автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Организация и управление технологической подготовкой производства наукоемких деталей в условиях информационно - технологической среды опытно - экспериментального производства

004616587

На правах рукописи

ОРЛОВ АНАТОЛИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОРГАНИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИ ЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКОЙ ПРОИЗВОДСТВА

В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЫ ОПЫТНО - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

(на примере механической обработки деталей силового каркаса авиационных конструкций)

Специальность 05.13.06 -Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (технические системы)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НАУКОЕМКИХ ДЕТАЛЕЙ

Москва 2010

004616587

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте конструкторско-технологической информатики РАН

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Рыбаков Анатолий Викторович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Артамонов Евгений Иванович кандидат технических наук, доцент Егоров Сергей Борисович

Ведущее предприятие:

ЗАО Завод экспериментального машиностроения РКК «Энергия» им. С.П. Королева

Защита состоится 2010г. в ^3_часов на заседании

диссертационного совета Д 212.142.03 при ГОУ ВПО Московском государственном технологическом университете «Станкин» по адресу: 127055, Москва, ГСП-4, Вадковский переулок, д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного технологического университета «Станкин».

Автореферат разослан « 2 О » / 2010г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.142.03

к.т.н., доц.

Семячкова Е.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Сложность технологических операций, подлежащих проектированию и использованию в ходе механической обработки деталей на оборудовании с числовым программным управлением (ЧПУ), непрерывно возрастает. Это явление вызвано влиянием двух групп факторов. С одной стороны рост сложности технологических операций связан с ужесточением требований к вновь формируемым свойствам деталей (усложнением обрабатываемых поверхностей, повышением требований к качеству обработки деталей и т.д.), а с другой стороны - с увеличением числа нормируемых свойств самой операции, характеризующих устойчивость, производительность, ресурсоемкостъ, степень экологической безопасности и т.д. Поэтому все чаще оказывается, что знаний, умений и навыков отдельного технолога недостаточно для успешного решения задач, связанных с подготовкой производства деталей методами механической обработки на оборудовании с ЧПУ. Как следствие этого возрастает плата за плохую согласованность цепочки решений, что выражается в увеличении продолжительности, трудоемкости и стоимости проектирования технологических операций, выполняемых на оборудовании с ЧПУ. Кроме того, в последнее время наблюдается дефицит квалифицированных технологов, владеющих всем арсеналом методов и средств, необходимых для разработки высокоэффективных технологических операций по механической обработке для оборудования с ЧПУ.

Именно поэтому возникла потребность в программных средствах, которое позволяли бы накапливать, хранить и предоставлять специалистам для использования проверенные на практике и специально подготовленные в компьютерной форме комплексы знаний по организации и реализации процессов проектирования технологических операций определенных классов (в нашем случае - это детали силового каркаса авиационных конструкций, получаемые механической обработкой на оборудовании с ЧПУ). Кроме того, эти средства должны предлагать готовые для применения на рецептурном уровне технологические решения, которые могут быть повторно включены в операционные технологии для всей гаммы деталей из данного класса с учетом предпочтительных параметров их реализации на оборудовании с ЧПУ. В качестве такого средства в настоящей работе рассматривается система автоматизированной поддержки информационных решений (САПИР) (рис. 1).

Основные причины, побудившие к созданию САПИР по проектированию технологических операций для механической обработки на оборудовании с ЧПУ, могут быть сформулированы следующим образом:

- высокая стоимость используемых основных средств современного производства в машиностроении (оборудование с ЧПУ, РЬМ/САЭ/САЕ/САМ системы, координатно -измерительные машины (КИМ), специальная технологическая оснастка и т.д.);

Предложение плана действий Получение подсказки Визуальное моделирование

Выдача результатов информационных решении Управление оперативной деятельностью

111-

\ Пополнение

н САПИР с. ,

о нормативно -

О ' справочной

^ I информацией из

/ внешней среды

Обращение за помощью для оешения задач ТПП

Передача данных в электронной форме па исполнение

Архивирование

выполненных

разработок

Действия /команды

Рис. I. Роль и задачи системы автоматизированной поддержки информационных решений при интеллектуализации деятельности технолога по работе с оборудованием с ЧПУ

- расширение класса проектируемых технологических операций, используемых при механической обработке на постоянно обновляемом производителями оборудовании с ЧПУ. В результате чего становится возможным выпуск принципиально новых классов деталей (например, с токарно - фрезерным типом обработки), ранее плохо подходящих для промышленного изготовления из — за отсутствия приемлемых технологических решений;

максимизация степени полноты, достоверности и точности проектных решений в ходе компьютерного моделирования при разработке новых технологических операций (т.е. минимизация числа проектных решений, дорабатываемых по результатам натурных экспериментов с выходами для отладки процесса механической обработки заготовки на оборудовании с ЧПУ); это повышает производительность и снижает трудоемкость и стоимость технологической подготовки производства (ТПП) конкретных изделий;

- необходимость использования в процессе ТПП множества согласованных между собой компьютерных моделей (ЗЭ - заготовка, ЗЭ состояния системы «Станок -Приспособление - Инструмент - Деталь» (СПИД), динамически изменяющихся в ходе механической обработки и собственно ЗЭ- деталь);

- обеспечение наблюдаемости («прозрачности») процессов проектирования технологических операций;

попытка снизить степень зависимости качества организации и реализации процессов проектирования технологических операций для оборудования с ЧПУ от уровня квалификации участвующих в проектировании и изготовлении исполнителей.

В качестве методологических основ исследований, используемых при построении САПИР для проектирования технологических операций на оборудование с ЧПУ, представляется целесообразным опираться на:

реинжиниринг, обеспечивающий возможность перехода от традиционного подхода к проектированию операционной технологии на «бумажных» носителях к компьютерным базам данных и знаний для автоматизированной поддержки информационных решений при работе на оборудовании с ЧПУ с использованием электронных форм подачи и представления документов;

- аппарат компьютерного моделирования, базирующийся на теоретических основах решения задач технологии машиностроения, в ходе итерационных экспериментов на ЭВМ дает возможность установить с высокой степенью точности рабочие показатели ранее отлаженных технологических операций;

- аппарат трехмерной графики, обеспечивающий на новом уровне решение сложных пространственных задач в ходе ТПП для оборудования с ЧПУ.

Рассматриваемая в диссертационной работе САПИР ориентирована на применение в опытно - экспериментальном производстве, обслуживающем научно-исследовательские институты (НИИ) и конструкторские бюро (КБ) авиационного профиля, и должна обеспечивать устойчивую работу в следующих условиях:

- в каждый момент времени начинает (или продолжает) решаться не какая - либо одна задача по формированию операционной технологии для обработки на оборудовании с ЧПУ, а поток задач, для реализации которого используется большое количество единиц оборудования с ЧПУ;

- продолжительность решения задач измеряется в общем случае десятками дней с прерываниями и возобновлениями процесса ТПП, многократными итерациями с уточняющимися геометрическими и технологическими параметрами, параллельной проработкой альтернативных вариантов решения и т.д.;

- данные о полученных результатах, а также о самом процессе решения (составе технологов, использованных способах, инструментах и режимах) должны сохраняться с высокой степенью полноты и точности вплоть до принятия решения об уничтожении этой информации (обычно на практике - много лет);

- каждая данная задача по формированию операционной технологии для оборудования с ЧПУ решается в общем случае более чем одним технологом - программистом, при этом в процессе решения в коллективе разработчиков могут происходить частичные или полные замены, пополнения или сокращения; члены коллектива разработчиков обладают существенно различающимися правами в отношении принятия и оценки важнейших решений;

- в качестве субъектов проектирования, использующих САПИР, рассматриваются инженерно - технические и/или научно - технические работники НИИ и КБ, не имеющие специальной подготовки по созданию управляющих программ и применению оборудования с ЧПУ;

- ресурсы САПИР не остаются во времени постоянными - в отдельные отрезки времени они могут обновляться и возрастать.

При производстве деталей силового каркаса возникает необходимость использования передовых научно - технических достижений (РЬМ/САО/САЕ/САМ системы, многофункциональное оборудование с ЧПУ и т.д.), малоизученных физических явлений (материалы для изготовления, высокоскоростная обработка и т.д.), новых технических и технологических решений (специальная технологическая оснастка, современный режущий инструмент и т.д.) повышает неопределенность в оценках технико - экономических показателей (сроки изготовления, стоимость и т.д.). В результате чего требуются повышенные объемы научно - исследовательских разработок, направленных на поиск рациональных решений для изготовления данного типа деталей. Именно поэтому во всем мире изготовление таких деталей относится к наукоемкому производству.

Целью данной работы является сокращение продолжительности и повышение качества и производительности процесса технологической подготовки производства наукоемких деталей на оборудовании с ЧПУ в условиях распределенной информационно -технологической среды (технолог + РЬМ/САО/САЕ/САМ системы + оборудование с ЧПУ + КИМ + локальная вычислительная сеть (ЛВС)), за счет перевода нормативно - справочной информации в компьютерный вид.

В качестве примера для демонстрации возможностей САПИР по накоплению и повторному использованию знаний в ходе ТПП для оборудования с ЧПУ выбрана обработка деталей силового каркаса авиационных конструкций в условиях опытно экспериментального производства.

Для достижения поставленной в работе цели потребовалось решить следующие задачи:

1. провести анализ процесса ТПП для производства деталей силового каркаса авиационных конструкций на оборудовании с ЧПУ в опытно - экспериментальном производстве;

2. выявить особенности решения технологических задач при механической обработке деталей силового каркаса в условиях использования распределенных PLM/CAD/CAE/CAM систем при ТПП для оборудования с ЧПУ;

3. разработать требования к структуре и составу САПИР по ТПП деталей силового каркаса с использованием оборудования с ЧПУ;

4. обосновать использование гипертекстовой и WEB - ориентированной формы представления результатов решения задач по ТПП;

5. продемонстрировать возможности и эффективность использования электронной формы представления и хранения результатов решения задач по ТПП для использования на оборудовании с ЧПУ (на примере обработки деталей силового каркаса авиационного назначения).

Научная новизна работы заключается в:

1. обосновании, разработке и использовании электронной интерактивно заполняемой информационными единицами формы представления и подачи знаний с конструкторско -технологической документацией для ТПП деталей, реализуемых на современном оборудовании с ЧПУ в распределенной компьютерной среде;

2. разработке связей, позволяющих динамически формировать документы в распределенной компьютерной среде в виде гипертекстовой и WEB - ориентированной формы представления и подачи конструкторско - технологической документации;

3. разработке обобщенной модели структуры и состава САПИР применительно к решению задач подготовки производства в условиях информационно - технологической среды (ИТС) и электронной интерактивно заполняемой формы представления и подачи знаний;

4. разработке методики решения задач по оперативному управлению коллективным режимом разработки и изготовления наукоемких изделий в условиях опытно — экспериментального производства и сохранения в электронном виде знаний на предприятии, которые накапливаются для последующего использования.

Практическая ценность работы состоит в разработке методического и информационного обеспечения САПИР по проектированию технологических операций для механической обработки на современном оборудовании с ЧПУ, а также методических указаний к лабораторным работам по курсу «Программирование станков с ЧПУ».

Реализация результатов работы. ТПП деталей силового каркаса авиационных конструкций согласно предлагаемым методическим рекомендациям проводилась более чем

для 15 проектов. Результаты работы внедрены в опытно — экспериментальном производстве ЗАО НПП «Завод полимерно-композитных конструкций» (г. Жуковский).

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

- Международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM - 2009)» (Москва, ИПУ РАН, 2009);

- Международных выставках «Softool» (2008-2009г., г. Москва);

- Международных выставках «Металлообработка» (2009-20 Юг., г. Москва). Материалы диссертационной работы были использованы в учебном процессе ГОУ

ВПО МГТУ «Станкин» при проведении лабораторных работ по курсу «Программирование станков с ЧГГУ».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 научных работы, одна из которых выполнена в издании, входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы из 102 наименований; изложена на 112 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 5 таблиц и 1 приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются задачи исследования, дается общая характеристика работы.

ГЛАВА 1. ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ: ДВИЖЕНИЕ ОТ «ЛОКАЛЬНОЙ» АВТОМАТИЗАЦИИ К ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКЕ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ

В главе проведен анализ развития производительности труда при ТПП в машиностроении, связанный с развитием возможностей информационных технологий (рис. 2). На этом рисунке за 100% принята организация работ по ТПП при использовании кульмана и карандаша.

Из этого анализа следует, что для воплощения новой роли информатизации в гибких, быстро приспосабливающихся к переменам предприятиях необходимо искать новые подходы к корпоративной информатизации. Радикальные изменения в роли корпоративной информатизации вызвали и новые требования:

1. Новые информационные решения. Информационные решения должны быть простыми в использовании и внедрении. Это значит, что они не должны требовать наличия у

участников специфической технической квалификации и что полный цикл их внедрения не должен быть очень длинным.

2. Новые критерии оценки качества информатизации. Внедрение информационных систем должно давать быстрые и предсказуемые бизнес-эффекты. Внедряться должно только то, что приносит ценность для деятельности машиностроительного предприятия. Это значит, что предприятия должны широко использовать методики прогнозирования и оценки бизнес-эффектов от внедрения информационных систем.

3. Новые формы организации информатизации. Корпоративная информатизация не может быть делом одного, пусть даже очень квалифицированного, подразделения. Это значит, что службы информатизации должны иметь более высокий корпоративный статус. При этом должны принципиально измениться роль и характер взаимодействия службы информатизации с бизнес-подразделениями.

Глобальное управление знаниями и опытом (PLM2)

S». S

«г О

Управление бизнес Компьютерное процессами моделирование

Управление жизненным циклом (PLM)

o^UrLMz)

350%

Ручное черчение

/ Электронный чертеж в 2D формате

Электронная

3D модель Цифровой макет

300% 220% /

170%

•'Рост

производитель ности

130%

100% 1970 _ то

Годы

1990 — 2000

2005

2010

Рис. 2. Рост производительности труда при ТПП в машиностроении, связанный с вехами развития ИТ и полнотой охвата решений, обеспечиваемых программными средствами

В докризисные времена (до 2008 года) в понятии «информационные технологии» главным словом было «технологии». Они всегда устойчиво связывались с компьютерными технологиями, а связанная с ними деятельность называлась внедрением информационных технологий. В кризисные времена акцент смещается в сторону слова «информационные».

Технологии оказываются вторичными и даже далеко не всегда компьютерными. Именно в этом случае понятие информатизации приобретает свое новое значение.

Сейчас в мире в явном виде сформировались две модели управления корпоративными преобразованиями: инновационная модель, появившаяся в США, и модель «кайдзен», появившаяся в Японии.

Инновационная модель делает акцент на проведение системных и радикальных преобразований, которые приводят к бурному скачкообразному росту, но при этом связаны с большими рисками. Такие преобразования требуют времени и больших инвестиций.

«Кайдзен» переводится с японского языка как «непрерывное совершенствование». В российской адаптации модель «кайдзен» получила название «бережливое производство».

Эта модель делает акцент на проведение небольших и быстрых преобразований, которые сначала приводят к постепенному плавному развитию деятельности машиностроительного предприятия. Через некоторое время количество малых преобразований переходит в новое качество: системную инновацию. «Кайдзен» не требует привлечения крупных инвестиций, но требует систематической скоординированной работы всех участников деятельности.

Предлагаемые в данной работе подходы к корпоративной информатизации можно отнести к модели «кайдзен». Именно поэтому в ней информатизация характеризуется как «бережливая».

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ОРГАНИЗАЦИОННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ СИЛОВОГО КАРКАСА АВИАЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СРЕДЕ

В настоящее время в мире наметился переход от технологий, основанных на интенсивном индивидуальном труде по созданию изделий, удовлетворяющих специфическим требованиям одного конкретного применения, к технологиям, основанным на планируемых капиталовложениях в разработку повторно-используемых компонентов. Это позволяет достаточно успешно организовать производство наукоемких изделий единичного спроса на многофункциональном оборудовании с ЧПУ. Наиболее явно в конкретных предметных областях этот переход проявляется в процессе проектирования и изготовления «под заказ» мелких серий деталей, состоящих из параметрически настраиваемых стандартизованных решений в виде информационных единиц. Пример такого качественного сдвига можно наблюдать при проектировании и изготовлении деталей силового каркаса авиационных конструкций в опытно - экспериментальном производстве (рис. 3).

I. Фазы развития

2. Рост конкурентоспособности

З.Факторы конкурентоспособности

Производство ДСК в составе головного предприятия

S - циклы развития технологии производства ДСК

Самостоятельное предприятие -

Специализированное производство ДСК

1990

2000

Время

1 .Обеспечение функционирования основного производства;

2.Надежность заказа;

3.Индивидуальное производство.

4.Еазовые 1 .Универсальное

средства, оборудование с ЧПУ;

используемые для 2.Системы «плоского» (20)

обеспечения автоматизированного

конкуренте- проектирования;

способности 3.«Ручная» система

планирования производством.

1 .Цена выпуска ДСК;

2.Сроки выпуска ДСК;

3.Качество ДСК;

4.Совместимость с головным предприятием.

1.30 - окружение РЬМ/САЕ/ САО/САМ/СА(2

1.Совмещенное проектирование ДСК и управляемой 3D сборки СПИД для изготовления ДСК;

2. Минимизация натурных выходов с заготовками на оборудование с ЧПУ на основе применения компьютерного моделирования при ТПП;

3. Индивидуальный подход к каждому заказу в условиях поточного производства.

1 .ИТС - информационно - технологическая среда;

2.Специальное оборудование (5D, HSM, ЭЭО, КИМ, Rapid Prototyping и т.д.);

3.Система автоматизированной поддержки

информационных решений при изготовлении ДСК.

Рис. 3. Фазы развития производства деталей силового каркаса (ДСК) авиационных конструкций в России

В результате анализа, проведенного в главе 2, выявлен набор информации, используемой при изготовлении деталей силового каркаса авиационных конструкций на оборудовании с ЧПУ (рис. 4).

ГЛАВА 3. УПРАВЛЕНИЕ НОРМАТИВНО - СПРАВОЧНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ В УСЛОВИЯХ ИТС: ПРИНЦИПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ В главе решены следующие задачи:

1. выявлена роль информации при построении системы управления предприятием;

2. обоснован переход к сетевой модели управления при ТПП деталей на оборудовании с ЧПУ;

3. обоснована роль информации как организационного ресурса при сервисном обслуживании ТПП деталей на оборудовании с ЧПУ;

4. обоснована необходимость перехода к методологиям и инструментам, специально предназначенным для управления нормативно - справочной информацией в электронном виде;

5. реализована интеграция знаний по обработке деталей силового каркаса авиационных конструкций на оборудовании с ЧПУ в компьютерной среде.

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГИПЕРТЕКСТА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ НА ОБОРУДОВАНИЕ С ЧПУ

Под гипертекстовой средой будем понимать информационную систему, способную хранить различного рода информацию в электронном виде и позволяющую устанавливать электронные связи между любыми «информационными единицами», хранящимися в ее памяти и вызывать их на экран монитора «простым нажатием кнопки» (рис. 5). Информационные места, в которых пользователь может при желании получить дополнительные сведения, отмечены подчеркиванием. Ссылка на информационную единицу, представляемую пользователю после обращения, реализуется программными средствами, а для удобства понимания организации взаимодействия между информационными единицами используются стрелки.

На рис. 6 показаны возможности различных механизмов подачи информации в условиях информационных технологий.

В нынешних условиях наиболее актуальны активные формы построения документов из множества структурированных информационных единиц. Предлагаемая в работе схема представления данных о ТПП для оборудования с ЧПУ строится с использованием 3 и 4 механизма подачи информации (рис. 6).

¡.Конструкторская подготовка производства, зафиксированная в форме «чертежа / ЗЭ модели»

1.1.Явно заданные параметры: 1. Графическая модель;

Размерные связи; Марка материала; Точность выполнения размеров; Качество поверхностей; Программа выпуска;

1.2.Неявно заданные параметры: 1. Технологическая система

координат (ТСК) «станок -обрабатываемая деталь» и ее Зх мерная компьютерная модель; Локальные системы координат (ЛСК) для технологических зон обработки;

Обрабатываемые поверхности; Набор элементов формы (ЭФ), подлежащих обработке;

2.

2. Технологическая подготовка производства

А. Информация о свойствах материалов:

• обрабатываемых:

- поведение при обработке:

- характеристики;

• инструментальных.

Д. Правила оформления УП для станков с ЧПУ;

- Инструментальные средства

программирования оборудования с ЧПУ;

- Внестаночный контроль УП.

З.Производство деталей:

Материализация детали в «металле» из заготовки на оборудовании с ЧПУ:

• набор инструкций для оператора по эксплуатации станка, исполнению техпроцесса, использованию средств измерения и т.д.;

• управляющая программа для оборудования с ЧПУ;

• станок, приспособления, инструменты и заготовка.

Согласованные решения технологических питч ОЛИ реалишции иораОитки ни оПоруОпечнии с ЧПУ

Б. Информация о возможностях средств технологического оснащения:

- Станочное оборудование;

- Станочные приспособления;

- Инструмент и приспособления для него;

Средства контроля и измерения.

В. Технико -экономическое обоснование с учетом сроков изготовления

Г. Пространственно ■размерная информация: 'положение заготовки и приспособлений в рабочей зоне станка;

положение ЛСК в зонах обработки;

параметры перемещений рабочих частей (инструментов, приспособлений и т.д.)

Рис. 4. Набор сведений, участвующих в решении технологических задач обработки деталей на оборудовании с ЧПУ

Гипертекст основан на идее нелинейного представления и усвоения знаний.

Краткое определение нелинейности представления

Гипертекст реализует Ы:М гссоциации информационных единиц тгаертекстовой базы данных, тозволяющие пользователю эсуществлять свободную навигацию з гиперпространстве.

Нелинейность представления призвана показать объект с разных точек зрения: краткое определение: графическая иллюстрация', библиография; - примеры использования и т.д.

Информационные единицы в машиностроении могут быть представлены в форме:

- 3£> — моделей;

- текста;

- таблицы;

- чертежа;

- слайда;

- анимации;

- результата расчета и т. д.

Примеры использования

при описании технологического процесса:

Технологический процесс:

<005><010><0 ]5> . . <995>

Список операций:

<020> - содержание перехода:

1. Текст с описанием перехода;

- эскиз установа. инструмент, замечания

2.

Рис. 5. К определению нелинейности в гипертексте применительно к машиностроению

Возможности предлагаемого подхода к представлению операционной карты с описанием технологического процесса, реализующего получение методами механической обработки требуемой детали из заготовки на оборудовании с ЧПУ, показаны на рис. 7 - 8 в виде взаимосвязи информационных единиц.

Используемое в настоящей работе оформление главной страницы, представляющую операционную технологию для обработки детали на оборудовании с ЧПУ на экране дисплея, приведено на рис. 7А. Дополнительные информационные единицы, к которым может обратиться технолог с главной страницы, выделены подчеркиванием текста: Главная. Технологический процесс и Карта наладки.

Чтобы представить весь технологический процесс, технолог должен позиционировать курсор на экране дисплея в любой точке выделенной записи Технологический процесс и нажать клавишу «ENTER». После этого на экране появляется описание всего техпроцесса (рис. 7Б). Технолог может просматривать его всеми возможными способами на экране компьютера (последовательно, постранично, переход в начало или конец техпроцесса и т.д.).

1. Бумажный документ

Заранее

опубликованные страничные документы (Документ не изменен во времени)

2. Электронный статический документ

Заранее

опубликованные страничные документы (в том числе и сканированные). Дополнительно появляется возможность электронного хранения и пересылки (Документ не изменен во времени)

«Пассивная форма документа»

3. Электронный динамически заполняемый документ

Обширные возможности ЗЭ графики, интерактивная подача, заранее опубликованные документы или персонифицированное представление. Динамические изменения.

(Со временем возрастает разнообразие порождаемых документов)

4. Электронное хранилище данных для динамического формирования документов

Структурированное хранилище информационных единиц, обновляемых в зависимости от отклика среды (технологии^ обрабатываемой детали, оборудмд ЧПУ). Информационнад^дегйТща может настраиватьсовачеТшями текущих пара^е^тяТЕпод конкретную ситуацию.

о временем возрастает количество правил для порождения документов)

«Активная форма документа»

х М

I!

САПИР

"V

ш

Корпоративная система

Способы фиксации результатов деятельности в форме документов

Рис. б. Развитие способов подачи информации при насыщении процесса деятельности средствами информационных технологий

(на примере операционных карт для оборудования с ЧПУ)

Главная

Согласовано:

Зам. генерального директора по качеству

Технологический процесс

Карта налалки

Утверждено:

Технический директор

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОМЕСС на механическую обработку «наименование детали» Особо ответственная деталь ООТП№49

X

Главная

Деталь: Материал: Масса детали:

Заготовка: «размер»

Опер. Наименование операции

005 Операция мастера

Технологи1»

«наименование детали» «марка материала»

Станок

Главная

Деталь: Материал: Масса детали: Заготовка: Операция:

Технологический процесс

«наименование детали» «марка материала»

«размер» 015 Фрезерная черновая

« 005 010 015 020 025 030 035 040 045 050 055 060 065 070

Содержание перехода

Эскизы Ох

015 Фрезерная черновая

1 УСТАНОВ 1. Установить оснастку. Установить 015.01

заготовку в тиски. Настроить станок на деталь. Эскизы 0/5.()2 015.01; 015.02. Базы: угол заготовки, ВНИМАНИЕ! 2=0 на высоте 195мм от нижней плоскости заготов!

па рис. 8

а

Рис. 7. Возможные уровни детализации технологических решений на экране компьютера в предлагаемом подходе

ГЛАВА 5. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПОДДЕРЖКИ ИНФОРМАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ ВЫПУСКЕ ДЕТАЛЕЙ «ПОД ЗАКАЗ» В ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ

В главе анализируется роль и возможности САПИР для машиностроительных предприятий на примере процесса совмещенного проектирования деталей силового каркаса авиационной конструкции и управляемой ЗИ сборки системы «Станок - Приспособление -Инструмент - Деталь» в ходе технологической подготовки ее производства на оборудовании ' с ЧПУ.

заготовка для

Рис. 8. Графическое ЗО представление описания эскиза 015.01 в текупцей операции для оператора оборудования с ЧПУ

При желании технолог может получить более подробную информацию о конкретной операции. Для этого он должен позиционировать курсор на экране дисплея на требуемой операции (например, (И5 и нажать клавишу «ENTER») и тогда на экране появится информационная единица с описанием выбранной операции (рис. 7В).

При необходимости оператор оборудования с ЧПУ имеет возможность просмотреть 3D эскизы, облегчающие понимание требований к исполнению этой операции в текущей ситуации. На рис. 8 в качестве примера для оператора оборудования с ЧПУ показаны особенности установки заготовки на рабочем столе.

При необходимости технолог может распечатать на принтере описание техпроцесса в виде стандартного документа ЕСТД.

Внедрение средств повторного использования проектных решений не только позволяет уменьшить численность проектных коллективов, но и существенно изменить требования к составу исполнителей (например, для предприятия сегодня это выглядит следующим образом табл. 1). После внедрения САПИР коллективы комплектуются специалистами разного профиля, поскольку при новых подходах к проектированию многие аспекты реализации ТПП могут прорабатываться параллельно, т.е. совмещать деятельность различных исполнителей во времени. В этом случае проектный коллектив окажется в состоянии полностью охватить всю совокупность показателей и характеристик проекта и принять квалифицированные технические решения в нужное время.

Правилом при комплектовании проектных коллективов является включение в их состав специалистов по расчетам, конструированию, технологической подготовке производства, которые одновременно отрабатывают все аспекты создаваемой технической системы (рис. 9). Средства проектирования, применяемые каждым специалистом, имеют доступ к общим базам знаний и данным. Для полного охвата всего круга вопросов, связанных с решением задач ТПП для оборудования с ЧПУ, в такие проектные коллективы включены также специалисты по проектированию и изготовлению специальной оснастки (приспособления, инструмент и т.д.), надежности, испытаниям, эксплуатационному обслуживанию и т.д.

Табл. 1. Перераспределение специалистов в условиях ИТС

Количество Специалист Количество

(было) (стало)

5 Конструктор 2

10 Технолог 0

4 Технолог- программист 10

80 Оператор 20 '

6 Механик 2

3 Инструментальщик-кладовщик 1

9 Слесарь 2

5 Контролер 2

122 Итого 39

Показатели для сравнения традиционной и используемой в САПИР схем организации накопления и применения знаний в ходе повседневной деятельности на предприятии при ТПП деталей на оборудовании с ЧПУ сведены в табл. 2.

На рис. 10 и 11 приведены основные характеристики, достигнутые в ходе внедрения предлагаемых решений на предприятии при производстве деталей силового каркаса авиационных конструкций на современном оборудовании с ЧПУ.

2.Проверка ТЗ на технологичность

-анализ детали; -выбор схемы

построения обработки; - оценка стоимости изготовления ДСК. 1. Подготовка формализованного технического задания -ввод или импорт модели детали; -требования к детали.

3. Режимы функционирования

-выбор оборудования; -типовые схемы обработки.

4.Компьютерное моделирование и быстрое

прототипировагте

5.Средства управления нормативно-справочной информацией_

'Пользователь

9.Сохранение знаний

Система ' автоматизированной поддержки1 информационных решений при моделировании и изготовлении ДС на оборудовании с ЧПУ реализует: ¡.Единое информационное пространство;

2.Управление проектами по изготовлению ДСК I на оборудовании с ЧПУ;

3.Единые механизмы представления информации и управления системой для технолога;

4. Совмещение проектирования ДСК и Зй сборки СПИД для ее изготовления; 5. Сбор, передачу и хранение

данных о электронной модели ДСК.

-материалы для изготовления; -станки с ЧПУ,

их свойства; -оборудование, процессы; -произвол ствен ные мощности; -модели фрагментов типовых решений и условия их применения; -информация о нормализованных

компонентах; - слайды технических решений.

Jó.Технологические решения

- условия применения; -ограничения;

- замечания операторов у оборудования с ЧПУ/

8.Изготовление

7.0формление

технологической

документации

- в виде гипертекстовой и WEB — ориентированной формы представления с включением 3D- моделей системы СПИД;

- в виде операционной карты по ЕСТД;

- паспорт оснастки;

■ инструкции для оператора.

6.1 .Параметризация типовых схем обработки; 6.2.Оригинальное решение: -параметризация типовых схем обработки текущими параметрами; -контроль согласованности отдельных решений между собой по размерам, допускам и т.д. -ручная доработка решений.

-подготовка управляющих программ для ЧПУ;

-формирование заказов на специальный инструмент, приспособления и заготовки; - реализация детали.

Рис. 9. Компоненты системы автоматизированной поддержки информационных решений, обеспечивающие ТПП изготовления наукоемкой детали на оборудовании с ЧПУ (на примере изготовления деталей силового каркаса авиационных конструкций (ДСК))

^^ Схема Показатель Традиционная Используемые в САПИР

Организация хранения: Бумажный архив документов, оформленных по требованиям ЕСТД Расширяемая компьютерная база знаний с согласованной нормативно — справочной информацией

Что фиксируется: В бумажном документе сохраняются только конечные результаты деятельности исполнителя В базе знаний дополнительно фиксируются правила и ограничения, приведшие к результату

Отношение руководства к накоплению знаний: Необязательное и ненужное приложение к результату деятельности Организационный бизнес - ресурсу (интеллектуальная собственность) предприятия

Хранение знаний о достигнутых успехах в процессе ТПП происходит в интересах: Отдельных исполнителей (при этом с увольнением самого исполнителя -знания теряются) Всего предприятия

Организация пополнения базы знаний: Бесконтрольно и бессистемно (вне поля внимания руководства) Планомерно и постоянно ведется отслеживание мировых тенденций

Использование базы накопленных знаний на практике: При необходимости и по желанию конкретного исполнителя Является обязательным к применению для всех исполнителей и новых проектов

Стиль использования: Пассивный - по образцу «поиска значения синуса по таблицам Брадиса» Активный - по образцу «вычисления значения синуса на калькуляторе»

Дополнительные средства обслуживания: Классификатор и оглавление архива; Ксерокопирование; Подготовка чертежей -слепышей Возможности компьютерной среды: дерево построения, хранение, электронная пересылка, копирование, оперативное обновление, распределенный доступ, доставка на рабочее место (ЛВС)

Исправление обнаруженных ошибок: Через систему извещений. Отдельный исполнитель о возникшем исправлении может узнать только при сдаче проекта Оперативно через ЛВС, по мере внесения исправления доставляются на рабочие места всех задействованных в проекте исполнителей

Влияние на обучение новых сотрудников Минимальное, т.к. в документации обычно отсутствует обоснование принятых решений Активно используется в процессе обучения вновь принятых сотрудников для введения их в курс дела

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ:

1. Решена задача, имеющая существенное значение для организации и управления

технологической подготовки производства наукоемких деталей и заключающаяся в сокращении продолжительности, повышении качества и производительности производства деталей силового каркаса авиационных конструкций на оборудовании с ЧПУ в условиях распределенной информационно - технологической среды (технолог + PLM/CAD/CAE/CAM системы + оборудование с ЧПУ + КИМ + локальная вычислительная сеть (ЛВС)), за счет перевода нормативно - справочной информации в компьютерный вид. 2. В ходе исследований установлены связи, позволяющие динамически формировать документы из параметрически настраиваемых информационных единиц; особенностью полученных связей является возможность использования в распределенной компьютерной среде гипертекстовой и WEB - ориентированной формы представления и подачи конструкторско - технологической документации.

2000г. 80-90 станков. Загрузка оборудования 4-6ч./сутки

2008г. Цех механической обработки 5 станков с ЧПУ. Загрузка оборудования 18ч./сутк

Рис. 10. Повышение эффективности производства деталей силового каркаса авиационных конструкций при использовании современных

станов с ЧПУ

Образцы деталей силового каркаса авиационных конструкций (программа выпуска 250 шт./год)

Опытное специализированное производство

3.Сокращение сроков опытного производства деталей

1.Сокращение и перераспределение времени ТПП

2.Сокращение и перераспределение трудоемкости производства

Трудоемкость производства; 100% Трудоемкость производства; 30%

в технологическая 0 обработка на □ обработка на □слесарная »контроль

подготовка станках ЧПУ универсальном обработка _оборудовании___

Экономия времени ТПП 50%

О согласование работа 20%

Рис. 11. Наблюдаемые измеиения в процессе ТПП при переходе к ИТС

3. Выявленные связи позволили сформировать модель подачи документа, состоящего из

графических и текстовых информационных единиц, параметрически настраиваемых

значениями текущих параметров в распределенной информационно - технологической

среде для обслуживания оборудования с ЧПУ.

4. Предложенная электронная форма представления и подачи конструкторско -технологической документации для ТПП деталей, реализуемых на оборудовании с ЧПУ в распределенной информационно - технологической среде, позволила:

организовать динамическое формирование и оформление по ЕСТД решений по ТПП с использованием 3D моделей, вплоть до выхода на оборудование с ЧПУ, включая решение задач сохранения в электронном виде знаний на предприятии;

- сформулировать требования к структуре и составу системы автоматизированной поддержки информационных решений задач по механической обработке деталей на оборудовании с ЧПУ;

- реализовать интеграцию знаний в компьютерной среде, сделав их важнейшим организационным бизнес-ресурсом предприятия, доступным для последующего использования;

- оперативно управлять коллективным режимом разработки и изготовления наукоемких изделий в условиях опытно - экспериментального производства.

5. Результаты исследования внедрены на научно - производственное предприятие, что подтверждается актом внедрения ЗАО «НПП Завод полимерно - композитных конструкций», и используются в учебном процессе ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» по курсу «Программирование на станках с ЧПУ» для студентов старших курсов. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Рыбаков A.B., Кожин М.В., Орлов A.A. Итеративное управление проектированием и изготовлением сложных изделий на базе компьютерных моделей в условиях информационно - технологической среды I/ Вестник компьютерных и информационных технологий, 2009, № 12, С. 21-28;

2. Рыбаков A.B., Орлов A.A., Татарова Л.А., Шамов С.А. Система автоматизированной поддержки информационных решений при выпуске изделий «под заказ» в единичном и мелкосерийном производстве в машиностроении II CAD/CAM/CAE Observer #7(51). 2009, С. 62 - 69;

3. Рыбаков A.B., Орлов A.A. Использование интеллектуальных систем для ТПП механической обработки на станках с ЧПУ // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM - 2009)/ Тезисы 9-й Международной конференции. Под ред. Е.И. Артамонова. - М.: ИПУ РАН. - 2009, С. 77.

4. Краснов A.A., Орлов А. А., Рыбаков A.B., Смоленцева Л.А., Татарова Л.А. Организация и управление технологической подготовкой производства наукоемких деталей в условиях информационно - технологической среды (на примере деталей силового каркаса в опытно

- экспериментальном производстве) // CAD/CAM/CAE Observer #5(57). 2010, С. 70-78 .

Подписано в печать:

13.11.2010

Заказ № 4517 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

1.Промышленная автоматизация: движение от «локальной» автоматизации к информационной поддержке жизненного цикла изделия

1.1. С чего начиналась автоматизация

1.2. Качественный скачок

1.3. Новые задачи - новые решения

1.4. РЬМ - система крупным планом

1.5. Бережливая информатизация

1.6. Новые требования к организации деятельности предприятия

1.7. Новая роль информатизации

1.8. Проблемы «тяжелых» технологий

1.9. Быстрые результаты

1.10. Новые формы организации информатизации

1.11. Выводы к главе

2. Разработка организационно - технологической схемы для проектирования и изготовления деталей силового каркаса авиационных конструкций в компьютерной среде

2.1. Модель деятельности специалиста в условиях 31) среды

2.2. Информационно - технологическая среда (ИТС)

2.3. Структура и состав базы данных

2.4. Выводы к главе

3. Управление НСИ в условиях ИТС: принципы и перспективы

3.1. Роль информации при построении системы управления

3.1.1.Информация как децентрализатор управления

3.1.2. Новый тип организации — сетевая модель управления

3.1.3. Двойственное управление — централизованно-децентрализованное

3.1.4. Информация как организационный ресурс

3.1.5.Критерии качественной информации

3.1.6. Новая разновидность управления — информационное управление

3.2. Проблема: локальность использования НСИ

3.3. Принципы решения: единство справочников и знаний

3.4. Выводы к главе

4. Применение технологии гипертекста для формирования операционной технологии на оборудовании с ЧПУ

4.1. Базовые принципы построения гипертекста

4.2. Гипертекстовая база знании 75 4.2.1. Навигация и броузииг

4.3. Создание и пополнение базы знаний 76 4.3.1. Представление пространства для решения проблемы

4.4. Метафора картотеки и метафора документа

4.5. Примеры использования

4.6. Выводы к главе

5. Система автоматизированной поддержки информационных решений при выпуске изделий «под заказ» в единичном и мелкосерийном производстве в машиностроении

5.1. Формирование требований к объекту проектирования

5.2. Разбиение систем на компоненты

5.3. Средства для макетирования технических систем

5.4. Использование проектного опыта

5.5. Организация совмещенного проектирования основного изделия и технологической оснастки для его производства

5.6. Роль и место САПИР при интеллектуализации деятельности

5.7. Выводы к главе

Актуальность работы

Сложность технологических операций, подлежащих проектированию и использованию в ходе механической обработки деталей на оборудовании с ЧПУ, непрерывно возрастает. Это явление вызвано влиянием двух групп факторов. С одной стороны рост сложности технологических операций связан с ужесточением требований к вновь формируемым свойствам деталей (усложнением обрабатываемых поверхностей, повышением требований к качеству обработки деталей и т.д.), а с другой стороны -возрастанием числа нормируемых свойств самой операции, характеризующих устойчивость, производительность, ресурсоемкость, степень экологической безопасности и т.д. Поэтому все чаще оказывается, что знаний, умений и навыков отдельных технологов недостаточно для успешного решения задач, связанных с организацией механической обработки на оборудовании с числовым программным управлением (ЧПУ). И, вследствии влияния этих факторов возрастает плата за ошибочные решения в виде: продолжительности, трудоемкости и стоимости проектирования технологических операций. Кроме того, в последнее время наблюдается дефицит квалифицированных технологов, владеющих всем арсеналом методов и средств, необходимых для разработки высокоэффективных технологических операций по механической обработке для оборудования с ЧПУ.

Именно поэтому возникла потребность в механизме, который позволяет накапливать, хранить и представлять для использования специалистом проверенных на практике и специально подготовленных в компьютерной форме комплексов знаний по организации и реализации процессов проектирования технологических операций определенных классов (в нашем случае - это детали силового каркаса авиационных конструкций, получаемые механической обработкой на оборудовании с ЧПУ), а также готовые для применения на рецептурном уровне средства построения операционных технологий для гаммы деталей из данного класса с учетом предпочтительных параметров их реализации на оборудовании с ЧПУ. В качестве такого механизма в настоящей работе рассматривается система автоматизированной поддержки информационных решений САПИР (рис. 1).

Основные причины, побудившие к созданию САПИР по проектированию технологических операций для механической обработки на оборудовании с ЧПУ, могут быть сформулированы следующим образом:

• Высокая стоимость используемых основных средств современного производства в машиностроении (станки с ЧПУ, РЬМ/САО/САЕ/САМ системы, координатно -измерительные машины (КИМ) и т.д.);

Расширение класса проектируемых технологических операций, используемых при механической обработке на постоянно обновляемом оборудовании с ЧПУ, в результате чего становится возможным получение в производственных условиях принципиально новых деталей (например, с токарно - фрезерным типом обработки), ранее плохо приспособленных для изготовления в производственных условиях из -за отсутствия приемлемых технологических решений;

Предложение плана действий

Получение подсказки

Визуальное моделирование

Выдача результатов информационных решении

Управление оперативной деятельностью

Система автоматизированной поддержки информационных

Обращение за помощью для оешения задач ТИП

С. I

4» (4 и ;

V I 1

СП '

Пополнение

САПИР нормативно -справочной информацией из внешней среды

Передача данных в компьютерной форме на исполнение

ТЗ на изготовление детали е$нологическа» \ среда: /-САО/САЕ/САМ; - станок с ЧПУ; -КИМ; -ЛВС.

Архивирование выполненных разработок

Обработанная деталь

Рис. 1. Роль и задачи системы автоматизированной поддержки информационных решений (САПИР) при интеллектуализации деятельности технолога по работе с оборудованием с ЧПУ

• Максимизация степени полноты, достоверности (или) точности проектных решений при разработке новых технологических операций (минимизация числа проектных решений, дорабатываемых по результатам освоения новых технологических операций в ходе натурных экспериментов на оборудовании с ЧПУ), в результате чего повышается производительность и снижаются трудоемкость и стоимость технологической подготовки производства (ТПП) различных изделий;

• Необходимость использования при ТПП множества согласованных между собой компьютерных моделей (ЗО - заготовка, динамически изменяемого ЗБ состояния системы «Станок - Приспособление - Инструмент - Деталь» в ходе механической обработки и ЗБ- деталь);

• Обеспечение наблюдаемости («прозрачности») процессов проектирования технологических операций;

• Попытка снизить степень зависимости качества организации и реализации процессов проектирования технологических операций для оборудования с ЧПУ от уровня квалификации участвующих в проектировании и изготовлении исполнителей.

В качестве методологических основ исследований, используемых при построении САПИР для проектирования технологических операций на станки с ЧПУ, представляется целесообразным использовать:

• реинжиниринг, обеспечивающий возможность перехода от традиционного подхода к проектированию операционной технологии с использованием «бумажных» носителей к компьютерным базам данных и знаний для автоматизированной поддержки информационных решений при работе на оборудовании с ЧПУ с использованием электронных форм представления документов;

• аппарат компьютерного моделирования, который, базируясь на теоретических основах решения задач технологии машиностроения, в ходе итерационных экспериментов на ЭВМ дает возможность установить с высокой степенью точности рабочие показатели технологических операций; и как следствие этого минимизировать количество выходов для отладки обработки заготовки в ходе натурных экспериментов с использованием оборудования с ЧПУ;

• аппарат трехмерной графики, обеспечивающий на новом уровне решение пространственных геометрических задач в ходе ТПП для оборудования с ЧПУ. Рассматриваемая в диссертационной работе САПИР ориентирована на использование в опытном производстве, обслуживающем НИИ и КБ авиационного профиля, и должна обеспечивать устойчивую работу в следующих условиях:

• в каждый момент времени началу или продолжению решения» подлежит не какая -либо одна задача по формированию операционной технологии для обработки на оборудовании с ЧПУ, а поток задач, для реализации которого используется несколько десятков единиц оборудования с ЧПУ;

• продолжительность решения задач измеряется в общем случае десятками дней с прерываниями и возобновлениями процесса ТПП, многократными итерациями с геометрическими и технологическими параметрами, параллельной проработкой альтернативных вариантов решений и т.д.;

• данные о полученных результатах, а также о самом процессе решения (составе проектировщиков, использованных способах, инструментах и режимах) должны сохраняться с высокой степенью полноты и точности до принятия решения об уничтожении этой информации;

• каждая: данная задача по формированию операционной технологии для оборудования с ЧПУ решается в общем случае более чем одним технологом - программистом, и в процессе решения в коллективе разработчиков могут происходить частичные или полные замены, пополнения или;; сокращения; члены коллектива разработчиков обладают существенно различными правами в части принятия и оценкиважнейших, решений;

• в качестве субъектов проектирования; использующих СА11ИР, рассматриваются инженерно; - технические и/или научно — технические работники НИИ1 и КБ, не: имеющие специальной; подготовки! по проц)аммированию управляющих программ и применению оборудования, с ЧПУ;

• ресурсы САПИР не: остаются во времени постоянными - в отдельные отрезки времени они могут обновляться и возрастать;

• актуальность и важность отдельных задач> проектирования операционной технологии для оборудования с ЧПУ также может резко меняться« во времени. В этих условиях планирование потока задач для реализации на оборудовании с ЧПУ (а в составе подразделения их насчитывается порядка' 30 единиц) на каждом данном отрезке времени должно поддерживаться средствами самой САПИР.

Целью данной' работы; является1 сокращение продолжительности? и повышение качества, и. производительности процесса технологической подготовки производства наукоемких деталей на оборудовании • с ЧПУ в условиях распределенной; информационно -технологической среды (технолог + РЕМ/САБ/САЕ/САМ! системы + оборудование с ЧПУ + КИМ5 + локальная вычислительная сеть (ЛВС)), за счет: перевода г нормативно - справочной информации в, компьютерный вид. . ,

В- качестве примера; для; демонстрации возможностей САПИР по повторному использованию знаний в ходе ТПП для оборудования с ЧПУ выбрана обработка деталей-силового каркаса, авиационных конструкций в условиях опытно экспериментального производства.

Для: достижения поставленной; в работе цели потребовалось решить, следующие задачи:

1. провести анализ процесса. ТПП для производства деталей силового каркаса авиационных конструкций на оборудовании с ЧПУ в опытно - экспериментальном производстве;

2. выявить особенности решения технологических задач при механической обработке деталей силового каркаса в условиях использования распределенных PLM/CAD/CAE/CAM систем при ТПП для оборудования с ЧПУ;

3. разработать требования к структуре и составу САПИР по ТПП деталей силового каркаса с использованием оборудования с ЧПУ;

4. обосновать использование гипертекстовой и WEB - ориентированной формы представления результатов решения задач по ТПП;

5. продемонстрировать возможности и эффективность использования электронной формы представления и хранения результатов решения задач по ТПП для использования на оборудовании с ЧПУ (на примере обработки деталей силового каркаса авиационного назначения).

Научная новизна работы заключается в:

1. обосновании, разработке и использовании электронной интерактивно заполняемой информационными единицами формы представления и подачи знаний с конструкторско -технологической документацией для ТПП деталей, реализуемых на современном оборудовании с ЧПУ в распределенной компьютерной среде;

2. разработке связей, позволяющих динамически формировать документы в распределенной компьютерной среде в виде гипертекстовой и WEB - ориентированной формы представления и подачи конструкторско - технологической документации;

3. разработке обобщенной модели структуры и состава САПИР1 применительно к решению задач подготовки производства в условиях информационно - технологической среды (ИТС) и электронной интерактивно заполняемой формы представления и подачи знаний;

4. разработке методики решения задач по оперативному управлению коллективным режимом разработки и изготовления наукоемких изделий в условиях опытно - экспериментального производства и сохранения в электронном виде знаний на предприятии, которые накапливаются для последующего использования.

Практическая ценность работы состоит в разработке методического и информационного обеспечения САПИР по проектированию технологических операций для механической обработки на современном оборудовании с ЧПУ, организацией динамического формирования и представления документации на технологический процесс в компьютерной форме с использованием 3D моделей, интеграцией знаний в компьютерной среде' и организацией коллективного режима разработки и изготовления наукоемких изделий в условиях опытно - экспериментального производства, а также методических указаний к лабораторным работам по курсу «Программирование станков с ЧПУ».

5. Результаты исследования внедрены на научно - производственное предприятие, что подтверждается актом внедрения ЗАО «НПП Завод полимерно - композитных конструкций», и используются в учебном процессе ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» по курсу «Программирование на станках с ЧПУ» для студентов старших курсов.

104

1. Ступаченко A.A. САПР технологических операций. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. 1988. 234 с.

2. Балушок К., Богуслаев А., Липский Е., Мозговой В., Реученко В., Ясинский Е. Автоматизация технологической подготовки производства ОАО «Мотор Сич» в среде АСТПП на базе комплекса TechCARD/Search //САПР и графика. 2009. №8. С.80-83

3. Ловыгин A.A., Васильев .В., Кривцов С. Ю. Современный станок с ЧПУ и CAD/CAM система. М.: Эльф ИПР. 2006. 286с.

4. Базовый курс по станкам с ЧПУ. Sandvik Coromant. 2007. 82с.

5. Зильбербург А.И., Молочник В.И., Яблочников Е.И. Информационные технологии в проектировании и производстве. СПб. Политехника. 2008.- 304 с.1. Глава 1

6. Зыков Олег Промышленная автоматизация: движение от САПР к PLM , LT News hltp://ci(fomm.ru/consulting/arficles/plm/12. ENGINEERING. COM

7. ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих устройствах вывода ЭВМ ГОСТ 2.004-88. — М.: Издательство стандартов, 1989.- 40с.

8. ЕСТД. Общие требования к комплектности и оформлению документов на типовые и групповые процессы (операции). М.: Издательство стандартов, 1985.- 41с.

9. Технология машиностроения. Ч Ш. Правила оформления технологической документации: Учеб. Пособие/Жуков Э.Л., Козарь И.И., Розовский Б.Я. и др.; под ред. Мурашкина С.Л. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999.- 59с.

10. ГОСТ 14. 205-83. Технологическая подготовка производства. — Ml: Издательство стандартов, 1983. — 40 с.

11. Рыбаков A.B. Особенности выбора графической среды для промышленного проектирования объектов машиностроения // Информационные системы. 2002. №5. С. 13-20

12. Машиностроительное проектирование без лишних затрат (часть 1) CAD/CAM/CAE Observer, 2010, №5 (57), стр. 34-37

13. Управление жизненным циклом изделия с помощью ENOVIA V6 CAD/CAM/CAE Observer, 2010, №1 (53), стр. 23-27

14. Минеев М.А., Прокди Р.Г. Pro/ENGINEER WILDFIRE 2.0/3.0/4.0. Самоучитель. Книга + ВИДЕОКУРС СПб.: Наука и Техника, 2008.- 352 с.

15. Мюррей Д. SolidWorks. М.: Лори, 2001, 458 с

16. Kurland R. Новая версия Solid Edge с синхронной технологией от Siemens PLM Software изменит подход к твердотельному моделированию CAD/CAM/CAE Observer, 2008, №5 (41), стр. 46-50

17. Кочан И. Т FLEX DOCs 2010: программ много хранилище одно САПР и графика 2010, №8, стр. 80-83

18. Dickin Р. Сотрудничество AMRC и DELCAM — будущее наступает уже сегодня CAD/CAM/CAE Observer, 2008, №5 (41), стр. 66-67

19. Колчин А.Ф., Овсянников М.В., Стрекалов А.Ф., Сумароков С.В. Управление жизненным циклом продукции.- М.:Анахарсис, 2002.-304 с.

20. Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Павлов В.В., Рыбаков А.В. Информационно-вычислительные системы в машиностроении (СА./^-технологии). М.: Наука, 2003, 292 с.

21. Кульга К.С. Автоматизация технической подготовки и управления производством на основе PLM-системы/. М.: Машиностроение, 2008. С. 265.

22. Кульга К. Разработка программного обеспечения PLM-системы на основе объектно-ориентированных методов CASE-технологий // САПР и графика. 2009. №6. С. 91-94

23. Ананьин Владимир Бережливая информатизация Intelligcnt Enterprise №12, 2009) http://www.management.com.ua/ims/imsl55.html7print

24. Зимин К., Костяков С. Практика использования ИТ на российских предприятиях. Исследование журнала Intelligent Enterprise. 2009.121. fí PMlnstitute.org.

25. Бобровски С. Архитектура ORACLE8 Изд-во ЛОРИ 1998, 316 с.

26. Кречмер Р., Вейс В. Разработка приложений SAP R/3 на языке АВАР/4 Изд-во ЛОРИ 1998, 340 с.

27. Чередниченко Александр Подходы к внедрению методологии и инструментария

28. ARIS "Корпоративныесистемы" №1, 2007http://www.management.com.ua/ims/imsl28.html7print

29. Skalle Н., Ramachandran S., Schuster М., Szaloky V., Antoun S. Aligning Business Process Management, Service-Oriented Architecture, and Lean Six Sigma for Real Business Results, © Copyright IBM Corp. 2009.

30. Котельников В. Новые бизнес-модели для новой эпохи быстрых перемен, движимых инновациями. М.: Эксмо, 2007.

31. Масааки Имаи. Кайдзен — ключ к успеху японских компаний. М.: Альпина Бизнес Букс, 2006.

32. Пэнди П.С., Ньюмен Р.П., Кэвенег Р.Р. Курс на Шесть Сигм. Как General Electric, Motorola и другие ведущие компании мира совершенствуют свое мастерство. М.: Лори, 2002.

33. Ананьин В.И. Формирование архитектуры корпоративной информационной системы путем естественного отбора. Intelligent Enterprise №17/2006.

34. Pisello T., Strassmann P. IT Value Chain Management — Maximizing the ROI from ГГ Investments. The Information Economies Press, 2003.

35. Ананьин В.И: В поисках эффективности ИТ. Части 1, 2, 3. Intelligent Enterprise №7 (201)/2009, 8 (202)/2009, 10 (204)/2009.

36. Олейник А. Институциональная экономика. М.: Инфра-М, 2000.

37. Масааки Имаи. Гемба кайдзен. М.: Альпина Бизнес Букс, 2005.

38. Костяков Сергей Фокус на процессах Intelligent Enterprise (№8, 2009) hUp.7/www.mana«cment.com.ua/ims/irn.s 154.ht ml?print

39. Нефедова Людмила ITIL на практике: чего ждать и к чему стремиться, журнал "Корпоративные системы", №2; 2008, http://www.management.com.ua/ims/ims 150.html

40. Кульга К.С. Разработка интегрированной АИС для технической подготовки и управления позаказным производством машиностроительного производства CAD/CAM/CAE Observer, 2010, №4 (56), стр. 49-56

41. Кульга К.С. Особенности внедрения на предприятиях и методы интеграции CAD/CAM/PDM/FRP/MRP/MES/PLM- и Е11Р-систем//САПР и графика. 2008. № 3. С. 91-94.

42. Кульга К.С. Автоматизация технической подготовки и управления дискретным производством на основе интеграции PLM- и Е11Р-системы//Материалы Международного форума ISICAD-2008 «PLM+ERP — информационная среда предприятия», Новосибирск, 2008 г.

43. Кульга К.С. Информационные технологии проектирования и эксплуатации мехатронного оборудования: Учеб. пос. Уфа: УГАТУ, 2008. 193 с.

44. Зинина И. О развитии САПР ТП, или Автоматизация автоматизированных систем CAD/CAM/CAE Observer, 2010, №5 (57), стр. 52-56

45. Аверченков В.И., Казаков Ю.М. Автоматизация проектирования технологических процессов: учеб: пособие для ВУЗов. Брянск: БГТУ, 2004-228 с.

46. Серебреницкий П.П., Схиртладзе А.Г. Программирование для автоматизированного оборудования. — М.: Высшая школа, 2003 592 с.

47. Разработка программного обеспечения PLM-системы на основе объектно-ориентированных методов CASE-технологий САПР и графика 6^2009 91-941. Глава 2

48. Данилин А.В., Слюсаренко А.И. Архитектура предприятия: основные определения Лекция из курса «Архич ектура предприятия» Интернет-Университет Информационных Технологий, ¡N1 Ulf.ru http://citforum.ru/consulting/articles/enterprisearch/

49. Е. Rechtin System Architecting: Creating and building complex systems Prentice-Hall, 1991

50. Данилин А., Слюсаренко А.Архитектура и стратегия. "Инь" и "янь" информационных технологий Интернет-университет информационных технологий ИНТУИТ.ру, 2005

51. В. Monin Practical SAFE 2003

52. The Pillars of Enterprise Architecture Terminology Giga, 2002

53. Defining Architecture for ГГ: A Framework of Frameworks Gartner 2002

54. What Do IT Architects Do? Gartner, 2001

55. Data Architecture 101 Giga, 2000

56. CIO Council A Practical Guide to Federal Enterprise Architecture 2001 February

57. Bredemeyer D. et al Enterprise Architecture as Business Capabilities Architecture

58. Schekkerman, J Enterprise Architecture Validation Achieving Business-Aligned and Validated Enterprise Architecture, 20031. Глава 3

59. Cearley D.W., Andrews W., Gall N. Finding and Exploiting Value in Semantic Technologies on the Web. Research Note G00148725. Gartner, May 2007.

60. Жданов Борис Новые парадигмы менеджмента Информация как аспект материального единства системы менеджмента "ИТМ. Информационные технологиидляменеджмента" №2, 2010http://www.management.com.ua/notes/newmanagementparadigms.html

61. Гулько Дмитрий Мастер-данные: найден кратчайший путь к СОА http://www.iteam.ru/publications/it/section88/article3074/print/ CNews.Ru

62. Андриченко А.Н. Управление НСИ в автоматизированном проектировании: принципы и перспективы к.т.н., andrichenko@a sconm.ги компания АСКОН, г. Москва

63. Васкевич Д. Стратегии клиент/сервер. Руководство по выживанию для специалистов по реорганизации бизнеса К.: «Диалектика», 1996. — 384 с.

64. White A. Magic Quadrant for Master Data Management of Product Data. Research Note G00158359. Gartner, July 2008.

65. Гладун А.Я., Рогушина Ю.В. Онтологии в корпоративных системах "Корпоративныесистемы" (№1, 2006) http://www.management.com.ua/ims/imsll5.html

66. Анирбан Дутта, Будущее SOA 1 — основанная на сервисах модель доставки с возможностями Web 2.0. Sales Workstream, IBM http://www.ibm.com/developerworks/ru/library/dutta/index.html

67. Андриченко A.H. "Вертикаль" новое поколение технологических САПР: объектный подход // САПР и графика. 2005. №6.

68. Бернерс-Ли Т., Хендлер Д., Лассила О. Семантическая Сеть (пер. Е. Золин http://ezolin.pisem.net/logic/semanticwebrus.html) // Scientific American. May 2001.

69. OWL 2 Web Ontology Language: Document Overview / W3C OWL Working Group. http:/Avvvvv.w3.org/TR/owl2-overview/

70. Докучаев Д., Докучаева E. Больше чем документооборот. //

71. Кугаевский С.С. Проектирование групповой операции на основе трехмерной модели технологической системы станка с ЧПУ // САПР и графика. 2008. №6. С. 109-110

72. Докучаев Д., Кузнецова Е., Зырянова Е., Бабушкин Б. С чего начинается АСТПП. Нетиповые решения на базе системы TechnoIogiCS // САПР и графика. 2008. №11. С. 20-24

73. Докучаев Дмитрий ЦЕЛЬ ПОДСКАЗЫВАЕТ СРЕДСТВА. Размышления о необходимом и достаточном в процессе построения систем автоматизации подготовки производства САПР и графика "Г2008 стр. 70-75

74. Дмитрий Докучаев. С чего начинается АСТПП.// САПР и графика. № 11. 2008. С. 20-24.

75. Вумек Д., Джонс Д. Бережливое производство: Как избавиться от потерь и добиться процветания вашей компании/пер. с англ. — М.: Альпина Бизнес Букс, 2005. 473 с.

76. Батоврин В.К., Зиндер Е.З., Архитектура предприятия и сервисный подход "Корпоративные системы" №4 и №5, 2006

77. М. Портер, X. Таксутн, М. Сакакибара. Японская экономическая модель: может ли Япония конкурировать. — М.: Альпина Бизнес Букс, 2005.

78. Сенге Питер М. Пятая дисциплина: искусство и практика самообучающейся организации. М.: Олим-Бизнес, 19991. Глава 4

79. Эпштейн B.JI. Гипертекст новая парадигма информатики, //Автоматика и Телемеханика, / N 11, 199142. http://www.ipu.ru/publ/epstn.htm43. http://www.win.tue.nl:80/win/cs/is/debra/cursus/review-l.html

80. Технология машиностроения. Ч Щ. Правила оформления технологической документации: Учеб. Пособие/Жуков Э.Л., Козарь И.И., Розовский Б.Я. и др.; под ред. Мурашкина С.Л. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999,- 59с.

81. Эпштейн В.Л. Гипертекст новая парадигма информатики, //Автоматика и Телемеханика, / N 11, 1991

82. Websters New World Dictionary of the American Language // The World Publishing Company, 1969; можно найти также в Интернет по адресу: http://c-gp.cs.cmu edu:5103/prog/webster? / DUMMY PUSH

83. Параджанов В.Д. Как улучшить работу ума. (Новые средства для образного представления знаний, развития интеллекта и взаимопонимания) М.: Радио и связь, 1998, - 352 с.

84. Википедия— проект свободной многоязычной энциклопедии. Интернет-ресурс. Открытый доступ, русскоязычный раздел (http://ru.wikipedia.org).

85. Геннадий Верников XML и технологическая эволюция КИС 27 Мая 2009, 21:34 httD://vernikov.n.i/informacionnve-tchnologii/cro-.sistemy/item/25-xml-.html

86. Фаулер М., Скотт К. UML в кратком изложении: Применение стандартного языка объектного моделирования. М.: Мир, 1999.1. Глава 5

87. Рыбаков A.B. Обзор существующих CAD/CAE/CAM-систем для решения задач компьютерной подготовки производства. Информационные технологии, 1997, №3, с. 2-8

88. Рыбаков A.B. Особенности выбора графической среды для промышленного проектирования объектов машиностроения. "Информационные системы", 2002, №5, с. 13-20

89. Соломенцев Ю.М., Митрофанов В.Г., Павлов В.В., Рыбаков A.B. Информационно-вычислительные системы в машиностроении CALS — технологии/ М.: Наука, 2003, 292 с.

90. Рыбаков Анатолий, Евдокимов Сергей, Краснов Андрей, Никонов Николай Переход от традиционных стандартов предприятия к компьютерным базам знаний. CAD/CAM/CAE Observer, 2003, №3 (12), стр. 14-20

91. Рыбаков A.B., Евдокимов С.А., Мелешина Г.А. Создание автоматизированных систем в машиностроении. М., Станкин, 2001, 157с.

92. Лайкер Дж., Морган Дж. Система разработки продукции в Toyota: люди, процессы, технологии.- М.: Альпина Бизнес Букс, 2007.-440с.

93. Рыбаков A.B., Орлов A.A., Татарова Л.А., Шамов С.А. Система автоматизированной поддержки информационных решений при выпуске изделий «под заказ» в единичном и мелкосерийном производстве в машиностроении. CAD/CAM/CAE Observer, 2009, №7 (51), стр. 63-69

94. Казаков Алексей Обработка «корпусных» деталей в CAD/CAM/CAPP-системе ADEM-V САПР » графика 1 Г2007 стр. 94-96ají» * чвкк