Лекция 8. Перспективы развития сапр

 

Автоматизация инженерного труда, и в частности конструкторская и технологическая подготовка с помощью ЭВМ, является важным направлением технического прогресса на ближайшие годы.

Автоматизация технологической подготовки производства в машиностроении находит все большее распространение в промышленности. На предприятиях работают не только локальные системы, решающие с помощью ЭВМ отдельные частные задачи технологического проектирования (например, расчет режимов резания), но и автоматизированные системы по решению всего комплекса задач проектирования технологических процессов изготовления деталей машин. Это вызывает необходимость ознакомления специалистов машиностроительных предприятий с методами автоматизации инженерного труда и современными системами автоматизированного проектирования (САПР).

Основными предпосылками создания и широкого внедрения САПР при технологической подготовке производства, под которой понимают совокупность взаимосвязанных процессов, обеспечивающих технологическую готовность предприятия к выпуску изделий заданного качества при установленных сроках, объеме и затратах, являются: непрерывное усложнение техники, повышающиеся требования к ее надежности, качеству и технико-экономическим показателям, а также необходимость сокращения сроков разработки, снижения трудоемкости и повышения эффективности труда инженеров, проектировщиков, конструкторов и технологов.

Исходными данными для технологической подготовки являются: комплект чертежей на новое изделие; программа выпуска изделия; сроки запуска изделия в производство; организационно-технические условия, учитывающие возможности приобретения комплектующих изделий, а также оборудования и оснастки на других предприятиях.
Основными направлениями технологической подготовки производства являются: обеспечение технологичности конструкции изделий; разработка технологических процессов; проектирование и изготовление средств технологического оснащения.

Разработка технологических процессов (ТП), а также проектирование и изготовление средств технологического оснащения обеспечивают технологическую готовность предприятия к выпуску изделия. Здесь решаются за дачи разработки ТП, нормирования, конструирования и изготовления оснастки, специального и вспомогательного оборудования.

На основных стадиях этой части технологической подготовки, а также освоения производства выполняются следующие работы: проектирование ТП изготовления детали; проектирование ТП сборки узлов и изделия в целом; оформление ведомостей заказов заготовок, нормализованного режущего и мерительного инструмента, оснастки и оборудования, получаемых по кооперации; разработка технических заданий на проектирование специального инструмента, приспособлений и специального оборудования; изготовление технологической оснастки; расчеты и проектирование планировки оборудования и рабочих мест, формирование производственных участков; отладка и корректировка ТП и оснастки, изготовление пробной партии изделий.

Неавтоматизированные методы разработки и проектирования ТП трудоемки, позволяют сравнивать ограниченное число вариантов. Это приводит к потере качества технологических решений и длительным срокам технологической подготовки производства. При этом лишь незначительная часть (не более 10 %) времени затрачивается на принятие решений, а остальное - на поиск нужной информации и оформление результатов. Применение ЭВМ во много раз быстрее обеспечивает хранение и поиск информации, вычисление по известным алгоритмам, формулам и математическим моделям, а так же выдачу необходимых форм технологической документации.

Применение вычислительных систем на базе ЭВМ позволяет:

· ускорить оперативную разработку ТП при обновлении или увеличении номенклатуры производимой продукции;

· повысить качество ТП, а, следовательно, и качество выпускаемой продукции;

· обеспечить оптимальность технологических разработок путем выбора их из множества возможных решений, создаваемых на ЭВМ.

 

Перспективы развития САПР ТП определяются потребностями промышленного производства и состоянием развития науки и техники. Даже в экономически развитых странах из 100 % производственного времени, в течение которого изделие находится в цехе, 95 % его находится в транспортировке и ожидании и лишь 5 % непосредственно в изготовлении, а из времени изготовления только 30 % приходится непосредственно на обработку, тогда как остальное время уходит на загрузку, установку, закрепление.

Таким образом, основной задачей применения САПР можно считать повышение КПД промышленного производства, увеличение его производительности и эффективности, уменьшение стоимости создаваемых изделий.

Ведущими специалистами ряда стран на основе совместного прогноза установлено, что будущие производственные системы должны быть энерго - и ресурсосберегающими, экономичными, способными выполнять сложные задачи, рационально использовать высококвалифицированных специалистов, обеспечивать в целом высокую производительность труда, иметь большую гибкость. Для создания таких систем выделены следующие направления: искусственный интеллект; совершенствование технологии работы с базами данных; язык программирования очень высокого уровня; развитие операционных систем и сетей; развитие машинной графики; развитие системного анализа и теории проектирования.

Важными этапами в развитии САПР ТП должны стать: создание универсальной стандартной системы трех координатной машинной графики; стандартизация внутри машинных представлений и использования банка данных; создание САПР ТП; применение в ряде производств без чертежной технологии автоматизированного производства.

Широкое использование ЭВМ для обеспечения управления производственными системами создает реальную возможность организации гибкого автоматизированного производства (ГАП) с ограниченным участием чело века и даже без участия человека (безлюдные технологии).

 

Применение станков с ЧПУ в промышленности развивается в двух на правлениях.

Первое направление - обработка очень сложных заготовок уникальных деталей, имеющих сложную конфигурацию и различные фасонные поверхности, изготовление которых на традиционных станках невозможно или требует больших затрат времени и труда, в том числе высококвалифицированного (турбинные лопатки, роторы, фасонные поверхности гребных винтов, рабочих колес гидротурбин и т. п.).

Второе направление - обработка заготовок обычных машиностроительых деталей с точностью IT6-IT8 и шероховатостью Ra = 0,63-2,5 мкм. Экономическая целесообразность применения станков с ЧПУ в этом случае определяется конфигурацией и серийностью обрабатываемых заготовок и обычно оправдывается при партиях, содержащих 15-25 шт. и более. Однако (даже при отсутствии денежной экономии) решающее значение может иметь снижение потребности в рабочих высокой квалификации.

Опыт развития промышленности свидетельствует о целесообразности создания по возможности крупных участков станков с ЧПУ (при этом обслуживание их существенно упрощается). Экономическая эффективность их использования повышается при двух- и трехсменной работе и при устранении простоев.
Гибкость систем ЧПУ и простота их включения в общие системы управления от единой ЭВМ делают иногда целесообразным применение стан ков с ЧПУ и в условиях массового производства (в том числе и в составе автоматических линий).

 

Перспективы САПР

Опрошенные CNews специалисты отмечают, что тенденцией ближайшего будущего на рынке САПР-систем станет стандартизация и автоматизация комплексного проектирования. Это значит, что критически важным станет обмен информацией между разными системами, так и внутри САПР, будет осуществляться переход к более тесной интеграции различных инструментов моделирования, проектирования и инженерного анализа в единую среду работы конструкторско-технологических подразделений. Андрей Серавкин, коммерческий директор "СиСофт", предвидит в будущем появление большого числа специализированных САПР, а также усиление "виртуализации" процессов проектирования и производства. Елена Конвисар отмечает появление на рынке технологий, которые еще не столь активно используются клиентами, но за которыми будущее. Так, по ее мнению, в машиностроении грядет переход от проектирования к моделированию (например, уже появившаяся технология цифрового прототипа), в гражданском строительстве - переход от проектирования к управлению данными (например, уже появившаяся технология информационной модели здания - BIM), а в промышленном строительстве уже реализованы технологии, интегрирующие системы проектирования и системы управления данными - как проектными, так и данными по строительству и эксплуатации объектов. В компании "Аскон" будущее САПР связывают с появлением более взвешенного подхода предприятий при принятии решений о выборе того или иного поставщика САПР и PLM-решений и связывают определенные надежды со здоровым протекционизмом со стороны государства и государственных предприятий при выборе поставщиков ПО в пользу отечественных разработчиков.

 

 

 

ЛЕКЦИЯ 9.