 |
|
Введение. CAD/CAM. АСТПП. Интегрированные CAD/CAM/АСТПП.
Роль CAD/CAM/АСТПП в производственном цикле 8
2.1 Стадии жизненного цикла изделия 8
2.2 Роль CAD/CAM АСТПП в производственном цикле. 9
2.3 Традиционные области применения CAD/CAM/АСТПП 10
2.3.1 Применение CAD/CAM – классификация 10
2.3.2 Вариантное конструирование. 10
2.3.3 Авиастроение: 10
2.3.4 Судостроение: 10
2.3.5 Электротехника 10
2.3.6 Строительство 10
Технология параллельного проектирования 11
3.1 Последовательный подход (ПП) – П - технология 11
3.2 Концепция параллельного проектирования 11
3.3 Проблемы внедрения C-технологий 12
Способы задания параметризованной геометрической модели. 13
4.1 Параметрическое конструирование 13
4.2 ПК с полным набором связей 13
4.3 ПК с неполным набором связей. 14
4.4 Ассоциативная геометрия (АГ) 14
4.5 Объектно-ориентированное моделирование (ООМ) 14
Система управления производственной информацией. PDM – системы. 15
5.1 Что такое системы управления производственной информацией 15
5.2 EPD – полное электронное описание изделия 16
5.3 CALS(Computer Added Layers Support) 16
Состав CAD/CAM. Программное обеспечение CAD/CAM 17
6.1 Программное обеспечение CAD/CAM 18
6.2 Требования, которым должно удовлетворять ПО CAD/CAM 18
6.3 Прикладное ПО 18
6.4 ПО, созданное пользователем (приложение) 18
Средства двумерного черчения 18
D моделирование 19
8.1 Каркасные модели 19
8.2 Поверхностное моделирование 20
8.3 Твердотельное моделирование (ТМ). 21
8.3.1 C-REP. 21
8.3.2 B-REP (метод граничного представления) 22
Системы автоматизированного анализа (CAE). Метод конечных элементов. 22
11 Эргономика и автоматизированные системы 24
9.1 Среднестатистический человек, антропометрия. 24
9.2 Взаимодействие человека и машины 24
9.3 Автоматизированное моделирование процесса взаимодействия человека и машины, применение эргономических пакетов. 25
Введение. CAD/CAM. АСТПП. Интегрированные CAD/CAM/АСТПП.
Словарь терминов:
CAD – computer Aided Design (CAD/CAM)
Общий термин для обозначения всех аспектов проектирования с использованием средств вычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделей изделия. (Твердотельные,3D). А также генерацию чертежных изделий и их сопровождений. Следует отличать что этот термин CAD/CAM по отношению промышленным системам имеет более широкое толкование чем CAD. Он включает в себя как CAD так и CAM и CAE.
CAM – Computer Aided Manufacturing. Общий термин для обозначения системы автоматизированной подготовки производства, общий термин для обозначения ПС подготовки информации для станков с ЧПУ. Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические модели деталей, полученных из систем CAD.
CAE – Computer Aided Engineering. Система автоматического анализа проекта. Общий термин для обозначения информационного обеспечения условий автоматизированного анализа проекта, имеет целью обнаружение ошибок(прочностные расчеты) или оптимизация производственных возможностей.
PDM – Product Data Management. Система управления производственной информацией. Инструментальное средство, которое помогает администраторам, инженерам, конструкторам и так далее управлять как данными так и процессами разработки изделия на современных производственных предприятиях или группе смежных предприятий.
CAD/CAM/CAE/PDM = CAD/CAM
Прогресс науки и техники, потребности развивающегося общества в новых промышленных изделиях обусловлено необходимость выполнения проектных работ. Требование к качеству проектов, к срокам их выполнения становятся все более жесткими по мере увеличения сложности проектируемых объектов. Кроме того, темпы морального устаревания изделий сегодня таковы, что поставленные на конвейер новые образцы часто уже не соответствуют современным требованиям.
Осуществление этих требований стало возможным на основе широкого применения средств ЭВМ на всех этапах производства:
Контроль проектирования, где зарождается исходная модель изделия, технологического проектирования.
Проектирование организации управления производством с формированием данных о материальных и информационных потоках производства.
Изготовление изделий путем выполнения операций над материальным объектом на основе созданной на предварительных этапах информации.
Оценки качества изделия на основе сравнения требуемых и реальных характеристик.
К числу наиболее эффективных технологий CAD/CAM и АСТПП.
1. Что такое CAD/CAM? Ступени развития CAD/CAM.
Примеры использования были даже до того, как сформировался термин CAD/CAM.
В 1955-59 году в МТИ под руководством Росса была разработана система программирования АРТ (авт. прог. станки). АРТ дает возможность подготовки программ для станков с чипом, путем описания длины рабочего кода инструмента. В дальнейшем в процессе разработки систем подготовки программ для станков с чипом не задавать длину кода, а описывать саму деталь. В противоположность сегодняшнему понятию CAD/CAM, тогда понималась растущая возможность использования ЭВМ. САD придумал Cайзерленд. В настоящее время под CAD/CAM процесс проектирования с использованием машинной графики поддерживаемых пакетами ПО для решения на компьютерах аналитических квалификационных экономических и эргономических проблем связанных с проектной деятельностью.
Широкое применение CAD/CAM началось с использованием микроЭВМ. Лидером в разработке была фирма Computer Visual.
1. Ступени развития CAD/CAM:
1 В 70х годах были получены отдельные результаты, показавшие, что область проектирования в принципе поддается компьютеризации. В соответствии с веяниями времени в этот период основное внимание уделялось системам авт. черчения.
2 В 80-х годах внедрились микро и суперкомпьютеры и САПЧ (САП и черчения) стали доступны даже малым фирмам. Когда стол для черчения заменяется на дисплей то повышается скорость работы, повышается уровень опытного чертежника в 3 раза. На цветном
дисплее в 3,5 раза. В это время поставщики АПЧ применяли не только авт. проектирования, но и моделирование 3D. Сначала в 3D были простые поверхности, затем твердотельные изображения.
3 В 90-е годы – период зрелости, осознаны многие реальные задачи практики, исправлены многие ошибки при разработки. Сейчас существуют вопросы интеграции возможности, позволяющих вести речь об автоматизации всего процесса проектирования,
конструирования. Бурный рост функциональности АП с одновременным усложнением ряда ключевых функций и операций, связанных с распознаванием и обработки особенностей форм привел к тому, что на переднем плане стал интерфейс. Актуальны методы отката назад (roll back), которые восстанавливают конкретно проект, несмотря на ошибки как собственные, так и ошибки алгоритмов данных.
В наше время самыми актуальными стали вопросы, связанные с интеграцией разнообразных возможностей, позволяющей вести речь об автоматизации не отдельных элементов, а всего процесса проектирования, конструирования и производства. Бурный рост функциональности CAD/CAM с одновременным усложнением ряда функций, привело к тому, что на первом плане оказались проблемы пользовательского интерфейса.
Чрезвычайно актуальными являются методы отката назад, позволяющие восстановить корректный проект, несмотря на допущенные ошибки, происходящие из-за собственных неадекватных действий и из-за некорректных проектных данных.
В последнее время акцент снова сдвигается в сторону более автоматизированных систем CAD/CAM. В частности, с повышением мощности и эффективности отдельных фаз проектирования с использованием методов, как генетические алгоритмы, нейронные сети и системы баз данных.
Среди достижений последнего 10-летия следует отметить более отчетливое расслоение классов систем. Стало понятно, что поскольку в промышленности имеются большие предприятия, средние, и вообще мелкие, то и автоматизация для них должна быть разной. Сейчас на рынке CAD/CAM/CAE систем имеется большая гамма систем, различающихся по стоимости, по функциональности и по степени охвата проектно-технологической и производственной сферы предприятия.
3 градации систем:
1 Чертежно-ориентированные системы (появились первыми в 70-ые и продолжают использоваться). Это легкие системы для пользователей CAD начального уровня, имеющие урезанный набор функций. Цена до 1000$. Используются на ПК. К ним относятся
AutoCad, ArchiCad, GraphicsCad, IsiCad, CadKey. В основном работают с 2d объектами.
2 Системы среднего уровня (до 8000$), требующие ПК высокого класса со специальным графическим оборудованием или младшие модели рабочих станций, или PISE- процессоры.
Это системы, позволяющие создавать электронную модель объекта в 3д пространстве, которая даст возможность решения задач моделирования вплоть до момента его изготовления. Примеры: Mechanical Desktop (Autodesk), PTI Modeler (Parametric Technology), Personal Designer (ComputerVision).
Personal Designer – ПП с широким набором функций для автоматического проектирования и подготовки конструкторской документации в областях механических приложений с достаточными возможностями для дальнейшего расширения. С помощью этого пакета можно разработать 3d геометрические модели, синтезировать и моделировать модели с помощью NURB- и Безье поверхностей, воспроизводить и контролировать разработанные конструкции, документировать разработанные изделия за счет создания высококачественных технических чертежей для процесса производства и монтажа в соответствие со стандартами DIN, ANSI, ISO.
Ценность этого пакета усиливается за счет внушительного количества ПП третьесторонних поставщиков, расширяющих функциональность.
Например, Personal Machinist дополняет этот пакет функциями для NK – программирования (станки с ЧПУ). Обе системы базируются на общей БД и используют один и тот же пользовательский интерфейс. Эти два пакета вместе представляют собой единственно полностью интегрированное CAD/CAM решение среди своего класса.
3 Системы старшего уровня. Обычно работают на рабочих станциях и графических серверах RISC/UNIX/NT Windows. Поддерживают полное электронное описание объекта, т.е. разработку и поддержку электронной информационной модели на протяжение
всего жизненного цикла объекта (включая: маркетинг, концептуальное и рабочее проектирование, технологическая подготовка, производство, эксплуатация, ремонт и утилизация). Поэтому эти системы можно называть CAD/CAM/CAE/PDM системами. К таким относятся (I/EMS (Intergraph), CATIA(IBM), Pro/Engineer (Parametric Technology), CADDS 5 (Computer Vision), Euclid () ). CADDS5 – интегрированная инструментальная программная среда для автоматизации процессов проектирования и технологической подготовки изделий, которая включает в себя более 85 отдельных программных пакетов, функционально охватывает эскизное и рабочее проектирование, синтез геометрических моделей, инженерный анализ, разработку чертежно-конструкторской документации, подготовку к производству.
Благодаря своим функциональным возможностям CADDS5 позволяет выполнять разработку многих типов технических объектов, начиная от машиностроительных деталей, конструкций и отдельных изделий до таких изделий, как автомобили буровая платформа. Эта система относится к ряду тех систем, которые способны функционировать на практически любых технологических платформах аппаратных средств и взаимодействовать с другими прикладными программами, относящихся к областям CAD/CAM/CAE/PDM и ЧПУ-оборудованием. В CADDS5 поддерживаются все основные стандарты обмена (IGES, STEP, SET, DxF, AP1203/2/4 и др. специализированные стандарты). Имеются прямые трансляторы для обмена с другими CAD/CAM (CATIA и др.). CADDS5 поддерживает технологию параллельной работы разных проектно-технологических групп, согласованно выполняющих в рамках единой информационной модели операции проектирования, сборки, анализа, тестирования, проверки корректности модели и подготовки ее к производству. Позволяет в масштабах предприятия логически связывать информацию об изделии, обеспечивая быструю обработку и доступ к ней пользователя.
Современные тенденции требуют более автономной системы CAD/CAM. (Увеличение мощности эффективности отд. фаз проектирования с использованием методов ИИ: генетические алгоритмы, нейросети, системы на основе БЗ).
Самая актуальная проблема повышения надежности и устойчивости многих функций базисных геометрических алгоритмов.
1. Достоинства CAD/CAM/АСТПП
Сейчас термином CAD/CAM обозначают процесс проектирования с использованием сложных средств машинной графики, поддерживаемых пакетами прикладных программ для решения на компьютерах аналитических, квалификационных, экономических и эргономических проблем, связанных с проектной деятельностью.
Достоинства CAD/CAM:
1 Более быстрое выполнение чертежей (до 3 раз). Дисциплина работы с использованием CAD/CAM ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на изменение рыночных конъектур.
2 Повышение точности выполнения. На чертежах, построенных с помощью системы CAD/CAM, место любой точки определено точно, а для увеличения достаточного просмотра элементов есть средство, называемое наезд, или zooming, позволяющее
увеличивать или уменьшать любую часть данного чертежа в любое число раз. На изображение, над которым выполняется наезд, не накладывается практически никаких ограничений.
3 Повышение качества;
4 Возможность многократного использования чертежа. Запомненный чертеж может быть использован повторно для проектирования, когда в состав чертежа входит ряд компонентов, имеющих одинаковую форму. Память компьютера является также
идеальным средством хранения библиотек, символов, стандартных компонентов и геометрических форм.
5 CAD/CAM обладает чертежными средствами (сплайны, сопряжения, слои).
6 Ускорение расчетов и анализа при проектировании. В настоящее время существует большое разнообразие ПО, которое позволяет выполнять на компьютерах часть проектных расчетов заранее. Мощные средства компьютерного моделирования, например,
метод конечных элементов, освобождают конструктора от использования традиционных форм и позволяют проектировать нестандартные геометрические формы.
7 Понижение затрат на обновление. Средства анализа и имитации в CAD/CAM, позволяют резко сократить затраты времени и денег на тестирование и усовершенствование прототипов, которые являются дорогостоящими этапами процесса проектирования;
8 Большой уровень проектирования. Мощные средства, комплексного моделирования. Возможность проектирования нестандартных геометрических форм, которые быстро оптимизируются;
9 Интеграция проектирования с другими видами деятельности. Интегрируемые вычислительные средства обеспечивают CAD/CAM более тесное взаимодействия с инженерными подразделениями.
-CAD/CAM
1 Выигрывая в одной сфере, проигрываешь в другой.
1. Исправление ошибок
Почти все производители CAD-систем создавали системы от начала до конца, включая управление памятью, драйверы устройств, интерфейс пользователя, интерпретатор для языков. Ни один продукт не имеет интерфейса в стиле Вындоус; строчно-командный интерфейс сохранился, и все еще остается необходимым. Наиболее важное влияние на CAD оказала Windows – оболочка. Наличие миллионов компьютеров для Windows стимулирует разработку быстрых процессоров, больших мониторов, стал более емким сам процесс создания CAD, освобождая пользователя от заботы о драйверах устройств, и в определенной степени об интерфейсе. В настоящее время увеличивается интеграция функций из CAD в ОС. Наиболее известный пример – OpenGL в Windows. Уже сейчас OpenGL – самый легкий и универсальный метод рендеринга объектов CAD. Он обладает двумя преимуществами:
Независимость от оборудования;
Устранение обработки дисплейных списков;
Негативную роль в развитии CAD-систем играют недостатки в организации ПО CAD. Это ограниченная открытость для расширений, трудность настройки на национальные стандарты, плохая модульность. Любой пакет CAD без адаптации не слишком полезен для большей части пользователей, поэтому существует рынок производителей, которые выполняют вертикальную адаптацию для различных применений CAD-систем. Обычно в состав систем общего назначения включался инструментарий для создания и подключения приложений, а также для адаптации и расширения интерфейса с пользователем. Однако существуют две причины по которым эта адаптация затруднена:
1 приложения приходится создавать поверх всей базовой системы, хотя многие ее функции не нужны. Цена даже небольшой разработки в основном определяется стоимостью базового пакета;
2 инструментальные средства изготавливаются производителем базовой системы самостоятельно, были не стандартными и не качественными;
1. Резюме
Компьютеризации д.б. подвергнуто только то, что можно преложить на компьютерный язык, а не все. Некоторые математические расчеты нельзя произвести на текущих машинах.
Понятие CAD/CAM в содержательном смысле означает конструирование, возможность автоматизации, которая обеспечивается возможностью использования ЭВМ.
1. Процесс конструирования. Этапы.
1 Замысел изделия;
2 Определение его структуры;
3 Детализация.
При использование ЭВМ, когда конструирование и разработка технологии объединяются, существуют этапы:
1 Определение функциональной структуры изделия;
2 Разработка принципа действий;
3 Деталировка и подготовка к производству;
1. Автоматизированные системы технологической подготовки производства (АСТПП) или (САМ)
Цель ТПП: Достижение в процессе изготовления продукции оптимального соотношения между затратами и получаемыми результатами. Повышение доли мелкосерийного производства требует в создание АСТПП, т.к. именно при этом характере производства преимущества использования авт. систем проявляется в наибольшей степени. Большие вложения, затраченные на мелкосерийное производство, требуют качественного проведения технологической подготовки и документирования ее результатов. Высокие требования НТП предполагают высокую гибкость процесса подготовки в целях более быстрой адаптируемости в новых процессах производства. Под CAM понимают любой автоматизированный производственный процесс, которым управляет компьютер. Первые CAM появились в начале 50-х годов. Применение средств обработки данных в области ТПП дало возможность решения организационных проблем таких как: управление производство, планирования.
Важный шаг в АСТПП: Разработка АСУ для организации работ станков с ЧПУ.
Преимущества АСТПП:
Выполнение рутинных процессов и подготовка информации с помощью средств электронной обработки данных, эффективность АСТПП может быть измерена не только сравнением затрат на традиционные и авт. способы решения, учитывается все влияние технологической подготовки на весь процесс.
АСТПП - любой автоматизированный производственный процесс, которым управляет компьютер.
Первые АСТПП появляются в 40-50 годах, в 60х получают названия ЧПУ. Средства влияния ЧПУ охватывает множества различных автоматизированных производственных процессов (фрезеровка, кислородная и лазерная резка, штамповка и контактная сварка).
Т.о. термин АСТПП применяется как общее название для разработок, связанных с организацией технических процессов, которые уже существуют, которые только появляются в области программно-управляемой промышленности.
Важнейшими элементами АСТПП являются:
1 Средства производственного испытания и программирования станков с ЧПУ.
2 Изготовление и сборка с помощью программно-управляемых роботов.
3 Гибкие производственные системы (мелкосерийное производство).
4 Средства автоматизированного производства.
5 Средства автоматизированного тестирования.
1. Достоинства АСТПП
определяются тем, что за счет её проявления достигаются следующие результаты:
1 увеличивается производительность при меньшем кол-ве рабочей силы;
2 уменьшается вероятность возникновения ошибок по вине человека;
3 становится разнообразнее ассортимент изделий;
4 снижаются издержки благодаря увеличению эффективности производства;
5 повышение эффективности хранения и сборки продукции;
6 становится возможным использование повторяемости производственных процессов, обусловленное сокращением данных;
7 повышается качество продукции.
1. Интеграция средств CAD/CAM и АСТПП (САМ) в единый процесс.
CAD/CAM/АСТПП – интеграция средств CAD/CAM и АСТПП в единый процесс.
Разговоры о полезности интеграции велись очень давно, но стали воплощаться в практику, когда в фундамент лег объектно-центрический подход на основе пространственной, как правило твердотельной, модели. Такая модель наиболее точно и наглядно определяет проектируемое изделие и в нее может быть включена вся существенная информация.
Средства реалистичного рендеринга и виртуальной реальности позволяют представить заказчику концептуальный проект его изделия еще на самой ранней стадии проектирования. При необходимости по 3d модели могут быть построены чертежи. Современные версии программ технологического анализа воспринимают на входе геометрию твердого тела, автоматически генерируя конечно-элементную сетку, производит на ней расчет и наносит результат на 3D модель. Анализ может заключаться в расчете простейших физических величин или в выполнении более сложных видов, включая прочностной, термический, вибрационный, динамический, кинематический анализы.
Кроме того, производится имитация таких производственных процедур, как заливка и охлаждение. Для визуальной оценки динамики заполнения шаблонов и состояния пропускающих каналов строится мультипликация, которая помогает обнаружить некорректные участки на сварных швах и линиях сплавления в полости детали. Сегодня в качестве оценки изделия широко распространилось быстрое прототипирование (RP). На вход системы RP подаются STL-файлы, полученные по 3d модели. Применяются несколько разных технологий RP. Первая из них – стереолитография. При этом способе жидкие полимеры послойно отвердевают, принимая нужную форму под воздействием ультрафиолетового лазера. После построения прототип извлекается из формы, помещается в печь для окончательного затвердевания и сушки. Твердотельная модель также открывает уникальные способности для производства. Достигнуто 5-кратное улучшение точности обработки поверхности и в 4 раза уменьшилось время программирования станков с ЧПУ.
Чтобы создать программу для ЧПУ при изготовлении типовой головки цилиндра, требуется работа 3-4 специалистов приблизительно в течение 5 месяцев. При этом генерируется около 5 млн. точек. Автоматическая генерация из твердотельной модели с помощью CV Toolmaker выполняется за полчаса.
При изучении истории разработки таких систем в конкретной форме часто обнаруживается, что развитие применения этой технологии часто совсем непохоже на развитие самой индустрии CAD/CAM АСТПП. Индустрия АСТПП стимулировалась с технологией в обстановки интенсивной конкуренции. В результате возникла ситуация наличия различных систем CAD/CAM АСТПП, функционирующих многими различными способами и занимающие различные ниши рынка. Преимущества этой системы в том, что обычно удается найти систему, весьма подходящую для конкретного, довольно узкого применения. Например, система фирмы Computer Vision была первой системой «под ключ», ориентированной на применение в электронике.
По мере распространения и развития применения CAD/CAM АСТПП наступило понимание того, что генерация данных в одном приложении часто может обеспечить большую экономию в др. приложениях. Так закладывался первый камень в основании того, что теперь называется интеграцией. Проблема состоит в том, что поскольку эти различные системы разрабатывались разными фирмами, данные, генерируемые одним поставщиком системы CAD/CAM АСТПП, не распознавались другим. На самом деле поставщики СА были заинтересованы в поддержке этой несовместимости, т.к. конкурентный барьер из-за того, что пользователю трудно и дорого переключиться с одной системы СА на другую. Неизбежный результат такой политики состоит в следующем: как только автоматизация проектирования и ТПП охватывает несколько отделов крупной фирмы, в этой фирме появляются несколько систем СА, каждая из которых оптимизирована на решение в некоторой конкретной области. Фирмы, ставшие обладательницами таких «коллекций», принялись вырабатывать изощренные приёмы, чтобы заставить свои разнообразные системы общаться между собой.
Хорошим примером является CIIN (Boing), связавшая вместе Computer Vision, CDS, DEC и др. Эти ранние попытки обычно не были способны преображать любые типы данных, но проектировались для обработки определенных типов данных, весьма важных для обмена между конкретными вычислительными системами фирмы.
Системы «под ключ».
Не существует такого объекта, как интегрированной системы «под ключ». Термин «под ключ» означает, что вам достаточно только купить систему, установить её, подвести питание, повернуть ключ и система начнет делать то, что вы хотите. При этом предполагается, что ПО, необходимое для удовлетворения ваших потребностей, выполнение требуемых вами функций уже заранее написано и отлажено поставщиком. Практически, поставщик может разработать под ключ систему автоматизации чертёжных работ, систему 3D моделирования, поскольку функциональные возможности таких систем достаточно стандартны в инженерной среде. Между тем деятельность и автоматизация конкретного предприятия уникальны.
При оценке поставщику для систем СА необходимо уверить, что они представляют такие гибкие средства, которые позволят вам реализовать функциональные возможности системы с учетом специфики задач фирмы и решать эти задачи так, как требуется деятельностью вашей фирмы. При этом следует планировать создание коллектива программистов для осуществления этих разработок. Объём интегрированной системы велик, поэтому она должна создаваться поэтапно. Выбор конкретной системы СА – почти такая же проблема, как и решение о покупке ПК.
1. Тактическое значение применения интегрированных систем CAD/CAM/АСТТП (интегрированная система автоматизации - ИСА).
Основные преимущества можно сгруппировать в следующие категории:
ИСА – интегрированные системы автоматизации
1 Качество ИСА может оказаться мощным средством как для установления требований к продукции, так и для измерения того, на сколько хорошо эти требования удовлетворяются. Например, экспертные системы могут дать уверенность, что требования,
установленные для каждой новой продукции соответствуют общим стандартам и совместимы с другой продукцией фирмы. Система просто не позволит инженеру-проектировщику забыть или нарушить спецификацию. Когда дело касается измерения качества продукции, ИССА может служить для того, чтобы:
А) Обеспечить данные для статистики системы контроля производства;
Б) Обеспечить данные для оборудования лабораторного тестирования;
В) Проводить аппаратный контроль измерения с использованием станков с ЧПУ.
2 Потребительская стоимость. Получение максимума за ваши деньги. Чем ближе продукция была спроектирована к требованию клиента, тем охотнее он будет платить деньги.
3 Время разработки. Если проанализировать, где теряют время инженеры, то обнаружится, что много времени уходит на поиск и получение информации, необходимой для проектирования продукции. Очень часто не хватает достаточно точной информации для
выполнения инженерной работы. Если недоступна хорошая возможность компьютерного моделирования, то много времени уходит в ожидание проверки прототипов и их передел. и проверки снова и снова.
4 Автоматизация – тип детального проектирования (в части чертежных работ) позволяет избежать многочисленных разнообразных ошибок (размеры, не согласующиеся между собой на проекциях, отсутствуют информации о детали).
5 Поддержка производственной технологии. Многие из современных, производственных технологий не могут быть эффективно реализованы без интегрированных CAD/CAM-АСТПП. Это касается роботов, гибких производственных систем.
6 Сокращение ошибок и удобство внесения инженерных изменений
7 Широкие вычислительные сети, связи предприятия.
Современное предприятие в своей деятельности связано со многими другими предприятиями – смежниками, поставщиками комплектующих изделий, заказчиками и т.д. Время согласования производственных вопросов с ними влияет на общее время выполнения заказа, а его уменьшение требует в первую очередь автоматизации общих информатизационных потоков. Такая совокупность организационно самостоятельных организаций, но информационно связанных между собой для выполнения определенных заказов представляет собой виртуальное предприятие. Для создания нового особо сложного наукоемкого изделия нужна первоначальная разработка модели реализующего его виртуального предприятия. Она должна включать все необходимые ресурсы для его создания и состав производства и предприятий для их реализации. Программно-технической поддержкой такой организации является локальная сеть предприятия либо сеть Intranet виртуального предприятия с общим доступом к базам данных и знаний.
что не может СА:
Решить проблему некачественной инженерной работы.
Система СА не является методом производства, она не решит проблему хронической неоплаты труда или избыточности оплаты труда. Эти проблемы решаются автоматизацией перехода от высокооплачиваемой работы к.
Интегрированная система не может заставить производство работать только за счет того, что она обеспечивает автоматизацию.
Введение системы СА не может резко увеличить доходы от производства, а наоборот является долгосрочным вложением.
1. Смежные дисциплины
Очевидным развитием интегрированного процесса СА является его связывание СА с другими компонентами системами. К настоящему времени разработано много смежных дисциплин с новой терминологией и уже устоявшейся аббревиатурой.
Все виды инженерной деятельности, упр-й комп-ми, объединены под названием «АС инженерного обеспечения» (АСИО). Эта система включает:
1 CAD/CAM/АСТПП
2 Процедуры АСУ производством (АСУП)
3 Процедуры АС производства планирования (АСПП)
4 Планирование процесса проектирования с использованием комплексного ПО.
5 Система автоматизации проектирования инструмента и процесса обработки.
6 Система автоматизации процесса усовершенствования
7 Система автоматизации проектирования расположения оборудования на производстве, включая графическую имитацию робототехники.
Полная интеграция отраслей АСИО вместе с интегр. экон. и бух. систем, называется комп. интегр. пространством (КИП).
Роль CAD/CAM/АСТПП в производственном цикле.
Совокупность видов деятельности и функций, необходимых для осуществления проекта и изготовления изделий, называется производственным циклом. Поведение этого цикла определяется заказчиками изделий и потребностями рынков сбыта.
Производственный цикл может активизироваться различными путями в зависимости от особенностей той или иной группы заказчиков-потребителей. В одних случаях функции проектирования выполняет сам заказчик, а изготовление изделия – сторонние фирмы, в других и проектирование и производство выполняет одна и та же фирма. Однако, как бы это не происходило, производственный цикл всегда начинается с выработки концепций нового изделия (т.е. возникновение определенной идеи). Первоначально концепция нового изделия прорабатывается, затем в деталях уточняется, анализируется, совершенствуется и после конструктивной разработки воплощается в план выполнения нового изделия. Этот план подкреплен документацией в виде набора конструктивных чертежей, показывающих, как должно изготавливаться изделие и совокупность технических описаний, спецификаций, отражающих принципы функционирования изделия. Этим завершается деятельность по проектированию, если не считать конструкцию изделия на протяжении всего жизненного цикла.
Следующим видом деятельности становится изготовление изделия, которое начинается составлением плана, определяющего последовательность операций, необходимых для выполнения изделия. Иногда могут потребоваться новое оборудование, инструмент и оснастка.
На этапе составления графика производства выбранного плана, в соответствии с которым фирма фактически принимает на себя обязательство выпустить определенное количество изделий в конкретные сроки. После того, как сформированы планы-графики по всем изделиям, они запускаются в производство, и затем проходят через операции контроля качества и отгрузки заказчику.
В одинарной рамке – без автоматизации. При автоматизации добавляются Дв. рамки, дв. Стрелки
1. Стадии жизненного цикла изделия
Стадии жизненного цикла в общем случае:
1 Концептуальное проектирование <-CAD
2 Анализ <-CAE
3 Детальное проектирование <-CAD
4 Документирование <-CAD
5 ТПП <-CAM
6 Производство <-CAM
7 Сопровождение <-CAM
1-7 — PDM
1. Роль CAD/CAM АСТПП в производственном цикле.
Авт. проектирование и авт. изготовление чертежей и документации с помощью ЭВМ имеет место на этапах выработки концепции нового изделия, конструирования изделия, разработки чертежей. Целью CAD/CAM является выдача конструкторской документации, которая может быть результатом поиска аналогов (прототипа) или результатом конструирования оригинального изделия. С использованием CAD/CAM проектируется 3D модель детали, получаются требуемые виды моделей, выполняется деталировка и деталировочные чертежи.
с применением различных возможностей систем инженерного анализа, например, с применением анализа МКЭ и кинематики.
Технологическая подготовка. Чрезвычайно разнообразные задачи АСТПП, к которым относится планирование и использование технологического оборудования, подготовка либо проектирование и изготовление инструмента. Подготовка программ для тех. оборудования с ЧПУ, программ для роботов. На этапах планирования произв. процесса и календарного выпуска изделия ЭВМ используется для обеспечения более эффективного выполнения этих функции.
В ходе производства ВМ осуществляет текущий контроль и управление тех. операциями. В автомат-х процедурах. Контроля качества обеспечивается инспектирование и эксплуатац. испытания как готовых изделий, так и их компонентов.
1. Традиционные области применения CAD/CAM/АСТПП
Машиностроение – для этой отрасли ЭВМ используется для решения 2х задач – изготовление чертежей, проведение вычислений
Автомобилестроение
1.1. Применение CAD/CAM – классификация
2D представление - расчет экспериментальных диаграмм и граф. представление электронных схем.
3D представление объектов – машиностроительное конструирование.
Изготовление чертежей, составление программ с ЧПУ, предназначенных для сверления, точения, фрезерования.
1.1. Вариантное конструирование.
Проектирование называется вариантным, когда при заданной функционально-зависимой структуре и неизменным расположении всех элементов, изменяется конфигурация и размеры самих элементов.
Вар. проектирование предполагает, как необходимое условие, описание комплексных деталей. Для этого из группы геометр. похожих деталей составляется искусств. комплексная деталь, которой присуще все геометр. признаки деталей группы. Доп. определяется, на базе каких параметров и в каком диапазоне изменения этих параметров можно создавать отдельные элементы группы. Отдельные вар. группы образуются путем задания путем задания действ. всех параметров. Благодаря этому при создании варианта не требуется описание их геометр. элементов.
3D поверхности применяются для конструирования и выравнивания сопряжений, конструирования внешних форм поверхностей при проектировании кузова автомобиля, при составлении программ с ЧПУ, фрезеровании контуров и поверхностей исходных моделей и инструментов. Применение CAD/CAM для 3D описания деталей и агр., с одной стороны, служит для последующего детального конструирования и изготовления чертежей, с другой стороны, помогает конструктору произвести пространственную компоновку агрегатов, решить сложные вопросы сборки, промоделировать движение и определить истинное расстояние в пространстве.
1.1. Авиастроение:
В связи со сложностью, чисто используются несколько систем для:
конструирования обводов фюзеляжа
конструирования деталей и создания программ для станков
изготовления чертежей
моделирования процессов
Благодаря применению фрезерных станков с ЧПУ стало возможным изготовление деталей легких и прочных. Получить это из традиционного конструирования на базе листовых заготовок невозможно.
1.1. Судостроение:
1 Эскизное проектирование (описание корпуса)
оценки технических и экономических данных
приближенное описание корпуса
гидростатические и гидродинамические расчеты
2 Проектирование, параметризация корпуса
Определение размеров
Принятие конструктивных решений
Сборочные и монтажные чертежи
Окончательное определение формы корпуса
3 Деталировка
Конструирование деталей и технологическая подготовка.
Кестинг – минимум отходов раскроя
Рабочие чертежи, информация для машин с ЧПУ, ведомость материалов и т.п.
1.1. Электротехника
Особое положение занимают изделия п/п и электронной техники. Здесь разрабатываются разнообразные простые системы, которые охватывают весь производственный процесс. Группам изделий, где проявляется нехватка отн. Приборы и уст. энергетики, приборы обр. инфы обр. связи, пром. и вспом. электроника, ширпотреб.
CAD/CAM, которая осуществляет автоматический или полуавтоматический контроль электрической схемы. Особо эффективны эти системы, если проводить периодич. и непр. одни и те же операции, например, включить исполнение логических символов, и т.п., системы конструирования печатных плат, логических схем, моделирование электрических схем, проектирование структурных интегр. схем, расчет параметров интегр. схем и монтажных плат.