Основи автоматизованого проектування

1. ОСНОВИ АВТОМАТИЗО-ВАННОГО ПРОЕКТУВАННЯ

ОСНОВИ
АВТОМАТИЗОВАННОГО
ПРОЕКТУВАННЯ

2. Передумови та можливості автоматизованного проектування

3.

Технологічне проектування є трудомістким процесом. Так, у
важкому машинобудуванні усереднені реальні витрати часу
на розробку маршруту технологічного процесу з вибором
устаткування для операцій складають 4—25г; розробку
операцій до рівня переходу з Використанням оснащення,
розрахунками режимів рнізаня й нормуванням — 10—80 г;
розробку й оформлення операційних ескізів —2—40г;
конструювання затискних пристосувань — 2—150 г;
конструювання спеціального інструменту — 0,5—50 г. У ряді
випадків трудомісткість ТПВ значно перевищує
трудомісткість конструкторської технологічної підготовки
виробництва (КПВ). Трудомісткість КПВ і ТПВ для деяких
виробів одиничного, серійного і масового виробництва
наведено в табл. 1.1.

4.

Трудомісткість конструкторської та
технологічної підготовки
виробництва (ТПВ)
Найменування виробу
Трудомісткість, г
КПВ
ТПВ
Турбіна ГРЕС
(парова) середньої
потужності
82 292
207 125
Гідротурбіна ГЕС
Середньої потужності
67 800
202 400
Мостовий кран
10 400
43 710
Ковшовий екскаватор
51 575
94 481
Гусеничний трактор
125 000
620 000

5.

Трудомісткість проектування
10%
30%
40%
20%
Документ
Інформація
Розрахунки
Структура
Чотири групи робіт при проектуванні:
1). Оформлення документації (30—50 %);
2). Пошук інформації (15—20 %); 3). Типові розрахунки (30—40 %);
4). Структурні рішення, логічний аналіз й прийняття рішень (до 10 %).

6. Принципи автоматизації прийняття рішень при технологічному проектуванні

• Основу сучасних методів автоматизованого проектування
технологічних процесів машинобудування складають типові
рішення. Наявні типові рішення фіксують виробничий досвід та
традиції.
• Відповідно до обсягів охоплення процесу проектування
виділяють два рівня типових рішень:
• типові рішення для технологічного процесу в цілому;
• типові рішення для елементів технологічного процесу.

7. Метод аналізу

• Перший варіант автоматизованого проектування
ТП має назву „Метод аналізу”. В зарубіжній
літературі натомість застосовується назва: „Variant
approach” (метод розкладання). Метод аналізу
ґрунтується на використанні типової, або ж групової
технології. Типові деталі мають стабільну структуру
і в межах відповідного типу відрізняються лише
розмірами поверхонь. Типові технологічні процеси
мають стабільну структуру (послідовність
технологічних операцій). Завданням при
проектуванні є лише їх параметризація у
відповідності до розмірів поверхонь

8. Метод аналізу

• При використанні групової технології базою для розробки
відповідної САПР ТП є комплексна деталь та відповідний до
неї груповий технологічний процес. Комплексна деталь
може бути як реальної для відповідної групи (найбільш
складною із групи), або умовною, яка всі конструктивні та
технологічні особливості реальних деталей групи. При
такому підході формування індивідуального ТП формується
із типового на основі аналізу та видалення із типового
„зайвих” операцій та переходів. Звичайно виконується і
параметризація необхідних операцій та переходів у
відповідності до параметрів деталі.

9. Метод синтезу

• Метод синтезу (Generative approach) ґрунтується на типових
рішеннях, що відповідають окремим елементам технологічних
процесів. До таких належить більшість технологічних задач окрім
розрахункових. Прикладом таких рішень може бути
Використання планів (маршрутів) обробки типових поверхонь,
Використання обладнання, або оснастки на основі табличних
моделей. Звичайно в таких типових рішеннях фіксується наявний
технологічний досвід, характерний для заданої технологічної
системи на рівні: дільниці, цеху, підприємства, або ж галузі.
Використання таких типових рішень дозволяє відносно просто
вирішувати завдання проектування принципової схеми
технологічних процесів обробки деталей, коли всі поверхні
відповідної деталі розглядаються окремо без огляду на їх взаємне
розташування. При наявності достатньої кількості програмних
модулів, що реалізують синтез планів обробки типових
поверхонь, розробка принципової схеми ТП практично можлива
для деталей будь якої структури.

10.

Проте виникає складне завдання синтезу вже структури самого
ТП.
Існуючі методи формалізованого синтезу структури ТП
накладають значні обмеження щодо варіантності і поки не
можуть повністю забезпечити розробку і функціонування
універсальної САПР ТП.
Тому формування структури ТП найчастіше вирішується
інтерактивно - в режимі діалогу, що програє у продуктивності
системам, що побудовані на алгоритмічній основі.
Загалом автоматизація прийняття рішень в сучасних САПР ТП
будується на основі логічних правил типу:
„якщо” <умова 1> „а також” <умова 2> „або” <умова 3> „то”
<виконувати дію 1> „інакше” <виконувати дію 2>

11. Основні компоненти САПР

У відповідності до прийнятих визначень САПР –
організаційно-технічна система, яка охоплює комплекс
засобів автоматизації проектування разом із відповідно
підготовленим персоналом проектувальників. Натомість
комплекс засобів автоматизації включає сім компонентів:
1). Математичне забезпечення;
2). Технічне забезпечення;
3). Програмне забезпечення;
4). Інформаційне забезпечення;
5). Лінгвістичне (мовне) забезпечення;
6). Методичне забезпечення;
7). Організаційне забезпечення.

12. Математичне забезпечення

Математичне забезпечення включає: математичні методи,
математичні моделі та алгоритми.
В якості математичних методів використовуються такі розділи
математики як: математична логіка, теорія множин, теорія графів,
методи оптимізації, різноманітні методи оптимізації та
моделювання. Використовуються також прикладні методи,
наприклад, багаторівневий ітераційний метод проектування
технологічних процесів машинобудування.
Математична модель подає формалізований опис виробничої
системи, що складається з матриці складу контурів операторів,
графів взаємозв’язку контурів операторів, наборів описів логічних
зв’язків поміж контурами та операторами та наборів описів
кількісних відношень між значеннями контурів (ГОСТ 14.416-83).
Контур відтворює в математичній моделі конструктивнотехнологічні властивості виробу, або властивості технологічної
системи. Оператор відтворює в математичній моделі елементи
виробничого процесу.

13.

В якості математичних моделей використовуються
структурні та кількісні моделі, що подаються у вигляді
розрахункових залежностей (формул), а також у вигляді
табличних, мережених, перестановочних та сполучних
моделей.
Таблична модель подається матрицею, або ж набором
матриць, що мають рядки та стовпчики. Кожен елемент
матриці (оператор) розташований у певній позиції рядка і є
рішенням (варіантом) для виробничої системи, що
відповідає заданим умовам (контурам). Таблична модель
може мати один, або декілька входів (контурів).
Алгоритм проектування звичайно подається однією із трьох
форм: у вигляді словесно - текстового викладу; у вигляді
блок-схеми , або ж за допомогою однієї з алгоритмічних мов
високого рівня.

14.

На відміну від інших складових засобів
автоматизованого проектування, математичне
забезпечення при автоматизованому проектуванні в
явному вигляді безпосередньо не використовується.
Використовується похідний від нього компонент –
програмне забезпечення. Математичне забезпечення
використовується при розробці САПР і в значній мірі
впливає на ефективність її роботи.
Важливим завданням математичного забезпечення є
формалізація процесу саме автоматизованого
проектування, тобто мають бути враховані не тільки
традиційні проектні процедури, але і особливості їх
виконання проектувальниками з допомогою засобів
автоматизації. Має бути формалізована логіка
взаємодії проектувальників між собою при використанні
засобів автоматизації. На жаль, методи та положення
теорії систем, що найбільше відповідають цим задачам,
ще не знайшли достатнього застосування.

15. Технічне забезпечення

Технічне забезпечення систем автоматизованого
проектування (САПР) забезпечує збір та передачу
інформації, обробку та перетворення інформації,
оформлення результатів проектування, копіювання,
розмноження та зберігання документації.
Виходячи із функціонального призначння технічних засобів,
їх можна розділити на три групи:
засоби обробки інформації;
засоби обміну інформацією
та допоміжні технічні засоби.

16. Програмне забезпечення

ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
• Програмне забезпечення являє собою машинні
програми, орієнтовані на реалізацію на конкретній
моделі ЕОМ з конкретним набором периферійного
обладнання в середовищі відповідної операційної
системи. Сама операційна система є частиною
програмного забезпечення та є головним
представником базового програмного забезпечення.
Для IBM-сумісних ЕОМ. В якості операційної системи
сьогодні переважно використовуються варіанти
системи Windows (Windows 95, Windows 98, Windows
NT 4.0 WorkStation, Windows 2000, Windows 7, 8 та 10).

17. Інформаційне забезпечення

ІНФОРМАЦІЙНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
• Інформаційне забезпечення складає сукупність відомостей, що
забезпечують процес проектування. Як приклад необхідної при
проектуванні інформації можна навести параметри сортаменту
матеріалів та механічні характеристики матеріалів, реквізити наявного
металорізального устаткування та технологічного оснащення,
рекомендовані режими різання або засади їх розрахунків. Загальні
обсяги інформаційного забезпечення достатньо великі. Навіть для
спеціалізованих САПР ТП вони сягають близько 10 Мбайт.
• Створення банків технологічних даних – основа всіх робіт на
підприємстві по автоматизації технологічної підготовки виробництва
(ТПВ). Це достатньо трудомістка і тривала робота. Виконується вона
силами бюро АТПП (або САПР) відділу головного технолога із
залученням спеціалістів із різних спеціалізованих бюро. Сукупність
формалізованих інформаційних відомостей, перенесених на машинні
носії, складає наповнення інформаційно – пошукової системи (ІПС).

18.

Як правило такі ІПС включають:
1). Масив деталей;
2). Масив сборочних одиниць;
3). Масив додаткових прикмет деталей (інформація про термообробку,
насичення, покриття та і.);
4). Масив облікової – адресної інформації;
5). Масив спеціальної технологічної оснастки;
6). Класифікатор технологічних операцій та переходів;
7). Масив питомих норм витрат матеріалів;
8). Масив нормативів часу на виконання різноманітних видів робіт;
9). Класифікатор типових технологічних процесів;
10). Масив технологічного обладнання;
11). Масив основного інструменту;
12). Масив вимірювального інструменту;
13). Масив допоміжного інструменту;
14). Тимчасовий масив нових виробів.

19. Лінгвістичне забезпечення

ЛІНГВІСТИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ
Лінгвістичне забезпечення охоплює сукупність мов
проектування, включаючи терміни та визначення, правила
формалізації мови машинобудівного креслення, а також
команди керування інформаційними потоками та завданнями.
На сьогодні кожна конкретна САПР ТП має свою внутрішню
мову. Найперше це стосується структур робочих файлів та
інформаційних потоків, за допомогою яких відбувається
передача інформації між програмними модулями. Прикладом
може слугувати файл Material.txt , що створюється при
роботі з Sapr_2014. Структура файла включає: трьохзначний
код групи матеріалу, назву підгрупи, до якої входить матеріал,
марку матеріалу, номер стандарту на його хімічний склад та
характеристики, межу міцності , твердість HB, коефіцієнт
Кvm впливу матеріалу на швидкість різання, питому
щільність матеріалу для розрахунків маси деталі та заготовки.