книги / Основы построения САПР и АСТПП

мяти, загрузку программ, диспетчеризацию параллельного вы­ полнения задач, организацию службы времени, распределение внешних устройств между задачами и управление этими уст­ ройствами, контроль работы системы, обработку ошибок, взаи­ модействие с оператором, выдачу данных об использовании вы­ числительных ресурсов. Операционные системы отличаются уни­ версальностью и построены по модульному принципу, что созда­ ет много преимуществ при разработке сложных вычислительных комплексов.

Операционная система ЕС ЭВМ обеспечивает функциониро­ вание вычислительных систем со следующей минимальной кон­ фигурацией: центральный процессор, накопители на магнитных лентах; устройство ввода с перфокарт, устройство вывода на перфокарты, пульт оператора с алфавитно-цифровым дисплеем, пульт оператора с пишущей машинкой (типа «Консул»), алфа- витно-цифропечатающее устройство (АЦПУ).

Система команд ЕС ЭВМ и структура ОС ЕС позволяют обе­ спечивать одновременную обработку до 15 программ в режиме мультипрограммирования; динамическое распределение памяти и работу по приоритету со многими задачами и заданиями; использование самых эффективных и мощных трансляторов и сер­ висных программ; получение информации о ресурсах, необходи­ мых каждой программе в мультипрограммном режиме; исполь­ зование широких возможностей по отладке программ; телеобра­ ботку данных, разделение времени и работу в реальном масшта­

Математическое обеспечение АСТПП. Математическое обес­ печение АСТПП содержит те же составляющие, что и МО САПР (см. гл. 4), и принципы их построения аналогичны. Системное программное обеспечение рассмотрено в гл. 4. Рассмотрим по­ дробнее особенности информационного обеспечения АСТПП ввиду его преобладающей важности в задачах технологической подготовки производства. Постараемся осветить те стороны ин­ формационного обеспечения АСТПП, которые характерны имен­ но для систем такого вида.

Информационное обеспечение АСТПП — это совокупность сведений, необходимых для выполнения автоматизированной подготовки производства. Правильный выбор структуры, харак­ тера и содержания информационного обеспечения во многом оп­ ределяет работоспособность, экономичность, гибкость и надеж­ ность АСТПП.

Всвязи с возрастающим объемом информациии, сложностью

иразнохарактерностью исходных данных и необходимостью соз­

дания сложных комплексных автоматизированных систем типа

АСТПП, реализующих совокупность задач на базе многочислен­ ных массивов информации, организация информационного обес­ печения приобретает особую актуальность. Разработка инфор­ мационного обеспечения занимает центральное место при созда­ нии АСТПП, а затраты на его разработку составляют более половины стоимости системы в целом.

Информационное обеспечение АСТПП должно решать зада­ чи накопления, хранения, преобразования информации и обеспе­ чения необходимыми данными всех задач технологической под­ готовки производства.

Информацией называются различные сведения о результатах каких-либо событий, о процессах и объектах, которые заранее не были известны. Информация не существует без соответствую­ щего материального носителя и материального объекта, а мате­ риальный объект существует независимо от информации. Инфор­ мация неразрывно связана с управлением — без нее нет управ­ ления, а без процессов управления бессмысленно говорить об информации.

Данные — это информация, представленная в формализован­ ном виде, т. е. в виде последовательности символов, букв, цифр, графиков, чертежей, текстов и т. д. Информационное обеспечение АСТПП состоит из информационной части (техническая инфор­ мация различных видов) и операционной, управляющей этими процессами.

Информацию различают по содержанию, форме представле­ ния, моменту возникновения, стабильности во времени, единицам измерения, отношению к процессу ее переработки и т. д. Рас­ смотрим такие виды информации, как входная, переменная, ус­ ловно-постоянная, оперативная, промежуточная, выходная.

Входная информация — это информация, которая поступает извне по каналам, связи. Ко входной информации относятся пе­ ременная, условно-постоянная и оперативная информация.

Переменная информация — это разнообразные сведения о де­ талях основного производства, вводимые в систему. Эти сведения выступают в качестве исходных параметров при принятии раз­ личных технологических решений. Как правило, переменная информация отражает информацию, содержащуюся в конструк­ торских чертежах деталей основного производства, дополненную сведениями о размерах партий ИЭТ, одновременно запускаемых в производство. Переменную информацию необходимо обяза­ тельно кодировать, т. е. описывать на входном языке проектиро­ вания и заносить результаты в таблицы кодированных сведений. Нахождение этой информации в системе кратковременное, огра­ ничивающееся завершением полного цикла подготовки и проек­

тирования для закодированной партии деталей, после чего вво­

дится очередной набор информациидля следующих партий дета­

лей.

172

Условно-постоянная информация — это информация о произ­ водственных условиях, влияющих на технологическую подготов­ ку производства. Она длительно хранится на долговременных запоминающих устройствах системы и многократно используется при решении определенного класса задач. К условно-постоянной информации относятся сведения о фотонаборных установках, устройствах химической обработки плат и микросхем, вспомога­ тельных и измерительных инструментах, используемых в систе­ ме; справочные данные. Условно-постоянная информация пол­ ностью или частично заменяется только в случаях перехода к но­ вому классу задач или к другим производственным условиям. Например, корректировка массивов условно-постоянной инфор­ мации, отражающей некоторые изменения производственной об­ становки, связанные с приобретением нового оборудования, при­ способлений и других средств производства или с аннулировани­ ем устаревшего.

Оперативная информация формируется перед началом рабо­ ты ЭВМ и представляет собой пакет заданий на проектирование.

Промежуточная информация — это информация, производи­ мая в системе на различных этапах проектирования и использу­ емая в качестве исходной для решения задач последующих эта­ пов. Массивы промежуточной информации неизбежны при тех­

относится информация, отражающая содержание выходных до­ кументов системы, а также массивы, формируемые для стыковки с другими автоматизированными системами (АСУ, АСУТП) или службами и производственными подразделениями предприятий. По характеру воспроизведения информация выходных докумен­ тов системы подразделяется на печатную и графическую.

Неотъемлемым дополнением к информационному обеспече­ нию является нормативно-руководящая система в рамках систе­ мы проектирования, включая ряд ГОСТов, ОСТов, методик, по­ ложений и других руководств, регламентирующих правила ко­ дирования описания и представления всех видов технологичес­ кой информации, используемой в системе.

Существует две категории документов этой системы: доку­ менты технологического характера, отражающие закономерно­ сти основных положений технологии приборостроения и правила ТПП; документы кибернетического характера, появление кото­ рых обусловлено спецификой самого метода автоматизации про­ ектирования и производства.

В документах технологической категории должны быть рас­ смотрены все виды технологических процессов, предусмотрено наличие широкого комплекса рекомендаций по выбору отдель­

173

ных технологических решений, представлены разного рода мно­ гоуровневые классификаторы изготовляемых изделий и их со­ ставных частей, элементов технологических процессов и средств, обеспечивающих их выполнение. Все документы этой категории необходимы для успешного начала и развития работ в области автоматизированного технологического проектирования и произ­ водства.

Состав и основные принципы разработки информационно-по­ исковых систем АСТПП. Информационное обеспечение АСТПП включает не только накопление, но и поиск и выдачу необходи­ мой информации технологического характера. Информационно­ поисковые системы (ИПС) являются неотъемлемой частью ин­ формационного обеспечения.

Информационно-поисковая система представляет собой комп­ лекс методов и средств подготовки, хранения, поиска и выдачи информации, необходимой для технологической подготовки про­ изводства. В ИПС должны храниться: ГОСТы, нормали, норма­ тивы, таблицы, классификаторы, стандартные программы, све­ дения об оборудовании, оснастке, типовых и унифицированных технологических процессах. Основное назначение ИПС АСТПП — оперативное информационное обслуживание инженер­ но-технических работников в процессе разработки и освоения новых изделий. Эта система позволяет использовать опыт, на­ копленный на предприятии при решении аналогичных инженер­ ных задач, устранить дублирование работ, уменьшить сроки и затраты на ТПП.

Поиск информации — это процесс отыскания в информацион­ ном фонде (как правило, информационным фондом служит банк данных) документов (текстов, чертежей, ГОСТов и т. п.), соот­ ветствующих поступившему запросу. Процессу поиска должен предшествовать процесс ввода, накопления и хранения информа­ ции.

Информационно-поисковые системы классифицируют по сле­ дующим основным признакам: виду выдаваемого результата и поиска, типу используемого информационно-поискового языка.

По виду выдаваемого результата различают ИПС докумен­ тального, фактографического и смешанного типа. В документа­ льной системе производится накопление и поиск названий доку­ ментов с некоторыми дополнительными признаками, Облегчаю­ щими процесс их поиска. Как правило, фактическое содержание документов в этих системах не учитывается. В фактографичес­ кой системе осуществляется поиск фактов, отвечающих на зап­ рос. В системе смешанного типа результатом поиска могут быть документы и/или отдельные факты.

По виду поиска ИПС бывают адресными, ассоциативными и смешанными. При адресном поиске информация об объекте отыскивается по адресу (ключу), при ассоциативном поиске —

174

по различным характеристикам объекта. При смешанном поис­ ке обеспечиваются как адресные, так и ассоциативные виды поиска.

В состав ИПС входят лингвистическое, математическое и программное обеспечение. Основу лингвистического обеспечения составляет информационно-поисковый язык, представляющий собой знаковую систему, предназначенную для описания смысло­ вого содержания документов и запросов в форме, приемлемой для реализации на ЭВМ.

По т ипу и с п о л ь з у е м о г о и н ф о р м а ц и о н н о - п о ­ и с к о в о г о я з ы к а различают ИПС классификационного и дескрипторного типа. Язык классификационного типа строится на базе систем классификации объектов, установленной на основе анализа связей между отдельными признаками. Язык дескрипторного типа строится на дескрипторах (классах, эквивалентных по смыслу ключевых слов). Ключевое слово представляет собой значимое слово, характеризующее документ. Информационно-по­ исковый язык имеет свой словарь и синтаксис, т. е. правила об­ разования различных комбинаций слов.

Математическое обеспечение ИПС включает алгоритмы и программы, обеспечивающие функционирование информацион­ но-поисковой системы. Основные виды обработки данных в ИПС — ввод и корректировка данных, сортировка, поиск необ­ ходимой информации. Программа обработки данных существен­ но зависят от структуры массивов. Структура массивов, в свою очередь, зависит от технических средств, обеспечивающих рабо­ ту информационно-поисковых систем.

Р е ж и м ы р а б о т ы ИПС — пакетный и диалоговый. В па­ кетном режиме ЭВМ последовательно обрабатывает запросы и выдает ответы в виде документа определенной формы. В диало­ говом режиме поиск информации можно производить весьма качественно, последовательно уточняя запросы и получая необ­ ходимую информацию.

Задачи, решаемые ИПС, определяются функциями техноло­ гической подготовки производства. В зависимости от назначения система выполняет следующие функции:

1)отвечает на вопросы о применяемости деталей и сбороч­ ных единиц, о наличии деталей-прототипов, процессов-прототи­ пов;

2)осуществляет поиск типовых решений по выбору деталей

исборочных единиц, технологических процессов, оснастки, обо­ рудования, средств механизации и автоматизации решения задач

ТПП; 3) поиск типовых программ проектирования технологических

процессов, оснастки, оборудования, расчета показателей техно­ логичности, составления и расчета сетевых графиков, нормати­ вов.

175

Для создания информационно-поисковых систем необходимо определить: номенклатуру задач, намечаемых для решения с по­ мощью ИПС; состав информации, подлежащей хранению в базе данных, и степень полноты описания объектов; состав и количе­ ство пользователей системы; режим работы системы; структуру базы данных; основные принципы привязки выбранных пакетов прикладных программ к банку данных; способ организации ар­ хива системы.

Работы по созданию конкретной ИПС включают в себя: раз­ работку информационной модели объекта (предпроектного язы­ ка); определение номенклатуры информационных запросов и номенклатуры выходных документов; разработку форм пред­ ставления входной и выходной информации, словаря, функцио­ нального языка системы и эксплуатационной документации.

При внедрении ИПС в условиях конкретного производства проводятся следующие работы: наполнение базы данных (коди­ рование объектов, перенос кодируемых сведений на перфоноси­ тели, контроль информации, ввод информации в ЭВС); опреде­ ление конкретных информационных запросов; составление поисковых предписаний; включение системы в опытную эксплуа­ тацию; наладка технических средств; корректировка эксплуата­ ционной документации.

В состав рабочей документации ИПС должны входить следу­ ющие материалы: техническое описание ИПС; комплекс про­ грамм, записанных на машинные носители (магнитные ленты и диски); документация по эксплуатации ИПС.

При разработке информационно-поисковой системы преду­ сматриваются два режима функционирования системы: автоном­ ный и в качестве подсистемы АСТПП.

Организационное обеспечение ИПС регламентирует функции существующих подразделений предприятия и групп обеспечения функционирования ИПС. Разработкой организационного обеспе­ чения занимается группа информационного обеспечения, которая обеспечивает:

—определение состава информации, подлежащей хранению

вбазе данных;

—кодирование объектов на предметном языке для создания и наполнения базы данных;

—оказание методической помощи пользователям в составле­ нии информационных запросов;

—системный надзор за словарем, его накоплением и коррек­ тировкой;

—сбор и анализ статистических данных по ответам на запро­ сы пользователей;

—оценку эффективности работы ИПС;

—информационную стыковку ИПС со всеми подсистемами АСТПП;

176

— реорганизацию базы данных.

Ведение автоматизированного архива ИПС обеспечивается специальной группой, осуществляющей создание архива ИПС; обеспечение сохранности и порядка документации; проведение корректировок документации; пополнение архива; регистрацию документации; дублирование документов.

Вычислительный центр предприятия отвечает за нормальное функционирование технических средств АСТПП и выполняет следующие функции по обеспечению работы ИПС: 1) перфори­ рует поступающую из групп информационного обеспечения ин­ формацию для формирования базы данных, поисковые предпи­ сания; 2) контролирует правильность перфорации; 3) наполняет базы данных; 4) осуществляет поиск по заданию; 5) выдает ре­ зультаты поиска в группу информационного обеспечения; 6) об­ новляет базы данных; 7) обеспечивает текущую работоспособ­ ность ИПС.

Роль банка данных в АСТПП. Рассмотрим возможность соз­ дания банков данных для АСТПП. Автоматизированные системы ТПП моделируют задачи, связанные с проектированием техноло­ гии на различные изделия основного производства, с конструиро­ ванием требуемой при этом специальной оснастки и с проекти­ рованием технологии ее изготовления. Задачи АСТПП, являю­ щиеся сложными логическими задачами со специфическими осо­ бенностями, следующие: проектирование и подготовка технологи­ ческого маршрута для изготовления конкретного ИЭТ, микро­ сборки, печатной платы, отражающего характерные особенности изготовляемого объекта (состав и последовательность операций, список, комплектующих, характеристики сборочного и обраба­ тывающего оборудования, информация для станков с ЧПУ, нор­ ма расхода материала).

Процесс технологической подготовки производства представ­ ляет собой единый крупный широко разветвленный цикл проект­ ных работ, предусматривающий выполнение в установленной последовательности определенного комплекса задач при широ­ ком использовании результатов предыдущих решений и обрат­ ных связей.

Такая же последовательность выдерживается при решении задач внутри каждого этапа. Например, нельзя приступить к выбору оборудования, не определив состав технологических опе­ раций.

Другая характерная особенность технологических задач, пре­ допределяемая сущностью моделируемого ими процесса и зако­ номерностями науки о технологии,— потребность представления исходных данных в виде отдельных табличных массивов, поиск в которых осуществляется по многим критериям. Такие индиви­ дуальные массивы разнятся между собой структурой представ­ ления информации и ее содержанием.

177

Отсутствие типовых решений, не говоря об их стандартиза­ ции, создает главные трудности для разработчиков АСТПП. Для преодоления этих трудностей и используется банк данных.

$ 6.4. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ КОМПЬЮТЕРИЗОВАННЫЕ ПРОИЗВОДСТВА

Для сбалансированного и гармоничного роста производства ИЭТ требуется существенное расширение возможностей радио­ промышленности в изменении продукции, технологии, легком и быстром переходе от одних ИЭТ к другим, т. е. промышленность должна обладать гибкостью и адаптивностью. Этого можно до­ стичь путем развития интегрированного компьютерного управ­ ления операциями проектирования и производства в целом, т. е. интегрированных компьютерных производств (ИКП). Эти про­ изводства представляют собой объединение систем автоматизи­ рованного проектирования (САПР), автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП) и гибких автоматизированных производств (ГАП), позволяющее:

—производить мелкосерийную продукцию с производитель­ ностью и эффективностью массового производства;

—вносить быстрые изменения в структуру изделий с мини­ мальными или нулевыми капиталовложениями.

Некоторые проблемы соединения САПР, АСТПП н ГАП.

Развитие средств автоматизации проектирования и производства ИЭТ вызвало необходимость создания интегрированных систем проектирования и изготовления изделий. Наиболее сложные во­ просы сопряжения возникают на стыке САПР и ГАП. В этом случае связывающим звеном между системами САПР и ГАП является автоматизированная система технологической подго­ товки производства (АСТПП).

Сложная взаимосвязь АСТПП с САПР и ГАП имеет много нерешенных проблем, начиная от общих вопросов функционального сопряжения этих си­ стем друг с другом и кончая разработкой программного обеспечения АСТПП, учитывающего новые требования, возникающие в связи с созданием ГАП.

Сложность решения задач функционального сопряжения АСТПП с дру­ гими системами обусловлена двумя основными факторами:

1)различием территориальной и административной принадлежности АСТПП и САПР;

2)несовпадением структурных и функциональных взаимосвязей АСТПП

сГАП.

Первый фактор вызван тем, что САПР является принадлежностью разра­ батывающих предприятий (конструкторских бюро, научно-исследовательских институтов), а АСТПП обслуживает завод.

Второй фактор отражает тот момент, что функционально АСТПП пред­ ставляет собой неотъемлемую часть ГАП, поскольку именно АСТПП обеспе­ чивает гибкость переналадки ГАП при запуске в производство новой номен­ клатуры изделий. С этой точки зрения АСТПП следует относить к верхнему уровню управления ГАП. По организационной структуре АСТПП не может

178

быть полностью включена в состав ГАП, поскольку осуществляемая этой си­ стемой ТПП реализуется в более широких масштабах, чем технологическая подготовка для одного конкретного комплекса ГАП.

При запуске в производство новых изделий технологическая подготовка осуществляется для каждого изделия в целом, включая все входящие в него детали и узлы. При этом только часть узлов и деталей будет изготовляться в гибких производственных комплексах. Технологическая подготовка к произ­ водству узлов и деталей, изготовляемых в гибких производственных комплек­ сах и на других участках, осуществляется в рамках единой АСТПП. Кроме того, АСТПП, относящаяся к категории систем общезаводского масштаба, параллельно с технологической подготовкой производства целого ряда цехов и участков решает все задачи, относящиеся к каждому гибкому производст­ венному комплексу.

Полное включение АСТПП в структуру ГАП может осуществляться только на стадии комплексной автоматизации целых заводов, т. е. при пере­ ходе к ИКП. На современной стадии развития ГАП все АСТПП автономны по отношению к системам управления ГАП. Поэтому круг задач, решаемых ими для отдельных гибких производственных комплексов, составляет лишь часть задач, относящихся к технологической подготовке производства различ­ ных видов изделий.

Для успешного создания ИКП с первых шагов организации взаимодей­ ствий САПР и АСТПП должны выполняться следующие требования, направ­ ленные на удовлетворение потребностей ГАП:

—на стадии проектирования необходимо учитывать конструктивные осо­ бенности и конструктивно-технологические ограничения, связанные с после­ дующим изготовлением узлов и деталей этих изделий в ГАП;

—после окончания проектирования необходимо получать на выходе САПР массивы конструкторско-технологических параметров на машинных но­ сителях и передавать заводу для ввода в АСТПП;

—необходимо иметь унифицированный протокол обмена данными между предприятием-разработчиком и заводом-изготовителсм ИЭТ.

На последующих этапах развития ИКП, обеспечивающих сквозной цикл автоматизированного проектирования и произ­ водства ИЭТ, должны решаться следующие основные задачи: формирование банков данных для сопряжения САПР с АСТПП; развитие подсистем АСТПП.

Формирование банков данных характеризуется тем, что в них должны соблюдаться единые принципы классификации, кодиро­ вания вводимых в массивы данных и управления банками дан­ ных. В банках данных должны содержаться массивы конструк­ торских и технологических параметров типовых узлов и деталей, изготовляемых в ГАП. Единые принципы позволят осуществлять дублирование банков с целью их параллельного использования на разрабатывающих предприятиях в качестве выходного звена САПР и на заводах-изготовителях в качестве источников исход­

технологических процессов с получением изделий, норм расхода материалов, карт раскроя заготовок, перечня используемых ви­

179

дов инструмента и оснастки технологических маршрутов, карт наладок оборудования;

2)автоматизированное оперативно-диспетчерское планиро­ вание, обеспечивающее формирование групп обрабатываемых деталей, разработку циклограмм их транслирования, установки, обработки и снятия со станков, установление приоритетов за­ пуска партий и групп деталей;

3)автоматизированное проектирование и изготовление спе­ циальных видов оснастки и инструмента;

4)автоматизированное проектирование программ управле­ ния всеми видами оборудования ГАП.

Цикл технологической подготовки производства гибких про­ изводственных комплексов начинается с получения задания из

подсистемы оперативно-календарного планирования АСУП. В задании содержится полный перечень предназначенных к: из­ готовлению узлов и деталей с указанием их количества. Эти све­ дения служат исходными данными для разработки оперативнодиспетчерского плана с помощью автоматизированной подсисте­ мы диспетчерского планирования. Данная подсистема может входить или в состав АСТПП общезаводского масштаба, или в состав ГАП. Одновременно с выдачей задания системе диспет­ черского планирования сведения о номенклатуре включенных в задание изделий поступают из АСУП в САПР технологии для проектирования необходимых для автоматического цикла гибко­ го производственного комплекса управляющих программ, специ­ альной оснастки и инструмента.

Параллельно система оперативного диспетчерского планиро­ вания передает в АСУП задания на материально-техническое обеспечение, включающее в себя перечни материалов, заготовок, унифицированных инструментов и оснастки, необходимых для изготовления в гибких производственных комплексах включен­ ных в задание деталей и узлов.

Результаты технологической подготовки могут оформляться в виде распечатываемых на АЦПУ выходных документов или в виде информационных массивов, транслируемых с верхнего уровня ГАП на уровень диспетчерского управления.

В исходных информационных массивах хранятся данные о нулевом цикле запланированного процесса изготовления партий деталей: количество материалов, заготовок, инструментов и при­

производства ИЭТ. Единая система автоматизации проектирова­ ния и изготовления (ЕСАПИ-2Б) предназначена для сквозной автоматизации цикла проектирования, изготовления и наладки блоков РЭА на основе единого лингвистического обеспечения, общей многоуровневой БД и формирования полных комплектов

180