Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Января 2015 в 22:10, реферат
В настоящее время наилучшая форма организации процесса проектирования достигается при применении систем автоматизированного проектирования (САПР), основными частями которых являются технические средства, общее и специальное программное и математическое обеспечение. Часто к отдельным частям САПР относят информационное обеспечение — банк данных, включающее различного рода справочные каталоги, значения параметров, сведения о тиковых решениях и т.п. Поскольку САПР автоматизированная, и не автоматическая система, инженер-пользователь должен рассматриваться также как её часть.
Введение
Совершенствование методов проектирования - одна из важнейших задач повышения качества и эффективности общественного производства. Потребности в проектировании всё более сложных технических объектов и требования сокращения сроков и повышения качества проектов противоречивы. Удовлетворить эти требования с помощью простого увеличения численности проектировщиков нельзя, т.к. возможность параллельного проведения проектных работ ограничена, и численность инженерно-технических работников в проектных организациях страны не может быть сколько-нибудь заметно увеличена. Выходом из этого положения является совершенствование методов проектирования, т.е. широкое применение вычислительной техники для решения проектных задач. Применение вычислительных машин для выполнения отдельных инженерных задач началось почти одновременно с появлением ЭВМ. Однако это применение было эпизодическим, а не систематическим, т.к. в каждом конкретном случае инженер сам составлял заново программу решения, используя традиционные методы проектирования, а т.к. последние разрабатывались для ручного применения, то их переложение для машинного выполнения не могло дать ничего принципиально нового и привести к достижения тех целей, которые в настоящее время ставятся перед автоматизированным проектированием. Поэтому такое применение ЭВМ для решения инженерных задач еще не следует считать автоматизацией проектирования.
Под автоматизацией проектирования будем понимать систематическое применение ЭВМ в процессе проектирования при научно обоснованном распределении функций между проектировщиком и ЭВМ и при научно обоснованном выборе методов машинного решения задач.
Автоматическое составление уравнений освобождает проектировщика от необходимости знания общих языков и техники программирования и утомительной работы по выводу системы уравнений.
В настоящее время наилучшая форма организации процесса проектирования достигается при применении систем автоматизированного проектирования (САПР), основными частями которых являются технические средства, общее и специальное программное и математическое обеспечение. Часто к отдельным частям САПР относят информационное обеспечение — банк данных, включающее различного рода справочные каталоги, значения параметров, сведения о тиковых решениях и т.п. Поскольку САПР автоматизированная, и не автоматическая система, инженер-пользователь должен рассматриваться также как её часть.
В САПР решение задач обеспечивается совокупностью программ общего и специального программного обеспечения, разрабатываемых не инженером-пользователем, который, используя эти программы, может не знать многих особенностей их построения и реализованных в них методов, а специалистами по САПР. Программы разрабатываются единожды, а применяются многократно в различных ситуациях, возникающих при проектировании многих объектов. Однако знание методов и алгоритмов, реализованных в программах САПР позволяют инженеру-пользователю избежать многих ошибок в формулировке задач, назначении исходных данных, анализе результатов.
1 Общие вопросы автоматизации проектирования сварочной технологии
Подготовка сварочного производства имеет существенные особенности, связанные с большим количеством решаемых при этом задач. Сюда входят:
Большое количество отдельных сварных узлов и подузлов, на которые делится конструкция, заставляют эту цепочку проходить многократно. Большой объем работы еще увеличивается за счет возможной доработки и изменений конструкции и технологии ее изготовления в процессе подготовки и отладки производства.
Получаемая на выходе технологическая документация, как правило, весьма объемная, так как должна описывать подробную последовательность и содержание всех действий, включающих технологию выполнения не только собственно сварочных операций, но и сопутствующих им операций сборки, прихватки, контроля, правки, зачистки швов и поверхностей деталей, кантовочных и транспортных операций. Если еще к этому добавить разнообразие применяемых методов сварки, таких, как многие виды дуговых сварочных технологий в активных и инертных газах, под флюсом, многие виды технологий контактной сварки, то очевидно, что рассматриваемая задача автоматизации проектирования сварочной технологии одновременно является и весьма сложной и крайне необходимой для снижения ее трудоемкости.
Необходимость сокращения трудоемкости подготовки производства дополняется и существенным повышением ответственности принимаемых решений, поскольку любые изменения на более поздних этапах непременно вызовут значительные финансовые издержки и дополнительные переносы сроков начала производства.
При традиционной технике и технологии выполнения работ сроки подготовки производства, например, в автомобильной промышленности ранее занимали до 10 лет и более. Сегодня имеются реальные возможности снижения трудоемкости и сокращения сроков проектирования сварочной технологии за счет разработки и применения эффективных компьютерных технологий. Однако традиционно высокая квалификация инженеров-технологов и большая доля творческой составляющей в условиях большой возможной многовариантности решений при разработке технологии делают постановку задачи автоматизации этой работы весьма сложной. Тем не менее основные требования к этой системе очевидны. Это многократное ускорение работы, полное исключение или быстрое обнаружение возможных ошибок и создание комфортной рабочей атмосферы для пользователя. В частности, автоматизированная система должна полностью исключить возможность пропуска установки любой детали и сварки любого шва.
Автоматизацией разработки сварочной технологии ввиду отсутствия эффективных и универсальных систем вынуждены заниматься самостоятельно многие организации, создавая свои версии систем проектирования сварочной технологии. Для проектирования последовательности и содержания технологии сборочно-сварочных операций различными организациями были созданы несколько программ, которые, как правило, представляют собой редакторы операций и переходов с выборкой необходимых данных в процессе проектирования технологии из внешних баз данных или подключаемых расчетных задач. Такие программы позволяют фиксировать этапы процесса проектирования, а также все вносимые изменения технологического процесса. Ведется архив технологических процессов. В некоторых разработках существует база типовых технологических процессов. На выходе системы формируется типовая технологическая документация по ГОСТу.
Примером такой системы может служить программный комплекс ARMSW (рабочее место технолога-сварщика), созданный на кафедре сварки Тульского государственного технического университета под руководством профессора В.А. Судника. Проектирование технологии начинается с выборки и ввода исходных данных по изделию. Для каждой сварной конструкции существует перечень сборочных единиц, для которых в системе создаются спецификация, графические документы и проектируется технология с печатью всей технологической документации. На рис. 5.1 показан ввод спецификации с использованием базы материалов.
Дальнейшее развитие таких систем идет по пути повышения производительности работы технологов, в особенности при подготовке сложных по структуре и количеству заготовок сварных конструкций. При этом развиваются функции обработки данных для сравнительного анализа и обоснования выбора возможных вариантов технологических решений, автоматического контроля и исключения всех технических ошибок в технологических документах, таких, как пропуск отдельных деталей, сварных швов, фрагментов технологии. Но самое главное, автоматизированные системы разработки сварочной технологии должны быть ближе к проектированию конструкции, чтобы уже на этой стадии можно было более полно учесть не только общие, но и специфические требования технологии применительно к условиям конкретно существующего производства с имеющимся набором инструментов, сборочно-сварочных приспособлений, манипуляторов изделий.
Зарубежные системы автоматизированного проектирования технологии в основном создаются для конкретных задач и основаны на собственных разработках различных фирм. В литературе эти системы практически не освещены, и доступ к информации по технологическим САПР закрыт.
2 Обработка и представление исходных данных
Задача автоматизации разработки технологии сборочно-сварочных операций требует использования большого объема данных, и только их достаточность может обеспечить нормальное функционирование системы. Весь объем обрабатываемой информации можно разделить на четыре группы по признакам его формирования и использования.
Входные данные — данные о конструкции, ее структуре, сборочных единицах, деталях и сварных швах — поступают из спецификаций конструкторской документации и содержат наименования деталей и узлов, значения их массы, количество, номера чертежей и другую информацию. Изучение и анализ исходных данных — начало и основа работы над формированием технологических решений.
Оперативные данные формируются для конкретного проектируемого технологического процесса. Здесь собираются, хранятся и обрабатываются исходные данные о конструкции, различные варианты последовательности сборки и формируемые данные о технологии и вариантах технологических процессов.
Справочные данные — алгоритмы, база данных и знаний, в которую включены стандарты на сварные соединения, обширные данные о материалах основных и сварочных, о технологическом оборудовании, приспособлениях и инструменте, справочные данные и алгоритмы расчета режимов, нормирования и др.
Выходные данные — формируемая в процессе работы объектно-ориентированная база данных конкретного заказа и различных вариантов выходных форм, из которой могут быть автоматически сформированы и распечатаны самые разнообразные варианты технологической документации.
Подготовка данных для использования в системе требует не только решения задачи их структуризации и определения взаимосвязей, но и, что очень важно, предоставления средств и специальных функций, обеспечивающих возможность контроля и анализа их содержания. Далее будет показано, что именно наличие таких сервисных функций обеспечивает надежность и эффективность работы сложных систем.
Решение задачи структуризации данных рассмотрим на примере формирования и обработки входных данных (о сборочных единицах, деталях и сварных швах). Поскольку сварные конструкции часто бывают весьма сложными (количество входящих в них деталей и сварных соединений может измеряться сотнями единиц), идею организации этих данных целесообразно позаимствовать из организации файловых структур в операционных системах вычислительной техники, в которых легко обрабатывается практически неограниченное количество входящих элементов с максимально возможной глубиной вхождений. Полезность такой аналогии становится очевидной, если учесть следующие обстоятельства. Корневой каталог некоторого дискового пространства может соответствовать структуре сварной конструкции. Отдельные каталоги и подкаталоги с любым количеством уровней вхождения могут соответствовать отдельным сварным узлам и подузлам этой конструкции. Файлы, входящие в любые каталоги, могут соответствовать отдельным деталям.
Если принять такую аналогию, то становится возможным использовать большинство из уже имеющихся и привычных функций работы с файловыми системами применительно к работе с данными о сварной конструкции. Так, графическое отображение дерева структуры сварной конструкции может быть использовано для быстрого анализа и контроля правильности ввода данных даже весьма сложных по составу изделий. В описании файловых структур используется ряд полей: наименование, объем, дата последнего изменения, время. Этим данным могут быть близки данные об элементе конструкции: наименование, масса, номер чертежа, дата утверждения, время. Имеющиеся в операционных системах функции сортировки данных (по любому параметру) будут полезными и для работы технолога со сварной конструкцией. Большие возможности многооконного пользовательского интерфейса создают комфортные условия для технолога. Например, в левом окне — структура узла, в правом — входящие в нее отдельные детали. Удобны функции подсчета масс групп деталей, узлов по аналогии с подсчетом размеров групп файлов. Эффективно использование дерева структуры конструкции как навигатора для быстрого поиска данных о нужных деталях и узлах.
Еще большие перспективы открываются при использовании других функций операционных систем в процессе работы над технологией выполнения сборочно-сварочных операций. Так, весьма полезны функции перемещения деталей и подузлов в другие сборочные единицы, функции объединения отдельных деталей в дополнительные технологические сборочные единицы и другие широко используемые функции файловых операционных систем.
Однако при очевидном внешнем сходстве в отображении структуры связей элементов конкретной конструкции со структурой размещения файлов и каталогов не следует упускать и существенных различий в характеристиках рассматриваемых объектов.
Первое различие связано с тем, что в сварные конструкции часто входит много одинаковых деталей и даже одинаковых сборочных единиц, причем одинаковые детали могут входить в разные сборки. В отличие от файловых структур, где файл, скопированный в другой каталог, сразу становится самостоятельным и независимым от оригинала, в реальной конструкции одинаковые детали вне зависимости от их места в структуре всегда остаются связанными друг с другом.
Второе принципиальное различие связано с необходимостью отображения в системе количества ее отдельных элементов. Этот вариант более эффективен, так как помимо своей компактности хорошо выделяет и показывает одинаковые элементы, которым будут соответствовать и одинаковые элементы маршрутных и операционных технологических процессов.
Информация о работе Автоматизированное проектирование технологии сборочно-сварочного производства