Информационная поддержка деятельности технолога при решении технологических задач

Д.С. Елистратов,
аспир., zyreshex@mail.ru,
МГТУ «Станкин», г. Москва

Рассматриваются особенности системы автоматизированной поддержки информационных решений. Данная CAPP-система позволяет в несколько раз сократить время проектирования технологических процессов. Для создания чертежей и 3D-моделей могут быть использованы системы параметрического автоматизированного проектирования T-FLEX CAD или CREO.

The features of the automated support system of informational solutions are considered. This CAPP-system enables to reduce the time of process planning in several times. Parametric computer-aided design systems T-FLEX CAD or CREO are used for creating of drawings and 3D models.

С внедрением в производство станков с ЧПУ отмечается рост трудоёмкости и длительности проведения именно проектных работ, нежели самого производства. Поэтому технологическая подготовка производства (ТПП) к выпуску новых изделий является одним из самых сложных и ответственных этапов жизненного цикла изделия.

Важнейшей функцией ТПП изделий машиностроения является проектирование технологических процессов (ТП). Неавтоматизированное проектирование ТП весьма трудоемко. В процессе выбора оптимального решения технологу приходится постоянно обращаться к справочным данным. Большинство специалистов используют книжные варианты справочников, работа с которыми затруднена в силу недостатков работы с бумажными документами. Так как информация может извлекаться из различных источников, то можно сказать, что отсутствие формальной организации нормативно-справочной информации приводит к низкой эффективности поиска необходимых сведений. Лишь незначительная часть времени тратится на принятие решений, а остальное – на поиск нужной информации и документирование результатов. Таким образом, сроки технологической подготовки производства в большой степени зависят от скорости переработки информации.

При организации производственных процессов было бы желательно сохранить простоту использования, опыт и навыки технолога по работе со справочником. Переход от хранения знаний в пассивном виде (книга) к активному их использованию в компьютерной среде представляет новые возможности для технолога. В этом случае сведения из справочника доступны технологу в виде не только обычных библиотек с символьными или графическими описаниями, но и интеллектуального помощника, который следит за тем, что и как делает технолог, дает советы по ходу работы, генерирует параметризованные фрагменты технических решений по исходным данным, при необходимости объясняет принятые решения и т.д.

Современная концепция применения компьютеров при проектировании технологии основывается на создании человеко-машинных систем, называемых системами автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП) или CAPP-системами. В них общение технолога с компьютером происходит в режиме диалога. САПР ТП обозначают программные инструменты, применяемые на стыке систем автоматизированного проектирования (CAD) и производства (CAM). На рис. 1 показано взаимодействие этих систем.

рис. 1 Место САПР ТП в жизненном цикле изделия на основе оборудования с ЧПУ

Одной из систем автоматизированного проектирования технологических процессов является система автоматизированной поддержки информационных решений (САПИР).

Цель САПИР:

· существенно сократить время проектирования за счет быстрой обработки нормативно-справочной информации;

· свести к минимуму количество ошибок при расчетах;

· дать возможность специалисту, используя накопленные знания, просматривать на компьютере все возможные варианты технических решений;

· отбирать принимаемые варианты при введении критериев отбора и оптимизировать их;

· фиксировать в принятой форме отобранные решения.

Вместе с САПИР поставляется некоторая CASE-технология, которая призвана помочь пользователю самостоятельно адаптировать САПИР под свои цели. Эта адаптация может подразумевать различные корректировки в автоматизированной системе. Так, пополнение таблиц новой нормативно-справочной информацией практически никак не отражается на работоспособности автоматизированной системы и доступно пользователю в любой момент.

В рамках САПИР CASE-технология реализуется средствами инструментальной компьютерной среды ИКС (символьная часть) и T-FLEX CAD или CREO (графическая часть). В качестве оболочки для создания программных приложений пользователя может служить интегрированная интеллектуальная система ИнИС.

Набор инструментальных средств работы с символьными и графическими знаниями ориентирован в первую очередь на эксперта предметной области, а не на программиста. Представление знаний в системе максимально приближено к традиционным формам, используемым в справочниках, т.е. в виде таблиц и формул. За счет этого существенно снижаются требования к программной подготовке специалистов, участвующих в разработке программного обеспечения. Фактически, для работы с данным продуктом необходимо иметь простейшие навыки работы с клавиатурой компьютера и уметь пользоваться одним из текстовых редакторов. Таким образом, специалист может самостоятельно вводить и поддерживать в актуальном состоянии накопленные знания в электронном виде.

Вся нормативно-справочная информация предметной области, введенная в САПИР, хранится в главной ее составляющей – компьютерной базе знаний (КБЗ). В нее входят 2 части: символьная и графическая. Графическая часть обеспечивает конструкторско-чертежную поддержку проектирования, и обеспечивает возможность многократного использования прототипов чертежей при задании конкретных параметров. Символьная часть содержит словарь понятий, обеспечивающий взаимопонимание технолога и информационной системы, всю нормативно-справочную информацию, необходимую для проектирования технологических процессов, и функциональные зависимости, представленные в виде таблиц и формул. [1]

Для использования системы автоматизированной поддержки информационных решений необходимо наполнить компьютерную базу знаний нормативно-справочной информацией конкретной предметной области. На рис. 2 приведена последовательность действий по переносу соответствующей информации из традиционных бумажных справочников в КБЗ.

рис. 2 Перенос нормативно-справочной информации из традиционной бумажной формы в электронную

Все ранее выполненные разработки также хранятся в КБЗ. Использование готовых решений значительно облегчает и ускоряет проведение проектных работ. Используя накопленные знания, разработчик с помощью имеющихся у него средств проектирования может создать описание своего объекта, оценить параметры и свойства объекта. Если описания объекта на различных уровнях проектирования содержат противоречия, то система автоматизированной поддержки информационных решений позволит разработчику выявить их и устранить. Также накопление знаний в системе защищает интересы предприятия в случае ухода специалиста.

Круг функциональных задач, решаемых технологом в среде САПИР, включает следующее:

· ведение проектов;

· реализация типовых решений;

· ознакомление с понятийной моделью, включающей словарь понятий, каталог функциональных зависимостей и описание их структуры;

· работа с таблицами в диалоге;

· поверочные расчеты;

· анализ полученных результатов;

· работа с 2D и 3D графическими объектами;

· сохранение результатов работы в электронном архиве;

· получение твердых копий документов.

При применении CASE-средств этот круг задач значительно расширяется и может включать:

· разработку, отладку и подключение новых видов расчетов;

· занесение и редактирование значений в таблицах с НСИ;

· формирование новых прототипов параметрических графических образов для общего применения;

· расширение и модификацию понятийной модели предметной области. [2]

Результатом проектирования в САПИР задач ТПП является комплект конструкторской документации, включающей чертежи общих видов, сборочные чертежи и чертежи деталей, спецификации, расчетно-пояснительную записку, программы для оборудования с ЧПУ, эксплуатационную документацию, технологические документы.

Подводя итоги, можно сказать, что САПИР позволяет:

- перейти от традиционного подхода к проектированию операционной технологии с использованием традиционных бумажных источников к компьютерным базам знаний для автоматизированной поддержки информационных решений при работе на оборудовании с ЧПУ с использованием электронных форм представления документов;

- создать единую информационную среду, позволяющую обеспечить многовариантность решений, управлять информацией и обеспечивать ее сохранность, уменьшить количество ошибок и сократить сроки подготовки производства.

Литература

1. Методика создания прикладных баз знаний для решения задач конструкторско-технологической информатики в среде ИнИС, ИКС, T-FLEX CAD // Руководство пользователя. – Москва, 2009. – 31 с.

2. Рыбаков А.В., Евдокимов С.А., Краснов А.А. Создание системы автоматизированной поддержки информационных решений при проектировании технологической оснастки. – Москва: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2013.