Стандарты ЕСКД – нормативно-информационная основа построения автоматизированных систем проектирования и производства (САПР, CAD/CAM и др.)

Стандарты ЕСКД – нормативно- информационная основа построения

автоматизированных систем проектирования

и производства (САПР, CAD/CAM и др.)

Г.И. Грозовский,

зам. директора, д.т.н. профессор,

С.Л. Таллер,

зав. научно-исслед. отд.,отв. секр. ТК 051(МТК 051)

ВНИИНМАШ, г. Москва

Современные рыночные отношения, бурное развитие компьютерных (информационных) технологий диктуют требования по повышению качества, ускорению создания и производства высокотехнологичных изделий - машин и приборов, повышению их конкурентоспособности. В особенности это относится к наукоемкой продукции.

Изделие, прежде чем попасть к потребителю, проходит сложный путь, называемый «жизненный цикл изделия» (ЖЦИ) - изучение рынка, научные исследования, проектирование - разработка, изготовление, контроль - испытания, и т.д. Отдельные процедуры ЖЦИ, называемые стадиями и этапами, взаимосвязаны и взаимозависимы, что обеспечивает единство и сопоставимость нормативно-информационных структур и программно-аппаратных средств.

Одной из важнейших нормативно-информационных структур является Единая система конструкторской документации (ЕСКД), устанавливающая путем комплекса стандартов требования, правила и нормы выполнения конструкторской документации на всех стадиях и этапах ЖЦИ, в том числе и такой важной стадии разработки и изготовления, как компьютерная графика, компьютерное моделирование, построение автоматизированных систем проектирования и производства (CAD/САМ), на основе современных информационных технологий (CALS (ИПИ) – технологий) и логистики.

Если рассматривать ЖЦИ как некую техническую метасистему, а его стадии и этапы как функциональные подсистемы, выполняющие одну либо несколько определенных целевых функций, то ЕСКД, обеспечивающая единство, сопоставимость и взаимосвязь нормативных требований в конструкторской документации для информационных структур внутри ЖЦИ и во внешнем окружении, займет место инструментальной системы нормативно-информационного обеспечения (СНИО) ЖЦИ. Ее место и связи в метасистеме показаны на рисунке 1.

Стандарты ЕСКД обеспечивают нормативно-информационную поддержку всех стадий и этапов ЖЦИ, поскольку устанавливают общие требования к выполнению проектной и рабочей конструкторской документации (КД): (спецификаций, чертежей; электронных моделей и структур, схем, технических условий, различных ведомостей и других документов), разработке технологической документации и средств технологического оснащения, эксплуатационных и ремонтных документов, требования к утилизации, учету, хранению, передаче и изменению КД. При этом стандарты ЕСКД функционируют в совокупности с другими системами стандартов (СРПП, ЕСТД, ЕСПД, СТОИРТ и др.), со стандартами на продукцию, общетехническими стандартами, конструкторско-технологическими классификаторами (Классификатор ЕСКД, Технологический классификатор деталей и др.) и технико-экономическими классификаторами (ОКП, ОКПО, ОКЕИ и др.

В настоящее время ЕСКД состоит из более 170 межгосударственных стандартов, распространяющихся на КД изделий гражданского и военного назначения, основного и вспомогательного производства, на изделия, выпускаемые всеми странами-членами СНГ.

Состав стандартов ЕСКД показан на рисунке 2.

рис. 2 Схема распределения стандартов ЕСКД в зависимости от вида документов

и их обращения (документооборота)

Комплекс стандартов ЕСКД решает следующие цели и задачи:

Единая система конструкторской документации (ЕСКД) –более 160 стандартов, 7 рекомендаций, 1 классификатор представляет собой комплекс стандартов, устанавливающих взаимосвязанные единые требования (нормы, правила) по порядку разработки, оформления и обращения конструкторской документации (чертежей, схем, текстовых документов), разрабатываемых и применяемых на всех стадиях и этапах жизненного цикла изделия (проектирование, изготовление, эксплуатация, ремонт и др.)

Эти единые нормы и правила распространяются на изделия основного и вспомогательного производства гражданского и военного назначения.

Основной целью ЕСКД является установление единого технического языка (требований, правил, норм)и единства терминологии, классификации и обозначения в области разработки и применения конструкторской документации на изделия машиностроения на всех этапах и стадиях жизненного цикла изделия

ЕСКД и система конструкторско-технологической классификации и кодирования (СКТК) призвана обеспечить:

-информационную поддержку жизненного цикла изделия;

--единство и сопоставимость информации;

--единство классификации и обозначения изделий и конструкторских и технологических документов;

--оптимальную комплектность документации;

-- тематический поиск аналогов в целях применения ранее разработанных конструкций и технологий в новых изделиях и технологиях;

--взаимообмен документацией без ее переоформления;

-- расширение унификации и стандартизации изделий и технологий;

-- эффективное применение средств вычислительной техники и автоматизированных систем (АСУ, САПР и др.)

-- сертификацию изделий

В итоге ЕСКД и СКТК призваны обеспечить сокращение сроков и снижение трудоемкости конструкторской и технологической подготовки производства.

Комплекс основополагающих стандартов ЕСКД в последние годы подвергся кардинальной переработке по единым научно-методическим принципам с учетом сложившейся практики и на основе требований стандартов ИСО и МЭК в области информационных технологий (CASL (ИПИ)-технологий и др.) и правил логистики, в том числе требований компьютерного моделирования и построения систем автоматизированного проектирования (САПР, CAD/CAM и др.).

В ЕСКД появились новые виды КД: электронные модели изделия (деталей и сборочных единиц), электронные структуры изделия, интерактивные и мультимедийные электронные документы, правила их выполнения, учета, хранения, передачи и изменения.

Современное состояние ЕСКД в основном устанавливает:

- равноправный статус двух форм конструкторской документации: бумажной (традиционной) и электронной (2D и 3D - модели) и возможность их преобразования друг в друга;

- единство терминологии и понятий;

- форматы электронной документации;

- введение электронных (математических), геометрических и топологических моделей объектов всех уровней иерархии конструкторского проектирования;

- заголовок (основная надпись), информацию, идентифицирующую документ и авторов;

- электронную цифровую подпись (ЭЦП);

- отображение электронных КД на экране;

- интерактивные и аудиовизуальные (мультимедийные) КД.

При разработке новых стандартов ЕСКД активно использовались международные и региональные стандарты в области информационных технологий, например, ИСО 10303- серия стандартов «Системы автоматизации производства и их интеграция (стандарт по обмену данными об изделии STEP), ИСО 13584 Past Library – стандарт на представление данных о продукции «Библиотека деталей», ИСО 15531 MANDATE – серия стандартов «Обмен производственными данными», стандарты серии ИСО 128, стандарты АЕКМА (1000 D, 2000 M), DEF, STAN00-60, IDEFO.

Из более чем 170 стандартов ЕСКД переработке подверглась практически большая часть основополагающих стандартов, ряд стандартов разработаны вновь (всего 35 стандартов).

В 2006 г. введены в действие 28 стандартов, в 2008 г. предполагается ввести в действие еще 7 стандартов.

В 2008-2009 г.г. ВНИИНМАШ совместно со своими соисполнителями предполагает разработать еще 10 основополагающих стандартов ЕСКД и 5 основополагающих стандартов ЕСТД.

Кратко рассмотрим некоторые из основополагающих стандартов ЕСКД.

ГОСТ 2.001—93 «ЕСКД. Общие положения» определяет назначение, область распространения, классификацию и правила обозначения стандартов ЕСКД, а также порядок их внедрения. Для стандартов, устанавливающих требования выполнения эксплуатационной (ЭД) и ремонтной (РемКД) документации, выделена группа 6.

Стандарт констатирует, что установленные в стандартах ЕСКД требования распространяются на изделия основного и вспомогательного производства гражданского и военного назначения, разрабатываемые и применяемые в Российской Федерации и странах-членах СНГ.

В стандарте впервые отмечено, что конструкторская документация является товаром и на нее распространяются все нормативно-правовые акты, как на товарную продукцию.

Установлено, что КД может быть выполнена в бумажной и (или) электронной форме, при этом виды, комплектность и форму выполнения КД устанавливает разработчик, если это не оговорено ТЗ. В КД допускаются ссылки на стандарты организации.

В приложении к стандарту приведены термины и их определения, касающиеся конструкторских документов, выполненных как в традиционной, так и в электронной форме: конструкторский документ, конструкторский документ в бумажной форме (бумажный документ), конструкторский документ в электронной форме (электронный документ), графический документ, текстовый документ, аудиовизуальный документ (мультимедийный документ).

ГОСТ 2.051-2006, ГОСТ 2.052-2006, ГОСТ 2.053-2006 — стандарты нового поколения, основа нормативной базы для создания и ведения КД в электронной форме. За рубежом работа над подобными стандартами ведется уже в течение нескольких десятков лет в ИСО и МЭК, в отраслевых и межотраслевых международных организациях (например, АЕСМА), в рамках национальных организаций (в том числе в оборонных ведомствах США и Великобритании), а также в НАТО. Россия в течение долгого времени оставалась в стороне от этого процесса, в связи с чем возникло определенное отставание, которое необходимо ликвидировать как можно скорее.

Информационные технологии изменили процессы разработки продукции и документации. Если на первых этапах компьютерные системы проектирования решали задачу представления бумажного графического документа в электронном виде, то в настоящее время эти системы стали моделирующими, оперирующими огромными массивами информации, накопленными в комплексных базах данных. Используя эту информацию, системы сами могут генерировать документы в соответствии с заранее сформированными правилами.

В ГОСТ 2.051—2006 «ЕСКД. Электронные документы. Общие положения» установлено понятие электронного КД, определены требования к его структуре и способам организации информации, а также к применению электронно-цифровой подписи (ЭЦП) как механизму авторизации данных.

Электронный конструкторский документ (ДЭ) определен как конструкторский документ, выполненный в электронной форме и представляющий собой структурированный набор данных, состоящий из содержательной и реквизитной частей и включающий, помимо других реквизитов, электронную цифровую подпись (подписи). Введены понятия версии документа как реквизита, соответствующего определенной стадии (этапу) разработки электронного документа, и статуса — реквизита, определяющего состояние версии документа на стадии (этапе) его разработки. Также установлено, что ДЭ имеют два представления — внутреннее и внешнее.

Установлено также понятие твердой копии, т.е. копии, полученной на устройствах вывода ЭВМ на бумажном или ином аналогичном носителе.

Содержательная часть ДЭ состоит из одной или нескольких информационных единиц (ИЕ), содержащих необходимую информацию об изделии, реквизитная часть — из структурированного по назначению набора реквизитов и их значений, при этом перечень реквизитов ДЭ устанавливается ГОСТ 2.104—2006, а выполняются они в виде ЭЦП по ГОСТ 34.310—95. Внешнее представление реквизитов для различных видов конструкторских документов устанавливается разработчиком.

Установлено, что в реквизитную часть ДЭ допускается вводить дополнительные реквизиты с учетом особенностей применения и обращения документа. Номенклатура дополнительных реквизитов и правила выполнения устанавливаются разработчиком документации.

В стандарте определен ряд терминов: электронный документ, атрибут, аутентичный и идентичный документы, интерактивный электронный документ, информационная единица, статус версии документа, электронный носитель и др.

ГОСТ 2.052—2006 «ЕСКД. Электронная модель изделия. Общие положения» устанавливает требования к выполнению, составу информации, визуальному представлению электронных моделей изделия (ЭМИ) и в качестве КД — электронной модели детали (ЭМД) и электронной модели сборочной единицы (ЭМСЕ).

В стандарте установлено понятие электронной геометрической модели, которая представляет собой описание формы, размеров и иных свойств изделия. Введены способы выполнения геометрического моделирования и их комбинации.

Электронная модель изделия трактуется как набор данных, которые вместе определяют геометрию изделия и иные свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия. Понятие электронной модели изделия используется как обобщающее для двух различных видов конструкторских документов — ЭМД и ЭМСЕ.

Электронный макет определяется как ЭМИ, описывающая его внешнюю форму и размеры, позволяющая полностью или частично оценить его взаимодействие с элементами производственного и/или эксплуатационного окружения, служащая для принятия решений при разработке изделия и процессов его изготовления и использования.

Установлено, что при разработке моделей следует применять так называемые электронные библиотеки (электронные каталоги) стандартных и покупных изделий.

В стандарте определен ряд терминов: геометрический элемент, модельное пространство, виды моделей (твердотельная, поверхностная, каркасная), файл модели, атрибут модели и др.

Пример визуализации модели и схематический ее состав показаны на рисунках 3 и 4.

рис.3 Пример визуализации модели на электронном устройстве отображения рис.4 Схема состава электронной модели изделия

ГОСТ 2.053—2006 «ЕСКД. Электронная структура изделия. Общие положения» устанавливает общие требования к выполнению, составу информации и визуальному представлению электронной структуры изделия (ЭСИ) в качестве КД.

ЭСИ определена как конструкторский документ, содержащий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта, иерархические отношения (связи) между его составными частями и другие данные в зависимости от его назначения. Для сборочных единиц, комплексов и комплектов ЭСИ является основным конструкторским документом. Установлено, что ЭСИ выполняется только в электронной форме.

Впервые в стандартах ЕСКД установлено положение о том, что конструкторский документ (ЭСИ) предназначен для организации информационного взаимодействия между автоматизированными системами. На основе ЭСИ могут быть в виде отчетов сформированы вторичные документы. Номенклатура формируемых видов документов устанавливается ГОСТ 2.102-68, но при необходимости допускается пополнять ее другими видами документов.

Для единообразного представления ЭСИ в компьютерной среде используют модели данных информационных объектов, регламентированные стандартами ИСО серии 10303, и формируют документ с помощью программно-технических средств.

Различают следующие основные разновидности ЭСИ:

функциональная, конструктивная, производственно-технологическая, физическая, эксплуатационная.

ЭСИ выполняют, как правило, на стадиях разработки эскизного и технического проектов и на стадии разработки рабочей КД.

Примеры способов визуализации ЭСИ и организации ее структуры показаны на рисунках 5 и 6.

В заключение считаем необходимым обратить внимание на следующее.

Пока в нашей стране не будет установлен официальный статус конструкторской документации как товара (создание правовых и нормативных актов, включение в национальные классификаторы продукции (ОКП, ТН ВЭД и др.), не будет уделено должного внимания создателям КД, качество КД будет низким, будет падать престиж профессии научно-технических (инженерных) работников (ученых, инженеров-конструкторов, инженеров-технологов и др.) и соответственно, снижаться качество их подготовки в вузах. Все сказанное в равной мере относится и к технологической документации. В результате такое положение будет отражаться на качестве создаваемой продукции гражданского и военного назначения и, следовательно, на ее конкурентоспособности. Пока это сохраняется, наша страна, как ни горько в этом признаться, будет оставаться на обочине научно-технического прогресса.

рис.3 Пример визуализации модели на электронном устройстве отображения рис.4 Схема состава электронной модели изделия

рис. 5 Визуализация структуры изделия в виде многоуровневого списка