Geum.ru

Е. В. Афонина Брянский государственный технический университет

Вид материалаДокументы
Основные принципы выбора сапр, внедряемых в учебный процесс и характеристики этих систем
Системы низкого уровня.
Системы среднего уровня.
Саdмех, t-flex, компас.
Системы высшего уровня.
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫБОРА САПР, ВНЕДРЯЕМЫХ В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭТИХ СИСТЕМ



С. В. Асекритова

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия

имени П. А. Соловьёва, E-mail:kgraph@rgata.ru


В настоящее время происходит быстрый рост систем автоматизированного проектирования (САПР) в таких отраслях, как авиастроение, автомобилестроение, тяжелое машиностроение, в архитектуре, строительстве, нефтегазовой промышленности, в области картографии, геоинформационных систем, при производстве товаров народного потребления, в частности бытовой электротехники. В машиностроении современные САПР применяются для сквозного автоматизированного проектирования, технологической подготовки, анализа и изготовления изделий, для электронного управления технической документацией. С помощью САПР выполняется разработка чертежей, проводится трехмерное моделирование изделия и процесса сборки, проектируется вспомогательная оснастка, например штампы и пресс-формы, составляется технологическая документация и управляющие программы (УП) для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), ведутся архивы.

В современном экономическом пространстве наблюдается активное развитие компьютерных технологий, связанных с ведением совместных работ, поставкой комплектующих, продвижением различных промышленных продуктов на рынок, установлением и поддержкой контактов с потребителем. Для западных производителей, совместно выпускающих ту или иную продукцию, сегодня уже недостаточно только быстро проектировать и поставлять качественные комплектующие в срок. Сегодня все более актуальным становится тесное взаимодействие друг с другом в реальном времени в течение всего периода разработки и изготовления изделий. Такое взаимодействие должно существенно сократить сроки конструкторско-технологической подготовки и изготовления изделия за счет взаимопонимания между партнерами, оперативного согласования конструктивных особенностей изделия и своевременного обнаружения и устранения противоречий, а также обеспечения условий для качественного улучшения продукции.

В настоящее время при сотрудничестве с зарубежными компаниями необходимо представление всей документации в электронном виде. Продаваемый продукт и его производство подлежат международной сертификации, подтверждающей их высокие характеристики. Сертифицирование проходят не только само изделие, но и методы его проектирования, изготовления, способы и формы передачи информации об изделии. Для прохождения сертифицирования необходимо оснастить рабочие места конструктора и технолога компьютерными и программными продуктами.

В действительности происходит выбор не конкретной системы проектирования, а идеологии автоматизированного проектирования и подготовки производства. Первым шагом в этом направлении должна стать взвешенная, разносторонняя с точки зрения, как изделий, так и привлекаемых коллективов оценка задач, которые предполагается автоматизировать. Такая оценка поможет определить оптимальную для предприятия идеологию и значительно упростит следующий шаг – выбор конкретной системы проектирования.

При внедрении компьютерной графики в учебный процесс, приходится делать выбор в пользу лишь одного графического программного продукта. Это прежде всего обусловлено минимальным количеством часов, отводимым в курсе «Инженерной графики» на изучение графики компьютерной. Поэтому, для осуществления более глубокой подготовки специалистов, владеющих современными технологиями в области проектирования, необходима единая политика для общеинженерных и специальных кафедр по внедрению САПР в учебный процесс. Важно также, чтобы в своей будущей профессиональной деятельности выпускники вуза владели методиками проектирования изделий, которые используются на предприятиях. Решающим при выборе графической системы Unigraphics в качестве САПР, внедряемой в учебный процесс, стал факт использования данной компьютерной технологии проектирования и производства в компании ОАО «НПО «Сатурн» (ведущей машиностроительной компании России).

Думается, не будет преувеличением сказать, что CAD/CAM/CAE-систему Unigraphics в России знают все, чья деятельность в той или иной мере связана с автоматизацией инженерной деятельности на производствах и в КБ. Неуклонно растущая популярность системы как самого мощного инструмента конструктора-технолога привела к тому, что Unigraphics стал своего рода эталоном, используемым при оценке возможностей других CAD/CAM- и CAE-систем, представленных на рынке САПР. Она используется ведущими мировыми производителями в наукоемких отраслях промышленности Boeing, GM, GE Aircraft Engines, Northrop Grumman, Pratt&Whitney, Bell Helicopter Textron, Hamilton Sundstrand, NOKIA, SIEMENS, BMV, HONDA, FORD и российскими компаниями ОКБ Сухого, ОАО «НПО «Сатурн», ЦИАМ, ЦНИИ Крылова, АвтоВАЗ, Энергомашкорпорация и др.

Какова должна быть система CAD/CAМ/CAЕ, обеспечивающая базу для успешного внедрения компьютерной технологии на предприятиях, занимающихся созданием сложных наукоемких изделий машиностроения?

Компьютерная технология призвана не автоматизировать традиционно существующие технологические звенья (так как это обычно не дает какого-либо эффекта, за исключением некоторого изменения условий труда), а принципиально изменить саму технологию проектирования и производства изделий. Только в этом случае можно ожидать существенного сокращения сроков создания изделий, снижения затрат на весь жизненный цикл изделия, повышения качества изделий.

Прежде всего, применительно к созданию сложных изделий машиностроения, в основе организации компьютерной технологии лежит разработка полного электронного макета изделия, так как именно создание трехмерных электронных моделей, адекватных реально проектируемому изделию, открывает колоссальные возможности для создания более качественной продукции (особенно сложной, наукоемкой продукции) и в более сжатые сроки. В идеале в процессе проектирования и производства сложных и многокомпонентных изделий все участвующие в проектировании должны, работая одновременно и наблюдая работу друг друга, создавать сразу на компьютерах электронные модели деталей, узлов, агрегатов, систем и всего изделия в целом. При этом необходимо одновременно решать задачи концептуального проектирования, всевозможных видов инженерного анализа, моделирования ситуаций, а также компоновки изделия и формирования внешних обводов. Не дожидаясь полного окончания разработки нового изделия, эту информацию следует использовать для технологической подготовки производства и производства как такового. Кроме того, необходимо осуществлять автоматизированное управление и всеми создаваемыми данными электронной модели (то есть структурой изделия), и самим процессом создания изделия, и к тому же иметь возможность управлять структурой процесса создания изделия.

Для реализации именно компьютерной технологии проектирования и производства должны применяться системы автоматизированного проектирования инженерного анализа и технологической подготовки производства (CAD/CAМ/CAЕ) высшего уровня, а также системы управления проектом (PDM – Product Data Management).

Что такое система CAD/CAМ/CAЕ высшего уровня? Это такая система, которая, во-первых, обеспечивает весь цикл создания изделия от концептуальной идеи до реализации, а во-вторых (и это самое главное), создает проектно-технологическую среду для одновременной работы всех участников создания изделия с единой виртуальной электронной моделью этого изделия. На Западе эта организационная философия обозначается аббревиатурой CAPE (Concurrent Art-to-Product Environment), что можно перевести как «Единая среда создания изделия от идеи до реализации». По существу, именно то, в какой степени система реализует указанную философию, и определяет уровень системы. Руководствуясь такой концепцией, можно резко сократить цикл создания изделия, повысить технический уровень проектов, избежать нестыковок и ошибок в изготовлении оснастки и самого изделия благодаря тому, что в подобном случае все данные взаимосвязаны и контролируемы. Следовательно, система низкого или среднего уровня не может перейти на высший уровень только за счет наращивания функций и приложений – для этого необходимо принципиальное изменение ядра системы и ее внутренней структуры.

В рамках реализации САРЕ существует понятие концепции «мастер-модель». Мастер-модель – это уникальная электронная модель в ассоциативной структуре изделия, которая служит ссылочным эталоном для ассоциативно связанных с ней элементов создаваемого изделия или оснастки для его производства, с которой одновременно работают все участвующие в создании изделия. Для того чтобы поддерживать такую концепцию, система должна быть определенным образом организована и обладать многими специфическими функциональными возможностями, среди которых, в частности: полная параметризация и ассоциативная связь как внутри самой модели и сборки, так и с приложениями; возможность создания и управления сборками неограниченных размеров, с управляемой параметризацией между компонентами сборки. Данная концепция подразумевает, что электронная модель изделия в каждый текущий момент времени актуальна, а значит, в этом случае теоретически исключаются нестыковки, ибо вся информация – единая.

Отсюда следует, что любые системы низкого (типа AutoCAD) или даже среднего уровня, позволяя решать отдельные частные задачи, не в состоянии обеспечить радикального снижения сроков создания и повышения качества сложных изделий. Только системы высшего уровня в той или иной степени могут позволить приблизиться к реализации компьютерной технологии проектирования и производства.

Основные САПР условно можно разделить на три класса.
  • Системы низкого уровня. Это системы типа AutoCAD, представляющие собой, по сути дела, электронный кульман, который ни в коей мере не затрагивает изменения самой технологии проектирования и технологической подготовки;
  • Системы среднего уровня. Это системы, которые позволяют в полной мере осуществлять трехмерное моделирование и создавать электронные математические модели, адекватные реальным физическим моделям. Для примера можно назвать SolidWorks, Solid Edge, САDМЕХ, T-FLEX, КОМПАС. Здесь пользователь получает все преимущества трехмерного проектирования: топологическую точность, возможность анализа трехмерных моделей и использования в подготовке управляющих программ для станков с ЧПУ. Эти системы следует рассматривать как еще один шаг, который позволяет извлечь новые реальные возможности из компьютерного проектирования. Сюда же можно отнести специализированные расчетные, аналитические системы, системы подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ;
  • Системы высшего уровня. Здесь можно выделить два основных признака, отличающих их от остальных систем. Во-первых, возможность обеспечения всего цикла создания изделия – от концептуальной идеи до реализации – внутри самой системы, без дополнительного использования внешних приложений. Во-вторых, обеспечение единой среды для разработки изделия и поддержка параллельного инжиниринга, то есть создание единой цифровой модели, с которой все участники проекта могут работать одновременно. Такие системы должны иметь достаточно мощные средства параметризации, позволяющие проводить изменения сложных структур в больших сборках, иметь возможность построения сложных ассоциативных связей, а также определенную гибкость, так как изделие в процессе проектирования постоянно изменяется.

На сегодняшний день развивающихся универсальных систем высокого уровня на рынке, по существу, четыре: CATIA французской компании Dassault Systemes, Pro/Engineer американской компании Parametric Technology Corp, Unigraphics (UG) американской компании Unigraphics Solutions и I-DEAS Master Series американской компании SDRC.

В настоящий момент, с точки зрения обеспечения единой среды разработки изделия Unigraphics существенно опередил всех своих конкурентов. Благодаря мощному ядру Parasolid практически все задачи решаются не во внешних приложениях, как, например, в CATIA, где параметризация осуществляется на уровне внешнего модуля, а на уровне ядра и все ее приложения одинаково работают внутри системы. Это очень важный момент.

Именно совокупность возможностей управления ассоциативностью, моделлера и специализированных (как собственных, так и интегрированных) приложений определяет разделение систем CAD/CAM/CAE на высший и средний уровни; стоимость здесь вторична и точно отражает их возможности. Более того, при одинаковой функциональности (например, ЧПУ) стоимость комплекта систем среднего уровня выше, чем у Unigraphics.

Однозначно определить, какой подход оптимален, нельзя. Для проектирования простых типовых изделий, когда можно создать единую схему параметризации, системы среднего уровня обеспечивают достаточную функциональность при меньших затратах ресурса. В то же время для сложных изделий либо при наличии большого количества специализированной оснастки они неприменимы.


УДК 378