автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Исследование и разработка методов решения задач конструкторско-технологической подготовки производства предприятий машино- и приборостроения в условиях применения CAD/CAM-систем

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ

МЕХАНИКИ И ОПТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

ргб од

7 ОКТ 1998

ПЕЛИПЕНКО Алексей Борисович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ МАШИНО- И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ САР/САМ-СИСТЕМ

Специальность: 05.11.14 - Технология приборостроения

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1998

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном институт« точной механики и оптики (техническом университете).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Е. И. Яблочников

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор М. С. Катков

кандидат технических наук, нач. отдела ОАО "СКВ транспортного машиностроения" Г. А. Лацков

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации РАН

Защита диссертации состоится 20 октября 1998 года в 15 часо! 20 минут на заседании диссертационного совета Д 053.26.03 при Саню Петербургском государственном институте точной механики и оптик (техническом университете) по адресу:

197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул., д. 14, тел.: 238-85-51.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Саню Петербургского института точной механики и оптики (технической университета).

Автореферат разослан 18 сентября 1998 года.

Ваши отзывы (в двух экземплярах), заверенные печатью, проси направлять секретарю диссертационного совета по вышеуказанному адресу.

Ученый секретарь диссертационного сов< кандидат технических I

Ю. П. Кузьмин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Современное состояние предприятий машино- и приборостроения характеризуется устойчивой тенденцией усложнения выпускаемой продукции наряду с увеличением номенклатуры и уменьшением серийности производства, что ведет к значительному увеличению объемов и сроков выполнения работ в сфере конструкторско-технологической подготовки производства (КТПП). Необходимость реализации требований рыночной экономики заставляет предприятия постоянно улучшать потребительские свойства и качество изделий при максимальном сокращении сроков их выпуска.

В таких уловиях современные CAD/CAM-системы являются стратегическим средством повышения конкурентоспособности продукции и гибкости производства и обеспечивают предприятию переход на качественно новый уровень решения конструкторско-технологических задач на основе объемных геометрических моделей объектов производства. Параллельно происходит внедрение и освоение систем класса PDM, предназначенных для управления конструкторскими и технологическими документами и данными об изделиях. Вместе с тем, как показывает опыт использования таких систем отечественными предприятиями, их внедрение в большинстве случаев не позволяет достичь показателей производительности труда, соответствующих показателям передовых промышленных стран.

Такая ситуация складывается в связи с тем, что, несмотря на их универсальность, применение CAD/CAM-систем (широко распространяющихся в нашей стране лишь с начала 90-х годов) вызывает значительные функциональные и организационные изменения в подготовке производства и связано с решением многих технических, социальных и других сопутствующих проблем.

Данные трудности обусловлены отсутствием методического и организационного обеспечения по использованию объемных моделей объектов производства в связи с тем, что основные системы стандартов, определяющие организацию процессов разработки технической документации (ЕСКД, ЕСТД и др.), не учитывают появление в процессах подготовки производства новых видов информации и данных об изделиях.

В современных экономических условиях на базе дорогостоящих CAD/CAM-систем в лучшем случае создаются десятки автоматизированных рабочих мест. При этом массовыми на предприятиях остаются традиционные технологии проектирования и подготовки производства. Это обстоятельство предъявляет дополнительные требования к методическому обеспечению внедряемых CAD/CAM-систем, которое должно в первую очередь учитывать

существующую организацию процессов разработки технической документации.

Таким образом, исследование существующих методов решения задач конструкгорско-технологической подготовки производства и разработка эффективных методов применения САО/САМ-систем для их решения на предприятиях машино- и приборостроения весьма актуальны.

Связь работы с крупными научными программами. Тематика проведенных в рамках диссертационной работы исследований формировалась в соответствии с задачами, определенными в: федеральной инновационной программе "Российская инжиниринговая сеть технических нововведений", утвержденной постановлениями правительства Российской Федерации от 15.04.1994 г. №322 и от 4.12.1995 г. №1207; программе "Компьютерные технологии", Р5, утвержденной Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации от 22.02.1996 г. №1224.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов решения задач конструкторско-технологической подготовки производства с применением САО/САМ-систем, обеспечивающи> обоснованность выбора таких систем, сокращение сроков внедрения у повышение эффективности эксплуатации на предприятиях машино- ^ приборостроения.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работ« потребовалось решить следующие основные задачи: исследовать существующие методы решения конструкторско-технологических задач, г также функциональные возможности САО/САМ-систем и методы и; применения в КГПП; разработать концептуальную модель объект, производства, служащую основой для разработки методов использовани! САО/САМ-систем; разработать схему решения задач КТПП, обеспечивающук интеграцию их решения на основе концептуальной модели; разработать мето/ проектирования операционных эскизов, базирующийся на применена объемных моделей объектов производства; разработать мето; проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ, основанный н.' применении унифицированных технологических решений; разработат! средства адаптации САО/САМ-систем к требованиям ЕСКД и ЕСТ£ предъявляемых к графической конструкторской и технологичесш документации, а также средства обеспечения использования РОМ-сисгем дл управления конструкторско-технологическими данными.

Методы исследований. Для решения поставленных задач диссертационной работе использовались основы теории сложных систел методы системно-структурного анализа, теория множеств, метод группово технологии и организации группового производства, методы геометрическог моделирования и параметризации геометрических объектов

автоматизированном проектировании.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:

- разработана концептуальная модель объекта производства, являющаяся основой для разработки методов решения и интеграции задач конструкторско-технологической подготовки производства в условиях применения САО/САМ-систем;

- предложена методика проектирования объектов производства с использованием САО/САМ-систем, базирующаяся на концептуальной модели и обеспечивающая соответствие применяемым стандартам на разработку технической документации;

- разработан метод проектирования операционных эскизов, основанный на применении твердотельного параметрического моделирования объектов производства;

- разработан метод проектирования управляющих программ фрезерной обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием САО/САМ-систем, основанный на применении унифицированных технологических решений.

Практическая ценность полученных в работе результатов заключается в следующем:

- разработана интегрированная с базовой САО/САМ-системой специализированная подсистема, дополняющая предложенную методику проектирования объектов производства и обеспечивающая автоматизированное проектирование конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД;

- разработана специализированная подсистема, интегрированная с базовой САО/САМ-системой и реализующая автоматизированное проектирование графической технологической документации в соответствии с требованиями ЕСТД;

- разработана внешняя модель объекта производства, которая отражает состав и структуру геометрических моделей и документов, описывающих объект производства, и обеспечивает использование РОМ-систем для управления конструкторско-технологическими данными.

Внедрение работы. Разработанные автором методическое обеспечение и программные средства используются на ряде промышленных предприятий России и стран СНГ при решении конструкторских и технологических задач с использованием САО/САМ-систем. Среди этих предприятий такие, как: НИИ командных приборов, ОАО "Красный Октябрь", АО "Петербургский тракторный завод" и другие. Кроме того, разработанные методы используются в учебном процессе ряда ВУЗов страны. Имеются акты внедрения.

Экономическая значимость результатов определяется тем, что ош существенно расширяют сферу применения современны: автоматизированных систем и повышают уровень автоматизации решени: конструкторских и технологических задач. Применение полученны результатов обеспечило сокращение сроков решения задач подготовь производства в 2-4 раза.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- концептуальная модель объекта производства, являющаяся основой дл разработки методов решения задач конструкторсга-технологическо подготовки производства в условиях применения САО/САМ-систем;

- сквозная схема интеграции решения конструкторских и технологически/ задач на основе концептуальной модели, включающая методик проектирования объектов производства с использованием САО/САМ-систем;

- метод проектирования операционных эскизов, основанный на применена твердотельного параметрического моделирования объектов производства;

- метод проектирования управляющих программ фрезерной обработ» деталей на станках с ЧПУ с использованием САО/САМ-систем, основанный ь применении унифицированных технологических решений.

Достоверность результатов работы определяется: теоретически положениями, полученными с использованием современных досгижень фундаментальных и прикладных наук; экспериментальным подтверждение адекватности используемых при исследованиях моделей; успешнс апробацией в производственных условиях решений, полученных на оснет теоретических разработок.

Личный вклад соискателя. Все основные результаты и положен выносимые на защиту, получены лично соискателем.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывали и обсуждались: на ХХ\/И1-й научно-технической конференции профессора преподавательского состава СПбГИТМО (ТУ), Санкт-Петербург, 1995; региональной научно-технической конференции "Новые информационн! технологии в проектировании и производстве", г. Северодвинск, 1997; на •< Украинской конференции "Автоматика 97", г. Черкассы, 1997; на научн семинаре "САО/САМ-системы в учебном процессе технических университете Санкт-Петербургского Дома Ученых им. М. Горького, 1997.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовг семь печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введен трех глав, заключения, списка литературы из 92 наименований, п! приложений. Работа изложена на 168 страницах (приложения на 38 страниц и включает 39 иллюстраций и 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается необходимость проведения исследований и разработок, определяются цель и задачи работы, дается ее краткая характеристика.

В первой главе проводится анализ современного состояния и основных тенденций развития автоматизированных систем для КТЛП.

Основными проблемами эксплуатации САО/САМ-систем и автоматизации КТПП предприятий на их основе являются взаимосвязанные проблемы обоснованности выбора САО/САМ-систем и сокращения сроков их освоения и внедрения. Недостатки рассмотренных подходов решения данных проблем показали необходимость применения научно обоснованных методов решения задач предприятия при эксплуатации САО/САМ-систем и критериев их выбора, а также методических и организационных материалов по их использованию.

Рассмотрение функционирования предприятия с позиций системного подхода показало, что для разработки методов решения задач конструкторской (КПП) и технологической (ТПП) подготовки производства в условиях применения САО/САМ-систем необходимо разработать концептуальную модель объекта производства, объединяющую его представления в конструкторской (КД) и технологической (ТД) документации и учитывающую решаемые САО/САМ-системой задачи. Для разработки концептуальной модели объекта производства потребовалось провести анализ задач КТПП и методов их решения, а также анализ функциональных возможностей САО/САМ-систем и методов их применения с учетом тенденций развития.

Как показал анализ, современное состояние методов решения задач КТПП характеризуется низким уровнем автоматизации разработки графической КД и ТД, отсутствием информационной интеграции решения задач КТПП при использовании средств автоматизации, недостаточным применением группового метода обработки деталей на станках с ЧПУ.

В то же время выявлены следующие особенности использования САО/САМ-систем на отечественных предприятиях: 1) САР/САМ-системы являются одним из базовых средств решения задач КТПП; 2) особое внимание уделяется методам и средствам построения трехмерных моделей объектов, выступающих как средство информационной интеграции при решении инженерных задач; 3) повышение эффективности применения САО/САМ-систем для разработки графической КД и ТД требует адаптации систем под используемые системы стандартов; 4) принципиальная возможность и актуальность применения САО/САМ-систем для решения задач ТПП, в том числе для проектирования операционных эскизов и другой графической ТД,

разработки групповых технологических процессов (ТП) многокоординатной обработки на станках с ЧПУ; 5) возрастание объема информации при внедрении автоматизированных систем требует применения систем класса PDM для решения задачи управления конструкторско-технологическими данными с учетом существующей организации проектирования и подготовки производства.

Во второй главе рассматриваются вопросы моделирования объектов производства при решении задач КТПП с использованием CAD/CAM-систем.

При этом CAD/CAM-система рассматривается как средство: 1) сквозной автоматизации конструкторских и технологических задач на основе объемных моделей объектов производства; 2) имитационного моделирования процессов производственной системы. С учетом данных положений, а также сформулированных принципа использования CAD/CAM-систем для решения задач КТПП и правил проектирования моделей сборочных единиц (СЕ) разработана концептуальная модель объекта производства, которую можно представить в следующем виде: М={КМСЕ, КМД, ТМССЕ, ТМСД, ВС, СТ, СМТО}; (1)

КМСЕ={ГКМСЕ,}; ГКМСЕ,={МСЕк, МСЕД,}; MCElk = ГКД|к; МСЕД, = 0;

КМД={МД,}; МД = ДН ; i=1.....п; j=1.....m; k = 1,..., а;

ТМССЕ={ГТМСЕ(}; ГТМСЕ,={ТМСЕ«}; ТМСЕ^ГТДп; 1=1.....Ь;

ТМСД={ГТМД}; ГТМД={ТМДр}; ТМДР={ГТД,Р}; р=1.....с;

ВС={<С, П>}; С={1 D, 2D, 3D}; П={СП, НСП}; СТ={СП,};

СМТО={МДТОй(ВС)ТМСЕа, МДТО.(ВС)ТМДр}; d=1.....v; e=1.....w,

где: KMCE, КМД - соответственно множество конструкторских геометрических моделей СЕ и деталей (Д); ТМССЕ, ТМСД - соответственно множество технологических геометрических моделей состояний СЕ и Д; ВС - вид связи геометрических моделей; СТ - структура СЕ в соответствии со спецификацией; СМТО - множество геометрически связанных моделей технологической оснастки; ГКМСЕ^, ГТМСЕ, - соответственно множество моделей i-ой СЕ, соответствующих графическим КД и ТД; MCEik, ТМСЕ# - соответственно модель i-ой СЕ, соответствующая k-му графическому КД и l-му графическому ТД; МСЕД| - модель i-ой СЕ с требуемой (менее подробной) степенью детализации; ГКД,к, ГТДи - соответственно k-й вид фафического КД и 1-й вид графического ТД, описывающего i-ю СЕ; МД - модель j-ой Д, соответствующая графическому КД - чертежу j-ой детали (ДЧ,); п, т - соответственно общее количество СЕ и Д в изделии; а - число видов КД для описания СЕ; Ь, с -соответственно число видов ТД для описания СЕ и Д; ГТМД - множество моделей j-ой Д, соответствующих графическим ТД; ТМД„ - модель j-ой детали, соответствующая р-му графическому ТД; ГТДр - р-й вид фафического ТД, описывающего j-ю Д; С - степень подобия геометрической структуры моделей;

П - признак параметрического соответствия моделей; 30 - сильная связь; 20 -слабая связь; Ю - очень слабая связь; СП - параметрическое соответствие моделей; НСП - параметрическое несоответствие моделей; СП* -спецификация ¡-ой СЕ; МДТО - множество моделей деталей технологической оснастки; V, - соответственно количество моделей деталей технологической оснастки, связанных с моделями СЕ и Д.

На основе (1) внешняя модель объекта производства, требующая совместного взаимоувязанного представления геометрических моделей объекта, отражающих его структуру, КД, ТД, а также служебной документации может быть представлена как множество моделей объекта, документов и связей между ними: ВМ={МК, УмкММТ, УмтММКО, ммкоММТО, у„ТоМК, укМТ, УтМС, Ус}; (2) Умк=0; Умт={Умт(МК)}; умко={уМКо(МТ)}; Ушо=^мю(МКО)}; Ук={УК(МК), Ук(МКО)}; Ут={Уг(МТ), Ут(МТО)}; ус={ус(МК), ус(МТ), ус(МКО), ус(МТО), ус(К), ус(Т), ус(С)}, где: ВМ - внешняя модель изделия; МК, МКО - соответственно множество конструкторских моделей изделия и оснастки; МТ, МТО - соответственно множество технологических моделей изделия и оснастки; К, Т, С -соответственно множество конструкторских, технологических и служебных документов; уЦ) - множество связей ¡-го элемента с ]-м.

Данное выражение отражает иерархические однонаправленные связи порождаемого объекта с порождающим в рамках одного проекта (разрабатываемого изделия) и не отражает логические связи (например, связи технологических моделей деталей группы друг с другом, с моделью комплексной детали и т.п.) и внутренние связи объектов перечисленных множеств, которые учитывает (1). В связи с этим выражение уМк = 0 означает, что множество конструкторских моделей изделия порождает все остальные объекты.

Решением возникающих при реализации внешней модели и внедрении систем класса РОМ проблем обозначений документов и изделий является: 1) добавление к обозначению документов, имеющих отношение к изделиям, условных обозначений видов документов; 2) использование обозначений соответствующих изделий с добавлением литеры "М" и кода документа при обозначении моделей; 3) использование обозначения государственных стандартов с добавлением к ним номеров в соответствии со стандартами предприятия при обозначении стандартных и прочих покупных изделий; 4) добавление к обозначению документа кода стадии разработки и кода изменения. Исходя из данных положений, предложена система обозначения моделей и документов.

На основе разработанной концептуальной модели объекта производства предложена сквозная схема интеграции решения задач КТПП с

использованием CAD/CAM-систем, определяющая последовательность разработки моделей, отражаемых (1), и способы проектирования на основе модели изделия М деталей МДТО, принадлежащих модели оснастки М', в зависимости от значений параметров ВС с учетом наследования геометрической информации.

Реализация предложенной схемы с использованием универсальных САО/САМ-систем, которые могут быть рассмотрены как набор базовых функций (инструментальных средств), потребовала формализации процесса проектирования объектов производства (изделий и технологической оснастки) и разработки методики проектирования с учетом применения методов объемного моделирования и внешних факторов, влияющих на организацию процесса проектирования, которая состоит в следующем (рис. 1):

1. Разрабатывается модель СЕ верхнего уровня с минимальной степенью детализации, необходимой, например, для формирования габаритного чертежа (МГЧпр), и создается предварительный габаритный чертеж.

2. Исходная модель (или проекционные виды полученного чертежа - в зависимости от квалификации пользователя) перестраивается в модель, соответствующую требованиям чертежа следующего уровня детализации, например - сборочного чертежа (МСБпр) и создается (при необходимости) предварительный сборочный чертеж.

, 3. При проектировании технологической оснастки в соответствии с предложенной сквозной схемой на основе разработанной модели (или видов соответствующего чертежа), определяющей принцип действия и конструктивные особенности проектируемой оснастки, разрабатывается множество моделей деталей технологической оснастки, связанной с конкретной технологической моделью (ТМ) СЕ или Д изделия: МДТО(ВС)ТМ= ={МД}, j=1 ,...,q (3), где: q - количество деталей оснастки, связанных с изделием.

4. На основе разработанной по п. 2. модели (или чертежа) разрабатываются модели входящих МД и МСЕД.

5. Разработанные модели МД и МСЕД собираются в модель СЕ и разрабатываются окончательные сборочный и другие чертежи. Предварительные чертежи аннулируются.

6. Далее процесс проектирования на основе разработанных по п. 4. моделей СЕ повторяется с п. 2. с исключением п. 3.

Для решения задачи оформления КД в соответствии с требованиями ЕСКД и автоматического формирования СП на основе структуры МСЕ разработана специализированная программная подсистема PRO_M.

В третьей главе рассматривается решение задач проектирования операционных технологических эскизов на основе объемных геометрических

МСБпРг МГЧпрг

I

I I

мсе7 ... МСЕэ ... МДЧи

I ||-1—

МСБок2 - СП

ММЧпр2

... МДЧ, - модель ]-ой детали

МСЕ( - модель ¡-ой СЕ с меньшей степенью детализации М...пй - модель ¡-ой СЕ, соответствующая предварительному... м...0к| - модель ¡-ой СЕ, соответствующая окончательному ... ...СБ -... сборочному чертежу ...ГЧ -... габаритному чертежу ...МЧ -... монтажному чертежу СП - спецификация

Рис. 1. Состав и структура моделей объектов производства, проектируемых на основе

концептуальной модели

моделей объектов производства и управляющих программ (УП) для фрезерных станков с ЧПУ с использованием CAD/CAM-систем в условиях унификации технологических решений.

При проектировании операционных технологических эскизов важным является получение моделей объектов производства, эквивалентных состояниям деталей в производственной системе - ПС (Спи)- Данная задача решается с использованием возможностей CAD/CAM-систем по сохранению состояний модели в процессе проектирования (Cq). В работе обосновано применение способа преобразования моделей, обратного последовательности операций при выполнении технологического процесса: Пс*: Сем -> Сс| (4).

На основе проведенных исследований существующих подходов решения данной задачи, в частности, метода описания операционных эскизов, нашедшего применение в САПР ТП АДРЕС, предложен следующий метод проектирования операционных эскизов на основе объемных геометрических моделей объектов производства:

Л. Исходными данными для разработки ТМД (ТМСЕ) являются: объемные твердотельные геометрические модели объекта производства (для СЕ - МСЕ, МД, МСЕД; для Д - МД), содержащие Сс „ (л - общее количество состояний модели в CAD-системе); данные о структуре ТП, включающие Спс m (m - общее количество состояний объекта производства в ПС).

2. Для последней технологической операции (ТО) технологической моделью является: ТМСЕ(Д) т=МСЕ(МД) (5).

3. Для предыдущей ¡-й (i=m-1) операции ТП разрабатывается следующая i-я технологическая модель.

3.1. Создается копия предыдущей (i+1) модели.

3.2. При разработке технологических моделей деталей осуществляется поиск Сс j = Спс i для текущего i по всем j: ТМД=МД (6).

3.2.1. При выполнении условия (6) производятся действия по п.3.4.

3.2.2. При невыполнении условия (6) производятся действия по л.3.3.

3.3. Производится преобразование моделей.

3.3.1. Для СЕ: ТМСЕг=ТМСЕн,\МВ,*, (7), где: МВм - множество моделей входящих МД и МСЕД, дополняющих i-ю модель до i+1-й модели, эквивалентной объекту производства после выполнения i+1-й ТО. Данное преобразование заключается в применении команд "удалить", "скрыть".

3.3.2. Для Д: ТМД,=ТМД„.1^ПРж (8), где ПРм - припуск, удаляемый на i+1-ой ТО. Данное преобразование заключается в применении команд: а) "изменить (увеличить) размеры модели"; б) "удалить/скрыть ОГЭ" - для ОГЭ, полученных с применением команд, приводящих к уменьшению объема модели (например, для отверстий); в) "добавить материал", эквивалентный припуску.

3.4. Производится формирование проекционных видов с простановкой

размеров, обозначений опор, зажимов, установочных устройств и внесением другой необходимой информации. Оформляется бланк графического ТД.

3.5. Для разработки эскизов для остальных ТО производятся действия с п.З. с индексами ¡=И, ]=М. Процесс прекращается при ¡=0.

Для решения задачи оформления эскизов и формирования форматов ТД в соответствии с требованиями ЕСТД разработаны специализированные программные подсистемы Р1асе_20 и Рогта_20.

Как показывают результаты исследований, при разработке УП с использованием САО/САМ-систем наиболее трудоемкой задачей является определение параметров (геометрических и параметров схемы формообразующих перемещений инструмента) расчета траектории движения инструмента, составляющее в среднем до 70% времени проектирования. При этом основная трудоемкость среди различных видов обработки на станках с ЧПУ (до 78%) приходится на фрезерование. Применение группового метода для решения данной задачи затруднено в связи с тем, что предложенные ранее признаки группирования не позволяют выделить детали, имеющие подобные схемы обработки САО/САМ-систем. Это обстоятельство потребовало разработки приведенных ниже дополнительных признаков группирования для последующего уточнения состава предварительных групп:

1. Количество зон детали по видам формообразующих перемещений и геометрическим параметрам режущей части инструмента для эквидистантной обработки (С),э).

2. Количество зон детали по видам формообразующих перемещений и геометрическим параметрам режущей части инструмента для многослойной обработки (ОД

3. Последовательность обработки различных зон детали.

Данные признаки определяют модель операционной заготовки, соответствующую технологической модели детали (ТМД), в виде упорядоченного множества обрабатываемых зон (3): ТМД={Зик|}; ¡еП; ¡еВФП; кеРИ; кВО; (9)

П={н,,...,нп}; ВФП={2Х, ЗХ, 4Х, 5Х}; РИ={и,,...,ит}; ВО={Э, М}, где: '| - порядковый номер зоны ТМД в последовательности обработки П; п -общее количество обрабатываемых зон ТМД, п=03э+0,м (10); ) - вид перемещений из множества формообразующих перемещений инструмента ВФП; 2Х, ЗХ, 4Х, 5Х - соответственно двух-, трех-, четырех-, пятикоординатные перемещения; к - инструмент из множества режущего инструмента РИ; т -количество режущего инструмента, различного по геометрическим параметрам режущей части, требуемого для обработки ТМД; I - вид обработки зоны ТМД из множества видов обработки ВО; Э, М - соответственно эквидистантная и многослойная обработка.

Использование предложенных признаков позволяет уточнять группы деталей, обрабатываемых на фрезерных станках с ЧПУ. Детали группы характеризуются подобием состава и последовательности применяемых унифицированных процедур расчета траектории движения инструмента САО/САМ-систем.

В общем случае для разработки унифицированной ТО требуется определить характерную деталь группы, для которой определение схемы и параметров обработки имеет наибольшую трудоемкость. При этом трудоемкость, главным образом, определяется общим количеством зон обработки детали п (9), соответствующим количеству различных процедур расчета траектории движения режущего инструмента САО/САМ-системы, для каждой из которых требуется разработать схему и определить параметры обработки: Т = /(п). Для решения данной задачи предложены правила определения характерной детали или некоторого их множества из множества деталей группы (МЗГ).

Учитывая особенности решения рассмотренных задач ТПП предложен следующий метод проектирования УП фрезерной обработки с использованием САО/САМ-систем, основанный на применении унифицированных технологических решений (рис. 2).

1. Производится уточнение состава предварительно сформированной группы деталей (операционных заготовок) на основе ТМД с использованием предложенных дополнительных признаков группирования и описанием каждой детали в виде (9).

2. С использованием предложенных правил определяется характерная (комплексная) деталь группы и при необходимости разрабатывается модель условной комплексной детали: МКД={3^к|}"л.

3. Определяются эквивалентные по процедурам обработки САО/САМ-системы зоны деталей группы и задаются уникальные атрибуты автоматического выбора геометрических параметров процедур обработки для всех объемных моделей деталей группы.

Определение эквивалентности производится сравнением зон обработки деталей с выявлением зон, предполагаемые процедуры расчета траектории обработки которых должны быть одинаковыми. Сравнение производится по группам зон, имеющих одинаковые комбинации значений <1, ]>. В результате формируются множества зон Пр(|, в={ЗгЙИ}, где р(1, .¡) - номер процедуры в множестве процедур обработки САО/САМ-системы для 1-го вида обработки и го вида формообразующих перемещений инструмента. При этом для обработки г-ой детали требуется множество, состоящее из \ процедур обработки: {3,)к|}г->{р,(1, ¡)}г, для характерной детали оно принимает вид: МКД->{р,(1, О}14 (11). Геометрическим элементам эквивалентных зон

Рис. 2. Метод проектирования УП фрезерной обработки с использованием САО/САМ-систем, основанный на применении унифицированных технологических решений

присваиваются одинаковые атрибуты. Первой присваиваются атрибуты модели характерной или комплексной детали (МКД).

4. Разрабатывается унифицированная траектория движения инструмента обработки характерной (комплексной) или условной комплексной детали. При этом выбор схем обработки различных зон производится в соответствии с унифицированными процедурами расчета траектории движения инструмента CAD/CAM-системы, а критериями выбора геометрических элементов модели детали, относящихся к различным зонам обработки, устанавливаются соответствия атрибутам выбора геометрии. Определяются другие технологические параметры и производится расчет и корректировка траектории инструмента, а также постпроцессирование с формированием УП. Определенные параметры обработки сохраняются в базе данных (БД) как унифицированные.

5. Производится уточнение унифицированной траектории движения инструмента. Для этого выделяются детали, имеющие зоны обработки, не эквивалентные зонам характерной или комплексной детали: {{3. i k i}r I рД j)r£{Pi(l, j) Г*}. Из данного множества выделяется одна из деталей, имеющих наибольшее количество таких зон (отсутствующих в {p,(l, j) Для данной детали заимствуются из базы данных унифицированные параметры обработки. Для зон, удовлетворяющих приведенному условию, задаются параметры (технологические и критерии выбора геометрии) обработки аналогично п.4. После расчета и корректировки траектории дополненная совокупность параметров сохраняется в БД вместо предыдущих параметров, множество {p,(l, j)}*" обновляется с учетом разработанных процедур и формируется УП. Процесс уточнения унифицированной траектории по данному пункту повторяется до тех пор, пока она не будет включать параметры обработки всех зон деталей группы.

6. Автоматическое формирование УП обработки деталей группы.

Для каждой детали группы, требующей разработки УП, заимствуются параметры расчета унифицированной траектории движения инструмента. При этом параметры обработки определяются автоматически. При необходимости производится корректировка параметров. После этого автоматически рассчитывается траектория инструмента, которая после проверки преобразуется в УП.

В приложениях приведены специализированные подсистемы и типовые процедуры расчета траектории движения инструмента фрезерной обработки CAD/CAM-систем, примеры реализации внешней модели объекта производства в PDM-системе, проектирования операционных эскизов и применения унифицированных решений при проектировании УП фрезерной обработки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе выполнен комплекс научных исследований и инженерных разработок, направленных на повышение эффективности внедрения и эксплуатации САО/САМ-систем при решении задач технической подготовки производства на предприятиях машин о- и приборостроения.

Основными результатами, полученными в диссертационной работе, являются следующие.

1. На основе результатов проведенных исследований существующих методов решения конструкторско-технологических задач, а также функциональных возможностей САО/САМ-систем и методов их применения в конструкторско-технологической подготовке производства разработана концептуальная модель объекта производства, являющаяся основой для разработки методов решения данных задач в условиях применения САО/САМ-систем.

2. На основе концептуальной модели разработана внешняя модель объекта производства, отражающая состав и структуру геометрических моделей и документов, описывающих объект производства. Предложенные рекомендации по обозначению моделей и документов обеспечивают реализацию разработанной внешней модели в системах класса РОМ.

3. Разработана схема решения задач конструкторско-технологической подготовки производства, обеспечивающая интеграцию их решения на основе концептуальной модели. Разработанная схема включает методику проектирования объектов производства с использованием САО/САМ-систем.

4. Разработан метод проектирования операционных эскизов, базирующийся на применении объемных моделей объектов производства. Метод предусматривает преобразование геометрических моделей в последовательности, обратной выполнению операций технологического процесса. Выбор способа преобразования моделей обоснован. Разработанный метод используется при проектировании технологических процессов механической обработки и сборки.

5. Разработан метод проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ, основанный на применении унифицированных технологических решений. Метод использует предложенные дополнительные признаки группирования и правила выделения характерной детали группы, на основе которой разрабатывается модель комплексной детали. Разработанный метод предполагает формирование базы данных комплексов признаков группирования и комплексов параметров, определяющих унифицированные траектории движения инструмента в САО/САМ-системе.

6. Разработаны специализированные подсистемы, интегрированные с

базовой CAD/CAM-системой и реализующие автоматизированное проектирование графической конструкторской и технологической документации в соответствии с требованиям ЕСКД и ЕСТД.

Предложенные методы и программные средства позволяют расширить сферу применения CAD/CAM-систем, повысить уровень автоматизации решения задач при разработке конструкторской и технологической документации, усилить интеграцию специалистов предприятий на базе средств вычислительной техники и современных программных систем. Научные результаты, полученные в работе, могут служить теоретической основой при создании и совершенствовании автоматизированных систем, предназначенных для решения конструкторских и технологических задач.

Основное содержание Диссертации изложено в следующих опубликованных работах.

1. Зильбербург Л. И., Павленко П. Н., Пелипенко А. Б. и др. CAD/CAM в машиностроении. Сквозная автоматизация технической подготовки производства/Инструмент, №7, 1997. - С. 4-6.

2. Пелипенко А. Б. Технологии проектирования и подготовки производства в машиностроении с использованием CAD/CAM Cimatron//HoBb¡e информационные технологии в проектировании и производстве: Тез. докл. научн.-техн. конф., г. Северодвинск: Севмашвтуз, 1997. - С. 15-19.

3. Молочник В. И., Пелипенко А. Б., Яблочников Е. И. Комплексное сервисное обеспечение CAD/CAM СИМАТРОН при решении проблем ЧПУ// Новые информационные технологии в проектировании и производстве: Тез. докл. научн.-техн. конф., г. Северодвинск: Севмашвтуз, 1997. - С. 19-21.

4. Молочник В. И., Пелипенко А. Б., Яблочников Е. И. CAD/CAM Cimatron® в разработке управляющих программ для станков с ЧПУ/Инструмент-Технология-Оборудование, №4,1997. - С. 30-32.

5. Павленко П. Н., Пелипенко А. Б., Яблочников Е. И. Подготовка данных для систем управления технологическим оборудованием машиностроительных предприягий//Автоматика 97: Тез. докл. 4-ой украинской научн.-техн. конф. автоматического управления, т.З, г. Черкассы: ЧИТИ, 1997. - С. 61.

6. Батаев А. Е., Пелипенко А. Б., Яблочников Е. И, Использование объемных геометрических моделей при проектировании технологической документации/Информационные технологии, №2,1998. - С. 16-19. л л Л-

7. Молочник В. И., Пелипенко А. Б., Яблочников Е. И. Разработка¡[¡/¡¿^ I/ управляющих программ для станков с ЧПУ с применением универсальной^/^' интегрированной CAD/CAM-системы Ста1гоп*/Инструмент, №12,1998 - С. 6-Ж '

Подписано к печати 8.09.98 г._Объем 1 п.л._Тираж 100 экз. Бесплатно.

Отпечатано в СП ЗАО "Би Питрон". 191014, Санкт-Петербург, ул.Красной Связи, 4.

/ >'■'

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

ПЕЛИПЕНКО Алексей Борисович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПРЕДПРИЯТИЙ МАШИНО- И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ САО/САМ-СИСТЕМ

Специальность: 05.11.14 - Технология приборостроения

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент Е. И. Яблочников

Санкт-Петербург 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................4

ГЛАВА 1. Современное состояние и основные тенденции развития автоматизированных систем для конструкторско-технологической подготовки производства.............................11

1.1. Проблемы выбора, внедрения, эксплуатации САР/САМ-систем и пути их решения.........................................................11

1.2. Задачи конструкгорско-технологической подготовки производства и методы их решения........................................21

1.3. Анализ САО/САМ-систем и методов их использования.........34

Выводы......................................................................................48

ГЛАВА 2. Моделирование объектов производства при решении конструкторских и технологических задач с использованием САР/САМ-систем...........................................50

2.1. Разработка концептуальной модели объекта производства (изделия)............................................................50

2.2. Разработка внешней модели объекта производства.............59

2.3. Интеграция решения конструкторских и технологических задач на основе концептуальной модели объекта

производства.............................................................................69

Выводы и результаты................................................................81

ГЛАВА 3. Проектирование технологических процессов на основе объемных геометрических моделей объектов производства............................................................................83

3.1. Проектирование операционных эскизов на основе объемных геометрических моделей объектов производства.............................................................................83

3.2. Особенности группирования деталей, обрабатываемых на фрезерных станках с ЧПУ, в условиях применения САР/САМ-систем.......................................................................96

3.3. Проектирование унифицированных технологических

операций фрезерной обработки на станках с ЧПУ...............107

Выводы и результаты..............................................................118

Заключение..............................................................................120

Литература...............................................................................122

Приложение 1. Специализированные приложения (applications)

CAD/CAM-систем.............................................................131

Приложение 2. Реализация внешней модели объекта

производства в PDM-системе.........................................134

Приложение 3. Проектирование операционных эскизов в условиях

применения CAD/CAM-систем........................................142

Приложение 4. Типовые процедуры расчета траектории движения инструмента фрезерной обработки

CAD/CAM-систем.............................................................151

Приложение 5. Применение унифицированных решений при

проектировании управляющих программ фрезерной обработки с использованием CAD/CAM-систем...........156

ВВЕДЕНИЕ

Современное состояние предприятий машино- и приборостроения характеризуется устойчивой тенденцией усложнения выпускаемой продукции наряду с увеличением номенклатуры и уменьшением серийности производства, что ведет к значительному увеличению объемов и сроков выполнения работ в сфере конструкторско-технологической подготовки производства. Необходимость реализации требований рыночной экономики заставляет предприятия постоянно улучшать потребительские свойства и качество изделий при максимальном сокращении сроков их выпуска.

В такой ситуации единственно возможным путем обеспечения высоких темпов, гибкости и качества производства является использование автоматизированного и механизированного оборудования, последних достижений в области технологических методов производства, средств, обеспечивающих комплексную автоматизацию предприятия. Характерной особенностью современных методов производства и технологического оборудования является то, что они обеспечивают наиболее высокую эффективность использования при наличии цифровой модели объекта производства. Данное обстоятельство обусловливает применение интегрированных САЭ/САМ-систем, а также систем класса РОМ, решающих задачу автоматизированного управления большим количеством конструкторско-технологических данных и документов.

Современные САО/САМ-системы являются стратегическим средством повышения конкурентоспособности продукции и гибкости производства и обеспечивают предприятию переход на качественно новый уровень решения конструкторско-технологических задач на основе объемных геометрических моделей объектов производства. Вместе с тем, как показывает опыт использования таких систем отечественными предприятиями, их внедрение в большинстве случаев

не позволяет достичь показателей производительности труда, соответствующих показателям передовых промышленных стран.

Такая ситуация складывается в связи с тем, что, несмотря на их универсальность, применение САР/САМ-систем (распространяющихся в нашей стране лишь с начала 90-х годов) вызывает значительные функциональные и организационные изменения в подготовке производства и связано с решением многих технических, социальных и других сопутствующих проблем.

Данные трудности обусловлены отсутствием методического и организационного обеспечения по использованию объемных моделей объектов производства в связи с тем, что основные системы стандартов, определяющие организацию процессов разработки технической документации (ЕСКД, ЕСТД и др.), не учитывают появление в процессах подготовки производства новых видов информации и данных об изделиях.

В современных экономических условиях на базе дорогостоящих САР/САМ-систем в лучшем случае создаются десятки автоматизированных рабочих мест. При этом массовыми на предприятиях остаются традиционные технологии проектирования и подготовки производства. Это обстоятельство предъявляет дополнительные требования к методическому обеспечению внедряемых САО/САМ-систем, которое должно в первую очередь учитывать существующую организацию процессов разработки технической документации.

Задача выбора конкретной САЭ/САМ-системы в настоящее время стоит перед сотнями отечественных предприятий. Однако, при решении данной задачи специалисты, в основном, базируются на субъективном подходе и опыте других предприятий. Это приводит, зачастую, к тому, что выбор таких средств осуществляется некорректно и экономически неоправданно. В таких условиях одним из критериев выбора становится соответствие системы эффективным методам ее применения с учетом

особенностей предприятия, что обеспечит повышение эффективности конструкторско-технологической подготовки производства в целом.

Таким образом, исследование существующих методов решения задач конструкторско-технологической подготовки производства и разработка эффективных методов применения САР/САМ-систем для решения данных задач на предприятиях машино- и приборостроения весьма актуальны.

Связь работы с крупными научными программами. Тематика проведенных в рамках диссертационной работы исследований формировалась в соответствии с задачами, определенными в: федеральной инновационной программе "Российская инжиниринговая сеть технических нововведений", утвержденной постановлениями правительства Российской Федерации от 15.04.1994 г. №322 и от 4.12.1995 г. №1207; программе "Компьютерные технологии", Р5, утвержденной Министерством общего и профессионального образования Российской Федерации от 22.02.1996 г. №1224.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка методов решения задач конструкторско-технологической подготовки производства с применением САР/САМ-систем, обеспечивающих обоснованность выбора таких систем, сокращение сроков внедрения и повышение эффективности эксплуатации на предприятиях машино- и приборостроения.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе потребовалось решить следующие основные задачи.

1. Исследовать существующие методы решения конструкторско-технологических задач, а также функциональные возможности САР/САМ-систем и методы их применения в конструкторско-технологической подготовке производства.

2. Разработать концептуальную модель объекта производства, служащую основой для разработки методов использования САР/САМ-систем.

3. Разработать схему решения задач конструкторско-технологической подготовки производства, обеспечивающую интеграцию их решения на основе концептуальной модели.

4. Разработать метод проектирования операционных эскизов, базирующийся на применении объемных моделей объектов производства.

5. Разработать метод проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ, основанный на применении унифицированных технологических решений.

6. Разработать средства адаптации САР/САМ-систем к требованиям ЕСКД и ЕСТД, предъявляемых к графической конструкторской и технологической документации, а также средства обеспечения использования РОМ-систем для управления конструкторско-технологическими данными.

Методы исследований. Для решения поставленных задач в диссертационной работе использовались основы теории сложных систем, методы системно-структурного анализа, теория множеств, метод групповой технологии и организации группового производства, методы геометрического моделирования и параметризации геометрических объектов в автоматизированном проектировании.

Научная новизна полученных в работе результатов заключается в следующем:

- разработана концептуальная модель объекта производства, являющаяся основой для разработки методов решения и интеграции задач конструкторско-технологической подготовки производства в условиях применения САР/САМ-систем;

- предложена методика проектирования объектов производства с использованием САР/САМ-систем, базирующаяся на концептуальной модели и обеспечивающая соответствие применяемым стандартам на разработку технической документации;

- разработан метод проектирования операционных эскизов, основанный на применении твердотельного параметрического моделирования объектов производства;

- разработан метод проектирования управляющих программ фрезерной обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием САР/САМ-систем, основанный на применении унифицированных технологических решений.

Практическая ценность полученных в работе результатов заключается в следующем:

- разработана интегрированная с базовой САР/САМ-системой специализированная подсистема, дополняющая предложенную методику проектирования объектов производства и обеспечивающая автоматизированное проектирование конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД;

- разработана специализированная подсистема, интегрированная с базовой САР/САМ-системой и реализующая автоматизированное проектирование графической технологической документации в соответствии с требованиями ЕСТД;

- разработана внешняя модель объекта производства, которая отражает состав и структуру геометрических моделей и документов, описывающих объект производства, и обеспечивает использование РРМ-систем для управления конструкторско-технологическими данными.

Внедрение работы. Разработанные автором методическое обеспечение и программные средства используются на ряде промышленных предприятий России и стран СНГ при решении конструкторских и технологических задач с использованием САР/САМ-систем. Среди этих предприятий такие, как: НИИ командных приборов, ОАО "Красный Октябрь", АО "Петербургский тракторный завод" и другие. Кроме того, разработанные методы используются в учебном процессе ряда ВУЗов страны. Имеются акты внедрения.

Экономическая значимость результатов определяется тем, что они существенно расширяют сферу применения современных автоматизированных систем и повышают уровень автоматизации решения конструкторских и технологических задач. Применение полученных результатов обеспечило сокращение сроков решения задач подготовки производства в 2-4 раза.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- концептуальная модель объекта производства, являющаяся основой для разработки методов решения задач конструкторско-технологической подготовки производства в условиях применения САР/САМ-систем;

- сквозная схема интеграции решения конструкторских и технологических задач на основе концептуальной модели, включающая методику проектирования объектов производства с использованием САй/САМ-систем;

- метод проектирования операционных эскизов, основанный на применении твердотельного параметрического моделирования объектов производства;

- метод проектирования управляющих программ фрезерной обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием С АР/С АМ-систем, основанный на применении унифицированных технологических решений.

Достоверность результатов работы определяется:

- теоретическими положениями, полученными с использованием современных достижений фундаментальных и прикладных наук;

- экспериментальным подтверждением адекватности используемых при исследованиях моделей;

- успешной апробацией в производственных условиях решений, полученных на основе теоретических разработок.

Личный вклад соискателя. Все основные результаты и положения, выносимые на защиту, получены лично соискателем.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на региональной научно-технической конференции "Новые информационные технологии в проектировании и производстве", г. Северодвинск, 1997; на 4-й Украинской конференции "Автоматика 97", г. Черкассы, 1997; на научном семинаре "САР/САМ-системы в учебном процессе технических университетов" Санкт-Петербургского Дома Ученых им. М. Горького, 1997; на научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГИТМО (ТУ), Санкт-Петербург, 199$.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано семь печатных работ.

ГЛАВА! СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДЛЯ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ

ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Проблемы выбора, внедрения, эксплуатации CAD/CAM-систем и

пути их решения

На протяжении ряда лет в различных отраслях промышленности для решения задач подготовки производства разрабатывались CAD/CAM-системы (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing системы автоматизированного проектирования/производства), использование которых в конструкторско-технологической подготовке производства изделий машино- и приборостроения позволяет решить задачу сквозной автоматизации выполняемых работ от проектирования до изготовления.

Начало этим системам было положено в исследованиях в области интерактивной компьютерной графики конца 50-х, начала 60-х годов [1 -4]. Целью разработок было стремление повысить производительность труда инженера или чертежника, предоставив им инструмент для проектирования, визуализации, документирования и хранения информации об изделии в программной системе для последующих изменений. Основной задачей разработок в то время было сделать так, чтобы компьютерные экраны использовались для получения изображения и манипулирования линиями и формами вместо чисел и текста.

Первые пользователи CAD/CAM-систем являлись представителями аэрокосмической, автомобильной и электронной промышленности. Ряд крупнейших американских промышленных предприятий, включая General Motors, IBM, Loockheed-Georgia, Itec Corp. и McDonnel (ныне McDonnel-Douglas), разработали свои собственные

CAD/CAM-системы для внутреннего использования. Впоследствии некоторые из проектов были воплощены в серийные коммерческие продукты, такие как системы Unigraphics фирмы McDonnel-Douglas и CADAM фирмы Loockheed. На исходе 60-х годов появилось несколько поставщиков CAD/CAM, таких как фирмы Calma (1968 г.), Applicon и Computervision (1969 г.), поставляющих системы "под ключ" [2].

Ранние системы были дорогостоящими и требовали больших вычислительных ресурсов mainframe-компьютеров, которые являлись иерархическими по структуре. Ряд ключевых разработок в компьютерной индустрии 60-х - 70-х годов, способствующий развитию CAD/CAM-технологий, обусловил значительное снижение стоимости единицы компьютерной мощности. Это привело к снижению стоимости mainframe, появлению миникомпьютеров в 70-х годах, слиянию микропроцессора с математическим сопроцессором в 80-х годах и обусловило реализацию распределенных систем [5]. Микропроцессор с сопроцессором служат ядром сегодняшних инженерных рабочих станций и пер�