RUS   ENG
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Введення

В наші дні спостерігається швидкий розвиток систем автоматизованого проектування (САПР) в таких галузях, як авіабудування, автомобілебудування, важке машинобудування, архітектура, будівництво, нафтогазова промисловість, картографія, геоінформаційні системи, а також у виробництві товарів народного споживання, наприклад побутової електротехніки. САПР використовується для проведення конструкторських, технологічних робіт, в тому числі робіт з технологічної підготовки виробництва.

З допомогою САПР виконується розробка креслень, проводиться тривимірне моделювання виробу і процесу складання, проектується допоміжна оснащення, наприклад штампи і прес-форми, складається технологічна документація та керуючі програми (УП) для верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ), ведеться архів.

Сучасні САПР застосовуються для крізного автоматизованого проектування, технологічної підготовки, аналізу та виготовлення виробів в машинобудуванні, для електронного управління технічною документацією [1].

1. Актуальність теми

Сьогодні існує безліч універсальних САПР, проте охопити всі потреби користувача і види конструкторських завдань просто неможливо. Ця викликала потребу до створення модулів, які будуть вирішувати ряд специфічних завдань користувача, на основі базової САПР.

Наявність інструменту, який дозволяє створювати користувальницькі програмні модулі, інтегровані з базовим продуктом, стає невід'ємним умовою, висунутою з боку користувачів САПР[2].

Проектувальник витрачає багато часу навіть використовуючи засоби автоматизації або внутрішні команди САПР.

Цю проблему можна вирішити за допомогою створення спеціальної програми, на основі існуючих САПР, яка в діалозі з проектувальником буде описувати і створювати алгоритм проектування деякого виробу, в нашому випадку – трубопроводу.

В даній роботі був проведений аналіз існуючих CAD-систем по деякому набору параметрів. А так само розглянуті можливі варіанти підходів і методів в області створення систем автоматизованого проектування.

2. Мета і задачі дослідження та заплановані результати

Метою даної роботи є створення програми-надбудови над існуючим САПР, яка візьме на себе функцію параметричного синтезу об'єкта проектування.

Плановані результати роботи:

3. Огляд досліджень і розробок

Коротка характеристика:

  1. передбачає наявність спеціалізованої мови програмування, призначеного для опису порядку синтезу графічної моделі (комплексу креслень) об'єкта проектування деякого типу;
  2. алгоритм описує порядок дії проектувальника при створенні (проектуванні) по ТЗ блоку заданого типу як 3(2)d-моделі; тобто алгоритм повністю моделює роботу проектувальника;
  3. алгоритм може створюватися, зберігатися, редагуватися, викликатися на виконання;
  4. алгоритм – це модуль знань;
  5. набір зовнішніх змінних алгоритму розглядається як ТЗ модуля знань; ТЗ можна створювати, зберігати, редагувати, повторно використовувати;
  6. розглядається набір внутрішніх, інкапсульованих розрахункових даних;
  7. створюється набір формул (односпрямованих) для розрахунку інкапсульованих змінних за вихідними даними;
  8. для синтезу графічної моделі використовується набір команд типу AutoCAD для створення трьох (двох)-мірної моделі об'єкта заданого типу за заданим ТЗ за розрахунковими змінними;
  9. мова включає набір команд IF, WHILE, FOR для управління процесом малювання;
  10. мова має команди "Додати" і "видалити" для редагування компонент тривимірної моделі[3].

4. Аналіз існуючих САПР

4.1 САПР Грація

САПР "Грація" надає унікальні можливості для наскрізного проектування виробів, починаючи від малюнка моделі, розробки на його основі конструкції, конструкторської і технологічної документації, виконання економічних розрахунків, аж до визначення собівартості виробу [4]. Нижче перераховані основні можливості системи, дозволяють здійснити наскрізне проектування на етапах розробки малюнка і конструкції моделі.

  1. Використання необхідних для розрахунку постійних і змінних величин з баз даних - загальної (наприклад, величин розмірних ознак фігури) і відноситься тільки до описуваного побудови.
  2. забезпечення опису і виконання в САПР гіллястих процесів за допомогою оператора "якщо". Наприклад, такого: "якщо значення обхвату грудей більше заданої величини, то побудова ведеться так, інакше - так".
  3. Виділення будь-яких необхідних фрагментів процесу розрахунку й побудови в блоки або модулі, які можна використовувати при проектуванні різних виробів, ставлячи необхідні в кожному конкретному випадку значення параметрів.
  4. Автоматичний перерахунок і перестроювання креслення на будь-якій стадії виконання процесу при зміні значень одного чи декількох параметрів, а також в заданому діапазоні розмірів і ростов при завершенні опису та виконання процесу розробки креслення.

Запис процесу (алгоритму) наскрізного проектування моделі з використанням малюнка-креслення виробу на фігурі може відбуватися наступним чином. Користувач записує на екрані в поле алгоритму:

Для створення нової моделі досить зберегти алгоритм під новим ім'ям, змінити величини параметрів вихідної моделі. При виконанні системою цього зміненого алгоритму автоматично змінюються креслення конструкції, лекала основних і похідних деталей, а також табель заходів.

В ході аналізу були виявлені такі недоліки як:

4.2 САПР CATIA

Система CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) – одна з найвідоміших і потужних CAD/CAM/САЕсистем високого рівня [5]. Це комплексна система автоматизованого проектування (CAD), технологічної підготовки виробництва (CAM) та інженерного аналізу (САЕ), що включає в себе передовий інструментарій тривимірного моделювання підсистеми програмної імітації складних технологічних процесів, розвинені засоби аналізу і єдину базу даних текстової та графічної інформації. Система дозволяє ефективно вирішувати всі завдання технічної підготовки виробництва – від зовнішнього (концептуального) проектування до випуску креслень, специфікацій, монтажних схем і керуючих програм для верстатів з ЧПУ і т. д. Крім того, функціональність CATIA додатково включає в себе елементи, характерні для PDM-систем. Система CATIA має модульну структуру, в центрі якої знаходиться власне математичне ядро – CNEXT. Такий підхід дозволяє користувачеві крім макросів (які підтримують всі системи класу hi-end), писати власні модулі для системи CATIA.

важливим елементом представлення інформації проекту є дерево проекту. Воно містить склад всіх компонентів проекту в структурованому вигляді. Елементами дерева проекту є:

Недоліки:
  1. відсутність повноцінних обмежень, що дозволяють описувати структуру об'єкта (для універсальних систем онтологій);
  2. відсутня можливість повноцінно описати тип блоку як безліч альтернативних структур об'єкта проектування, що мають структурні відмінності у зовнішніх структурних зв'язках, внутрішніх компонентах і – їх структурних зв'язках;
  3. з точки зору САПР відсутнє явно певне поняття ТЗ;
  4. немає вкладених онтологій;
  5. орієнтація тільки на проектувальника середньої кваліфікації в інженерії знань, здатного описати безлічі структур і відносини їх спільності, але – не здатного прописати всі етапи методик проектування як набору послідовних дій;
  6. немає можливості безпосередньо задати порядок побудови (проектування) об'єкта як набір дій по створенню графічної моделі.

4.3 САПР AVEVA

В основу розробки всіх інформаційних систем Компанії AVEVA покладена концепція створення та управління всією технічною інформацією про промисловий об'єкт протягом усього його життєвого циклу. Для здійснення ідеї комплексної, повністю інтегрованої технології ведення промислового об'єкта — від розробки обгрунтування інвестицій, технологічної частини проекту, детального проекту, випуску проектної документації, управління логістикою, контролю закупівель, постачання та складування, контролю за монтажними та пусконалагоджувальними роботами до обслуговування при експлуатації, включаючи планові ремонти, реконструкції промислового об'єкта, а при необхідності його демонтажу і утилізації, — компанією AVEVA розроблено сімейство систем VANTAGE. Для зручності використання системи сімейства VANTAGE поділені за бізнес-процесами, що становлять роботу і контроль над промисловим об'єктом:

Основою VPD (VANTAGE Plant Design), рішення для проектування промислових підприємств, є передова система тривимірного проектування PDMS (Plant Design Management System) компанії AVEVA[6].

Aveva PDMS

Aveva PDMS - технологія для тривимірного проектування з централізованою системою зберігання даних, що працює в проектах будь-якої складності і масштабів.

PDMS об'єднує в собі можливості для сучасного тривимірного проектування.

Aveva PDMS володіє широкими можливостями для налаштування і включає в себе мову програмування PML і систему .NET API, що дозволяє налагодити роботу системи відповідно до вимог конкретного користувача і максимавльно автоматизувати процеси.

PDMS інтегрується з усіма додатками лінійки AVEVA Plant і формує таким чином унікальну систему з широкими можливостями для налаштування для проектування промислових об'єктів у тривимірної середовищі [7].

AVEVA Plant

AVEVA Plant – це набір інтегрованих інженерних додатків в поєднанні з відкритими і гнучкими рішеннями для управління підприємством на всьому протязі його життєвого циклу.

У складі семйства представлені наступні рішення:

AVEVA Diagrams

AVEVA Diagrams надає ефективні можливості не тільки для швидкого створення схем, але і для формування цих схем в базі даних моделі[9].

пропонована архітектура програмного комплексу

Пропонується виконувати надбудову над САПР Diagrams, що входить в комплекс AVEVA, призначених для автоматизації проектування трубопроводів.

ця надбудова включатиме дві функції (частини).

Пояснимо їх призначення.

Частина 1. Створення та збереження методики проектування на заданій мові автоматизації проектування.

Створюється програма, яка в діалозі з проектувальником здатна забезпечити написання ним тексту програми на мові X, що описує алгоритм проектування деякого типу трубопроводів.

програма включає в себе 2 розділу:

  1. ТЗ., де мають місце ряд параметрів мають інтервал значень.
  2. Власне програма автоматизації проектування, яка включає в себе набір команд відтворення окремих елементів трубопроводу різного типу.

Розділ 1, що займається створенням ТЗ повинен бути здатний:

Розділ 2, що займається власне проектуванням по ТЗ, повинен бути здатний:

Т.о., необхідна деяка мова Х, синтаксис якого передбачає наявність команд опис внутрішніх змінних, команд створення графічних елементів, команд управління IF, FOR, WHILE, і команд видалення або вставки примітивів в креслення.

Дана програма може створюватися і зберігатися як окрема методика проектування для виробу певного типу.

Частина 2. Синтез рішення по ТЗ.

Передбачає можливість виконання наступних дій:

Висновок

В ході виконання даної роботи було виявлено, що багато САПР не мають ряд функцій параметричного синтезу об'єкта проектування. Зокрема до таких систем відносяться САПР трубопроводів. Ті ж САПР, які мають дані функції, не можуть повною мірою забезпечити проектування трубопроводів. Це такі САПР як Catia і грація.

Виходячи з цього, стає ясно, що потрібно створення програми на базі існуючого САПР, де буде реалізований параметричний синтез об'єкта проектування. Аналіз САПР показав, що краще базою для програми такого типу стане AVEVA трубопроводів Diagrams.

для вирішення даного завдання в роботі запропонована загальна архітектура програмного комплексу.

Наявність архітектури дозволить перейти до розробки:

Список джерел

  1. Актуальность применения САПР [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sapr.ru/article/7837
  2. Способы представления экспертных методик проектирования в интеллектуальных САПР. Анализ подходов и перспективы развития Григорьев А.В.,Международный конгресс по интеллектуальным системам и информационным технологиям
  3. Булатова Е.Б., Ещенко В.И., О. В. Журавлева -Реализация сквозного модульного проектирования изделий в САПР "Грация" [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.saprgrazia.com/articles.php?id=85
  4. Case – технологии [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://studfiles.net/preview/1654510/page:11/
  5. САПР CATIA[Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.3ds.com/ru/produkty-i-uslugi/catia/
  6. Решения компании AVEVA для проектирования промышленных предприятий [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sapr.ru/article/15803
  7. Aveva PDMS [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.tadviser.ru/index.php/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BA%D1%82:Aveva_PDMS
  8. Aveva Plant [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.aveva.com/~/media/Aveva/Russian-RU/Brochures/AVEVA%20Plant.pdf
  9. Aveva Diagrmas [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.aveva.com/~/media/Aveva/Russian-RU/Brochures/Diagrams.ashx
  10. Официальный сайт Aveva [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.aveva.com/ru-RU/Solutions/Product_Finder/AVEVA_Diagrams/
s