Многооконный интерфейс гибридной САПР ТП ковки

С.В. Арзамасцев,

с.н. с., к.т.н. доц.,sav@imach.uran.ru,

А.В. Коновалов,
зав. лаб., д.т.н., проф., avk@imach.uran.ru,

ИМАШ УрО РАН, г. Екатеринбург

В докладе рассмотрены вопросы разработки многооконного интерфейса для гибридной системы автоматизированного проектирования технологического процесса ковки, включающей вариантную схему проектирования. На примерах показаны преимущества проектной организации данных и нового интерфейса.

The report addresses the issues of developing multiple document interface for the hybrid system of automated design of technological process of forging, including variant design scheme. The examples show the advantages of the design organization of data and the new interface.

В развитие САПР ТП ковки ступенчатых валов на молотах [1] создаётся система проектирования на все типы поковок, изготавливаемых в кузнечных цехах способом свободной ковки без применения формоизменяющих штампов, за исключением простейших подкладных колец для формирования втулок с уступами. Как показал опыт внедрения [1], САПР ТП ковки востребована в локальном исполнении, а встраивание в PDM/PLM систему предприятия лучше проводить на информационном уровне обмена данными, оставляя ту интерфейсную часть, которая специально разработана для бюро отдела главного металлурга, непосредственно разрабатывающего технологическую документацию процессов ковки. Таким образом, успешное создание PDM/PLM-систем определяется наличием уже функционирующих САПР узконаправленного действия.

К недостаткам САПР ТП ковки валов [1] можно отнести не совсем удобный интерфейс, который был разработан по принципу SDI – простого документного интерфейса. Для работы с объектами проектирования, которыми являются ДЕТАЛЬ, ПОКОВКА и ТЕХПРОЦЕСС, использовались отдельные несвязанные формы. Пользователь не мог видеть сосредоточенную в одном месте информацию обо всех трёх объектах проектирования. Учитывая многовариантность объектов, имеющих одно и то же обозначение чертежа, связанное с извещениями об изменении, в мелкосерийном и единичном производстве сложных изделий, имеющем в своём составе тысячи наименований входящих деталей, было затруднительно найти нужную поковку или техпроцесс.

рис. 1 Навигатор проектов

Новая САПР выполнена по технологии многодокументного интерфейса MDI. Многодокументный интерфейс удобнее для пользователя, но более трудоёмок при программировании систем в связи с тем, что приходится разрабатывать стыковочные классы между общим интерфейсом и отдельными окнами. Тем не менее дополнительные затраты времени на разработку интерфейсных классов окупаются в последующем хорошей эргономикой проекта и уменьшением объёма программ в целом.

Во вновь разрабатываемой гибридной САПР ТП ковки на ступенчатые валы, раскатные кольца, диски и втулки с отверстиями и без отверстий, поковки прямоугольного сечения объекты объединены в ПРОЕКТЫ. Информационной единицей становится проект, содержащий все объекты с одним и тем же обозначением чертежа. Проекты позволяют технологу, разрабатывающему карты технологических процессов, сразу оценить состояние всей проектной документации, а именно, сколько изменений существует в чертеже детали, сколько поковок сконструировано, сколько выпущено карт технологических процессов. Интерфейс главного окна «Навигатор проектов» (рис. 1) содержит дерево проектов, ветви которого включают информацию обо всех деталях, поковках и картах технологических процессов. Кроме номера варианта, который является псевдонимом извещения об изменении, каждый объект содержит информацию о своей актуальности, которая может принимать три значения: актуальный, архивный, аннулированный (объект). Дерево объектов строится на основе сложного запроса (обзора) из нескольких таблиц рабочей базы данных системы, представленного в центральной части навигатора проектов. В верхнюю часть экрана выводится эскиз детали, в среднюю – эскиз поковки (вместо обзора проектов), в нижнюю – карта технологического процесса. Справа располагаются двухстраничные блокноты с параметрами деталей и поковок и многостраничный блокнот для техпроцессов. В дальнейшем предполагается на вкладках событий задавать обработчики ситуаций, возникающих на различных этапах проектирования.

Перечислим основные возможности, предоставляемые главным меню системы: ввод новой детали, выбор детали из базы данных, формирование сборной детали из нескольких простых, конструирование поковки, выбор поковки из базы данных (отдельно имеющие и неимеющие техпроцесс на ковку), карты технологических процессов (утверждённые и неутверждённые), архив, журнал учёта перевода в различные состояния всех объектов, вывод и корректировка нормативно-справочной информации (марочник сталей и сплавов, сортамент заготовок, оборудование и инструмент, нормативы времени на ковку и т.п.).

В системе организован дифференцированный доступ пользователей. Например, технолог - термист имеет доступ только к тем функциям, которые имеют непосредственное отношение к режимам термообработки. С целью повышения адаптируемости САПР ТП ковки к конкретным производственным условиям новая разработка выполняется как гибридная система, основанная на двух схемах: генерирующей (на основе модели) и вариантной (на основе опыта) [2]. Обе эти схемы предполагают автоматическое решение: генерирующая – согласно алгоритмам, первоначально заложенным в программы, вариантная – выборкой и приспособлением наиболее подходящих ранее спроектированных объектов из базы данных.

рис. 2 Интерфейс вариантной схемы гибридной САПР

Окончательное решение принимает технолог, который при необходимости может корректировать как поковку, так и карту технологического процесса. Очевидно, что с накоплением базы данных доля интерактивного режима работы будет сокращаться. Таким образом, именно гибридная система позволяет перейти к полностью автоматическому проектированию без участия человека. Рассмотрим интерфейс вариантной схемы гибридной САПР на примере выбора базовой поковки для определения количества выносов (нагревов заготовок) при ковке на прессах ступенчатых валов из слитков. Проблема заключается в том, что при ковке крупных ступенчатых валов для роторов гидротурбин необходимо заранее определить количество промежуточных подогревов (выносов) отковываемого вала.

Одним из авторов были проведены исследования факторов, влияющих на эту величину [3]. Однако не всегда удаётся строго формализовать алгоритм расчёта числа выносов, вследствие чего теоретические расчёты могут быть исправлены технологом, учитывающим специфику конкретного производства. Поэтому в данной ситуации одним из подходящих способов решения был бы анализ имеющихся в базе данных аналогичных поковок, из технологии ковки которых можно брать необходимую информацию.

Был разработан интерфейс (рис. 2), обеспечивающий нахождение родственных валов и выбор наилучшего из них. В поле 1 выводится таблица объектов проектирования, в поле 2 визуально отображается исходный вал, в поле 3 – вал, найденный в результате поиска и расчёта коэффициента схожести по определённым параметрам, учитывающем геометрию, весовые границы, число ступеней в поковке. Область 4 предназначена для ручного изменения критериев отбора. Таким образом, технолог может визуально и по числовым характеристикам принять решение по выбору базовой поковки. Необходимо уточнить, что базовая поковка отличается от исходной, поэтому она сама не является целью решения. Она используется для определения параметров технологии, связанных с ней, которые могут быть использованы для технологического процесса исходной поковки. Все разрабатываемые технологические процессы, хранящиеся в базе данных, имеют признак способа разработки: полностью автоматического (генерирующая схема), с использованием ранее накопленных знаний (вариантная схема) или спроектированные с корректировками в режиме диалога. Все три типа записей могут в целом или по отдельности использоваться для вариантной схемы разработки ТП.

Основная задача дальнейших исследований при создании гибридной системы заключается в разработке характеристических параметров, используемых для выбора базовых объектов, способов приспособления базовых объектов (деталей, поковок, техпроцессов) к исходному объекту и оценки полученных результатов.

Работа выполнена в рамках программы Президиума РАН №15, проект 12-П-1-1024.

Литература

1. Коновалов А.В., Арзамасцев С.В., Шалягин С.Д., Муйземнек О.Ю., Гагарин П.Ю. Интеллектуальная САПР технологических процессов ковки валов на молотах // Заготовительные производства в машиностроении. - 2010. №1. - С.20-23.

2. Люгер Д.Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4-е издание: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. - 864 с.

3. Арзамасцев С.В. Определение количества выносов и промежуточных размеров заготовки в САПР технологии ковки ступенчатых валов на прессах // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка металлов давлением. - 1997. №11. - С.18-20.