Рис. 7.14. Преобразование информации в САПР

7.10. Методическое н организационное обеспечение САПР

Создание комплекса средств автоматизации проектирования сопрово­ ждается разработкой различных видов документов, определяющих состав, содержание и функциональное назначение всех видов обеспечения САПР. Наряду с этим выделяется особо комплекс работ, связанный с созданием ме­ тодического обеспечения.

Под методическим обеспечением понимается совокупность докумен­ тов, устанавливающих состав, правила отбора и эксплуатации средств обес­ печения автоматизированного проектирования.

Основные виды этих документов следующие: 1. Ведомость эксплуата­ ционных документов. 2. Комплект эксплуатационных документов методиче­ ского обеспечения: а) общее описание САПР; б) инструкция по эксплуатации комплекса средств автоматизированного проектирования. 3. Комплект экс­ плуатационных документов технического обеспечения: эксплуатационные и конструкторские документы. 4. Комплект эксплуатационных документов программного обеспечения: а) общее описание; б) руководство системного программиста; в) руководство программиста; г) описание языка; д) руково­ дство по техническому обслуживанию; е) формуляр.

Успешное внедрение и унифицирование САПР во многом зависят от организационного обеспечения. Организационное обеспечение САПР - это положения, инструкции, приказы, штатные расписания, квалификационные требования и другие документы, регламентирующие организационную структуру подразделений проектной организации и их взаимодействие с комплексом средств автоматизированного проектирования.

Организационное обеспечение разделяется на уровни: международный, государственный, республиканский, отраслевой, объединения, предприятия, подразделения. По другим признакам существует деление организационных средств САПР на аспекты: административный, правовой, материального обеспечения и кадровый.

На международном уровне разрабатываются организационные средст­ ва, создающие такие взаимоотношения государств при проведении работ по созданию и развитию средств автоматизации проектирования, которые обес­ печивают техническую, информационную и программную совместимость.

На государственном и республиканском уровнях, помимо воспроизвод­ ства и реализации (детализации) международных организационных докумен­ тов, необходимо решать вопросы взаимоотношений отраслей с целью уни­ фикации и стандартизации компонентов САПР.

Комплексы государственных стандартов регламентируют организацию работ на этапах создания, развития и сопровождения компонентов и подсис­ тем САПР не только в рекомендательном плане, но также и под контролем юридических служб.

На государственном уровне решаются правовые вопросы разработки и применения САПР, разрабатываются квалификационные требования, уста­ навливается и обеспечивается порядок подготовки кадров, их целевого обу­ чения, повышения квалификации.

Отраслевой уровень организационного обеспечения решает вопросы взаимодействия предприятий не только на этапах создания и развития, но и в процессе эксплуатации компонентов и подсистем САПР.

В рамках объединения организационное обеспечение предназначено для решения вопросов развития и задач текущей эксплуатации САПР, штат­ ной структуры и квалификационного состава подразделений САПР, технико­ экономической оценки их эффективности.

Организационная документация САПР на уровне предприятия в основ­ ном касается текущей деятельности подразделений, развивающих и эксплуа­ тирующих САПР.

Организационное обеспечение САПР на уровне структурных под­ разделений решает текущие вопросы применения средств автоматизации проектирования, повышения производительности, экономической эффектив­ ности, обеспечения выполнения плановых заданий, взаимодействий служб САПР между собой.

В общем случае организационное обеспечение включает два основных вида документов:

-положение о службе САПР;

-программы подготовки специалистов-пользователей САПР с переч­ нем необходимых пособий и методических материалов.

Положение о службе САПР содержит функции и структуру службы, а также определяет взаимоотношения подразделений этой службы.

При внедрении САПР на предприятии необходима организация при от­ деле главного конструктора (технолога) специализированного подразделения (сектора или отдела) САПР. Специализированные подразделения, являющие­ ся пользователями САПР, должны выполнять следующие виды работ:

-разрабатывать на основе ознакомления с практикой применения ав­ томатизированного проектирования в родственных организациях перспек­ тивные планы внедрения САПР;

-готовить предложения по составу технических средств, необходи­ мых для внедрения САПР;

-получать у разработчиков программное обеспечение для автоматиза­ ции проектно-конструкторских работ и документацию к нему;

-организовывать централизованное хранение документации по про­ граммному обеспечению и самих программ на машинных носителях, под­ держивая их в рабочем состоянии;

-получать у разработчиков системы и в родственных организациях, уже внедривших САПР, массивы справочно-нормативной информации, не­ обходимой для машинного выполнения проектных работ, организовывать с привлечением специализированных подразделений предприятий пополнение

икорректировку этих массивов с учетом специфики рассматриваемого типа производства;

-получать ГОСТы, ОСТы и другие руководящие документы по САПР, разрабатывать стандарты предприятий и инструкции, устанавливающие по­ рядок внедрения автоматизированного проектирования и следить за их вы­ полнением;

-организовывать обучение сотрудников работе с помощью САПР.

-оценивать эффективность использования САПР.

Наряду с вышеперечисленными видами работ специализированные подразделения по САПР могут проводить работу по совершенствованию имеющихся и созданию новых подсистем САПР. В этом случае последова­ тельность выполнения работ соответствует ГОСТ 23501. 1-79 (предпроектные исследования, разработка технического задания, предложения, эскизно­ го, технического и рабочего проектов).

7Л1. Современные САПР

Система «Компас» российской фирмы АСКОН. В состав версии «Компас 5» входят чертежно-графическая подсистема «Компас-График», подсистема геометрического моделирования «Компас-ЗО», подсистемы тех­ нологического проектирования «Авггопроект» и программирования обработ­ ки на станках с ЧПУ «Компас-ЧПУ», система управления проектными дан­ ными «Компас-Менеджер», а также ряд специализированных библиотек, ориентированных на конкретные приложения (имеются библиотеки металло­ конструкций, подшипников качения, элементов химических производств, трубопроводной арматуры, инженерных коммуникаций и др.).

Редактор конструкторской документации «Компас-График» позволяет создавать и редактировать с полной поддержкой ЕСКД графические доку­ менты, включающие точки, прямые и ломаные линии, окружности, эллипсы,

многоугольники, кривые NURBS и другие примитивы, вставлять в докумен­ ты фрагменты в форматах BMP, PCX, JPEG, TIFF, работать с параметриче­ скими моделями, оформлять текстовые документы, в том числе специфика­ ции на проектируемые изделия.

Подсистема «Компас-31>> предназначена для создания трехмерных па­ раметрических твердотельных моделей деталей и сборок. Геометрические модели деталей синтезируются с помощью булевых операций над объемны­ ми примитивами - сферами, призмами, цилиндрами, конусами и т. п. В свою очередь, примитивы создаются кинематическим способом - путем переме­ щения плоских фигур в пространстве. Сборки образуются из отдельных де­ талей и сборочных единиц с включением в модель параметрических зависи­ мостей. Визуализация конструкций выполняется с помощью каркасных и по­ лутоновых изображений с возможностями управления масштабом и положе­ нием изображения в пространстве. Предусмотрен расчет расстояний и мас­ соинерционных параметров.

В состав подсистемы «Автопроект» входят программы проектирования технологических процессов механообработки, штамповки, сварки, термооб­ работки, нанесения покрытий, сборки, а также программы расчета норм рас­ хода материалов, материалоемкости и себестоимости изделий. Разработка технологических процессов ведется на основе техпроцесса-аналога или пу­ тем синтеза процесса из отдельных блоков операций и переходов. Имеются библиотеки аналогов и типовых блоков. Автоматически выбираемый аналог может дорабатываться пользователем. Поддерживается разработка сквозных технологий с использованием операций различных базовых технологий. В базах данных подсистемы имеются сведения об оборудовании, инструмен­ тах, материалах.

Подсистема «Компас-ЧПУ» обеспечивает разработку управляющих программ для станков с ЧПУ сверлильно-фрезерно-расточной группы, то­ карных, электроэрозионных, гравировальных, газовой, плазменной и лазер­ ной резки. Обеспечивается 2,5-координатная обработка, для отдельных типов поверхностей - трехкоординатная. Имеется возможность моделирования и визуализации траектории движения инструмента. Вывод синтезированной управляющей программы осуществляется на перфоленту или в файл. Под­ система включает в себя набор постпроцессоров для ряда систем ЧПУ.

В«Компас 5» используется подсистема PDM «Компас-Менеджер». В

еефункции входит разграничение полномочии пользователей, работающих над общим проектом, путем назначения им соответствующих прав доступа. Предусмотрена визуализация структуры изделия в виде дерева, иерархиче­ ского или линейного списка, списка входимости. Для каждого элемента из­ делия можно создать и просматривать ряд необходимых документов (чертеж, спецификация, файл, атрибутивная карточка).

Всистему Т-Flex CAD российской фирмы «Топ Системы» входит ряд подсистем конструкторского и технологического проектирования, приклад­ ных программ, баз данных, подсистема документооборота.

Т-Flex CAD позволяет получать параметрические чертежи любой сложности, включая сборочные. В системе используется геометрическая па­ раметризация, более устойчивая при модификации моделей, чем размерная параметризация. Размерная параметризация прежде всего ориентирована на построение эскизов для трехмерных операций и имеет определенные количе­ ственные ограничения. В Т-Flex CAD параметрическим является все - от по­ ложения линий и элементов сборочного чертежа до содержимого текста и любых атрибутов элементов.

Для проектирования и Оформления конструкторско-технологической документации в соответствии с требованиями ЬСКД служит подсистема Т-Flex CAD 2D. В системе в качестве примитивов используются прямые, ок­ ружности, эллипсы, сплайны, кривые, заданные уравнением, эквидистанты; возможны разнообразные способы простановки размеров, ввод текста непо­ средственно на поле чертежа; предусмотрены автоматическая корректировка спецификации при изменениях в сборочном чертеже, ведение каталогов чер­ тежей и т.п. 11араметрическое проектирование и подсистему Т-Flex CAD 2D удобно применять, если в конструкторских подразделениях разрабатывается большое число похожих чертежей. В противном случае «Топ Системы» ре­ комендуют более простую подсистему Т-Flex CAD LT.

Подсистема грехмерного твердотельною моделирования Г-Flex CAD 3D построена на геометрическом ядре Parasolid, разработанном компанией «Unigraphics Solutions». Создание геометрических моделей возможно обыч­ ным способом в интерактивном режиме или путем преобразования ранее созданного двумерного чертежа. При этом можно использовать такие проце­ дуры, как выталкивание или вращение заданного профиля, протягивание профиля вдоль пространственной образующей, лофтинг (создание сплайно­ вой поверхности по набору пространственных сечений), объединение тел с помощью булевых операций, построение фасок, сглаживаний с постоянным и переменным шагом и др. Реализуя проецирование, можно получать черте­ жи по 3D модели, причём поддерживается двунаправленная ассоциативность - изменения в чертеже автоматически переходят в ЗО-модель и наоборот. Предусмотрены расчет массоинерционных параметров, фотореалистичное изображение конструкций на экране дисплея, интерфейсы с другими систе­ мами в форматах DXF 3D, STL, Ides, XT, VRML.

Для автоматизации технологической подготовки производства исполь­ зуется интегрированный в систему Т-Flex CAD продукт ТехноПро фирмы «Вектор» и подсистема T-Flcx ЧПУ.

В подсистеме Т-Flex CAD / ТехноПро осуществляется формирование технологических документов, в том числе операционных и маршрутных тех­ нологических карт с указанием используемых видов оборудования, оснастки, вспомбгатеДЬйых материалов, с подбором режущего и измерительного инст­ рументов. Проектирование ТП проводится по процессам-аналогам или из от­ дельных блоков операций и переходов. Возможно автоматическое получение технологической документации после параметрического изменения чертежа

в конструкторской подсистеме. При этом система подбирает необходимые операции и рассчитывает технологические размерные цепи.

Подготовка программ для станков с ЧПУ выполняется в подсистеме T-Flex ЧПУ. В подсистему входит более 100 готовых постпроцессоров для фрезерной, токарной, сверлильной, электроэрозионной и лазерной обработ­ ки, имеются средства для генерации постпроцессоров, отсутствующих в биб­ лиотеке. Возможно формирование программ 2,5-, 3- и 5-координатной фре­ зерной обработки.

Для управления проектами и документооборотом в составе T-Flex имеется подсистема T-Flex DOCs, способная выполнять свои функции в больших корпоративных сетях, в которых создается распределенное храни­ лище документов на более чем одном сервере.

Кроме названных, в T-Flex имеются базы параметрических элементов, специализированные программы конструирования и расчета упругих элемен­ тов, оптимизации раскроя листового материала, проектирования штампов и пресс-форм, имитации процесса обработки детали на станках с ЧПУ для кор­ ректировки управляющих пршрамм.

Система Sprut российской компании «СПРУТ-Технология» состоит из подсистем SprutCAD и SprutCAM. Первая из них предназначена для разра­ ботки конструкторской документации, создания и поддержки графических баз данных и формирования параметризованных моделей в виде программ­ ных модулей на языке системы. Подсистема SprutCAM служит для подготов­ ки управляющих программ для трехкоординатных станков с ЧПУ. Програм­ ма формируется из операций черновой и чистовой обработки с использова­ нием разнообразных типов фрез. Модель детали может быть подготовлена в SprutCAD или в любой другой САПР и использована в SprutCAM, если она представлена в одном из форматов IGES, DXF, STL, PostSciipt, 3DM. Глав­ ной особенностью системы Sprut является ее построение как инструменталь­ ной СASE-технологии, с помощью которой можно создавать новые версии конструкторско-технологических САПР.

Наряду с классическими универсальными программами автоматизации инженерной деятельности (CAD, САМ) пользователям предлагается инстру­ мент по быстрому созданию специализированных компьютерных программ, ориентированных на решение задач, возникающих на этапе конструкторскотехнологической подготовки производства и непосредственно в процессе производства готовых изделий.

Для создания баз знаний или методик расчетов предметному специали­ сту предлагается инструмент, позволяющий в удобном для него виде непо­ средственно описывать методики расчета. При описании методик могут ис­ пользоваться, в частности, таблицы, графики, монограммы и т.п. При этом в системе СПРУТ поддерживается естественная форма описания методик и ал­ горитмов выполнения всех этапов проектирования изделия. Если у пользова­ телей имеются собственные программные разработки, то их подключение осуществляется в данном блоке.

Белорусская компания «Интермех» хорошо известна своими разработ­ ками в области автоматизации проектирования конструкторских работ (сис­ темы CADMECH, CADMECH Desktop, AVS), автоматизации технологиче­ ской подготовки производства (система TechCARD), технического докумен­ тооборота и управления информацией об изделиях (система Search).

Следующая разработка компании - система LCAD (от Layout CAD - расстановка оборудования с помощью компьютера) предназначена для авто­ матизации процесса проектирования фафической и текстовой документации, технологических планировок производственных или административно­ бытовых помещений.

Система LCAD функционирует в среде AutoCAD версии 14 или 2000 и представляет собой комплекс программ для организации рабочего места тех- нолога-проектировщик^таких как:

- «Строитель» - для построения строительной подосновы (планов этажей зданий) по промышленным или административно-бытовым сооруже­ ниям;

- «Планировка» - для обеспечения основных функций системы проек­ тирования, в том числе для формирования генплана предприятия, размеще­ ния оборудования по производственным помещениям, оформления и вывода пакета графических документов и др.;

-«Темплет» - для редактирования и расширения базы данных темплетов («габариток») оборудования;

-система разработки спецификаций планировок;

-редактор бланков - для создания и редактирования любых форм тек­ стовых документов в соответствии с ЕСТД или со стандартами предприятий;

-редактор документов - для генерации, просмотра, редактирования и вывода на печать текстовых документов;

-система организации и ведения архива конструкторской и техноло­ гической документации Search.

Компания «Autodesk» разработала гамму продуктов для проектирова­

ния в машиностроении. Основными среди них можно назвать Inventor, Me­ chanical Desktop 5 и AutoCAD Mechanical 2000i.

Сравнительно новая система Inventor предназначена для поддержки концептуального проектирования и 3D конструирования, в том числе круп­ ных сборок (10 000 деталей и более). В основе системы новое графическое ядро. Построение 3D моделей возможно выдавливанием, вращением, по се­ чениям, по траекториям. Поддерживается коллективная работа над проектом, в том числе в пределах одной и той же сборки. Предусмотрена автоматиче­ ская проверка кинематики, размеров детали с учетом положения соседних в сборке. Значительные удобства работы конструкторов обусловлены тем, что ассоциативные связи задаются не через операции с параметрами и уравне­ ниями, а непосредственно определением формы и положения компонентов.

Система Mechanical Desktop 5 предназначена для параметрического 3D геометрического моделирования, ассоциативного конструирования, рас­

пределенного проектирования в Internet на базе технологий Microsoft NetMeeting, реализован выпуск 2D документации. Система построена на графи­ ческом ядре ACIS версии 6.2. Имеется CAD-менеджер со средствами на­ стройки, конфигурирования и управления рабочими группами.

Система AutoCAD Mechanical 2000i ориентирована на выпуск чер­ тежно-конструкторской документации, 2D конструирование, выполнение де­ талировок, образмеривание, создание спецификаций; возможно параллельное проектирование со связью через Internet.

Дополнения Power Pack к этим программам включают в себя библиоте­ ки стандартных машиностроительных элементов (крепежные изделия, от­ верстия, профили, валы, кулачки и т. п.) и специальные модули для инженер­ ных расчетов валов, пружин, зубчатых и цепных передач, подбора подшип­ ников, и др. Метод конечных элементов реализован для анализа прочности плоских деталей.

Системы компаний «АСКОН», «Топ Системы». «Интермех», «Autodesk» относятся к «САПР среднего уровня».

К числу мировых лидеров в области машиностроительных САПР, на­ зываемых «тяжелыми» или «САПР высокого уровня», относятся системы CATIA и Unigraphics компаний Dessault Systemes и Unigraphics Solutions.

Версия 5 системы CATIA позволяет заказчику создавать собственный вариант САПР сквозного проектирования - от создания концепции изделия до технологической поддержки производства и планирования производст­ венных ресурсов. Реализовано поверхностное и твердотельное 3Dмоделирование, возможны фотореалистичная визуализация, восстановление математической модели из материального макета. Предлагаются типовые конфигурации, в том числе Р1 для небольших и средних предприятий, пре­ имущественно поставщиков комплектующих, и Р2 - для полнофункциональ­ ного сквозного проектирования сложных изделий.

Unigraphics - система для проектирования больших сборок и подго­ товки конструкторской документации. Система многомодульная. В конст­ рукторской части (CAD) имеются средства для твердотельного конструиро­ вания, геометрического моделирования на основе NURBS-поверхностей, создания чертежей по ЗП-модели, проектирования сборок (в том числе с сот­ нями и тысячами компонентов) с учетом ассоциативности, анализа допусков и др. В технологической части (САМ) предусмотрены разработка управляю­ щих программ для токарной и электроэрозионной обработок, синтез и анализ траекторий инструмента при фрезерной грех- и пятикоординатной обработ­ ках, при проектировании пресс-форм и штампов и др. Для инженерного ана­ лиза (САЬ) в систему включены модули прочностного анализа по методу ко­ нечных элементов с соответствующими пре- и постпроцессорами, кинемати­ ческого и динамического анализа механизмов с определением сил, скоростей и ускорений, анализа литьевых процессов пластических масс.

Координирующую и управляющую роль в современных САПР играют системы PDM (Product Data Management). В Unigraphics функции

PDM возложены на систему iMAN. Управление конфигурацией изделий вы­ полняет модуль PSM (Product Structure Management). Управление параллель­ ными и последовательными бизнес-процессами и процессами проектирова­ ния возложено на модуль Workflow. Интеграция модулей и управление дос­ тупом к базе данных - функции модуля UG/Manager.

В рамках реализации общей системы создания конкурентоспособного оборудования в МГТУ «Станкин» разработана и проходит промышленное опробование интеллектуальная автоматизированная система конструкторскотехнологического проектирования и управления (CAD/CAM/PPS), предна­ значенная для компьютерного сопровождения жизненного цикла изделия и связанная с проектированием, изготовлением, планированием и управлением применительно к различным машиностроительным производствам (станко­ строительному, автомобильному, аэрокосмическому и др.).

Система состоит из восьми основных подсистем: 1) автоматизи­ рованного конструирования Т-Flex CAD; 2) технологического проектирова­ ния СИТЕП; 3) автоматизированного программирования систем ЧПУ стан­ ков T-Flex ЧПУ; 4) планирования и управления производством «Фобос»; 5) управления складами и заказами; 6) обеспечения инструментом, приспособ­ лениями и оснасткой; 7) планирования производства и управления затратами; 8) управления кадрами и начисления заработной платы (четыре последние подсистемы разработаны совместно с рядом организаций).

Все подсистемы объединены в сеть, выполнены с использованием со­ временных CASE- и CALS-технологий в соответствии со стандартами STEP и ISO 9000 и полностью адаптированы к условиям российских предприятий. Пользовательский интерфейс системы и ее функциональные блоки разрабо­ таны с применением новейших системных средств проектирования - интег­ рированной системы визуальной разработки программ Delphi 3, методов OLE Automation 2,0, динамически подсоединяемых библиотек DLL, языка запро­ сов SQL и российской графической системы параметрического проектирова­ ния и черчения T-Flex Parametric CAD. Последняя организует связь между конструктором и технологом на базе единого информационного представле­ ния чертежей и обеспечивает возможность автоматизированного создания операционных эскизов и программирования систем ЧПУ.

Система СИТЕП предназначена для разработки технологической до­ кументации изготовления изделий машиностроения в условиях мелкосерий­ ного и серийного производств, а также для создания файлов для смежных подсистем конструкторской и технологической подготовки производств, раз­ работки управляющих программ для станков с ЧПУ и систем управления производством. Система состоит из базового модуля (ядра системы) и рас­ четных приложений. Ядро системы обеспечивает взаимосвязь между расчет­ ными приложениями и позволяет создавать технологическую документацию изготовления изделия для всех основных машиностроительных переделов (методов обработки): листовой штамповки (СИТЕП ЛШ), механообработки