Особенности интеграции системы Creo Parametric 2.0 при внедрении системы управления инженерными данными

Д.Б. Козырев,
нач. лаб.,
kozirev@vniia.ru,
Е.М. Абакумов,
нач. отд. информ. техн., к.т.н.,
abakumov@vniia.ru,
Д.В. Вербов,
нач. отд.,
d_verbov@vniia.ru,
ФГУП «ВНИИА», г. Москва

В докладе представлены особенности совместного использования системы Creo Parametric 2.0 с системой управления электронным архивом технической документации и электронным техническим документооборотом, обеспечивающие разработку конструкторской документации в электронной форме.

 

The report presents the features of a common use of Creo Parametric 2.0 with control system of electronic archive of technical documentation and electronic technical workflow, ensure the development of the design documentation in electronic form.

Введение

В настоящее время во ФГУП «ВНИИА» решается задача создания конструкторской документации в электронной форме (ЭКД). Основными целями использования ЭКД являются: ускорение процесса конструкторско-технологической подготовки производства, уменьшение количества ошибок при разработке и проведении изменений в конструкторской и технологической документации. Во ФГУП «ВНИИА» основной системой разработки ЭКД является система Creo Parametric 2.0 и функционирует система управления электронным архивом технической документации и электронным техническим документооборотом (СУ ЭАТД), поэтому необходима интеграция указанных систем.

Одной из целей создания СУ ЭАТД являлась потребность регистрировать и обрабатывать ЭКД. СУ ЭАТД состоит из двух основных элементов: системы управления жизненным циклом изделий Windchill (разработчик фирма PTC Inc, США) и автоматизированной информационно-поисковой системы утверждённой документации на изделия (АИПС УДИ, разработчик ФГУП «ВНИИА»). СУ ЭАТД выполняет целый ряд функций, но следует отметить наиболее важные именно при использовании ЭКД:

-     централизованный структурированный учёт и хранение 3D-моделей и чертежей деталей и сборочных единиц;

-     проведение изменений в 3D-моделях и чертежах;

-     управление электронными структурами изделий [1];

-     управление электронным техническим документооборотом;

-     организация совместного использования электронных структур изделий, 3D-моделей и чертежей сотрудниками предприятия на всех стадиях жизненного цикла изделий.

Во ФГУП «ВНИИА» более десяти лет используется CAD/CAM/CAE система Pro/ENGINEER, в настоящее время называется Creo Parametric (разработчик фирма PTC Inc, США). С помощью указанной системы при конструкторской подготовке производства создают 3D-модели и чертежи деталей и сборочных единиц изделий, рассчитывают массо-центровочные характеристики изделий. При технологической подготовке производства в системе создают 3D-модели и чертежи деталей и сборочных единиц средств технологического оснащения, разрабатывают управляющие программы для фрезерных станков с числовым программным управлением. На основе 3D-моделей изготавливают макеты деталей на установке быстрого прототипирования. В ближайшее время, появится возможность создавать управляющие программы в автономном режиме для координатно-измерительной машины по 3D-моделям деталей.

1. Информационная модель изделия

Для совместного функционирования систем Creo Parametric 2.0 и СУ ЭАТД разработана информационная модель изделия в системе Windchill, учитывающая особенности изделий и функциональность систем. Информационная модель изделия состоит из следующих элементов:

-     объектов, описывающих структуру изделия;

-     набора атрибутов объектов;

-     3D-моделей и чертежей деталей и сборочных единиц;

-     определенных типов связей между объектами и соответствующими 3D-моделями и чертежами.

Основными объектами системы Windchill являются “части”. “Части” имеют ссылки друг на друга и таким образом формируют структуру изделия. “Части” не содержат файлов 3D-моделей или чертежей, называемых CAD-документами, но имеют с ними связи. CAD-документами в системе Windchill являются файлы системы Creo Parametric 2.0. На рис.1 представлен пример схемы структуры изделия со связанными CAD-документами.

Ссылки между “частями” определяются структурой дерева 3D-модели сборочной единицы, созданной в системе Creo Parametric 2.0. Таким образом, в СУ ЭАТД дерево структуры изделия и его наполнение 3D-моделями и чертежами формируется благодаря интеграции систем Creo Parametric 2.0 и Windchill. Созданием “частей”, соответствующих CAD-документам, можно управлять при сохранении моделей в системе Windchill.

“Части” имеют набор атрибутов, который отличается в зависимости от типа “части”, а именно от того какому разделу спецификации изделия соответствует “часть”. Значения атрибутов передаются в “части” из соответствующих параметров 3D-моделей при первоначальном создании “частей” в системе Windchill. Аналогично “частям”, 3D-модели имеют разный набор параметров.

Рис1.bmp

рис.1 Пример схемы структуры изделия со связанными CAD-документами

Если в дальнейшем понадобится изменить значение атрибута “части”, то для этого предусмотрена команда в системе Windchill. Также потребуется изменить значение соответствующего параметра в соответствующей 3D-модели в системе Creo Parametric 2.0, чтобы не было расхождения между “частью” и 3D-моделью.

В таблице 1 приведены параметры различных типов 3D-моделей передаваемые в систему Windchill. Следует отметить, что набор параметров 3D-моделей больше чем набор атрибутов “частей” – это связано с необходимостью проводить преобразования параметров внутри 3D-моделей.

Таблица 1

Параметры 3D-моделей

Тип 3D-модели

Параметры

Сборочная единица

ОБОЗНАЧЕНИЕ, ОБОЗНАЧЕНИЕ_ДОКУМЕНТА, НАИМЕНОВАНИЕ, ТИП, РАЗРАБ, ПРОВ, ТКОНТР, НКОНТР, УТВ, ФОРМАТ

Деталь

ОБОЗНАЧЕНИЕ, ОБОЗНАЧЕНИЕ_ДОКУМЕНТА, НАИМЕНОВАНИЕ, ТИП, РАЗРАБ, ПРОВ, ТКОНТР, НКОНТР, УТВ, ФОРМАТ, МАТЕРИАЛ_ПОЛНЫЙ

Стандартное изделие

ОБОЗНАЧЕНИЕ, НАИМЕНОВАНИЕ, ТИП

Габаритный макет материала

НАИМЕНОВАНИЕ

Инфо объект материала

НАИМЕНОВАНИЕ, ТИП, BOM_REPORT_QUANTITY

Рассмотрим подробнее назначение параметров 3D-моделей. Значение параметра “ОБОЗНАЧЕНИЕ” соответствует обозначению детали или сборочной единицы и передается “части” в качестве обозначения. Если в 3D-модели нет параметра “ОБОЗНАЧЕНИЕ”, то соответствующей “части” и CAD-документу в качестве обозначения будет присвоено имя файла 3D-модели.

Значение параметра “ОБОЗНАЧЕНИЕ_ДОКУМЕНТА” складывается из значений параметров “ОБОЗНАЧЕНИЕ” и “ПОСТФИКС_МОДЕЛИ”. Параметр “ОБОЗНАЧЕНИЕ_ДОКУМЕНТА” назначается CAD-документу в качестве обозначения. Параметр “ПОСТФИКС_МОДЕЛИ” может иметь разные значения, например: “МД” для модели детали; “МС” для модели сборочной единицы; “ГМ” для габаритного макета и др. Имя файла CAD-документа должно соответствовать значению параметра “ОБОЗНАЧЕНИЕ_ДОКУМЕНТА” и пишется латиницей (требование системы Creo Parametric 2.0) по правилам транслитерации. Это обеспечивает уникальность имен файлов и обозначений CAD-документов в системе Windchill.

Значение параметра “НАИМЕНОВАНИЕ” соответствует наименованию объекта и передается “части” в качестве наименования.

Значение параметра “ТИП” используется для задания раздела спецификации и передается в “часть”. Генератор спецификаций системы Windchill использует этот атрибут “части” для сортировки компонентов сборочной единицы по разделам спецификации, а система Windchill присваивает соответствующую иконку “части”.

Значение параметра “ФОРМАТ” используется для отображения формата чертежа, созданного к данной 3D-модели, и передается в атрибут “части”. Необходимость наличия данного атрибута “части” обусловлено требованиями СУ ЭАТД. Значение параметра “ФОРМАТ” задается вручную и не имеет ассоциативной связи с действительным форматом чертежа. Это связано с тем, что в системе Creo Parametric 2.0 невозможно передать значение параметра из чертежа в модель.

Значения параметров “РАЗРАБ”, “ПРОВ”, “ТКОНТР”, “НКОНТР”, “УТВ” соответствуют фамилиям в основной надписи чертежа в соответствующих графах и передаются в атрибуты “части”. Эти фамилии должны совпадать с участниками маршрута согласования документации в СУ ЭАТД в подсистеме документооборота.

Значение параметра “BOM_REPORT_QUANTITY” определяет количество материала в единицах измерения и передается в атрибут “части”. Значение можно задать вручную или получить из 3D-модели, что является более предпочтительным. Параметр “BOM_REPORT_QUANTITY” является системным.

При сохранении 3D-модели в системе Windchill в 3D-модели автоматически создаются параметры, содержащие версию, дату, стадию жизненного цикла и прочую служебную информацию.

Особым образом в 3D-модели сборочной единицы описывается материал, используемый непосредственно в сборочной единице. Например, разъем, заливаемый пластмассой. Здесь следует рассказать о библиотеке материалов. В системе Windchill создана библиотека материалов в виде множества “инфо объектов” и соответствующих им “частей”. Для каждого материала создан свой “инфо объект”, имеющий параметр, содержащий наименование материала.

“Инфо объект” – это нетвердотельное представление компонентов в сборке. “Инфо объекты” представляют собой объекты, которые не требуют наличия твердотельной модели, но должны быть представлены в ведомости материалов или в программах управления данными об изделиях. Обычно к “инфо объектам” относятся клей, краска и пр. Они могут содержать специальные зависимости для поддержки ассоциативного вычисления их количества согласно контексту сборки [2].

На рис. 2 представлено дерево 3D-модели сборочной единицы с материалом в системе Creo Parametric 2.0, структура сборочной единицы в системе Windchill и связь “части” – материал с “инфо объектом”.

Рис2.bmp

рис. 2  Особенность описания материала в сборочной единице

В данном случае в сборочной единице используется “Пресс-материал ДСВ-2-Л ГОСТ 17478-95”. В дереве 3D-модели сборочной единицы материал описывается двумя компонентами: габаритным макетом материала “ABV100_10_010-DSV-2-L.PRT” и “инфо-объектом” “DSV-2-L_GOST17478-95.PRT”. Габаритный макет необходим чтобы представить геометрию материала, рассчитать его количество и массу сборочной единицы. “Инфо-объект”, взятый из библиотеки материалов, используется для определения наименования материала в составе сборочной единицы и передачи значения количества материала в систему Windchill. При сохранении в системе Windchill 3D-модели сборочной единицы, следует создавать “части” на детали и “инфо-объект”, для габаритного макета материала “часть” не создают.

В изделиях ФГУП “ВНИИА” часто встречаются детали, которые при сборке меняют свою форму. На рис. 3 представлена деталь “Корпус”, имеющая после изготовления одну форму, а после проведения сборочных операций – другую.

Деталь в сборке.bmp

рис. 3  Изображения детали в двух состояниях

В данном случае “части” сопоставленной детали должны принадлежать два CAD-документа: 3D-модель детали и 3D-модель детали в сборочном представлении. Это можно обеспечить, связав с “частью” две модели разными типами связей. 3D-модель детали имеет связь “Владелец”, 3D-модель детали в сборочном представлении имеет связь “Изображение”. На рис. 4 представлена “часть”, связанная с двумя CAD-документами. Следует обратить внимание на обозначения моделей. Они имеют общую часть, совпадающую с обозначением “части”, и отличаются окончанием, которое в модели задается параметром “ПОСТФИКС_МОДЕЛИ” – это обеспечивает уникальность обозначений CAD-документов.

Связи.bmp

рис. 4 Связь “части” с двумя CAD-документами

Другой особенностью изделий является наличие в конструкции моточных изделий, тонкослойных сборочных единиц и сложных заделок проводов в разъемах. Такие элементы конструкции создавать в виде 3D-моделей сборочных единиц нецелесообразно. Поэтому они заменяются габаритными макетами – упрощенными 3D-моделями, а в качестве основного документа используется чертеж, созданный в системе Autocad. Таким образом “часть”, сопоставленная моточному изделию, имеет связь “Изображение” с габаритным макетом и связь “Владелец” с чертежом.

Примененные изделия, не имеющие 3D-модели, описываются аналогичным образом. “Часть”, сопоставленная примененному изделию, имеет связь “Изображение” с габаритным макетом, созданным по имеющемуся чертежу, и связь “Владелец” – с электронным образом имеющегося чертежа.

2. Настройка системы Creo Parametric 2.0 для интеграции с СУ ЭАТД

В соответствии с информационной моделью изделия и требованиями ЕСКД проведена настройка системы Creo Parametric 2.0. Настройка заключается в следующем:

·      создание конфигурационного файла, учитывающего особенности работы с системой Windchill. Например, запрещено переименование моделей и чертежей вне системы Windchill, отключен автоматический пересчет массы, прописаны пути к библиотекам системы Windchill и др. в соответствии с инструкцией [3];

·      создание шаблонов для разных типов 3D-моделей с соответствующими параметрами и уравнениями;

·      создание форматов и шаблонов чертежей с учетом параметров моделей;

·      настроены пути к шаблонам и форматам, размещенным в системе Windchill.

Для адаптации ранее созданных 3D-моделей к новой информационной модели сконфигурирована утилита по изменению параметров и уравнений моделей.

Для создания 3D-моделей сборочных единиц была создана библиотека крепежных изделий. В системе Creo Parametric 2.0 были разработаны 3D-модели крепежных изделий, соответствующие требованиям информационной модели, с использованием одноуровневых таблиц семейств. Использование только одноуровневых таблиц семейств является особенностью системы Windchill. Также проведена загрузка 3D-моделей крепежных изделий в библиотеку системы Windchill, при этом была разработана структура папок, правила размещения “частей”, родовых деталей и экземпляров деталей. Фрагмент библиотеки представлен на рис. 5.

Библ крепежа-256.bmp

рис. 5 Библиотека крепежных изделий

Подобная структура обеспечивает удобство использования библиотеки из системы Creo Parametric 2.0 при создании 3D-моделей сборочных единиц и из системы Windchill при построении структуры изделия её средствами, а также хорошее быстродействие.

Заключение

Поскольку 3D-модель и ассоциативный с ней чертеж становятся электронным подлинником, то к ним выдвигаются определенные требования, которые раньше при выпуске документации в бумажной форме, хотя и с электронного образа, были не важны.

3D-модель и чертеж должны быть построены в единой системе проектирования с одинаковыми для всех основополагающими настройками, в соответствии с общими для всех стандартами и инструкциями.

В случае применения ранее разработанных 3D-моделей необходимо их адаптировать к новой среде. Если 3D-модель является моделью сборочной единицы, то потребуется её пересборка с учетом нового подхода к описанию некоторых компонентов, новых библиотек и применяемости уже созданных в системе Windchill моделей деталей.

Главными задачами при интеграции системы Creo Parametric 2.0 с СУ ЭАТД являлись разработка информационной модели изделия, учитывающая потребности предприятия и возможности программного обеспечения, настройка системы Creo Parametric 2.0, создание библиотеки. При проведении проектирования в соответствии с этой моделью в СУ ЭАТД будут получены электронная структура изделия и электронные подлинники конструкторской документации.

Литература

1. ГОСТ 2.053-2006 Единая система конструкторской документации. Электронная структура изделия.

2. Справочный центр Creo® http://www.ptc.com/cs/help/creo_hc/creo20_hc/index.jspx.

3. Using PTC Creo Parametric™ with PTC Windchill®. Windchill 10.2 September 2013.