрасочные покрытия, окpаска поpошковыми кpасками, окpаска в электpическом поле, штамповка, сборочные и сборочно-сварочные технологические процессы. Для каждого из переделов допустимо проектирование различными методиками: от работы в диалоге и синтеза на основе типовых решений до автоматического проектирования комплекта технологической документации. При этом проектирование документов может быть осуществлено как по отечественным, так и по международным стандартам.

В ходе проектирования обеспечивается комплексный контроль технологической документации, ведение архива и редактирование программ ЧПУ, расчет режимов резания и нормирование времени по различным специализациям и различным методикам, нормирование расхода материалов, интеграция документов различных специализаций. Например, генерация полуфабрикатов маршрутно-операционных карт технологических процессов различных специализаций на основе материальной спецификации, расчет расценок на изготовление изделия и формирование многих других сводных документов (таких как, ведомости оснастки и оборудования, документы по расчету загрузки оборудования, работа с конструкторскими спецификациями и документами по составу изделий). На базе этих сквозных документов реализовано решение таких задач как расчет применяемости деталей в изделии, интеграция с базами данных по составу изделий, материалов, специальных средств измерения, с конструкторскими системами, системами управления производством, автоматизированное управление процессом технологического проектирования и т.д.

Все это разнообразие сфер применения системы удалось достичь за счет идеологии адаптируемых и открытых инструментальных средств, настройки на различные формы документов и постепенного повышения степени автоматизации при работе в системе, благодаря возможности наполнения базы данных и знаний параллельно с осуществлением собственно процесса проектирования.

Для начала эксплуатации системы на новом предприятии или в рамках новой специализации достаточно сгенерировать средствами системы требуемые формы документов, что позволит технологам начать проектирование документации в диалоговом режиме, постепенно наполняя базы данных. Далее происходит более глубокая аккумуляция технологических знаний любой сложности с помощью написания технологических процедур на предметном макроязыке, позволяющем задействовать как любую из компонент системы, так и внешние программы и системы, работа с которыми необходима для достижения эффективных результатов проектирования.

Известны случаи, когда после установки системы на конкретном предприятии на ее базе создавались САПР ТП с достаточно серьезной степенью автоматизации проектирования самими пользователями без участия разработчиков. Так произошло, например, с созданием системы проектирования технологических процессов на лакокрасочные покрытия.

По итогам внедрения системы на десятках предприятий мы пришли к выводу, что высокой степени автоматизации при работе в САПР ТП можно достичь только в результате кропотливого накопления данных и знаний о процессе технологического проектирования в конкретных производственных условиях, более того, с конкретными пользователями. Важным условием успеха внедрения является удобство "общения системы с пользователем" - возможность развития системы без помощи разработчиков.

Приемы проектирования технологической документации, выработанные в процессе более чем 15-летней эксплуатации, можно свести к следующим:

  • ТП по аналогу;
  • на основе типового ТП;
  • на основе типовых операций, переходов;
  • на основе настраиваемого пользователем синтеза технологических переходов;
  • на основе генерации полуфабрикатов технологических документов с использованием информации, пришедшей из других систем или содержащейся в других документах.

Технологическое проектирование

Методики технологического проектирования основаны на постепенном наращивании степени автоматизации при работе в системе. Это наращивание достигается как результат двух параллельных процессов по работе с базой данных и знаний:

  • в диалоговом режиме в специализированном технологическом редакторе;
  • автоматическое проектирование с помощью создания комплексов взаимосвязанных таблиц принятия решений и описания технологических алгоритмов любой сложности на "Предметном макроязыке", существующем в системе для ее развития пользователем без участия разработчиков.

Наиболее часто используемым на многих предприятиях является прием средней степени автоматизации, дающий технологу достаточно большую свободу проявления своих собственных требований к оформлению документации. Это обеспечивается за счет возможности в необходимый момент переходить на режим "прямого документирования". В результате такого проектирования пользователь может получить документ любого содержания. На рис. 1 показана одна из возможных структур взаимосвязанных таблиц принятия решений.

На АО "ТРАНСМАШ" во время проектирования с помощью процедуры "Типовые операции, переходы" происходит синтез перехода по ГОСТу из трех составных частей, далее после выбора связанной с конкретным переходом оснастки и инструмента происходит расчет режимов резания. При этом нужные параметры средств технологического оснащения определяются при поиске в базе данных автоматически. Например, в таблице принятия решений зафиксировано, что при сверлении пользователю, выбирающему режущий инструмент, в первую очередь предлагаются сверла, при поиске сверла учитываются ограничения по его диаметру, а при его нахождении для расчета режимов резания из базы берется значение параметра "Марка режущей части".

На АО "МОВЕН" при проектировании сходным приемом удалось достичь автоматизированного нормирования времени обработки по различным специализациям: холодная штамповка (этапы проектирования приведены на рис.2 и рис.3), сварка-сборка, механическая обработка деталей.

Определение стоимости изготовления изделия

Благодаря организации достаточно жесткого контроля полноты и целостности информации в маршрутно-операционной карте удалось достичь автоматического расчета расценок изготовления изделия. Так, например, при несоответствии параметров "профессия" и "разряд" данным в справочнике ставок система формирует соответствующее сообщение пользователю.

Нормирование материалов

На АО "МОВЕН" автоматизирован процесс нормирования расхода материалов. Нормирование происходит в интерактивном режиме при формировании материальной спецификации. Пользователю предлагается для очередной детали выбрать исходный материал из соответствующего раздела базы данных (рис. 4), затем, учитывая размеры заготовочного листа, размеры заготовки на одну деталь, методики расчета норм расхода материала, количества деталей на изделие, части изготавливаемой детали, количества деталей из одного заготовочного листа и других параметров, происходит расчет норм расхода материала на деталь, на изделие, коэффициента использования материала. Параллельно в данном документе фиксируются код материала, вариант расположения заготовки детали в заготовочном листе, схема раскроя листового материала и другие технологические параметры, позволяющие автоматически получить карту раскроя и полуфабрикат технологического процесса изготовления данной детали.

Расчет количества требуемого материала осуществляется по формулам, связанным с кодами соответствующих разделов БД материалов. В результате выполнения процедуры формируется документ, изображенный на рис. 5.

Интеграция с другими системами

Для осуществления информационной связи между конструкторской и технологической частями подготовки производства в системе есть возможность автоматического формирования на основе конструкторских спецификаций документа "Состав изделия" (рис.6), отражающего все уровни вхождения в изделие деталей, покупных изделий и сборочных единиц. После изменения структуры такого изделия предоставляется возможность автоматически получить и все необходимые спецификации по узлам нового изделия.

В любой момент возможны переходы от "Состава изделия" к просмотру (редактированию, созданию) чертежа детали или сборочной единицы (ДСЕ), чертежа приспособлений, к конструкторской спецификации, к разработке(просмотру) технологической документации. Возможен переход от ТП к разработке операционных эскизов с автоматическим заполнением штампа. Причем, на документе "Состав изделия" можно увидеть общую картину готовности всех перечисленных выше документов.

Удобство такого подхода оказалось бесспорным: и конструкторы и технологи пользуются одной и той же базой данных по составу изделий, одними и теми же документами. При работе с документом "Состав изделия" возможна как работа с графической информацией (просмотр и редактирование чертежей деталей, узлов, чертежей приспособлений для изготовления изделия), так и переход к проектированию технологической документации.

Хотя система "ТЕМП" обеспечивает работу прежде всего с текстовыми проектными документами, при работе в ней возможно проектирование графических и текстово-графических документов. Интеграция с графическими системами была осуществлена на примере систем ACAD и T-FLEX. Во втором случае проектировщик получает больше возможностей, т.к. система T-FLEX изначально создает параметрические графические образы, что позволяет осуществлять стыковку на уровне значения как текстовых, так и графических параметров. На этой основе возможна работа с операционными эскизами и типовыми деталями.

При работе с каталогом архива пользователю предоставляется возможность просмотра (и редактирования) документов, подготовленных различными графическими системами, например, ACAD и T-FLEX. При поиске любого документа предоставляется возможность задания ограничений по любому из параметров, характеризующих конкретный документ.

Управление процессом технологического проектирования

Вся необходимая для ТД информация поступает в САПР ТП из АСУП по сети и под контролем начальника технологического бюро фиксируется в документе-диспетчере, существующем для конкретного технолога. На Электростальском машиностроительном заводе такой документ получил название "Наборки по составу изделия". Кроме информации, поступившей из АСУП, в этом документе отмечается состояние готовности всей технологической документации и факт производства выгрузки всей необходимой информации в БД АСУП.

"Наборка" пополняется при поступлении на рабочее место технолога нового задания на проектирование ТД и сокращается при завершении процесса проектирования комплекта ТД на изделие и выгрузки из них информации в АСУП.

"Наборка" представлена в двух формах:

  1. "Полная наборка" - включает всю информацию, пришедшую из АСУП, а также часть, предназначенную для диспетчеризации процесса технологического проектирования (готовность ТД, выгрузка в АСУП);
  2. "Экранная наборка" - эта информация, необходимая и достаточная для осуществления технологом проектирования комплекта ТД (рис. 7). Каждая строка в ЭН соответствует конкретному технологическому документу: Ведомость заготовок (ВЗ), Техпроцесс на изделие, Техпроцесс на деталь, поэтому для удобства контроля за процессом проектирования комплекта Технологической Документации (ТД) после сдачи технологом готового документа в Центральный архив (ЦА) из ЭН удаляется соответствующая строка. По завершении проектирования комплекта ТД администратор производит выгрузку информации в БД АСУП. При записи документов в ЦА соблюдается принцип защиты авторских прав технолога: корректировать документ разрешается только его же автору.

Таким образом, в данной системе достигнута не только автоматизация технологического проектирования комплекта документации, но и автоматизирован процесс управления технологическим проектированием, управления информационными потоками между САПР ТП и системой АСУП.

Две версии системы

На данный момент существуют два варианта реализации системы. Полная версия системы с максимальным объемом функциональных возможностей реализована в операционной среде MS-DOS, для хранения данных была использована СУБД Btrieve. Использование данной версии не предъявляет высоких требований к вычислительной технике. В эксплуатации могут участвовать персональные компьютеры практически всех поколений (начиная с ПК-286), что является большим преимуществом в условиях спада производственной деятельности машиностроительных предприятий. Вместе с тем сокращение сроков проектирования и повышение качества получаемых результатов путем использования ПМК "ТЕМП" положительно влияют на экономическую ситуацию предприятия, создавая потенциал для повышения экономической эффективности деятельности предприятия, не требуя значительных капиталовложений для компьютеризации деятельности технологических служб производства.

Параллельно с использованием базовой версии системы создается новая версия на базе современных средств вычислительной техники и технологии программирования.

Новая версия системы ориентирована на графический интерфейс Windows 3.1, Windows 95 и Windows NT и является не просто Windows-переложением предыдущего DOS-варианта, а его дальнейшим развитием в направлении объединения функций системы в типовые технологические задачи. Основой такого объединения послужил опыт внедрения системы, а именно выделение типовых решений для разнородных задач, примерный перечень которых приведен выше.

Кроме того, качественно изменился подход к оформлению документов и к методике поддержки документооборота в системе. В этих целях добавлены новые функции работы с комплектом документов: создание документов и/или комплектов документов на основе шаблонов, поддержка целостности и корректности информации внутри одного комплекта, синхронизация проектирования документов между комплектами, комплексная архивация и утилизация. Планируются разработки визуальных средств для реализации ключевых функций системы: записи технологических знаний на предметном макроязыке, интеграции с внешними системами.

По-прежнему много внимания было уделено созданию новых форм документов, как основе адаптации системы к меняющимся условиям эксплуатации и/или расширению круга решаемых задач.

Описанием формы документа является Бланк, содержащий состав проектируемой информации и вид документа на бумаге при его печати. Формирование бланка осуществляется в графическом Генераторе документов.

Генератор документов новой версии значительно расширил свои возможности по оформлению документов:

  • в соответствии с современными требованиями документы могут состоять как из текстовой, так и из графической информации;
  • поддерживается разношрифтовое оформление документов;
  • имеется связь с документами внешних объектов.

После определения новых бланков работа продолжается в специализированном технологическом Редакторе. Новой функцией Редактора является возможность работы в двух режимах - параметрическом и графическом.

Параметрический режим (рис. 8) предназначен для работы с набором проектируемых технологических параметров. При этом информация представляется в компактном виде. Кроме этого, данный режим позволяет работать с документами, у которых определен состав входящей информации, но еще не определен бумажный образ.

Графический режим (рис. 9) предназначен для работы с документами в том виде, в каком они будут печататься на бумаге. Технолог может следить, например, за разбиением операций по страницам и переносом длинных текстов, выбирать различные виды нумерации строк (сплошная нумерация, нумерация по ГОСТу) и т.д. При необходимости возможен переход из одного режима в другой.

К новым функциям Редактора относятся также масштабирование, поворот информации для печати широких форм и работа с внешними объектами. Последняя возможность позволяет создавать любые графические изображения внутри текстового документа, вести разработку операционных эскизов в любой прикладной программе, не выходя из системы, а также обмениваться геометрическими параметрами детали с конструкторскими САПР.