UA   ENG
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов – важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно–технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно–техническую базу. Это – современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений и т.д.

1. Актуальность темы

Одна из важнейших задач современных систем автоматизированного проектирования (САПР) – избавить инженера от рутинной работы, предоставить ему возможность заниматься творческими процессами. Сейчас используют большую номенклатуру САПР от небольших графических программ до мощных специализированных пакетов.

В условиях рыночной экономики и активной конкуренции особую остроту для предприятий приобретает проблема регулярного обновления продукции, выпуска новых модификаций уже разработанных изделий с тем, чтобы удовлетворить запросы максимального числа потребителей. Область применения систем автоматизированного проектирования сегодня охватывает самые различные виды деятельности человека – от расстановки мебели в квартире до проектирования и изготовления интегральных микросхем и современной космической техники. Каждая категория задач технического черчения предъявляет к этим продуктам свои требования, однако наибольшее распространение они получили в машиностроении и архитектуре [1].

2. Цель и задачи исследования, планируемые результаты

Для разработки подсистемы автоматизированного проектирования трубопроводов были выбрана система проектирования AVEVA Diagrams.

Основные задачи исследования:

Объект исследования: процесс разработки модуля автоматизации проектирования трубопроводов.

Предмет исследования: анализ методов создания методик проектирования трубопроводов.

3. Обзор исследований и разработок

Проектирование – это процесс создания описания, необходимого для построения в заданных условиях еще не существующего объекта [2].

Выделяют 3 основных способа реализации проектирования:

  1. Если весь процесс проектирования осуществляется человеком, то проектирование называют неавтоматизированным.
  2. Проектирование, при котором происходит взаимодействие человека и машины называется автоматизированным. Автоматизированное проектирование, как правило осуществляется в режиме диалога человека с компьютером на основе применения специальных языков общения.
  3. Проектирование, при котором все преобразования описаний объекта и алгоритма его функционирования осуществляется без участия человека называется автоматическим.

Совокупность проектных документов в соответствии с установленным перечнем, в котором представлен результат проектирования, называется проектом.

Одним из важнейших этапов проектирования является разработка технологической части, в том числе технологических схем. Схемы несут в себе основные характеристики технологических объектов и систем автоматизации, на основе которых принимаются те или иные инженерные решения на последующих стадиях проектирования. При этом крайне важно отслеживать все внесенные изменения, проверять актуальность и целостность проектных данных, иметь возможность своевременно принять решение в случае выявления несоответствий. Рутинные операции должны быть максимально автоматизированы, так как это во многом сократит сроки выполнения работ, а также обеспечит быстрый доступ к нужным данным.

Всего этого можно достичь при использовании систем автоматизированного проектирования. Наиболее эффективным будет применение программных решений, позволяющих работать на разных стадиях проекта в единой инженерной базе данных. Именно таким решением является программа AVEVA PDMS, дополненная теперь новым модулем – AVEVA Diagrams [3].

4. Анализ существующих САПР

4.1 САПР ГРАЦИЯ

Грация – система проектирования одежды, в комплекс которой входит программа для конструирования одежды, которая обеспечивает максимально быструю сменяемость моделей и высокое качество изделий, а также успешно используется при производстве всех видов женской, мужской и детской одежды, трикотажных и меховых изделий, головных уборов, рюкзаков, палаток, кожгалантереи [4].

Швейный САПР "ГРАЦИЯ" осуществляет комплексную автоматизацию всех этапов конструкторской и технологической подготовки производства швейных изделий.

Одно из достоинств ГРАЦИИ в том, что каждую разработанную модель можно использовать в дальнейшем с последующими видоизменениями или он может послужить основой для разработки на его базе серии новых моделей. Например, за счёт изменения прибавок по линиям груди, талии и бедер получают изделия различных силуэтных форм.

В грации конструирование (создание новой модели) начинается с составления алгоритма разработки конструкции изделия. В системе предусмотрен блочно-модульный принцип структуры алгоритма. Алгоритм представляет собой набор действий, записанный в определённой последовательности с последующим выполнением в системе. При его составлении пользователь может выбирать действие, которое представлено одним оператором из предложенного списка или ввести его с клавиатуры. Язык специализированного программирования создания модели логичен, соответствует человеческому восприятию описываемых действий. В арсенале данного САПР имеется оператор «если …, то …, иначе…», наличие которого обеспечивает возможность записать в виде алгоритма знания и передать их системе. Вместо обычной базы данных конструктор создаёт базу знаний и таким образом, систем превращается в интеллектуального помощника конструктора. Например, система может изменить конфигурацию оката рукава в зависимости от нормы посадки материала на сантиметр длины проймы; автоматически проектировать количество вытачек по линии талии в зависимости от суммарного их раствора.

По мере разработки алгоритма происходит построение конструкции изделия. По этапу завершения алгоритма все процедуры оказываются выполненными, а результат отображается на экране (рис. 1) в виде лекал деталей нужных параметров с последующей возможностью вывода на печать и вырезкой автоматической раскройной установкой. При построении конструкции на типовые фигуры система берёт значения размерных признаков из базы данных.

Готовая модель в САПР ГРАЦИЯ

Рисунок 1 – Готовая модель в САПР ГРАЦИЯ

Принципиальное отличие состоит в том, что в ГРАЦИИ все процессы подготовки и планирования связаны между собой, что обеспечивает автоматическое выполнение расчётов по заданным пользователем алгоритмам и формулам. Система выдаёт калькуляцию прямых производственных затрат на единицу изделия.

4.2 САПР CATIA

CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) – это комплексная система автоматизированного проектирования (CAD), технологической подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (САЕ), которая позволяет эффективно решать все задачи технической подготовки производства – от внешнего (концептуального) проектирования до выпуска чертежей, спецификаций, монтажных схем и управляющих программ для станков с ЧПУ [5].

Портфель продуктов CATIA в настоящее время включает более 300 функциональных модулей, которые могут быть классифицированы и сгруппированы по следующим параметрам:

Для программирования в CATIA и создания собственных приложений ее базе используют CAA, RADE, Automation модули.

CAA (Component Application Architecture, CAA2, CAA V5) – это полнофункциональный многоуровневый API для написания приложений всех типов под CATIA V5. CATIA-приложения можно разделить на следующие категории:

RADE (Rapid Application Develpment Environment) – это среда позволяющая правильно строить CATIA-приложения написанные с использованием CAA. RADE представляет из себя набор программ и скриптов запускаемых из под командной строки, а так-же имеет «фронт-енд» в виде «адд-ина» к MS Visual Studio. После правильной установки RADE в студийном меню появляются специфические CAA пункты. Для работы RADE необходима лицензия ALR (или аналогичная).

CAA без RADE представляет скорее теоретический интерес, ибо возможность его практического использования в этом случае весьма сомнительна.

CATIA V5 Automation – набор Automation (OLE, COM, ActiveX, VB\VBA) объектов представляющих собой высокоуровневый API для CATIA V5. Основные отличия от CAA (рис. 2):

Модели Creo можно сдавать на хранение в расположения серверов Windchill и экспортировать в собственные форматы CATIA V5 сборок CATProduct и компонентов деталей CATPart и CGR. При экспорте создаются преобразованные модели изображений (TIM) в рабочей области. CATProduct является форматом файла сборки, в котором содержатся ссылки на файлы компонентов CATPart и файлы подсборок CATProduct. CATPart является форматом файла детали, в котором содержится точная и фасетная геометрия. CGR является форматом только для фасета, представляющим детали и сборки.

Модуль Automation API CATIA

Рисунок 2 – Модуль Automation API CATIA

Т.к. в CATIA реализован классический объектно-ориентированный подход, то входными параметрами (аргументами) для вычислений могут служить любые геометрические или негеометрические характеристики объекта, с которыми инженер посчитает нужным работать: объём, масса, площадь поверхности, момент инерции, марка материала и другие. Также данной САПР присуща древовидная структура, которая значительно упрощает работу и позволяет быстро прослеживать геометрию проектируемой модели, отображает последовательность технологических операций, переходов и используемый при этом режущий инструмент. По этой древовидной структуре можно с лёгкостью редактировать (изменять геометрию инструмента) и воспроизвести необходимый процесс.

Таким образом, в арсенале инженера появился инструмент, который предоставляет возможность хранить и использовать его профессиональные знания.

4.3 САПР Autodesk AutoCAD

AutoCAD представляет собой гибкую платформу разработки специализированных приложений, предназначенных для автоматизированного проектирования. Открытая архитектура позволяет адаптировать AutoCAD под конкретные задачи пользователей. Образцами такой адаптации могут служить САПР на базе Au toCAD для различных отраслей проектирования, а также тысячи надстроек, разработанных участниками сети Autodesk Developer Network [6].

Среда программирования ObjectARX используется для адаптации и расширения функциональных возможностей AutoCAD и продуктов на его основе. Она обеспечивает непосредственный доступ к структурам базы данных AutoCAD, графической системе и определениям встроенных команд. С помощью объектно-ориентированных интерфейсов программирования на языке C++ разработчики могут создавать приложения для AutoCAD и других продуктов, входящих в это семейство – например AutoCAD Architecture, AutoCAD Mechanical и AutoCAD Civil 3D (рис. 3).

Средства программирования Autodesk AutoCAD

Рисунок 3 – Средства программирования Autodesk AutoCAD

Система разработки приложений на языке Visual LISP позволяет адаптировать среду исполнения AutoCAD, добавляя в продукт новые функциональные возможности.

В состав ObjectARX SDK входит также управляемый API, который часто называют AutoCAD .NET API. Для адаптации и расширения функциональных возможностей AutoCAD и продуктов на его основе может применяться любой язык программирования, поддерживающий .NET. Обеспечивается непосредственный доступ к структурам базы данных AutoCAD, определениям встроенных команд и другим внутренним программным элементам. Язык Microsoft Visual Basic.NET (VB.NET) прост в освоении и использовании, и в то же время открывает перед разработчиками приложений весь спектр возможностей ObjectARX. О том, как научиться работать с интерфейсом AutoCAD .NET, рассказывается в онлайн-ру ководстве AutoCAD .NET Developer's Guide. ObjectARX SDK в свою очередь проверен годами, однако программирование на языке C++ подразумевает наличие уверенных знаний у разработчика как самого языка программирования, так и алгоритмизации при работе с 2D и 3D пространствами.

Интерфейс ActiveX позволяет обращаться к AutoCAD и в автоматическом режиме выполнять в нем необходимые действия посредством механизма COM-автоматизации. Такие обращения возможны, например, из автономных приложений, написанных на Microsoft Visual C++ или Microsoft .NET Framework, а также из поддерживающих VBA приложений – таких как Microsoft Office. Кроме того, интерфейс ActiveX могут использовать надстройки для AutoCAD, созданные с помощью Visual LISP, ObjectARX и AutoCAD .NET API.

4.4 САПР AVEVA Plant

AVEVA Plant – это набор интегрированных между собой приложений для разработки схемной части проекта (технология, КИП, электрика) и создания 3D модели объекта – общей компоновки и детальной – по металлоконструкциям [7]. В интегрированной линейке технологий AVEVA для проектирования есть три основных категории решений:

  1. Cхемные решения – создаются схемы, диаграммы, опросные листы, экспликации технологического оборудования и трубопроводов и прочие документы.
  2. 3D проектирование – создаются 3D модели по всем проектным дисциплинам, исключаются проектные ошибки и выпускается проектная/рабочая документация.
  3. Контроль и управление данными и изменениями технологии.
  4. Отдельные продукты.

Основные характеристики:

Aveva PDMS обладает широкими возможностями для настройки и включает в себя язык программирования PML и систему .NET API, которая позволяет наладить работу системы в соответствии с требованиями конкретного пользователя и максимавльно автоматизировать процессы PDMS интегрируется со всеми приложениями линейки AVEVA Plant и формирует таким образом уникальную систему с широкими возможностями для настройки для проектирования промышленных объектов в трехмерной среде.

4.5 САПР AVEVA Diagrams

AVEVA Diagrams предоставляет эффективные возможности не только для быстрого создания схем, но и для формирования этих схем в базе данных модели. Это делает их легко доступными для использования и хранения в структурированном виде в качестве основных справочных материалов для всех разработчиков, участвующих в проекте [8].

Основные характеристики (рис. 4):

  1. Интегрированные средства «чертежного листа» Microsoft Office Visio обеспечивают среду с широкими функциональными возможностями.
  2. AVEVA Diagrams поставляется с набором подложек и библиотекой символов, которые представляют наиболее распространенные условные обозначения для схем, используемых в проектировании промышленных объектов и в судостроении. Также имеется возможность создания пользовательских символов. Используемые в схемах символы могут иметь значения параметров по умолчанию. При необходимости можно выбрать режим запроса определенных значений параметров у пользователя.
  3. Возможность создания схем, состоящих из нескольких чертежных листов, при этом между отдельными листами устанавливаются ссылки. Такой же принцип может применяться для деления существующей схемы на листы.
  4. Схемы могут быть выполнены на подложке общей компоновки или плана.
Основные характеристики AVEVA Diagrams

Рисунок 4 – Основные характеристики AVEVA Diagrams
(анимация: 7 кадров, 5 циклов повторения, 109 килобайт)

5. AVEVA Diagrams – vizio

Microsoft Office Visio – это профессиональное решение для создания технических и деловых диаграмм, предназначенных для систематизации и наглядного представления различных данных, процессов и систем. Диаграммы Microsoft Office Visio Professional позволяют без труда осуществлять визуализацию и обмен различной информацией с высочайшей точностью, надежностью и эффективностью, недостижимыми при использовании текстовых и числовых данных. Microsoft Office Visio Professional содержит все возможности стандартного выпуска, а также расширенный набор шаблонов и функций, включая визуализацию данных и подключение к данным [9].

Диаграммы P&ID, PFD и HVAC являются ключевыми документами, которые определяют функциональный дизайн любой конструкции, судовой или морской структуры. Они есть ключевую часть проектной деятельности и по-прежнему ссылаются и разработанных на этапах эксплуатации и технического обслуживания.

AVEVA Diagrams обеспечивает быстрое, эффективное и эффективное решение для создания схематические диаграммы. Еще одно преимущество заключается в том, что, по мере построения диаграммы, данные автоматически создаются в базе данных схемных моделей.

Таким образом, полученная информация может эффективно управляться и легко доступ к любому инженеру, который требует информации и имеет соответствующий права доступа. При разработке диаграммы правила и автоматические действия могут помочь пользователям создавать полностью согласованные диаграммы, тем самым избегая дорогостоящих ошибок ниже по потоку. При использовании в составе интегрированного программного обеспечения AVEVA, AVEVA Диаграммы добавляют данные P&ID в полную информационную модель проекта, подвергая его полному спектру проектирования, проектирования, совместной работы AVEVA и технологий управления жизненным циклом [10].

Выводы

Исходя из особенностей AVEVA Diagrams и принципов её работы, следует вывод, что в ней отсутствует возможность записи данных (созданных схем) в каталог с её последующим использованием и видоизменением, как например, в САПР одежды ГРАЦИЯ. Поэтому, AVEVA Diagrams это особенное приложение, в котором с целью автоматизации процесса проектирования, можно создать каталог типа ГРАЦИИ или CATIA.

Эта задача решается путём создания подсистемы, которая будет реализована в виде проектирования некоторого типа трубопроводов в AVEVA Diagrams.

Данное решение позволит автоматизировать и улучшить уровень расчётно-графического метода с использованием формул и размерных признаков. Главная особенность предложенной технологии заключается в том, что с помощью операторов в виде последовательности действий конструктор записывает процесс построения. Вычисления и графические построения выполняются с помощью записанных действий в разработанной подсистеме AVEVA Diagrams.

Список источников

  1. Применение систем автоматизированногоного проетирования [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pandia.ru/text/80/611/39607.php
  2. Общие сведения о проектировании. Виды обеспечения САПР [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://old.sapr–library.ru/biblio/ibm/contents/obsved.htm
  3. Александра Мирошниченко. AVEVA Diagrams – разрабатываем технологические схемы, схемы ОВиК и однолинейные схемы электрики [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sapr.ru/article/21575
  4. Система автоматизированного проетирования одежды ГРАЦИЯ [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://starer.ru/program-for-cutting-and-sewing-free-technical-drawing-software/
  5. Система автоматизированного проетирования CATIA [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://bourabai.ru/cm/catia.htm/graphics/graphics/dm/cad.htm
  6. Система автоматизированного проетирования Autodesk AutoCAD [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.autodesk.ru/autodesk-developer-network/software-platform-russian/develop-autocad
  7. Обзор системы автоматизированного проетирования AVEVA Plant [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.aveva.com/~/media/Aveva/Russian–RU/Brochures/AVEVAPlant.pdf
  8. Обзор системы автоматизированного проетирования AVEVA Diagrams [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.aveva.com/~/media/Aveva/Russian–RU/Brochures/Diagrams.ashx
  9. Easy creation of P&ID, PFD and similar diagrams tha fully integrate with the model database [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.vizio.cz/download/AVEVA_DiagramsInfo.pdf
  10. Описание продукта Microsoft Office Visio [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://itpro.ua/product/microsoft–visio–professional–2016