САПР-ТП.

Деление алгоритмического комплекса САПР-ТП на две части, каждая из которых относится к деталям с различным уровнем конструкторско-технологической унификации - тенденция, проявляющаяся у целого ряда исследователей.

У других исследователей вопросы автоматизации проектирования технологических процессов механической обработки базируются на многоуровневом итерационном методе проектирования, заключающего в отборе, улучшении и детализации проектных решений, начиная от принципиальных схем изготовления и кончая уровнем детализации применительно к станкам с программным управлением. Такой подход сочетает в себе разделение процесса проектирования на ряд различных по детализации уровней и разбиение на каждом уровне общей задачи проектирования на ряд более простых подзадач с взаимной оптимизацией решений между подзадачами одного или разных уровней.

Рассмотренный метод является системным и широко универсальным. Однако в полной мере метод может быть реализован только при создании самообучающихся эвристических программ. Поэтому возникает проблема оптимального распределения между технологом и комплексом технических средств по переработке информации. Технолог должен решать вопросы по составлению принципиального плана изготовления сложных деталей, в том числе выбирать технологические базы и определять поверхности, обрабатываемые при данной установке. Вычислительная машина и другие технические средства формируют подробный маршрут на основе принципиального плана изготовления, осуществляют проектирование и нормирование каждой операции, расчет режимов резания и т.п.

При очевидной универсальности многоуровневого метода в этих работах большое значение придается использованию методов типизации при разработке с помощью ЭВМ процессов изготовления деталей. В основе предлагаемой методики лежит классификация деталей, которая позволяет создать классификационные группы по принципу общности технологического процесса получения основных поверхностей, которые затем объединяются с целью создания обобщенного типового процесса для класса или подкласса деталей и его формализации. На основании формализованного технологического процесса и кодировочной информации на деталь с помощью ЭВМ проектируется маршрут изготовления, нормируются операции, печатаются технологические карты и ведомости групппирования деталей.

В работах утверждается, что системы автоматизированного технологического проектирования, использующие метод типизации, характеризуются меньшим (на 20-30%) объемом программного обеспечения по сравнению с общим методом синтеза, и с меньшими затратами машинного времени на проектирование. Поэтому предлагается проектирование процессов изготовления деталей простых форм автоматизировать, используя идеи типизации, а для деталей сложных форм и размеров - на основе многоуровневого синтеза.

Так же существует метод технологического проектирования, основанный на выявлении общих технологических законов и построении по базе известной эмпирики технологической науки ее дедуктивной интерпретации. Согласно этому методу содержательные утверждения описательной задачи технологического проектирования представляются в форме теории, а построенная таким образом аксиоматическая теория позволяет установить законы и правила алгоритмизации, создать алгоритмическую структуру, обеспечивающую решение задачи технологического проектирования с помощью ЭВМ для любого класса деталей.

Очевидно, что сущность метода, основанного на формальном применении общих законов технологии ко всем деталям, не зависимо от их конструктивно-технологических характеристик, обуславливает исключительную сложность программного комплекса, что резко снижает эксплуатационные характеристики создаваемых на такой базе САПР-ТП. Кроме того, при таком подходе достигает значительной величины затраты машинного времени на проектирование технологических процессов (несколько часов работы ЭВМ на одну деталь), которые слабо зависят от сложности детали, что делает нерациональным применение такого метода для деталей относительно простой конфигурации.

Автоматизированная разработка технологических процессов в работах М.И. Осина и Р.З. Диланяна рассматривается с позиции двух подсистем: разработки индивидуальных и типовых технологических процессов. Первоначально в системе предусматривается проектирование и накопление индивидуальных технологических процессов, которые затем анализируются, классифицируются и группируются по принципу единства технологии и оснастки, что и является базой для создания типовых и групповых технологических процессов. По мере их накопления при реальном технологическом проектировании сначала будет проверяться наличие типового или группового процесса, а при их отсутствии - проектироваться индивидуальный, который образует уже новую группу или типовой процесс. Реализация такой схемы проектирования, по мнению авторов, устраняет необходимость разработки «вручную» типовых и групповых процессов и их алгоритмизацию, что существенно облегчит и ускорит их использование в САПР-ТП.

Рациональная структура технологического процесса изготовления деталей рассматривается как функция самой детали. В этом случае каждый технологический процесс получается индивидуальным, отражающим свойства конкретной детали. При таком методе определения структуры процесса изготовления деталей широко используется накопленный метод и различные типовые решения, соответствующие определенным производственным условиям. Индивидуальная структура искомого технологического процесса строится из элементарных типовых решений, применяемых в различных комбинациях.

Разработка с помощью ЭВМ индивидуального технологического процесса представляет собой синтез технологического маршрута изготовления на базе анализа размерных связей детали с опорными базами и таблиц, выбранных типов обработки. Разработка операционной технологии основана на дальнейшем анализе структурных связей детали и их преобразований при реализации технологического процесса.

Проектирование типовых и групповых технологических процессов отличается от проектирования индивидуальных сравнительной простотой. При подготовке типового и группового проектирования некоторые наиболее трудноформализуемые, но часто встречающиеся задачи решают предварительно с учетом самых совершенных технологических рекомендаций. Оптимальные решения принимают в качестве нормализованных и хранят в информационно - поисковой системе (ИПС), как информационный материал, к которому обращаются по мере необходимости. К таким задачам относят назначение технологического маршрута, выбор технологических баз, методов обработки, типа оборудования, приспособлений, инструментов и др. Таким образом, типовой или групповой технологический процесс содержит в качестве неизменных элементов сведения о заготовке, составе и последовательности операций и переходов, о применяемом оборудовании, оснастке и инструментах. Эти сведения – результат большой подготовительной работы. Они хранятся в ИПС ЭВМ, являются общими для всех деталей типа или группы и отождествляются с их технологическим шифром.

Подсистемы проектирования типовых и групповых технологических процессов содержит лишь алгоритмы и программы, необходимые для определения шифра типового или группового процесса, исключение из группового процесса избыточной информации и для доработки типового или группового процесса.

Остальные решения в виде таблиц типовых и групповых процессов и других нормализованных решений находится в ИПС. При их подготовке широко используются методы определения рациональных решений из множества возможных вариантов с помощью таблиц соответствий, а также другие методы оптимизации.

Такой метод проектирования типовых и групповых процессов полностью освободит подсистемы от многих частных алгоритмов и программ, так как вся информация, касающаяся любого типового или группового процесса, в том числе и сам этот процесс, формализованный в виде таблицы, находятся в ИПС. Любые необходимые изменения осуществляются посредством изменений в соответствующих массивах ИПС.

В работе Б.Я. Курицкого «Оптимизация вокруг нас» представлена система разработки технологических процессов на основе понятия «Обобщенный маршрут обработки». Это может рассматриваться как вариант технологической типизации, объединяющей методы технологической унификации по типовому и групповому принципам, что представляет интерес для производств смешанного типа. Маршрут изготовления конкретной детали является той частью обобщенного маршрута, которая соответствует некоторой совокупности логических условий. Технологические операции формируются методом оптимизационного синтеза технологических решений, относящихся к получению элементарных поверхностей детали.

Такой подход нацеливает на системные решения в области разработки процессов изготовления деталей. Для определения границ применяемости и степени системности предлагаемого метода следует дать оценку предлагаемых решений для деталей различных классификационных группировок и группы сложности.

Таким образом, одна из главных целей рассмотренных работ – разработки универсального технологического метода и соответствующих ему алгоритмов, позволяющих без значительных переделок программ осуществить автоматизированное проектирование процессов изготовления деталей различных классов на предприятиях мелкосерийного и серийного производства. Показана необходимость организационно-методического соединения автоматизированного проектирования индивидуальных и унифицированных процессов, которая требует создания единой системы разработки технологических процессов на базе более общего подхода к системе в целом.

Отметим, что уровень разработок в области САПР-ТП позволяет поставить задачу использования результатов исследований в области «Искусственного интеллекта» при построении систем автоматизированного проектирования.

Общая модель «Искусственного интеллекта технолога» (ИИТ), представляющая в своей основе комплекс программ специального математического обеспечения САПР-ТП принципиально нового уровня, рассматривается в функциональном и интеллектуальном аспектах.

В функциональном плане ИИТ представляется в виде иерархической совокупности математических моделей, каждая из которых адекватно отражает один из естественных процессов проектирования, а также предопределяет информационные структуры решения достаточно общих технологических задач. Структуры моделей строятся по блочно-модульному принципу, причем функциональные расширения ИИТ связаны с введением вновь разработанных проектно-технологический модулей.

В интеллектуальном аспекте типы модулей и их элементы выделяются по предназначению для выполнения определенных процессов, в том числе обслуживания (программы управляющие, обработки исходной информации, печати и т.п.), собственно технологического проектирования, самообучения и др.

При такой трактовке сущности ИИТ процесс конкретного технологического проектирования представляется как формирование некоторого частного комплекса проектно-технологических модулей, непосредственно участвующих в решении данной задачи.

Таким образом, общая перспектива развития оптимизации технологического проектирования связывается в настоящее время с необходимостью создания единых методологических концепций и разработки гибкого инструмента для рациональной информационно-модульной организации решения задач проектирования процессов изготовления изделий с учетом обеспечения получения оптимального решения с некоторой степенью вероятности.

3.2.2. Понятие о системах САО/САМ/САЕ

(сквозные САПР).

Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу: современные средства вычислительной техники, новые способы представле­ния и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектиро­вания дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стиму­лировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, та­ких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и т.д.

Механизация и автоматизация проводятся главным образом для повышения производительности общественного труда, снижения себестоимости продукции, повышение ее качества, облегчение условий и повышения культуры труда. В ряде случаев автоматизация позволяет осуществить процессы, невыполнимые при ручном управлении.

Сквозные системы - это всеобъемлющий набор средств для автоматиза­ции процессов и технологической подготовки производства, а также различных объектов промышленности. Системы включают в себя полный набор промышленно адаптированных и доказавших свою эффективность программных моду­лей, функционально охватывающих анализ и создание чертежей, подготовку производства на всех этапах, а также обеспечивающих высокую функциональ­ную гибкость всего цикла производства.

Сквозная система позволяет выполнять разработку самых сложных техни­ческих изделий. Это достигается с помощью единого набора программных средств, удовлетворяющих специальным требованиям производства.

Системы представляют собой не просто объединенный набор отдельных программных решений, а целостную интегрированную систему взаимосвязан­ных инструментальных модулей, способных функционировать на различных технических платформах, взаимодействовать с другим производственным обо­рудованием, обрабатывать данные, полученные путем достижения разработок новейшей технологии.

Системы САD/САМ/САЕ позволяют в масштабе целого предприятия ло­гически связывать всю информацию об изделии, обеспечивать быструю обра­ботку и доступ к ней пользователей работающих в разнородных системах. Так же они поддерживают технологию параллельного проектирования и функционирования, различных подразделений согласовано выполняющих в рамках единой компьютерной модели операции проектирования, сборки, тестирование изделия, подготовку производства и поддержку изделия в течение всего его жизненного цикла.

Создаваемая системой модель основывается на интеграции данных и представляет собой полное электронное описание изделия, где присутствует, как конструкторская, технологическая, производственная и другие базы дан­ных по изделию.

Это обеспечивает значительное улучшение качества, снижение себе­стоимости и сокращение сроков выпуска изделия на рынок.

Каждая система разрабатывается, руководствуясь задачами объединения и оптимизации труда разработчиков и принимаемых при этом технологий в масштабах всего предприятия для поддержания данной системой стратегии ав­томатического проектирования.