Основные принципы и направления развития АСТПП. Балтийский государственный технический университет
Балтийский государственный технический университет
Кафедра технологии конструкционных материалов и производства ракетно-космической техники
В.И.Кулик, А.С.Нилов
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
Учебное пособие
Санкт-Петербург
2000
Содержание
Раздел 1. Основные положения, состав и структура АСТПП 2
1.1. Место и значение АСТПП в современном производственном процессе 2
1.2. Единая система технологической подготовки производства-методологическая основа 4
1.3. Основные принципы и направления развития АСТПП 7
1.4. Состав и структурное построение АСТПП 10
1.5. Функционирование АСТПП 16
Раздел 2. Информационное обеспечение АСТПП 17
2.1. Классификация технологической информации в АСТПП 17
|
|
|
2.2. Структура описания технологических объектов в АСТПП 18
2.3. Информационная система-банк данных 20
2.4. Информационно-посковые системы технологического назначения (ИПС-ТН) 22
2.4.1. Структура ИПС 22
2.4.2. Технические средства реализации ИПС 23
2.4.3. Поиск документов в ИПС 23
2.4.4. Общая характеристика автоматизированных ИПС 24
2.4.5. Автоматизированный поиск информации 26
2.5. Информационное обеспечение с использованием знаний-экспертные системы 29
|
|
|
2.6. Основы унификации и классификации технологических объектов в АСТПП 34
2.7. Принципы построения конструкторско-технологических кодов деталей 37
2.8. Описание и кодирование технологической информации в АСТПП 39
2.8.1. Общие положения системы кодирования технологической информации 39
2.8.2. Методы и системы описания технологических объектов 40
2.8.3. Кодирование деталей типа тел вращения 43
Раздел 3. Проектирование технологических процессов в АСТПП 49
3.1. Общие положения и задачи САПР ТП. 49
3.2. Классификация методов проектирования ТП 52
3.2.1. Признаки классификации 52
|
|
|
3.2.2. Классификация методов автоматизированного проектирования технологических процессов 56
3.3. Оптимизация технологических решений при автоматизированном проектировании в АСТПП 58
3.3.1. Выбор рациональных решений с помощью таблиц соответствий 58
3.3.2. Оптимизация технологических процессов 65
3.4. Проектирование технологических процессов методом адресации 67
3.4.1. Адресация к комплексной детали 67
3.4.2. Проектирование технологического маршрута обработки 71
3.4.3. Проектирование операционной технологии 75
|
|
|
3.4.4. Проектирование переходов 81
3.5. Проектирование технологических процессов методом синтеза 84
Раздел 4. Проектирование средств технологического оснащения 90
4.1. Общие принципы выбора средств технологического оснащения 90
4.2. Выбор инструмента и формирование базы “инструмент” 93
4.3. Выбор приспособления и формирования базы “приспособление” 94
Раздел 5. Особенности технологической подготовки производства в ГПС 96
5.1. Общие сведения о ГПС 96
5.2. АСТПП в ГПС 98
5.3. Описание роботов и формирование базы “роботы” 101
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, СОСТАВ И СТРУКТУРА АСТПП
Место и значение АСТПП в современном
Производственном процессе
Современный этап развития машиностроения характеризуется повышением эффективности производства за счет всемерного внедрения средств механизации и автоматизации на всех его стадиях.
Если под "производственным процессом" понимать совокупность всех действий людей и орудий труда необходимых для изготовления изделий, то можно выделить следующие основные его компоненты:
- проектирование изделий основного производства;
- технологическая подготовка производства (ТПП);
- технологический процесс производства изделий;
- управление производственным процессом. Технологический этап является одним из наиболее сложных, трудоемких и длительных этапов производственного процесса.
Деятельность технолога машиностроительного предприятия заключается в разработке технологических процессов на выпускаемые предприятием изделия, конструировании необходимых для их изготовления специальных средств технологического оснащения (оборудование, оснастка, инструмент), разработке технологических процессов производства этого оснащения, а также в подготовке и проведении ряда мероприятий по организации, управлению и отладке производственных процессов выпуска новых изделий. Всё это составляет основу ТПП. 0 значительных масштабах и стоимости технологических работ в машиностроении можно судить по следующим данным. До 75% предприятий выпускают продукцию, которая по своему характеру является серийной, мелкосерийной и единичной. В течение года на каждом из таких предприятий выполняется до нескольких сотен заказов на новые изделия. При этом номенклатура деталей только для механической обработки достигает по отдельным изделиям 150 тыс. наименований и более. Учитывая, что удельный вес типовых техпроцессов в машиностроении не превышает 10-12%, подготовка к запуску каждого нового изделия начинается практически заново.
На современном этапе проблема все возрастающих объемов технологических работ решается на базе факторов, связанных главным образом, с расширением возможностей и доступности средств вычислительной техники, совершенствования больших ЭВМ, микро - и персональных ЭВМ, и создаваемых на их основе автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструкторов и технологов.
В последние десятилетия проведены многочисленные исследования и выполнены практические разработки по развитию автоматизированного проектирования в машиностроении, в частности технологического проектирования. Это нашло свое отражение в разработке и внедрении в производственную практику различных типов автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП).
Рассмотрим ряд положений, существенно стимулирующих их развитие АСТПП.
Во-первых, к настоящему времени обострились противоречия между высокой производительностью труда и степенью автоматизации процессов производства при изготовлении изделий и относительно низкой производительностью труда и степенью автоматизации в сфере подготовки и управления производством.
Например, если полное время цикла изготовления принять за 100%, то время изготовления изделия (время нахождения его в цехах) составит всего 1%. Если за 100% примем время нахождения изделия в цехах, то время нахождения его на оборудовании составит порядка 5%, а время непосредственной обработки его не превышает З5% от этих 5%.
Здесь явно прослеживаются те громадные резервы сокращения полного цикла изделия и существенного повышения эффективности современного производства.
Во-вторых, современная тенденция перехода от массового типа производства к серийному с частой сменяемостью изделий с одной стороны привела к разработке и широкому распространению новых технических средств: оборудовании с ЧПУ, типа обрабатывающий центр и гибких производственных систем (ГПС), а с другой стороны потребовала существенного сокращения сроков подготовки производства новых изделий.
Исходя из вышеизложенного, можно определить, что основной целью создания автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП) является:
" ускорение и совершенствование процессов технологического проектирования за счет автоматизации и механизации с помощью вычислительной техники ряда сложных и трудоемких процессов ТПП, поддающихся алгоритмическому описанию". АСТПП призвана моделировать функции ТПП, связанные с обеспечением технологичности конструкции изделия, с проектированием
технологических процессов, с проектированием и изготовлением средств технологического оснащения, с управлением технологической подготовкой производства.
Эти функции реализуются на основе создания и применения САПР-ТП (системы автоматизированного проектирования технологических процессов) и на основе автоматизированных систем управления (АСУ), решающих задачи управления ходом ТПП, управления процессами проектирования.
В условиях требований современного машиностроения производственный процесс начиная от научно-исследовательских работ и кончая постановкой на производство новых изделий должен представлять собой гибкую автоматизированную производственную систему (ГАПС) основными компонентами которой являются:
- система автоматизированного проектирования изделий основного производства - САПР
- автоматизированная система технологической подготовки производства - АСТПП
- гибкие производственные системы со средствами управления - ГПС
- автоматизированные системы управления предприятием - АСУП.
В этих условиях АСТПП определяются как системы, включающие один или несколько компьютеров с печатающими устройствами, графопостроителями и т.д., для выполнения расчетов и различных операций в процессе технологического проектирования и подготовки программ для обеспечивания производственных вопросов с помощью компьютеризированного оборудования (с ЧПУ, ОЦ, ГПС).
Эффективность функционирования ГАПС практически в полной мере определяется эффективностью систем управления, которая в свою очередь требует опережающего развития автоматизации процессов конструирования и технологического проектирования как компонентов поступления исходной информации для АСУ. В противном случае АСУ будет вынуждены работать в режиме неавтоматизированных конструкторских и технологических служб, что значительно снизит эффективность их работы.
Таким образом, АСТПП является одним из необходимых и важнейших элементов и ГАПС, и занимает ведущее место в последовательности функционирования их элементов.
Основные принципы и направления развития АСТПП.
В современных условиях основная часть эффективности производства достигается в области совершенствования технологии, формы и методов организации производства.
На любом предприятии реально существует технологическая подготовка производства и любая ТПП имеет ту или иную форму организации. Под формой организации будем понимать совокупность людей, подразделений, служб, технических средств и взаимосвязей между ними в процессе решения задач ТПП. Можно выделить три формы организации ТПП.
1) Если на предприятии в процессе решения задач ТПП не используются технические средства механизации и автоматизации инженерно-технических работ, то основу такой формы организации ТПП составляют люди и взаимосвязи между ними. Такую форму организации можно определить как безмашинную.
2) Если на отдельных работах ТПП или при решении отдельных' задач используются средства автоматизации инженерно-технического труда, то, как правило, это приводит к изменению характера взаимосвязи между людьми или подразделениями. Появляются новые, не свойственные безмашинной форме организации, взаимоотношения между человеком и техническим средством автоматизации, т.е. появляется новая форма организации ТПП, Следует отметить, что в этой форме организации технические средства еще выступают как пассивный элемент.
З) Если же в процессе решения задач ТПП отдельные комплексы взаимосвязанных задач, или отдельные этапы работ по ТПП, или отдельные функции реализуются на современных ЭВМ, причем так, что в процессе их решения ЭВМ выступает в роли активного "собеседника", участвующего в принятии решения, то появляются новые взаимосвязи, новые подразделения, новые типы отношений в системах "человек -машинная программа-процессор"; "человек - дисплей"; "человек -чертежный автомат" и т.д. Таким образом, можно говорить о появлении совершенно новой формы организации технологической подготовки производства - автоматизированной ТПП. С учетом того, что в этой форме люди, технические средства и машинные программы составляют взаимосвязанный единый организм, возникает сложная система, которая определяется как автоматизированная система технологической подготовки производства.
Под АСТПП в машиностроении понимают систему организации и управления процессом ТПП, основанную на применении правил и положений ЕСТПП, математических методов, технических средств автоматической обработки и передачи информации, а также средств механизации и автоматизации производственных процессов, и реализующую при участии человека совокупность взаимосвязанных процессов, Обеспечивающих полную технологическую готовность предприятия к производству новых изделий в соответствии с заданными технико-экономическими показателями. Полная технологическая готовность предприятия предполагает наличие всего комплекса технологической документации и средств технологического оснащения, необходимых для производства изделий.
В СССР проблема автоматизации инженерной деятельности в сфере технологического проектирования имеет уже более чем тридцатилетнюю историю. В начальный период проведения работ в этом направлении автоматизация характеризовалась решением отдельных технологических задач и созданием автономных узких подсистем проектирования. Такая частичная автоматизация, не дала ощутимых результатов в повышении производительности труда ИТР и ускорении подготовки производства. Тенденцией современного этапа автоматизации ТПП является создание комплексных автоматизированных систем различного назначения, объединяющих в единый непрерывный процесс решение многих задач крупных законченных этапов ТПП, что значительно сокращает издержки автоматизации и повышает эффективность использования электронно-вычислительной техники.
В настоящее время накоплен богатый опыт по автоматизации технологического проектирования и создана методология применения ЭВМ в ТПП. Разработаны и нашли практическое применение автоматизированные системы проектирования ТП механообработки, ковки, горячей штамповки деталей простой и средней сложности, включая и конструирование режущего инструмента и приспособлений, системы классификаций и группирования деталей. Существенный прогресс достигнут в области создания банков данных и информационно-поисковых систем технологического назначения, а также оптимизации проектных решений.
В современных условиях можно выделить три основных направления, по которым происходит решение проблемы автоматизации ТПП: 1) системный подход к созданию АСТПП гибких производственных систем; 2) интеграция подсистем АСТПП, АСТПП с подсистемами АСУП (в первую очередь с САПР конструкций и АСУ ГПС); 3) создание АСТПП, обладающих средствами адаптации к изменениям во внешней среде.
В практике автоматизации ТПП сложились два метода использования электронно-вычислительной техники:
1. Программный метод (пакетный, автоматический режим) - когда весь процесс решения технологических задач, включая выбор решений из множества возможных, оптимизацию решений и ряд других, полностью автоматизирован и выполняется ЭВМ по введенной в нее программе. Различные варианты решений, обратные связи, корректировка промежуточных решений также предусмотрены программой. Вмешательство технолога в процессе решения минимально и ограничивается вводом исходной информации и анализом полученных результатов;
2. Метод диалога человека с машинной (оперативный или диалоговый режим), когда ЭВМ в основном готовит данные для принятия решений, оставляя их выбор за технологом, который активно вмешивается в процесс проектирования и действует на основании личного опыта, инструкций, существующих традиций и т.п. в соответствии с производственной обстановкой.
Каждый из этих методов имеет свою категорию сложности, предпочтительную для него область применения и другие отличительные особенности. Однако основным и ведущим, наиболее объективным, оптимальным и перспективным является программный метод.
Вместе с тем практическая реализация программного метода связана с преодолением ряда трудностей. Отметим некоторые из них:
- сложность формализации и алгоритонизации всего комплекса технологической информации;
- необходимость создания обширного банка данных;
- создание развитого программного обеспечения;
- использование достаточно мощных средств вычислительной техники с развитой системой периферийных устройств.
В основу создания современных АСТПП положен ряд принципов обеспечивающих аффективное функционирование автоматизированных систем. Отметим важнейшие из них.
1. Принцип системного единства. Элементы (подсистемы, функции, задачи) АСТПП должны разрабатываться как части единого целого, функционирование которых подчинено общей цели. Кроме того, АСТПП должна рассматриваться как часть АСУП, так как в дальнейшем она должна стыковаться с другими подсистемами АСУП того же уровня.
2. Принцип декомпозиции. Система разбивает на компоненты по наиболее слабым связям (управляющим, информационным и т.д.). Внутренние связи в компоненте должны быть значительно сильнее, чем ее связи с другими компонентами. Декомпозиция является одним из методов борьбы со сложностью систем. Цель декомпозиции - разделение системы на компоненты, имеющие меньшую, сложность, так как каждая компонента имеет меньшее число элементов и связей.
3. Принцип независимости (модульности). Все элементы и подсистемы АСТПП должны представлять собой функционально законченные модули, которые могут эксплуатироваться как самостоятельно (автономно), так и в единой системе. Представление подсистем как функционально автономных блоков способствует созданию различных конфигураций системы.
4. Принцип совместимости. Все обеспечивающие составляющие АСТПП (управляющая, информационная, программная и т.д.) должны позволять совместное функционирование подсистем.
5. Принцип открытости. АСТПП - сложная система, которая должна иметь возможность пополняться новыми подсистемами, расширяющими круг задач решаемых в ней, а действующие ее подсистемы совершенствоваться, обновляться и корректироваться. Этот принцип обеспечивает поэтапное построение и развитие в АСТПП путем поэтапного увеличения состава подсистем по мере их готовности.
6. Принцип неокончательности решений. Проектирование удобно представлять в виде последовательности алгоритмов и программ, каждые из которых решают конкретную прикладную задачу и определяют или уточняют допустимое множество решений. В этом случае алгоритмы и программы, а также подсистемы строятся максимально независимыми друг от друга.
Кроме того, отметим также принцип стандартизации, принцип эргономичности системы и принцип базирования на новые научные и практические достижения.
Несоблюдение вышеперечисленных принципов при проектировании АСТПП является одной из причин малой эффективности применений ЭВМ в ТПП. Так, например, локальная автоматизация характеризуется чередованием задач ТПП, решаемых автоматически и вручную. Если плохо продумана стыковка этих задач, не соблюдены принципы проектирования, это приводит к резкому замедлению процесса проектирования и потере потенциального положительного эффекта автоматизации.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 573; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!