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.
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.
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.
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”.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.