автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Программные средства адаптации САПР ТП к условиям приборостроительного производства

ВВЕДЕНИЕ.'.

ГЛАВА I. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА И ПУТИ ЕЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

1.1. Исследование структуры ТПП и задачи сокращения ее сроков. ®

1.2. Основные направления совершенствования

1.3. Современное состояние разработок систем автоматизированного проектирования технологических процессов. 1-?

1.4. Разработка гибкой технологии проектирования САПР "Ш - эффективный путь повышения адаптивных свойств системы.

1.5. Выводы. Постановка задачи.

ГЛАВА П. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СТРУКТУР САПР ТП С ЦЕЛЬЮ УНИФИКАЦИИ И СТАНДАРТИЗАЦИИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ.

2.1. Анализ структур данных, используемых при автоматизированном проектировании.

2.2. Определение структурных уровней информационной системы САГ1Р ТП.

2.3. Язык описания табличных структур данных и реализация их внутреннего представления.

2.4. Система управления табличными структурами.

2.5. Выводы и основные результаты по главе.

ГЛАВА Ш. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВАРИАНТНЫХ СВОЙСТВ ЯЗЫКА ОПИСАНИЯ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ АДАПТАЦИИ ОБЩЕСИСТЕМНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

3.1. Способы представления конструкторско-технологической документации в памяти

3.2. Сравнение систем описания конструкторско-технологической документации и разработка универсальной синтаксической структуры элемента описания языка ОКТЕД.

3.3. Транслятор с языка ОКТЕД, как средство адаптации САПР ТП к изменениям входного языка и модели изделия.

3.4. Генератор вывода технологических документов как средство адаптации САПР ТП к изменениям структуры и содержания комплекта выходных документов. -LU"

3.5. Монитор САПР ТП - инвариантное средство управления информационно-связанным программным комплексом.

3.6. Выводы и основные результаты по главе.

ГЛАВА 1У. ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО,АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ САПР ТП С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ АДАПТИВНЫХ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

4.1. Типовые математические модели, применяемые при разработке САПР ТП.

4.2. Организация процедуры принятия решений в процессе технологического проектирования.

4.3. Информационная стыковка САПР TI1 и АСУП предприятия.

4.4. Средства адаптации САПР ТП к системе взаимосвязанных подсистем АСУ в производстве изделия.

4.5. Выводы и основные результаты по главе.

ГЛАВА У. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ЕС ЭВМ (КАСКАД).

5.1. Технические характеристики и функциональные блоки системы.

5.2. Информационное обеспечение САПР ТП

КАСКАД.

5.3. Подсистема трудового нормирования системы КАСКАД.

5.4. Выводы и основные результаты по главе.

Одной из важнейших задач связанной с созданием гибких автоматизированных производственных систем является внедрение технологии, позволяющей быстро и эффективно перестраивать производственный процесс на изготовление новой продукции, а также осуществлять технологическую подготовку производства (ТПП) изделий в максимально сжатые сроки. Актуальность задачи сокращения сроков ТПП обусловлена в настоящее время рядом факторов, основными из которых являются: снижение серийности и усложнение изделий, а также сокращение численности технологических служб.

Разработка технологических процессов (ТП) - одна из наиболее трудоемких составляющих ТПП, они являются основой для определения следующих технико-экономических показателей: материальных и трудовых нормативов, потребности в инструменте, загрузки оборудования и решения ряда задач управления производством. В связи с этим, особенно актуальной является автоматизация процесса технологического проектирования посредством разработки и внедрения систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП).

В свою очередь, создание широкоуниверсальной САПР ТП, позволяющей автоматизировать проектирование ТП на различные виды работ, является чрезвычайно сложной и трудоемкой задачей, которая не может решаться для каждого предприятия в отдельности. Разрабатываемые САПР ТП должны обладать высокими адаптивными свойствами, легко настраиваться на новые виды изделий и изменяющиеся производственные условия.

Несмотря на значительные успехи, достигнутые в области проектирования САПР ТП^ нельзя не отметить некоторые недостатки. Системы, как правило, обладают низкими адаптивными свойствами, рассчитаны на узкий класс деталей или определенный вид обработки, недостаточно оперативны, поэтому их внедрение не дает ощутимого сокращения сроков технологической подготовки производства и снижения трудоемкости проектирования ТП. Отмеченные недостатки вызваны в значительной степени тем, что вопросам проектирования системы программного обеспечения САПР ТП уделялось недостаточно внимания.

Настоящая работа посвящена исследованию проблемм, связанных с процессом адаптации САПР ТП к условиям приборостроительного производства и разработке гибкой технологии проектирования систем, быстро настраивающихся на конкретное применение. Целью работы является создание программных средств адаптации САПР ТП, позволяющих уменьшить трудоемкость разработки и внедрения САПР ТП на конкретном предприятии. Указанные средства являются инвариантными относительно изменений в определенных пределах языка описания конструкторско-технологической документации, модели производственной системы, алгоритмов проектирования и комплекта выходной документации. Настройка системы на конкретное применение осуществляется путем изменения компонентов информационного обеспечения САПР ТП.

Автором предложен метод проектирования универсальных САПР ТП, обладающих повышенными адаптивными свойствами. Универсальность системы достигается созданием различных уровней автоматизации проектирования, которое осуществляется с различной степенью участия технолога в процессе принятия решений. Большая оперативность была достигнута с помощью многоуровневой процедуры принятия решений, допускающей работу системы в интерактивном режиме. Улучшение адаптивных свойств системы обусловлено тем, что программное обеспечение проектируемой САПР ТП является инвариантным относительно изменений компонентов информационного обеспечения, за счет которых происходит настройка системы на конкретное применение.

Автор выносит на защиту следующие результаты.

1. Результаты исследования значимости и характера влияния различных факторов, возникающих в процессе адаптации, на компоненты САПР ТГ1.

2. Результаты исследования информационной структуры САПР ТП, на основе которого были выделены уровни этой структуры.

3. Язык описания структур данных, применяемых при технологическом проектировании и систему управления указанными структурами.

4. Многоуровневую, универсальную процедуру принятия технологических решений, позволяющую проектировать ТП с использованием различных уровней автоматизации.

5. Язык описания конструкторско-технологической документации, с помощью которого реализуется процедура принятия решений.

6. Методологию проектирования системы программного обеспечения универсальных адаптивных САПР ТП,

7. Разработанную САПР ТП КАСКАД, система программного обеспечения которой инвариантна относительно изменений компонентов информационного обеспечения. 8 "

5.4. Выводы и основные результаты по главе

I. Разработана и внедрена на ряде приборостроительных предприятий САПР ТП КАСКАД, предназначенная для проектирования технологических процессов на механообработку, штамповку, сборочные и сборочно-монтажные работы.

2. Программное обеспечение САПР ТП КАСКАД является инвариантным относительно изменений компонентов информационного обеспечения, посредством модификации которых осуществляется настройка системы на конкретное применение.

3. САПР ТП КАСКАД является иерархической системой, различные уровни автоматизации которой характеризуются различной степенью участия технолога в процессе принятия решений.

4. Подсистема трудового нормирования САПР ТП КАСКАД разработана на основе универсального алгоритма укрупненного нормирования, позволяющего успешно определять штучное время на различные виды работ.

5. Информационное обеспечение системы создается средствами СУТАС с использованием языка описания табличных структур. Исходные данные задаются на языке ОКТЕД.

6. Система обеспечивает получение технологических документов и эксплуатационных документов самой САПР ТП КАСКАД.

7. Практический опыт адаптации САПР ТП КАСКАД и ее последующей эксплуатации показал ее высокую эффективность. Экономическая эффективность от внедрения системы на одном предприятии составляет 20-30 тыс.рублей.

8. На основе САПР ТП КАСКАД разработан пакет прикладных программ "Технология", который в 1982 г. сдан в Государственный фонд алгоритмов и программ.

- 170 ~ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Настоящая диссертационная работа, безусловно, не решает всех вопросов, связанных с проблемой повышения адаптивных свойств САПР ТП. Автором были рассмотрены наиболее актуальные аспекты проектирования систем программного, лингвистического и информационного обеспечений САПР ТП.

Ниже приведены основные результаты и выводы.

1. Исследованы факторы, оказывающие влияние на компоненты САПР ТП при адаптации системы к условиям различных предприятий.

2. Разработана гибкая технология проектирования САПР ТП, программное обеспечение которой остается инвариантным при изменении вышеуказанных факторов. Настройка системы на конкретное применение осуществляется посредством модификации компонентов информационного обеспечения.

3. Исследованы конкретные структуры данных, используемые при проектировании САПР ТП, на основе формализации которых были выявлены абстрактные структуры. Для последних разработан язык описания, формальное изложение которого приведено в работе .

4. Исследована информационная структура САПР ТП, предложен вариант ее реализации в виде трехуровневой системы, разработана система управления табличными структурами.

5. На основе анализа известных систем описания конструк-торско-технологической документации разработана универсальная синтаксическая структура элемента описания. Формальное изложение полученного языка приведено в работе. Разработан транслятор, преобразующий указанное описание в настраивающиеся модели изделия и технологического документа.

6. Рассмотрены математические модели, применяемые при проектировании САПР ТП, обоснован выбор системы ИСТРА в качестве базовой системы математического моделирования САПР ТП.

7. Рассмотрена математическая модель процесса принятия решений в САПР ТП. На ее основе с использованием вышеописанных общесистемных средств разработан технологический процессор, несколько уровней автоматизации которого позволяют проектировать технологические процессы на различные виды работ с различной степенью участия технолога в процессе принятия решений.

8. Разработан метод генерирования технологических документов, допускающий изменение в определенных пределах комплекта выходной документации, как по структуре, так и по содержанию.

9. Рассмотрены вопросы адаптации САПР ТП к комплексу взаимосвязанных систем, функционирующих на предприятии, предложен вариант реализации схемы базы данных, пригодной для совместного использования САПР ТП и АСУП предприятия.

10. Предложен универсальный алгоритм укрупненного нормирования технологических переходов, позволяющий успешно нормировать технологические процессы на различные виды работ.

11. Гибкая технология проектирования САПР ТП использовалась при разработке системы КАСКАД, которая внедрена и успешно функционирует на ряде промышленных предприятий. Программное обеспечение САПР ТП КАСКАД в процессе адаптации остается инвариантным. На основе этой системы разработан пакет прикладных программ "Технология", который сдан в Государственный фонд алгоритмов и программ.

1. Автоматизированные системы технологической подготовки производства. /Под ред.Г.К.Горанского.-М.¡Машиностроение,1976. -240 с.

2. Горанский Г.К., Бендерева Э.И. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. -М.¡Машиностроение, 1981. -456 с.

3. Элементы теории автоматизации машиностроительного проектирования с помощью вычислительной техники./Под ред.Г.К.Горан-ского. -Минск: Наука и техника, 1070. -335 с.

4. Горанский Г.К., Владимиров Е.В., Ламбин Л.Н. Автоматизация технического нормирования работ на металлорежущих станках с помощью ЭВМ. -М.: Машиностроение, 1970. -220 с.

5. Горанский Г.К., Поварич М.П., Танаев B.C. Синтез граф-схем алгоритмов арифметических функций специального вида. В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск.: ИТК АН БССР, 1969. с.14-20.

6. Горанский Г.К. Основные принципы языка преобразования конструкторской информации в цифровую форму./В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск.: ИТК АН БССР, 1969. -с.18-39.

7. Горанский Г.К. Алгоритм синтеза минимизированных граф-схемалгоритмов поиска решений./В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск: ИТК АН БССР, 1967. -с.30-83.

8. Горанский Г.К. Алгоритм поиска решений при функциональных,всюду определенных и суръективных соответствиях./В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск: ИТК АН БССР, 1966. -с.3-36.

9. Горанский Г.К. Система кодирования информации при машиностроительном проектировании. /В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск: ИТК АН БССР, 1965. -с.38-121.

10. Горанский Г.К. К теории автоматизации инженерного труда. -Минск: Изд. АН БССР, 1962. 168 с.

11. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. -Минск: Наука и техника, 1979.

12. Цветков В.Д. Методы автоматизации проектирования технических систем и дискретных технологических процессов./В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск.:ИТК АН БССР, 1979, -с.3-10.

13. Цветков В.Д. Автоматизация проектирования ТП в режиме диалога. -Станки и инструмент, 1976, №6, с.

14. Цветков В.Д. Структура и процессы функционирования самоорганизующихся автоматизированных систем проектирования./В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск.: ИТК АН БССР, 1972,-с.

15. Цветков В.Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов. -М.: Машиностроение, 1972. -240 с.

16. Цветков В.Д. Многошаговый метод проектирования с помощью ЭВМ операционных технологических процессов./В сб. Автоматизация умственного труда в машиностроении.-М.: Наука,1969. -с.45-54.

17. Цветков В.Д., Змитрович А.И. Табличные алгоритмы выбора технологических решений./В сб.Вычислительная техника в машиностроении. -Минск. : ИТК АН БССР, 1967, -с.83-90.

18. Цветков В.Д. Проектирование оптимальных технологических процессов в единичном и мелкосерийном производстве с помощью ЭВМ./В сб.Математические методы в организации и экономике производства.-М.¡Машиностроение, 1966, -с.16-35.

19. Цветков В.Д. Анализ структурных схем технологических операций. /В сб. Автоматизированные системы управления.-Минск.: Изд. ЦНИИТУ, 1965, -с.400-410.

20. Цветков В.Д. Принцип автоматизации проектирования оптимальных: технологических процессов в машиностроении.-Машиностроитель, 1965, №6, -с.7-10.

21. Цветков В.Д. Система кодирования и вопросы построения языка для описания исходной информации при технологическом проектировании./В сб. Вычислительная техника в машиностроении. -Минск. : Изд. АН БССР, 1965, вып.1, -с.193-210.

22. Цветков В.Д., Рыдник В.М. Автоматизация проектирования технологических процессов обработки корпусных деталей в мелкосерийном производстве./В сб.Автоматизированные системы управления. -Минск.: Изд. ЦНИИТУ, 1965, -с.369-399.

23. Митрофанов С.П., Гульнов Ю.А., Куликов Д.'Д. Автоматизация технологической подготовки серийного производства.-М.: Машиностроение, 1974, 360 с.

24. Митрофанов С.П. Научная организация серийного производства. -М.-Л.: Машиностроение, 1970, 768 с.

25. Митрофанов С.П., Логашев В.Г. Применение вычислительных машин для группирования деталей, 1965, №6, -с.4-7.

26. Митрофанов С.П. Научные основы групповой технологии.-Л., Машгиз, 1960.

27. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ.-М. '.Машиностроение, 1976

28. Капустин Н.И. Ускорение технологической подготовки механосборочного производства.-М.¡Машиностроение,1976.-256 с.

29. Капустин Н.М., Аров A.A. Проектирование маршрута обработки деталей машин с помощью ЭВМ.-Машиностроение: Известия вузов,1973, F7, -с.172-176.

30. Карташов H.H., Кузнецов Л.А. Общее формальное описание системы автоматической подготовки производства./В сб. Кибернетика (Луганское отделение), Киев, 1968, вып.I,-с.15-17.

31. Кузнецов Л.А. Построение универсальных алгоритмов и стандартных программ проектирования маршрутов.-Стандарты и качество, 1974, №3,-с.61-65.

32. Челищев Б.Е., Бобкова И.В. Автоматизированные системы технологической подготовки производства.-М.¡Энергия,1975.

33. Старец A.C. Исследование особенностей и связей конструктивно-технологических элементов и разработка метода технологического проектирования с помощью ЭВМ (Автореферат на соиск.учен.степени канд,техн.наук).-Л." ЛИМТО, 1976.

34. Управление производством новых изделий./Андерсон А.Р., Граненко Б.А., Мартынов Э.З., Мироносецкий Г.Б.-Новосибирск: Наука, 1980, 215 с.

35. Павлов В.В. Математическое обеспечение САПР. -М.: МФТИ, 1978, 76 с.

36. САПР. Общие принципы разработки математических моделей объектов проектирования: Методические рекомендации/ГК СССР по стандартам ВНИИНМАШ, МАТИ -Москва, 1980, 120 с.

37. Павлов В.В. Проектирование технологических процессов и технологической оснастки для сборки узлов и агрегатов. -М.: МАТИ, 1978.

38. Павлов В.В., Соколов В.П., Самсонов О.С. Проектирование технологических процессов сборки на ЭВМ "Минск-32".-М.: МАТИ, 1978.

39. Павлов B.B. Математические модели процессов механосборки в автоматизированных системах технологического проектирования./В сб.Автоматизация технологического проектирования. -М.: Изд.стандартов, 1977.

40. Павлов В.В. Математическое моделирование технических систем при автоматизированном синтезе рациональных технических решений./В сб.Методы выбора и оптимизации проектных решений. -Горький: ГГУ, 1977.

41. Павлов В.В., Сорокин A.B. Анализ процессов построения АСТПП в машиностроении./В сб. Труды ХХП научной конференции МФТИ. Серия "Аэродинамика и прикладная математика". -Долгопрудный: ММ, 1977.

42. Павлов В.В. Некоторые особенности АСТПП в производстве сложных изделий./В сб.Автоматизация технологической подготовки на основе ЕСТПП.-М.: Изд.стандартов, 1976.

43. Павлов В.В. Основы автоматизации проектирования технологических процессов сборки летательных аппаратов. -М.:МАТИ, 1975.

44. Павлов В.В. Методы базирования и сборки летательных аппаратов. -М.: МАТИ, I960.

45. Лысенко Ю.В., Павлов В.В., Хухорев B.C., Шумакова Л.С. Основы автоматизации проектирования технологических процессов изготовления монолитных элементов конструкции летательных аппаратов. -М.: МФТИ, 1977.

46. Автоматизированная система проектирования технологических процессов механосборочного производства./Под ред. Н.М.Капустина. -М.: Машиностроение, 1979.

47. Мельников И.А., Мяртин К.О., Прууден Э.В., Прууден Ю.И., Пукк P.A., Саар Х.Я., Тамм Б.Г. Метасистема для создания информационно-связанных специализированных систем програм49.