ния (САПР).
Всистемах первого поколения автоматически решались отдельные небольшие, легко формализуемые задачи. Программы строились на базе множества частных моделей и были рассчитаны на одного пользователя. Обмен информацией осуществлялся через обычные внешние устройства с использованием перфолент или перфокарт. Для решения определенной задачи пользователь самостоятельно подготавливал исходные данные и осуществлял вызов соответствующей программы из библиотеки. В первых САПР конца 60-х годов были приняты в качестве базовых ЭВМ типа М-220. На машинах этого типа были реализованы промышленные системы «Автограф», «Аврора» и др.
Всистемах второго поколения автоматизировались как решения отдельных задач, так и определенные этапы проектирования. Появились несложные управляющие программы, архивы справочных данных (представляемых, как правило, библиотеками моделей или параметров типовых элементов), простейшие языки управления и входные языки описания. Для этих систем требуется набор периферийных графических устройств, внешняя память, оперативные запоминающие устройства (ЗУ) повышенного объема и быстродействия.
Системы третьего поколения характеризуются созданием программных комплексов с общим управлением, охватывают большинство этапов проектирования, рассчитаны на пользователей разного класса и разных уровней подготовки. По мере улучшения характеристик мини- и микро-ЭВМ, которые вместе с набором программно-управляемых устройств образуют рабочее место проектировщика, расширяется класс задач, решаемых на них без обращения к центральной ЭВМ системы. Благодаря этому появился новый подход, когда в процессе диалога применяются автоматические процедуры. С одной стороны, пользователь располагает набором таких процедур и результаты их выполнения сразу же отображаются на экране графического дисплея, что позволяет быстро оценить полученные результаты и откорректировать их вручную. С другой стороны, многие действия пользователя автоматически контролируются с помощью специальных подпрограмм. В настоящее время системы третьего поколения создаются на базе ЭВМ серии ЕС, имеющих развитую структуру связей с различными внешними устройствами через стандартный интерфейс ввода — вывода.
САПР представляет собой комплекс аппаратных, программных, регламентирующих и информационных средств, используемых разработчиками для конструирования и технологической подготовки производства. Под регламентирующими средствами САПР понимают совокупность стандартов, определяющих порядок взаимодействия участников разработки и правила выполнения и обращения машинной документации.
Состав остальных средств САПР определяется информационными и временными характеристиками процессов. Так, средняя информационная емкость чертежа составляет 50 К бит, соотношение объемов конструкторской документа-
41
ции и технологической — 1:20, соотношение времени технологической подготовки производства и изготовления (при двусменной работе и серийности 5 шт.) —2,5:1; описание технологического процесса механосборки содержит около 1000 операций и 1000 переходов; кодификатор наименований операций и технологических процессов имеет объем 1,2 М байт. Сравнительные характеристики процессов разработки приведены в табл. 3.4.
|
|
Таблица 3.4. |
Характеристики процессов |
|
|
|
|
|
Параметр |
Конструирование |
ТПП |
|
|
|
Объем хранимой информации, Мбайт |
900 |
1500 |
|
|
|
Объем перерабатываемой информации, М байт |
2 |
4 |
|
|
|
Объем выходной информации, 1 документ/ Кбайт |
7 |
125 |
|
|
|
Время реакции системы на запрос, с |
5 |
5 |
|
|
|
Время поиска информации по запросу, с |
60 |
30 |
|
|
|
Время проектирования, 1 документ/мин |
15 |
30 |
|
|
|
Качество и темпы автоматизированного проектирования определяются степенью совершенства программных средств. Программные средства САПР состоят из общего и специализированного программного обеспечения (ПО). Общее ПО предназначено для организации функционирования аппаратных средств, распределения их ресурсов между задачами пользователей, для организации хранения программ и информационных массивов и работы с ними. Общее ПО включает в себя также средства программирования (трансляторы с алгоритмических языков, библиотеки стандартных программ) и средства управления обменом информацией в режиме диалога.
В специализированном ПО различают проектирующие и управляющие программы. Примерами проектирующих программ могут служить программы трассировки соединений в многослойных печатных платах, подготовки управляющей информации для автомата по изготовлению слоев печатной платы, синтаксической проверки входной информации и т. п. Управляющие программы организуют работу проектирующих программ в соответствии с алгоритмом процесса проектирования, и эти программы являются надстройкой над операционной системой ЭВМ.
Специфика автоматизированного проектирования заключается в том, что, во-первых, вводимая и выводимая информация носит часто нечисловой характер (чертежи, схемы, графики и т. п.), что требует специальной аппаратуры и алгоритмов, обеспечивающих удобное для пользования преобразование этой информации и программных средств для привязки аппаратуры к ЭВМ. Во-вторых, оперативный характер проектирования связан с неоднократным общением пользователей и ЭВМ, что требует применения вычислительных машин с развитой системой и организацией работы ЭВМ в режиме разделения времени.
Возможности использования вычислительной техники для автоматизации
42
проектирования зависят как от сложности решаемых задач, так и от их доли в общем объеме трудозатрат, что видно из табл. 3.5.
|
|
|
|
Таблица 3.5. |
|
Возможности использования вычислительной техники |
|||||
|
|
|
|
|
|
Группа работ |
|
Доля трудозатрат, |
Возможность ав- |
Экономия затрат, |
|
|
% |
томатизации, % |
% |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Поиск информации |
10 |
100 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Постановка задач и ге- |
10 |
10 |
1 |
|
|
нерирование идей |
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Определение |
зависи- |
15 |
60 |
9 |
|
мостей и анализ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Графические работы |
30 |
100 |
30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Оформление текстов |
10 |
50 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Оформление проектов |
10 |
100 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Размножение ТД |
10 |
100 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Согласование |
резуль- |
5 |
0 |
|
|
татов и документации |
|
|
|||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Наиболее слабо поддаются автоматизации процессы разработки на стадиях эскизного и технического проектов в связи с тем, что здесь требуется в основном выполнение творческой работы, не связанной с рутинными операциями. Наибольший эффект достигается за счет автоматизации графических работ и оформления технической документации.
Поэтому необходимо разрабатывать САПР и оснащать автоматизированными рабочими местами в первую очередь конструкторско-технологические подразделения НИИ и КБ, что позволит ликвидировать существующую диспропорцию между численностью разработчиков, конструкторов и технологов. В связи с этим основными направлениями работ по автоматизации проектирования должны быть работы, связанные с автоматизацией конструирования и выпуска конструкторской и эксплуатационной документации.
Внедрение готового ПО сокращает указанные выше затраты и сроки, но тоже является непростой задачей. Как правило, возникает необходимость корректировки отдельных программ и массивов стандартной информации, а также выполнения других работ, связанных с привязкой ПО к требованиям технологии предприятия.
Наибольшая эффективность САПР достигается в том случае, если ее аппаратные средства представляют собой иерархическую сеть ЭВМ, которая строится на одной или нескольких ЭВМ большой мощности и нескольких мини-ЭВМ. На базе мини-ЭВМ создаются автоматизированные рабочие места (АРМ), которые включают в себя графические и алфавитно-цифровые дисплеи, графопостроители, устройства микрофильмирования и ввода чертежей в ЭВМ. Каждое АРМ ориенти-
43
ровано на конкретного пользователя-разработчика, конструктора или технолога. Работа сети ЭВМ осуществляется в режиме диалога пользователей с систе-
мой, большую часть времени головная ЭВМ и мини-ЭВМ работают независимо друг от друга, их взаимодействие осуществляется на уровне обмена данными.
4 Технологическая подготовка производства
4.1 Технологическая подготовка производства, ее содержание, стадии выполнения и документация
Технологическая подготовка производства регламентируется ГОСТами «Единой системы технологической подготовки производства» (ЕСТПП). В соответствии с ГОСТ 14.002—73 «Основные требования к технологической подготовке производства» ТПП должна обеспечивать полную технологическую готовность предприятий к производству изделий высшей категории качества. Под полной тех-
нологической готовностью понимается наличие на предприятии полного комплекта технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для производства новых изделий, ТПП должна осуществляться с за-
данными технико-экономическими показателями, устанавливающими как высокий технический уровень и качество изготовления изделий, так и минимальные трудовые и материальные затраты при их производстве.
Основные этапы технологической подготовки производства приведены в табл. 4.1.
|
|
Таблица 4.1. |
|
Этапы технологической подготовки производства |
|
|
|
|
Содержание этапов |
Исполнители |
|
|
|
|
1. Управление, планирование, прогнозирование |
Руководство ОГТ и отдел (бюро) планирования |
|
и моделирование технологической подготовки |
подготовки производства. Работники проектно- |
|
|
|
технологических институтов (ПТИ) |
|
|
|
2. Отработка конструкции изделия и де талей на |
Технологи ОГТ совместно с конструкторами из- |
|
технологичность. Участие в изготовлении опыт- |
делий и работниками опытного производства |
|
ного образца |
|
|
|
|
|
3. Разработка технологических процессов изго- |
Работники ПТИ и ОГТ |
|
товления и контроля деталей, процессов сборки и |
|
|
испытаний, включая распределение номенклатуры |
|
|
между цехами и участками, разработку техноло- |
|
|
гических маршрутов, пооперационных карт и всей |
|
|
прочей технологической документации |
|
|
|
|
|
4. Типизация |
технологических процессов, раз- |
Работники ПТИ при участии технологов и эконо- |
работка базовых и групповых процессов, технико- |
мистов ОГТ |
|
экономического |
обоснования технологических |
|
процессов |
|
|
|
|
|
5. Установление пооперационных технических |
Нормировщики отделов труда и заработной платы |
|
норм времени для всех технологических процес- |
(ОТиЗ), технологи ОГТ, работники ПТИ |
|
сов |
|
|
|
|
Продолжение таблицы 4.1 |
|
|
|
44
|
Содержание этапов |
Исполнители |
|
|
|
6. |
Расчет норм расхода материалов |
Технологи ОГТ при участии конструкторов |
|
|
|
7. |
Выбор и обоснование специального оборудо- |
Конструкторы и технологи ОГТ и ПТИ |
вания, агрегатирование и стандартизация обору- |
|
|
дования (в отдельных случаях и проектирование |
|
|
оборудования) |
|
|
|
|
|
8. |
Установление коэффициентов оснащенности, |
Конструкторы и технологи ОГТ и ПТИ |
типажа и номенклатуры необходимого специаль- |
|
|
ного, универсального и унифицированного осна- |
|
|
щения. Проектирование (ПОИСК И Выбор) спе- |
|
|
циальной и унифицированной оснастки. Технико- |
|
|
экономические обоснования выбора и применения |
|
|
оснастки |
|
|
|
|
|
9. |
Разработка и уточнение нормативов на рабо- |
Бюро планирования подготовки производства |
ты ТПП |
|
|
|
|
|
10. |
Разработка мероприятий по организации и |
Работники ПТИ и ОГТ |
управлению ТПП, созданию и эксплуатации под- |
|
|
систем АСУ ТПП, а также по механизации и ав- |
|
|
томатизации инженерно-технических и управлен- |
|
|
ческих работ по ТПП |
|
|
|
|
|
На сроки отработки и изготовления новых изделий, качество и прогрессивность разрабатываемых технологических процессов оказывает влияние организация технологической подготовки и технологических служб на предприятиях. Единообразия в организации этих служб нет, и в зависимости от сложности изделий, объемов выпуска и сложившихся традиций применяется одна из двух систем организации служб технологической подготовки: централизованная и децентрализованная.
Централизованная система технологической подготовки производства предусматривает создание единой для предприятия технологической службы — отдела главного технолога (ОГТ), который осуществляет весь комплекс работ по ТПП: разрабатывает технологическую документацию, чертежи технологического оснащения, нормативы, осуществляет разработку и ведет контроль графика подготовки производства, решает текущие вопросы технологии изготовления деталей, узлов, заготовок непосредственно в цехе. Цехи при этой системе не имеют подразделений технологической подготовки производства. Такая организация применяется обычно на заводах серийного и массового производства, а иногда на опытных предприятиях. Цеховым технологическим бюро поручается внедрение и корректировка спроектированных технологических процессов.
Децентрализованная система ТПП характерна для единичного и мелкосерийного производства. В этом случае разработка технологических процессов и текущие работы по технологическому обслуживанию выполняются силами технологических бюро цехов (ТБ). Отделы главного технолога и металлурга выполняют контрольные функции, осуществляют методическое руководство, проводят работы 'по типизации технологических процессов и стандартизации оснастки. Все осталь-
45