Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Науково-технічний прогрес виявляється в тому, що в нашому житті з'являються вироби з кращими технічними характеристиками. Проектування таких виробів – основне завдання конструкторів і технологів інженерного корпусу підприємств.

Створення нових виробів складається з декількох етапів, починаючи від пошуку фізичних ефектів, що забезпечують принципову реалізацію задуму і формування задуму, до розрахунку і обгрунтування, створення дослідного зразка і розробки технології промислового виготовлення.

Пошук рішень задачі – найважчий і інтелектуальний етап. В даний час він вимагає наявності банку даних і умінь інженерів використовувати збережену в ньому інформацію для пошуку технічних рішень. Збільшення продуктивності праці розробників нових виробів, скорочення термінів проектування, підвищення якості розробки проектів – найважливіші проблеми, вирішення яких визначає рівень прискорення науково-технічного прогресу суспільства. Розвиток систем автоматизованого проектування (САПР) спирається на міцну науково-технічну базу. Це – сучасні засоби обчислювальної техніки, нові способи подання та обробки інформації, створення нових чисельних методів вирішення інженерних завдань і оптимізації. Системи автоматизованого проектування дають можливість на основі новітніх досягнень фундаментальних наук відпрацьовувати і удосконалювати методологію проектування, стимулювати розвиток математичної теорії проектування складних систем і об'єктів.

1. Основні поняття САПР і CALS-технологій

Під автоматизацією проектування розуміють систематичне застосування ЕОМ у процесі проектування при науково обгрунтованому розподілі функцій між проектувальником і ЕОМ і науково обгрунтованому виборі методів машинного рішення задач.

Мета автоматизації проектування – підвищити якість проектування, знизити матеріальні витрати на нього, скоротити терміни проектування і ліквідувати зростання числа інженерно-технічних працівників, зайнятих проектуванням і конструюванням.

Науково обгрунтоване розподіл функцій між людиною і ЕОМ передбачає, що людина повинна вирішувати завдання, що носять творчий характер, а ЕОМ – завдання, вирішення яких піддається алгоритмізації [6].

Відповідно до ГОСТ 23501.101-87, САПР – це організаційно-технічна система, що входить в структуру проектної організації і здійснює проектування за допомогою комплексу засобів автоматизованого проектування ( КЗАП ).

САПР – система, що об'єднує технічні засоби, математичне та програмне забезпечення, параметри і характеристики яких вибирають з максимальним урахуванням особливостей завдань інженерного проектування і конструювання. В САПР забезпечується зручність використання програм за рахунок застосування засобів оперативного зв'язку інженера з ЕОМ, спеціальних проблемно-орієнтованих мов і наявності інформаційно-довідкової бази.

Структурними складовими і складовими САПР є підсистеми, що володіють всіма властивостями систем і створювані як самостійні системи. Це виділені за деякими ознаками частини САПР, що забезпечують виконання деяких закінчених проектних завдань з отриманням відповідних проектних рішень і проектних документів.

Відповідно до ГОСТ 23501.108-85 САПР класифікують по [8]:

Класифікація САПР

Рисунок 1 – Класифікація САПР

В даний час однієї з успішних моделей ведення сучасного бізнесу у світовій практиці є використання CALS-технологій.

Під абревіатурою CALS (Continuous Acquisition and Life-Cycle Support) розуміють безперервне інтегроване інформаційне забезпечення учасників життєвого циклу виробу даними про вироби, пов'язаними з ними процесами і середовищем переважно в електронному вигляді. Насамперед, CALS – бізнес-стратегія інтеграції інформаційних процесів між учасниками життєвого циклу виробу (замовників, розробників, виробників, постачальників, експлуатаційних, обслуговуючих та ремонтних підприємств, підприємств з утилізації) з метою забезпечити їх необхідними для бізнесу даними про виріб і пов'язаними з ним процесами і середовищем. Незважаючи на наявність слова Support у назві CALS – це саме забезпечення, а не підтримка. І для систем інтегрованої логістичної підтримки життєвого циклу виробів, і для творців виробів з переходом на електронне проектування CALS стає невід'ємною системоутворюючою частиною забезпечення робіт [4].

У контексті сучасного ведення успішного бізнесу призначенням CALS-технологій є подання необхідної інформації в потрібний час, в потрібному вигляді, в конкретному місці будь-якому користувачеві на всіх етапах життєвого циклу виробу.

Однією з важливих завдань створення і успішного впровадження CALS-технологій є забезпечення однакових описів і смислової інтерпретації даних незалежно від місця і часу їх отримання в загальній системі, що має масштаби аж до глобальних. При цьому структура проектної, технологічної та експлуатаційної документації, понятійний апарат і мови представлення даних повинні бути стандартизовані [10].

Суть бізнес-концепції CALS полягає в застосуванні принципів і технологій інформаційної підтримки на всіх стадіях ЖЦ продукції, заснованого на використанні ІВС, що забезпечує однакові способи управління процесами і взаємодії всіх учасників цього циклу: замовників продукції, постачальників (виробників) продукції, експлуатаційного та ремонтного персоналу. У ІВС інформація створюється, перетворюється, зберігається і передається від одного учасника ЖЦ до іншого за допомогою прикладних програмних засобів, до яких відносяться системи CAD/CAE/CAM, PDM, MRP/ERP, SCM та ін, рис.2. Тут ЖЦ вироби представлений у вигляді лінійки від маркетингових досліджень і до утилізації об'єкта.

Структура CALS і кореляція етапів життєвого циклу виробів

Рисунок 2 – Структура CALS і кореляція етапів життєвого циклу виробів

Оскільки реалізація CALS-технологій увазі використання ІТ включають комп'ютерне обладнання та програмні засоби, то всі програмні продукти, що використовуються в CALS-технологіях, можна розділити на дві великі групи:

1. Програмні продукти, що використовуються для створення і перетворення інформації про товари, виробничому середовищі і виробничих процесах, застосування яких не залежить від реалізації CALS-технологій;

2. Програмні продукти, застосування яких безпосередньо пов'язане з CALS-технологіями і вимогами відповідних стандартів.

До першої групи належать програмні продукти, що традиційно застосовуються на підприємствах різних галузей промисловості і призначені для автоматизації різних інформаційних і виробничих процесів і процедур.

До цієї групи належать такі програмні засоби і системи:

До другої групи належать програмні засоби і системи:

Як видно з рис.2 CALS-технології – це сучасна бізнес-модель виробництва, яка базується на фундаменті CAD/CAM/CAE/PLM систем.

CAD/CAM/CAE-системи займають особливе положення серед інших програм, оскільки являють індустріальні технології, безпосередньо спрямовані в найбільш важливі області матеріального виробництва. В даний час загальновизнаним фактом є неможливість виготовлення складної наукомісткої продукції (кораблів, літаків, танків, різних видів промислового обладнання тощо) без застосування CAD/CAM/CAE-систем. За останні роки CAD/CAM/CAE-системи пройшли шлях від порівняно простих креслярських додатків до інтегрованих програмних комплексів, які забезпечують єдину підтримку всього циклу розробки, починаючи від ескізного проектування і закінчуючи технологічною підготовкою виробництва, випробуваннями і супроводом. Сучасні CAD/CAM/CAE-системи не тільки дають можливість скоротити термін впровадження нових виробів, а й справляють істотний вплив на технологію виробництва, дозволяючи підвищити якість і надійність своєї продукції (підвищуючи, тим самим, її конкурентоспроможність). Зокрема, шляхом комп'ютерного моделювання складних виробів проектувальник може зафіксувати нестиковку і економить на вартості виготовлення фізичного прототипу [5].

CAD-системи (Сomputer-aided design комп'ютерна підтримка проектування) призначені для вирішення конструкторських завдань та оформлення конструкторської документації (більш звично вони іменуються системами автоматизованого проектування САПР). Як правило, в сучасні CAD-системи входять модулі моделювання тривимірної об'ємної конструкції (деталі) і оформлення креслень і текстової конструкторської документації (специфікацій, відомостей тощо). Провідні тривимірні CAD-системи дозволяють реалізувати ідею наскрізного циклу підготовки та виробництва складних промислових виробів.

CAM-системи (computer-aided manufacturing комп'ютерна підтримка виготовлення) призначені для проектування обробки виробів на верстатах з числовим програмним управлінням (ЧПУ) та видачі програм для цих верстатів (фрезерних, свердлильних, ерозійних, пробивних, токарних, шліфувальних і ін.) CAM-системи ще називають системами технологічної підготовки виробництва. В даний час вони є практично єдиним способом для виготовлення складнопрофільних деталей і скорочення циклу їх виробництва. У CAM-системах використовується тривимірна модель деталі, створена в CAD-системі.

САЕ-системи (computer-aided engineering підтримка інженерних розрахунків) є великий клас систем, кожна з яких дозволяє вирішувати певну розрахункову задачу (групу завдань), починаючи від розрахунків на міцність, аналізу і моделювання теплових процесів до розрахунків гідравлічних систем і машин, розрахунків процесів лиття. У CAЕ-системах також використовується тривимірна модель виробу, створена в CAD-системі. CAE-системи ще називають системами інженерного аналізу [1].

PLM (Product Lifecycle Management – управління життєвим циклом продукції) являє собою методологію застосування сучасних інформаційних технологій для підвищення конкурентоспроможності промислових підприємств, причому упор робиться на управління даними про виріб. Застосування PLM засноване на використанні інтегрованих моделей даних про виріб і бізнес-процесів підприємства. PLM передбачає нові методи роботи з інформацією про виріб, дозволяючи тісно пов'язати її з процесами, забезпечуючи одночасний доступ до даних різних категорій співробітників, дозволяючи повною мірою реалізувати принципи паралельного проектування виробів [9].

Життєвий цикл промислових виробів (ЖЦ) включає ряд етапів, починаючи від зародження ідеї нового продукту до його утилізації після закінчення терміну використання. Основні етапи життєвого циклу промислової продукції представлені на рис.2. До них відносяться етапи проектування, технологічної підготовки виробництва (ТПП), власне виробництва, реалізації продукції, експлуатації і, нарешті, утилізації (у число етапів життєвого циклу можуть також входити маркетинг, закупівлі матеріалів і комплектуючих, надання послуг, упаковка і зберігання, монтаж і введення в експлуатацію).

Розглянемо зміст основних етапів ЖЦ для виробів машинобудування.

На етапі проектування виконуються проектні процедури – формування принципового рішення, розробка геометричних моделей і креслень, розрахунки, моделювання процесів, оптимізація і т.п.

На етапі підготовки виробництва розробляються маршрутна і операційна технології виготовлення деталей, що реалізуються в програмах для верстатів ЧПУ; технологія складання і монтажу виробів; технологія контролю та випробувань.

На етапі виробництва здійснюються: календарне й оперативне планування; придбання матеріалів і комплектуючих з їх вхідним контролем; механообробки та інші необхідні види обробки; контроль результатів обробки; збірка; випробування і підсумковий контроль.

На постпроізводственних етапах виконуються консервація, упаковка, транспортування; монтаж у споживача; експлуатація, обслуговування, ремонт; утилізація.

На всіх етапах життєвого циклу є свої цільові установки. При цьому учасники життєвого циклу прагнуть досягти поставлених цілей з максимальною ефективністю. На етапах проектування, ТПП та виробництва потрібно забезпечити виконання вимог, що пред'являються до виробленому продукту, при заданій ступеня надійності вироби та мінімізації матеріальних і часових витрат, що необхідно для досягнення успіху в конкурентній боротьбі в умовах ринкової економіки. Поняття ефективності охоплює не тільки зниження собівартості продукції і скорочення термінів проектування і виробництва, а й забезпечення зручності освоєння і зниження витрат на майбутню експлуатацію виробів. Особливу важливість вимоги зручності експлуатації мають для складної техніки, наприклад, в таких галузях, як авіа- або автомобілебудування.

Досягнення поставлених цілей на сучасних підприємствах, що випускають складні технічні вироби, виявляється неможливим без широкого використання автоматизованих систем (АС), заснованих на застосуванні комп'ютерів і призначених для створення, переробки та використання всієї необхідної інформації про властивості виробів та супроводжуючих процесів. Специфіка завдань, що вирішуються на різних етапах життєвого циклу виробів, обумовлює різноманітність застосовуваних АС [3].

2. Актуальність теми

В даний час на Україні більшість підприємств переходять на ефективні рейки автоматизації свого виробництва. Сьогодні важко уявити собі підприємство, що займається проектуванням наукоємного, високотехнологічного обладнання, де б конструктор виконував свою роботу по-старому, за дошкою кульмана .

До останнього часу в Україні концепція автоматизації праці конструктора базувалася на принципах геометричного моделювання та комп'ютерної графіки. При цьому, системи комп'ютеризації праці конструкторів, технологів, технологів-програмістів, інженерів-менеджерів і виробничих майстрів розвивалися автономно і інженерні знання – основа проектування, залишалися поза комп'ютера. Однак, таке становище не задовольняє сучасним вимогам до автоматизації. Зараз в Україні необхідний комплексний підхід до технічної підготовки виробництва на всіх етапах життєвого циклу виробів, яка вирішується CALS інструментами. Традиційні САПР з їх геометричним, а не інформаційним ядром, не можуть з'явитися основою для створення таких систем. Сьогодні кожний виріб у процесі свого життєвого циклу має представлятися в комп'ютерному середовищі у вигляді ієрархії інформаційних моделей, що становлять єдине ціле і мають підпорядкованість.

У промисловому виробництві України існує жорстка конкуренція. Щоб вижити в цих нелегких умовах підприємствам доводиться якнайшвидше випускати нові вироби, знижувати їх собівартість і підвищувати якість. У цьому їм допомагають сучасні інструменти САПР, що дозволяють полегшити весь цикл розробки виробів – від вироблення концепції до створення дослідного зразка і запуску його у виробництво. Тому зараз без САПР не обходиться жодне конструкторське або промислове підприємство. І хоча на частку зазначених систем припадає лише близько 3 % ринку ПО, вони грають дуже важливу роль, оскільки допомагають створювати товари, без яких неможливо уявити наше повсякденне життя: автомобілі, літаки, побутові прилади, промислове обладнання.

На даний момент одним з найбільш потужних САПР є – Dassault Systemes (яка просуває її разом з IBM) , АСКОН (Росія) і AutoDesc (США). Головна особливість САПР, зазначених виробників – обширні функціональні можливості, висока продуктивність і стабільність роботи. Важливу роль у становленні середнього класу САПР зіграли два ядра твердотільного параметричного моделювання ACIS і Parasolid, які з'явилися на початку 90-х років і зараз використовуються в багатьох провідних САПР.

Сьогодні в Україні лідируючими компаніями по вживаності в області САПР середнього рівня складності – є Autodesk і АСКОН з програмними продуктами AutoCAD і КОМПАС, відповідно [7].

3. Мета і завдання роботи

Метою даної роботи є: підвищення ефективності використання CAD/CAM/PLM шляхом вибору раціональної структури систем для різних типів підприємств.

Основні завдання досліджень:

4. Аналіз існуючих типів підприємств

В даний час існує більше 200 САПР різного рівня і різних виробників. У зв'язку з цим перед багатьма підприємствами з'являється непросте завдання вибору того чи іншого САПР. Критеріями вибору САПР для підприємств є функціональні можливості і технічні характеристики САПР, а обмеженням – вартість володіння.

Другою суттєвим завданням підприємств у сфері технічної підготовки виробництва є зберігання електронних документів за проектами: робітників і складальних креслень, специфікації, розрахунків, технологічних процесів виготовлення та складання виробів. Таке електронне сховище повинно володіти характеристиками: швидкий пошук документації по атрибутах, надійне і впорядковане зберігання електронних документів, можливість електронного узгодження і проведення змін, наявність електронно-цифрового підпису. Перераховані властивості дозволять не тільки зберігати поточну інформацію про об'єкт, а й управляти життєвим циклом об'єкта (від його зародження і до утилізації).

Тому пропоную всі виробничі підприємства в нашій країні розділити на дві великі групи: промислові підприємства та проектні організації. Але оскільки вони всі різні, не можна сказати, що для всіх підприємств підійде одна і та ж CAD/CAM/PLM система, а значить можливо розподіл підприємств на три щаблі (великі, середні, дрібні) грунтуючись на чисельність в конструкторському і технологічному відділах.

Класифікація типів промислових підприємств

Cxема 1 – Класифікація типів промислових підприємств

Проведемо аналіз необхідних функцій CAD/CAM/PLM систем:

Попередні висновки

Підприємства України різноманітні як за кількістю працюючих, так і за видами діяльності Тому неможливо внесення рекомендацій щодо вибору аналогічних САПР. Для підтвердження результатів попередніх теоретичних досліджень планується проведення:

При написанні реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: січня 2015 року. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

Список використаної літератури

  1. Александр Глинских. Мировой рынок CAD/CAM/CAE-систем. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://www.ci.ru....
  2. Григоров А.В., Горобец И.А., Лысенко О.Н., Голубов Н.В. Интеграция информационной среды и управление проектными данными предприятий - Материалы тринадцатого научно-практического семинара «Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы». В 3-х кн.. - Таганрог. Узд-во ТТИ ЮФУ. Кн.3 2012 №12 –с.72-80.
  3. Жизненный цикл изделий. Основы САПР. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://bigor.bmstu.ru...
  4. Михаил Головко. CALS. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://www.osp.ru...
  5. Основные функции CAD-систем. Основы САПР. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://bigor.bmstu.ru...
  6. Принципы построения САПР. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://www.ref.by...
  7. САПР в Украине. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://www.ik.3dscorpion.com.ua...
  8. Система автоматизированного проектирования. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://freekaznet.appspot.com...
  9. Что такое PLM. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://www.calscenter.ru...
  10. Ю. М. Соломенцев. Информационно-вычеслительные системы в машиностроении CALS-технологии. [Электронный ресурс] – Режим доступа http://engineering.ua...