автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка специализированного интерфейса дляинтеграции систем конструкторского и технологическогопроектирования и системы оперативного управления



На правах рукописи

Высочин Сергей Владимирович

Разработка специализированного интерфейса для интеграции систем конструкторского и технологического проектирования и системы оперативного управления

Специальность 05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и

производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работ ммжшнснл » Московском государственном университете «Станкнн»

'1ЦМ10.1ШГ11ЧССК0М

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Фролов Е. Б.

доктор технических наук,

профессор

Саксонов Е. А.

кандидат технических наук Рыбаков А. В.

Ведущее предприятие: Институт машиноведения

АН им. Благонравова

Защита состоится «,?£ » года в Ю часов

гсЯЗоветаКО!

на заседании ДиссертационногсгСовета К 063.42.04 при Московском государственном технологическом университете «Станкин» по адресу: 101472, ГСП, Москва, К-55, Вадковский пер., д. За.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета за один месяц до защиты.

Автореферат разослан « ¡ч о (Я. 1997 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета К 063.42.04,

д.т.н., профессор А. Ф. Горшков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Наметившаяся в 1996-м году в России и других странах СНГ финансовая стабилизация является весьма важным фактором, способствующим росту промышленного производства. Вслед за подъемом производства будет увеличиваться потребность в современных средствах автоматизации, учитывающих как мировой экономический опыт, так и особенности организации отечественной промышленности.

В последние годы в мировой практике накоплен значительный опыт автоматизации мелкосерийного и серийного производства, удельный вес которого во всем мировом продукте, по данным Международного центра технологии машиностроения, составляет не менее 70%. На сегодняшний день направление развития автоматизации на машиностроительных предприятиях определяется концепцией компьютеризированного интегрированного производства (КИП), включающего информационную технологию в качестве важнейшего компонента производственного процесса.

Вопросам оперативного планирования и управления в интегрированных машиностроительных производствах посвящены работы многих отечественных ученых: Белянкина П.Н., Васильева В.Н., Горнева В.Ф., Емельянова В.В., Лищинского Л.Ю., Макарова И.М., Митрофанова В.Г., Первозванского A.A., Соломенцева Ю.М., Сосонкина B.JI., Султан-Заде Н.М., Третьякова Э.А., Чудакова А.Д. и др. Основным результатом работ этих ученых стало создание методологических основ построения современных иерархических систем управления, соответствующих различным условиям и требованиям отечественных машиностроительных производств.

В МГТУ «Станкин» была разработана и внедрена на многих машиностроительных предприятиях интегрированная система оперативного управления мелкосерийным и единичным производством «Фобос». Длительный опыт промышленной эксплуатации системы позволил выявить ряд направлений по ее совершенствованию в рамках организации КИП.

Одна из важнейших задач, стоящих перед разработчиками КИП, это объединение отдельных инженерных подразделений предприятия в единый информационно-технологический комплекс. Составной частью этой задачи является проблема организации информационных связей между системами автоматизированного проектирования и системами оперативного планирования и управления.

Таким образом, на современном этапе возникла важная научная и практическая проблема создания систем оперативного управления КИП, функционирующих в условиях мелкосерийных и единичных производств, и

интегрирующих н себе шмможносш технологической подтншкн с возможностями доступа к данным, полученным на этапе автоматизированной подготовки чертежно-коиструкторской документации.

Целью работы является сокращение сроков конструкторско-технологической подготовки и планирования в мелкосерийных и единичных производствах при помощи интеграции систем оперативного управления и автоматизированного проектирования.

Научная новизна. К новым результатам, полученным в процессе проведения исследований по диссертационной работе, можно отнести следующее:

1. Проанализированы и формализованы информационные связи между системами оперативного управления и системами автоматизированного проектирования.

2. Разработаны методика и алгоритм быстрого ввода, поиска и просмотра конструкторско-технологической информации на этапе технической подготовки производства применительно к цехам механообработки для мелкосерийных и единичных производств.

3. Предложен и обоснован алгоритм преобразования архива технологическиой информации к новой модели данных.

4. Разработаны алгоритмы документирования результатов работы интегрированной системы оперативного управления мелкосерийным и единичным производством.

Научные исследования проводились с учетом современных требований к вычислительной части, интерфейсу и сетевым возможностям программных продуктов.

Практическая ценность состоит в том, что на основании проведенных теоретических исследований созданиы и внедрены в промышленную эксплуатацию (в составе Windows-вepcии системы «Фобос») следующие программые средства:

♦ пакет процедур быстрого поиска и просмотра чертежно-конструкторской документации в подсистеме автоматизированной технологической подготовки производства;

♦ подсистема преобразования технологической информации в формат таблиц баз данных, позволяющая существенно сократить время ввода исходной информации при переходе к использованию новой, более эффективной версии системы оперативного управления;

♦ подсистема документирования для внутрицеховой системы оперативно-диспетчерского управления.

Скорость технологической подготовки производства в результате увеличилась в 2,5-3 раза. При этом существенно снизилась вероятность ввода ошибочных исходных данных.

В конечном итоге, за счет рациональной загрузки оборудования и оптимального оперативно-диспетчерского управления материальными потоками удалось увеличить фондоотдачу технологического оборудования и уменьшить объем незавершенного производства, а также обеспечить рациональное использование трудовых ресурсов.

Реализация результатов.

Разработанные в диссертации подсистемы быстрого просмотра графических файлов, преобразования архива технологических процессов и документирования результатов внедрены в промышленную эксплуатацию в инструментальных производствах акционерных обществ «AMO ЗИЛ» и «Москвич».

Апробация работы.

Результаты работы докладывались:

♦ на Третьем Международном конгрессе «Конструкторско-технологическая информатика» - КТИ-96 (Москва, 1996 г.);

♦ на научном семинаре кафедры Информационных технологий и вычислительных систем МГТУ «Станкин».

Публикации: по теме диссертации опубликовано 5 работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы ( /¿^"наименований).

Работа изложена на страницах машинописного +екста,

содержит /9 рисунков, — таблиц и ¿\ приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются основные задачи и положения, выносимые автором на защиту. Приводится структура и общее содержание работы по главам.

В первой главе проведен анализ существующих экспертных систем производственного планирования, а также проанализированы современные компьютерные средства доступа к конструкторской графической информации.

- ц -

Хорошо и шесшы два подхода к решению произволеIценных задич. один из них основан на знаниях и опыте человека, а другой па применении технологии оптимизации. Так как ни один из перечисленных подходов не является универсальным, продолжается поиск других путей решения проблемы. В частности, в качестве альтернативы подхода, базирующегося на человеческом опыте и знаниях, были разработаны так называемые экспертные системы.

В современных условиях разработка ряда инструментальных систем программного обеспечения в области искусственного интеллекта открыла возможности для более широкого применения экспертных систем в области производственного планирования, а также обслуживания и диагностирования технологического оборудования. Решения, принимаемые по многим возникающим проблемам, в этих областях зависят, главным образом, от опыта инженерно-технического персонала. В тех случаях, когда решение проблемы может быть достигнуто аналитическими методами, к экспертным системам не прибегают.

Экспертные системы для решения производственных задач могут применяться, если эти задачи не могут быть решены аналитическими методами, число альтернативных решений слишком велико или когда большой объем прикладных знаний требует избирательного их применения.

Использование при создании экспертных систем производственного планирования методов искусственного интеллекта имеет два принципиальных аспекта:

1. Интеграция процессов автоматизированного проектирования и автоматизированной технологической подготовки производства;

2. Создание процессов производственного планирования на базе этой интеграции.

Важным требованием действительной интеграции двух систем является использование производственных данных единого формата, извлечение всей технической информации непосредственно из проектной базы данных САПР без привлечения специалистов в предметной области.

В настоящее время создан целый ряд систем, позволяющих автоматизировать производственное планирование. В первой главе диссертации приводится краткий обзор и основные характеристики 12 наиболее известных в мире программных реализаций систем оперативного управления, основанных на использовании экспертных систем.

Проанализировав такие системы, мы видим, что, во-первых, практически все системы используют обширные базы данных или базы знаний. Во-вторых, многие системы для решения задач производственного планирования и управления производством являются экспертными системами, то есть комплексами программного обеспечения, основанными

на алгоритмах искусственного интеллекта и предполагающие использование соответствующей информации, полученной заранее от специалистов. В-третьих, процент систем, объединяющих возможности САПР с возможностями оперативного планирования и управления, крайне невелик.

Существующие на сегодняшний день программные средства, позволяющие их пользователю получить доступ к информации, хранящейся в стандартных графических файлах, можно разделить по меньшей мере на три категории:

♦ приложения для создания и редактирования электронных чертежей;

♦ приложения-вьюеры, предназначенные для просмотра файлов векторной графики;

♦ компоненты (управляющие элементы), позволяющие включать возможности работы с CAD-файлами в создаваемые приложения.

Приложения для создания и редактирования электронных чертежей (AutoCAD 12 и 13, CADdy, TFlex, Visual CADD и др.) обладают наиболее широким набором возможностей. С их помощью пользователь может осуществлять широкий круг работ по созданию, редактированию, хранению чертежно-графической документации, а также отображению чертежей на различные устройства графического вывода. Для диалога пользователя со многими системами данного типа, можно использовать, кроме клавиатуры и мыши, такие диалоговые технические средства, как дигитайзер или ручка. Графический экран дисплея может быть совмещен с символьным или находиться отдельно. Вывод графических объектов осуществляется как на графопостроитель, так и на растровый принтер. Система такого типа позволяют использовать цветную и трехмерную графику, работать с многослойными изображениями, библиотеками сегментов и т.д.

Важной особенностью таких систем, как AutoCAD и CADdy, является ее открытость и программируемое^, позволяющая создавать окружающие продукты, специализированные функционально или в предметной области. В AutoCADe для этого используется встроенный язык AutoLisp а также Система разработки приложений (СРП), дающая возможность создавать приложения на языке программирования СИ.

Для нормальной работы мощных CAD-систем необходим большой объем компьютерных ресурсов, что затрудняет их интеграцию с системами оперативного управления производством, также обладающими высокой ресурсоемкостыо. Кроме того, такие CAD-системм имеют высокую стоимость.

Приложения-пмосры дают возможность быстрого npocMoipa большого количества файлов векторной и растровой графики. Ряд вмосрон позволяет просмотреть файлы основных графических форма гон.

используемых н системах ави>м;и и шрошишои подиноики черк-жмо-конструкторскои документации. Ihuimiiihici но программ npocMoipa, реализованных в Windows, обладает удобным интерфейсом и хорошими возможностями настройки различных параметров, а также осуществляют поддержку интерфейса DDE, позволяющего управлять ими из других Windows-приложений.

Визуальные компоненты, предназначенные для обеспечения работы с файлами векторной графики позволяют импортировать, экспортировать, отображать, печатать и конвертировать графические файлы, включая файлы векторных изображений, созданные при помощи AutoCAD и других систем машинной графики. Визуальные компоненты можно использовать как часть компилирующих визуальных сред программирования.

Проведенный анализ показал, что для достижения поставленной в работе цели необходимо, используя современную программно-техническую среду, создать программный комплекс технологической подготовки и диспетчерского контроля, работающий на уровне цеха. Данный комплекс, наряду с другими возможностями, должен иметь интерфейс с наиболее распространенными системами автоматизированного проектирования, обладать мощными средствами хранения и преобразования данных, давать пользователю возможность документирования полученных результатов, обладать многоуровневой справочной системой.

Во второй главе излагаются основные теоретические аспекты, связанные с вопросами организации компьютеризированного интегрированного производства (КИП).

В связи с быстрым развитием и повсеместным внедрением новых информационных технологий, компьютеризация производства считается необходимым условием сокращения периода освоения новой продукции предприятием, что обеспечивает поддержку ее конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынках.

Крупные производственные объединения в нашей стране (ПО АЗЛК, АО AMO ЗИЛ, ПО «Станкозавод Красный пролетарий, ПО Урал A3, АО ЗВИ и др.), а также ведущие фирмы за рубежом (Toyota, General Electric, General Motors, IBM, Texas Instruments и др.) осуществляют широкомасштабную интеграцию своих предприятий путем последовательной автоматизации производства и работ в таких основных технических подразделениях, как конструкторские, технологические, плановые и производственные отделы. Основной предпосылкой интеграции является создание надлежащей информационной системы. Цель интеграции - создание интегрированного компьютеризированного

машиностроительного производства - КИП (Computer Integrated Manufacturing - CIM).

Автоматизированные системы управления производством могут быть классифицированы по следующим признакам.

1. По функционально-целевому назначению каждая система управления реализует набор функций, свойственных этой системе. Она определяет набор подсистем и в общем случае включает функции технологической подготовки производства, прямого управления оборудованием, информационно-диагностические, оперативного управления производством (планирования и диспетчирования), автоматизированного проектирования.

2. По типам элементов и связей между ними ГОСТ 24.103-84 различает функциональные, технические, организационные, алгоритмические, программные и информационные структуры.

Подобный подход позволяет описать практически любую систему управления в самом общем виде.

Подсистемам КИП соответствует давно сложившаяся аббревиатура:

♦ САПР (CAD- Computer Aided Design)- система автоматизированного проектирования;

♦ АСТПП (CAP- Computer Aided Planning)- автоматизированная система технологической подготовки производства;

♦ АСУ ТП (САМ- Computer Aided Manufacturing)- автоматизированная система управления технологическими процессами.

♦ АСУП (PPS- Production Planning System)- автоматизированная система управления производством.

♦ CAQ (Computer Aided Quality)- автоматизированная система обеспечения качества.

♦ САЕ (Computer Aided Engineering)- автоматизированная система инженерных расчетов.

Ниже приводится функциональная структура КИП.

На современных машиностроительных предприятиях вопросы организации эффективного управления производством имеют первостепенное значение. Усложнение производства требует своевременной обработки больших информационных потоков, на принятие решений остается все меньше времени, ошибки управления обходятся все дороже. В процесс управления вовлекается все большая часть заводского персонала. Появляются и такие процессы, скорость протекания которых не позволяет осуществлять управление ручными методами. Все эти обстоятельства диктуют необходимость повышения эффективности управления за счет его автоматизации, то есть создания и применения интегрированных АСУП.

Данные о заказах Данные ou изделиях Камееiпо

В интегрированном машиностроительном производстве принято выделять три компонента из множества всех информационных потоков: I. Информация об изделиях. В процессе разработки изделий данные о них преобразуются в конкретную концепцию - технический проект, затем проводится конструирование как всего изделия, так и отдельных его функциональных узлов. На основе спецификации изделия проектируются все его составляющие, и оформляется соответствующая конструкторская документация. Как правило, для такой деталировки изделия используется система САПР (CAD). 2 Информация о технологии изготовления изделия. В процессе разработки технологии сборки изделия и изготовления (формообразования) его отдельных деталей создается операционная и маршрутная технология, формируются требования к заготовкам, определяется потребность комплектующих (нормалях, покупных деталях), оснастке, инструменте. На этом же этапе - этапе технической подготовки производства - осуществляется программирование станков с ЧПУ, промышленных роботов, контрольно-измерительных машин. Планируются испытания изделий и отдельных узлов на различных этапах производства. На современных предприятиях перечисленные функции выполняются в системе АСТПП (САР), з. Информация о состоянии заказов. В процессе производственного планирования и управления используются данные о заказах, технологии изготовления изделий, сведения об имеющихся производственных мощностях, а также информация о текущем состоянии технологического оборудования и межоперационною

задела. Все эти данные служат целям управления материальными

потоками на уровне АСУ ТП (САМ).

Уровень АСТПП получает от систем САПР и АСУП скоординированные, реально осуществимые конструктивные решения, а также заказы на техническую подготовку производства.

Для эффективного функционирования интегрированной системы управления предприятием необходима легко доступная для пользования база данных, которая должна содержать необходимую информацию. В частности, для подсистемы АСТПП в этой базе должны быть текущие сведения:

♦ по структуре производственного заказа, спецификации изделий;

♦ по материалам, производственному оборудованию, человеческим ресурсам и производственному графику работы предприятия;

♦ по технологии формообразования заготовок, технологическим маршрутам механообработки деталей, сборки узлов и изделий;

♦ по видам технологических операций, выполняемых в отдельных производственных подразделениях, по режущему инструменту и оснастке.

По характеру отношений между подсистемами и элементами все системы управления предприятием строятся по иерархическому принципу. По числу уровней иерархии можно выделить одноуровневые и многоуровневые системы управления предприятием. Преимущественное распространение получили многоуровневые системы.

Верхний уровень системы управления предприятием с внедрением интегрированного производства в целом не изменяется. Трансформируются при этом уровни, расположенные ниже. Для создания рациональной архитектуры компьютеризированного интегрированного производства необходима эффективная информационная сеть, которая обеспечивает сбор данных о себестоимости продукции, длительности производственных циклов, эксплуатационных характеристиках оборудования, параметрах изделий и технологических процессах.

Реализация концепции КИП требует последовательной интеграции различных существующих уровней аппаратного и программного обеспечения, причем плановые показатели и ответные сообщения об их выполнении передаются на следующий функциональный уровень и запрашиваются с этого уровня.

Параллельность решения многих производственных задач, ранее решавшихся последовательно, требует усиления координации, то есть горизонтальных связей между однородными подразделениями, причем как на одинаковом уровне, так и на различных уровнях управления.

Проведенные в ходе работы над диссертацией исследования позволили выявить следующие направления развития подсистем

icximjuM ii'icckoii ношoiomkii: соисршснспюванис изапмолснсшн» i различными САПР и создание мешдон и процедур пользовательской настронки параметров генерируемом технологической документации. 15 результате наметились два направления работы над дальнейшим совершенствованием интерфейса между САПР и системами оперативного управления и планирования: обеспечение доступа к графическим данным но сети (от удаленного компыотсра-сервера) и создание методики автоматического или полуавтоматического считывания необходимых данных в ходе работы подсистемы технологической подготовки.

Сетевые технологии являются составной и неотъемлемой частью современных информационных технологий. В настоящее время происходит интенсивное развитие и совершенствование сетевого оборудования и программного обеспечения. Особенно перспективным представляется межкомпьютерный обмен данных, основанный на протоколе TCP/IP, технологии WWW и других средствах информационных сетей INTERNET/INTRANET.

Современные направления интеграции производства базируются также на внедренин универсальных программных систем доступа к данным. Особое внимание здесь следует уделить технологии «клиент-сервер». При условии реализации этой технологии приложения, функционирующие на станции-клиенте, могут получать доступ к информации серверов баз данных, которые поддерживает стандарт SQL -язык построения запросов. В данном случае клиентская часть посылает запрос серверу, который его обрабатывает и возвращает обратно только результат запроса. Таким образом, значительно снижается загрузка сети, хотя и возрастает нагрузка на сервер.

На стадии технологической подготовки оператор ЭВМ, на основании анализа чертежно-конструкторской документации, получает информацию, которую затем вводит в компьютер. При этом часть данных в явном виде . присутствует на чертеже. Это название детали, материал, код детали, вид термообработки и, в ряде случаев, габаритные размеры. Для другой части данных требуется промежуточный анализ. Один из путей совершенствования взаимосвязи CAD-PPS - создание подсистемы, позволяющей считывать эту информацию либо при помощи сканирования электронного чертежа, либо непосредственно из графического файла.

В третьей главе изложена методика интеграции системы оперативного управления мелкосерийным и единичным производством, работающей в цехе механообработки, с системами автоматизированного проектирования.

В ходе работы над диссертацией был проведен всесторонний анализ различных способов и возможностей решения задачи создания интерфейса

между подсистемами оперативного планирования и автоматизированного проектирования, определены требования к аппаратной части ЭВМ, проведено исследование соответствующих программных средств.

В результате проведенного анализа было выявлено четыре способа решения задачи оперативного доступа к чертежной документации на этапе ввода исходных данных в подсистему технологической подготовки производства:

1. создание исходных программных текстов, осуществляющих чтение графических файлов с последующим их преобразованием в изображения чертежей на экране персонального компьютера;

2. использование специальной компоненты, которая позволяет, выводить в виде чертежей файлы стандартных графических форматов;

3. вывод чертежно-конструкторской документации при помощи CAD-программы, имеющейся у потребителя;

4. просмотр чертежа при помощи специальной программы-вьюера.

Для решения задачи был выбран четвертый способ: использование специального приложения, предназначенного для просмотра чертежей. Для просмотра CAD-документов наиболее подходят: вьюер Autodesk View, разработанный фирмой Autodesk и вьюер RxView, разработанный фирмой Rasterex International. Выбор был обусловлен прежде всего тем, что при данном методе решения задачи соотношение временных затрат и эффективности конечного результата является оптимальным. В результате задача была разбита на следующие подзадачи:

1. Выбор приложения для просмотра графической информации (вьюера).

2. Организация управления вьюером в процессе ввода информации на этапе технологической подготовки:

♦ создание процедуры вызова вьюера и загрузки выбранного чертежа;

♦ обеспечение управления компонентами вьюера;

♦ создание процедуры завершения работы вьюера;

3. Настройка программы просмотра;

4. Комплексное тестирование и отладка.

Ниже приведена формализованная модель процесса управления просмотром чертежей. Процедура, управляющая вьюером, встроена непосредственно в подсистему технологической подготовки, и может быть рассмотрена как конечный автомат, получающий в такт времени t входной сигнал Х( от пользователя, системы или вьюера, имеющий внуреннее состояние Yt и формирующий выходной сигнал ^.управляющий вьюером.

IV (Zo)

V: XiXjXjX,

VI: XiXjXjXi

VH: X,XJXjX,VXIXJXJX,

VHI: X,XJXjX,VX,XJX3X,

IX: X,Xj5QX,VX1X1X3X,

Управляющая процедура может принимать пять основных состояний: Yo-начальное, Yi-ожидание открытия программы просмотра, Уг-режим просмотра чертежа, Yj-режим «закрытый чертеж», У4-ожидание начала загрузки чертежа. Входные сигналы управляющей процедуры следующие: Х|-вьюер открыт, Хг-режим просмотра включен, Хз-файл чертежа существует, Х4-ИМЯ чертежа изменено. Выходных сигналов пять Zo-ничего не делать, Zi-открыть вьюер, Zi-закрыть вьюер, Z3-3arpузить чертеж из файла, Zr3aKpbiTb чертеж.

Получая определенный набор входных сигналов, конечный автомат обеспечивает выходной сигнал, а затем переходит в другое состояние, то есть в любой такт своей работы осуществляет отображения (Х(, Yt ) => Zt и (X,,Y,)=>Yl+l.

Большинство приложений Windows, предназначенных для работы с одним документом или группой документов, в том числе и вьюеры, могут быть вызваны посредством набора в командной строке полного имени главного файла программы и полного имени файла документа.

При программировании с использованием таких языков, как Turbo Pascal for Windows и Object Pascal, разработчику приложений кроме

традиционных и новых функций языка Паскаль доступно все многообразие функций Windows API (Application Program Interface - интерфейс прикладных программ). Доступ к данным функциям позволяет широко использовать самые разнообразные возможности Windows. Для выполнения прикладной программы по командной строке в библиотеке Windows API существуют функции WinExec и CreateProcess, которые выделяет для нового приложения системные ресурсы и инициализирует начало его выполнения.

В связи с вышесказанным, вызов нужного чертежа из системы оперативного управления организуется следующим образом. В таблице Paradox, куда заносятся данные на этапе технологической подготовки, создается отдельное поле или столбец, куда вводятся названия файлов чертежей. В диалог включается специальная кнопка «CAD». После нажатия этой кнопки происходит формирование командной строки. Строка формируется из пути к файлу вьюера, имени этого файла, а также текущего значения из поля таблицы с именами файлов чертежей. Далее, эта строка копируется в функцию WinExec или CreateProcess, которая вызывает приложение загружает чертеж из текущего файла (см. рисунок ниже).

Большое количество задач, связанных с управлением работой вьюера-приложения Windows, можно решить, зная дескрипторы компонентов этого приложения. Дескриптор или идентификатор - это хранимый в памяти компьютера информационный объект, который создается в процессе генерации окна, меню и других компонентов приложения. Дескрипторы используется при вызове многих функций программного интерфейса Windows. API дает разработчику набор процедур и функций, позволяющих определять дескрипторы объектов вьюера и управлять ими непосредственно из подсистемы технологической подготовки (FindWindow, GetMenu, GetSubMenu, SendMessage, ShowWindow, IsWindow, IsWindowVisible и др.)

Другие способы управления Windows-приложением без изменения его исходного кода - это преобразование содержимого текстовых файлов и системного реестра, из которых данное приложение считывает исходную информацию, а также использование средств динамического обмена данными (DDE), средств внедрения и связывания объектов (OLE).

Используя эти подходы, удалось создать приложение-утилиту, осуществляющую настройку ряда важных для пользователя «Системой оперативного управления» параметров вьюера, в том числе таких, настройка которых при помощи средств интерфейса выоера не была предусмотрена разработчиками. Так, например, меню «Язык» даст возможность » простом диалоговом режиме установить язык, на котором будуз отображаться надписи на компонентах интерфейса RxVievv после его запуска

) фильтр по названии

ИПЕЗ

I ехнологическмй редактор

±1

Параметра ) Участок | Операцкя ] Оборудование ) Йорка вреиени

Я!ф81№*!>» ,»»Г0»0»К*..

шчраясгрн я**«шя ^^

Чертеж ?Яв; |71 Ш-292 Г У1?л 1*.

Ш(ив> ¿01 -т] Г Еегкаиг - 5?

Падение | Пяи1а нижняя ::: ' а\Г~

гг&геркал ) СТ-40Х ГОСТ 09310-71 Ы|ГСА0

-

¿1

4236плосхо-ялифо». СОЖ ;пгюско-а/мф08.станок(СОЖ) 0.10 ;0:35 6 - 1 729.01 0010 слесарно-сборочмая слесарно^сборо^я Ьрмгада 2 ] 14:00 :6 9 221 40 ОМ

___, г?: __

Х Качест»о Сэдвржанив--! Инструмент

Разработанная технология позволяет создать процедуру быстрой иастройки всей системы САО-РРБ на родной язык пользователя, что

учитывает интерес, проявленный представителями Германии и Китая к системе «Фобос». В связи с тем, что с «Фобосом» будут работать отечественные пользователи, была произведена русификация выоера.

Завершать работу приложения, предназначенного для просмотра графической информации необходимо в трех случаях: при переходе к просмотру другого чертежа (в этом случае происходит «перезапуск» выоера), при завершении просмотра чертежей и при выходе из «Системы оперативного планирования». Среда Windows предоставляет пользователю целый набор средств разной степени универсальности и разного целевого назначения, позволяющих завершить работу приложения (функции TerminateApp, TerminateProcess, сообщения WM_CLOSE, WMDESTROY, WM_COMMAND, средства DDE или OLE).

В настройку выоера, кроме изменения языка интерфейса, входит установка и подключение шрифтов AutoCAD, используемых на конкретном предприятии, установка шрифта «По умолчанию», настройка конфигурации вьюера, установка параметров и предпочтений, удаление неиспользуемых файлов. Настройка зависит от типа вьюера. В диссертации подробно описан процесс настройки RxView.

В четвертой главе приведено описание процесса решения ряда существенных проблем, возникающих в ходе реализации интегрированной системы оперативного управления единичным и мелкосерийным производством в новой программно-технической среде.

Как уже указывалось ранее, интегрированная система «Фобос» внедрена и действует на инструментальных цехах многих машиностроительных предприятий. Каждое инструментальное производство работает с некоторым набором заказов. В первой версии системы, реализованной на языке программирования Turbo Pascal версии 5.5 в среде MS-DOS, каждому заказу соответствуют текстовые файлы, в которых хранится информация о деталях. Эти файлы объединены в особый архив. За несколько лет эксплуатации системы предприятиями накоплен значительный объем данных о заказах. Благодаря тому, что заказы часто повторяются, при наличии такой базы данных в большинстве случаев после получения заказа необходимость во вводе большей части исходной информации отпадает: нужно лишь выбрать заказ из списка.

При переходе к использованию в новой версии системы «Фобос» новой модели данных (информация хранится в виде таблиц Paradox), возникает проблема доступа к архиву данных, накопленных при работе со старой версией. Необходимо либо создавать архив заново, что повлечет значительные затраты рабочего времени цехового технолога и оператора ЭВМ, либо создавать программу или процедуру, изменяющую cipyKiypy сгарых данных согласно новым требованиям.

Таким образом, при переходе на новую, более прогрессивную, модель данных возникла задача, имеющая важное практическое значение: создать особую программу-конвертер, позволяющую автоматически преобразовывать файлы заказов (текстовые файлы MS-DOS) в содержимое таблиц Paradox для Windows, являющихся составной частью новой версии системы оперативного планирования. Данная задача была разбита на следующие подзадачи:

♦ считывание исходного файла;

♦ преобразование файла из DOS-формата в WINDOWS-формат;

♦ запись данных в таблицы PARADOX;

♦ создание интерфейса программы;

Язык Object Pascal, являющийся составной частью среды Delphi допускает два способа считывания содержимого файла. Первый способ -использование процедур Read и Readln, которые были введены еще в ранних версиях Паскаля. Второй способ заключается в использовании метода LoadFromFile, относящегося к классам TStrings и TStringList. В ходе решения задачи предпочтение было отдано второму способу считывания файлов так как этот способ имеет ряд существенных преимуществ.

Во-первых, переменную А типа TStrings или TStringList можно представить в виде матрицы

Aoi Ао2 Аоз

Ап А« Аи

А21 A12 А23

... ... ... ... Amn,

где каждый элемент Aij - j-й по счету символ i-й строки. Следовательно, легко обеспечивается доступ к любому символу файла и преобразование файла или его частей. Во вторых, файл, прочитанный вторым методом, может быть легко визуализирован.

Кириллические символы преобразуемых файлов имеют коды, отличные от кодов аналогичных символов, отображаемых в таблице Paradox for Windows. Для решения проблемы необходимо привести структуру текстов в соответствие с новой кодовой таблицей. Один из возможных путей такого преобразования - создание подпрограммы, осуществляющей непосредственную замену символов в файле или текстовой строке на другие символы, соответствующие новой кодовой таблице. Такая процедура была создана и применена в программе конвертации файлов.

Все файлы, хранящие информацию о деталях и использовавшиеся в первой версии системы оперативного планирования, имеют однотипную, строго определенную структуру. После считывания файла конвертером и преобразования символов эта структура остается неизменной. В новой версии интегрированной системы «Фобос» аналогичные данные хранятся в виде двух таблиц Paradox, одна из которых является главной, а другая -подчиненной. Обе таблицы связаны между собой через ключевые поля. Для записи данных в таблицу наиболее предпочтительным оказался метод FieldByName.

В результате анализа данной задачи, к той части программы, которая касается пользовательского интерфейса были предъявлены следующие основные требования:

♦ нужно создать диалог, позволяющий быстро найти нужный файл или каталог;

♦ необходимо обеспечить возможность выбора файла или группы файлов для конвертации из списка.

Внешний вид созданного диалога показан ниже.

Диалог представляет собой гибрид навигатора по файловой системе компьютера и окна выбора строк из списка. После открытия директории с технологическим архивом в списке, находящемся посередине, появляются текстовые файлы, входящие в архив. Из этого списка пользователь может выбран, один или несколько интересующих его файлов. Имена выбранных файлов отбражаюк'ч в списке справа После нажатия кнопки

«Конисршронать» происходи! преобразование ickciob файлом, находящихся в этом списке (полученные в результате записи двух I'arailox-таблиц пользователь может просмотреть и внести изменения, если это необходимо).

Вторая проблема, связанная с реализацией интегрированной системы оперативного управления в новой программно-технической среде, связана с необходимостью документирования полученных результатов.

Принимая во внимание требования к интерфейсу современных программ и используемую программно-техническую среду, можно сформулировать ряд проблем, касающихся документирования данных, используемых подсистемой технологической подготовки.

1. Необходим вывод информации на печать в виде набора полностью или частично заполненных бланков или форм. Генерируемые документы должны соответствовать требованиям государственных и внутриотраслевых стандартов.

2. Профессиональные приложения, предназначенные для подготовки качественных выходных документов, предоставляют пользователю возможность предварительного просмотра подготовленных к печати страниц.

3. Современный программный продукт, предназначенного для вывода документов на печать и работающий в условиях производства должен обладать удобным и наглядным пользовательским интерфейсом, возможностями настройки принтера и режимов печати.

4. При создании подсистемы вывода документации на печать весьма желательно обеспечить возможности по быстрому изменению структуры существующего документа и созданию новых автоматически генерируемых и заполняемых бланков или форм документов.

Для решения этих проблем было решено создать специальное Windows-приложение «Печать документов», используя свойства и методы встроенного в среду визуального программирования Delphi объекта Printer в сочетании, где это необходимо, с функциями более низкого уровня (API), связанными с печатью. С учетом данного подхода эта проблема была разбита на следующие подзадачи:

♦ организация интерфейса, позволяющего пользователю выбрать документ для печати и установить параметры печати и настройки принтера;

♦ создание процедуры, позволяющей генерировать графическое изображение конкретной страницы конкретного документа;

♦ обеспечение предварительного просмотра документа перед печатью;

♦ создание процедуры, осуществляющей процесс вывода на печать графических изображений страниц документа;

♦ организация справочной системы.

'За выбор документа для последующей печати отвечает главное окно приложения. Данное окно состоит из списка документов, инструментальной панели с кнопками, меню и информационной панели.

» Печать документов

5 gbmcuwrb £гр«кз

шш

al&ljDfcTlJxT!

Типдакуиема Г Рабочий наряд f\s Плашта-учвтный график. <• Нормали!

- • - Ьч wvt« ниш >*• I -:,.-•• ч ."• •: Í - ■

Г. Матбрй»«>н«я карта ГгОпергттные »арируты.: Г Планово« задание---; - > Г;Технологическая карта, v

; Выбери« двкумвиг для печати

Список документов организован в виде так называемой радиогруппы (RadioGroup), которая представляет собой набор строк, содержащих названия цеховых документов. Слева от каждой строки расположена особая метка, которая может принимать как активное, так и пассивное состояние, причем активной может быть только одна метка в списке. Для того чтобы активизировать другую метку, нужно подвести курсор мыши на метку или соответствующую строку и нажать на левую кнопку мыши. При этом изменяется свойство радиогруппы Itemlndex, которое содержит уникальный номер текущей строки. Организовав считывание этого параметра, можно определить, какой документ выбран пользователем.

Для обеспечения пользовательской установки настроек принтера и параметров печати были использованы стандартные диалоги Windows: диалог «Печать» (Print Dialog) и диалог «Настройка принтера» (Printer Setup Dialog). Вызов обоих диалогов осуществляется при помощи выбора пунктов главного меню окна.

Процедура генерации изображения страницы (Create Bitmap) создает образ документа в виде черно-белой битовой карты. Для создания каждого типа документа внутри процедуры генерации изображения предусмотрен отдельный фрагмент исходного кода. Переход к нужному фрагменту осуществляется при помощи оператора case. Значения вариантов сравниваются со свойством радиогруппы Itemlndex, о котором говорилось выше

Н pciyjibiaie работы процедуры CreateBitmap изображение страницы шшсщаоси и глобальный oGi.ckt Piling nina TBitinnp, коюрый татем

можсi netK)jii>u)iiaii.cm как н процедуре печати. iai< и в процедуре предварительного просмотра. Другом глобальный объект, значение которого устанавливается процедурой CreateBitmap, 'по объект R типа TRect. Этому объекту присваиваются координаты прямоугольника, внутри которого будет осуществляться печать, выраженные в пикселях принтера. Прямоугольник R необходим для масштабирования содержимого объекта в ходе печати или предварительного просмотра, что позволяет обеспечить независимость размеров выводимого документа от типа принтера.

Любой документ сложной структуры, включающий в себя текст и графику (например, рабочий наряд), можно условно разделить на две части:

♦ неизменяемая часть документа, одинаковая для всех рабочих нарядов, созданных по данному стандарту (графическая структура, большинство заголовков полей, общий заголовок («шапка»), структура итоговой части и др.);

♦ часть документа, куда системой вводятся текущие, «живые» данные (в нашем случае это, преимущественно, текстовые строки);

Кроме того, в ряде документов (планово-учетные графики, материальные и технологические карты и др.) часто встречаются неизменяемые части, повторяющиеся циклически, например, ячейки строк.

В результате анализа структуры цеховой документации было признано целесообразным хранить неизменяемые части документа в виде битовой матрицы в файлах с расширением BMP, или в ресурсах приложения (в ЕХЕ- или DLL-файлах). Данный подход позволяет значительно упростить исходный текст программы, а также дать разработчику или пользователю возможность внесения корректив в структуру документа. Способ хранения битовой матрицы зависит от версии приложения «Печать документа» - разные версии дают разные возможности пользовательской настройки.

Загрузка битовой матрицы с неизменяемыми частями, относящейся к текущему документу, осуществляется в объект Bitmapl типа TBitmap, являющийся локальным объектом процедуры CreateBitmap. После этого содержимое Bitmap или его части копируется в Prlmg; если документ имеет графические циклы, то соответствующая часть Bitmapl копируется несколько раз.

Вывод текста в Prlmg произвоизводся при помощи метода TextOut, позволяющего вывести текстовую строку, начиная от точки с указанными координатами. Для вывода текста в подпрограмме CreateBitmap используются, кроме метода TextOut, процедуры, производные от TextOut, а также встроенные функции форматирования строк и конвертации в текстовые строки переменных других типов.

Ноли документ имеет несколько страниц, ш CreateBilmap сначала устанавливает курсор таблицы, из которой происходит считывание информации, на первую запись таблицы. Затем процедура производи!, используя цикл for и счетчик страниц, подсчет записи таблицы, соответствующей первому циклически повторяющемуся элементу, который будет виден на странице с номером Page. Одновременно курсор таблицы передвигается вперед каждый цикл на одну запись. После определения первого элемента процедура CreateBitinap, если необходимо, рисует заголовок страницы, после чего, не выходя из цикла, вставляет в Prlmg повторяющиеся элементы до тех пор, пока внизу страницы остается место для итоговой части страницы. После этого происходит прорисовка итоговой части. Наконец, процедура CreateBitmap обеспечивает определение общего количества страниц в текущем документе.

Окно предварительного просмотра включает в себя следующие компоненты, установленные в него на этапе визуального проектирования формы: инструментальная панель, информационная панель, панель с полосами прокрутки (ScrollBox) и компонент Paper типа TImage, который является дочерним по отношению к ScrollBox и имитирует лист бумаги.

Предварительный просмотр

«|»!

шы

"I' Закрыть

¡g|]|ggg||g|g:

re

Г- -Г

ёШШШШАШШШЩт

шягар

»НЙняашЕ

шшшт

Лист1 i Scera листов: t

Основной н программном модуле, обеспечивающем предварительный мросмоф, является процедура ImDniw, воспроизводящая рисунок в канве Га|К'1 в зависимосш oi ширины Paper Hi.icoia I'apci

принимаете» равной ею ширине, умноженной на отношение- высот jnieia бумаги дли принтера к ширине этого листа.

Процедура ImDravv устанавливает диапазон логических координат канвы Paper в соответствие с реальными координатами листа бумаги, " выраженными в пикселях принтера. После этого процедура повторяет' вывод, предназначенный для печатающего устройства, на поверхности Paper. Наконец, ImDraw закрывает прямоугольниками белого цвета части Paper, соответствующие краям листа бумаги на которых невозможна печать. В результате пользователь видит на экране документ таким, каким он будет выглядеть после печати.

За масштабирование изображения страницы документа отвечает обработчик события FormResize, так как при изменении размера окна предварительного просмотра в режимах «Страница целиком» и «По ширине страницы» влечет за собой изменение размеров изображения документа. Режимы и масштабы отображения документа содержатся в списке на инструментальной панели. Размеры Paper устанавливаются в зависимости от индекса выбранного из списка значения. FormResize отвечает также за центрирование изображения внутри ScrollBox.

Переключение из режима «Страница целиком» в режим «1:1» и обратно возможно также при помощи щелчка левой кнопкой мыши непосредственно по изображению документа. При этом после увеличения масштаба на экране отображается та часть документа, по которой был произведен щелчок.

Если отображаемый в окне предварительного просмотра документ имеет более чем одну страницу, то первоначально изображается его первая страница. Для перехода на следующую или предыдущую страницу можно использовать кнопки со стрелками в верхней части окна или клавиши Page Up и Page Down. В этом случае для новой страницы вызываются последовательно процедуры CreateBitmap и FormResize.

Для того, чтобы войти в режим предварительного просмотра, пользователю необходимо нажать на кнопку с изображением лупы панели инструментов главного окна или выбрать в пункте меню «Выполнить» подпункт «Предварительный просмотр». Выход из режима предварительного просмотра осуществляется посредством нажатия кнопки «Закрыть» или системными средствами, служащими для закрытия окна.

В ходе создания приложения, позволяющего документировать результаты, полученные на этапе технологической подготовки, было реализовано три способа вызова процедуры печати. Во-первых, процесс печати начинается после «ОК» в диалоге «Печать». Во-вторых, можно распечатать выбранный документ посредством нажатия кнопки с пиктограммой, изображающей принтер на инструментальной панели главного окна. В-третьих, аналогичная кнопка с пиктограммой

присутствует па панели инструментов окна предварительного просмотра; нажатие на нее позволяет распечатать текущую страницу документа.

Одним из требований, предъявляемых в настоящее время к любому серьезному программному продукту, используемому в производстве и бизнесе, является требование обеспечения удобной в использовании информационно-справочной системы. В приложении «Печать документов» пользователю доступен следующий набор информирующих средств:

♦ ярлычки с оперативной подсказкой (Hints);

♦ оперативная подсказка в строках состояния главного окна и окна предварительного просмотра;

♦ контекстная справочная система для каждого окна приложения, вызываемая нажатием клавиши F1;

♦ справочная система в стиле Windows 95, позволяющая найти нужный раздел по содержанию, предметному указателю или слову;

♦ вызов справок об использовании и настройке справочной системы Windows 95.

Основные выводы и результаты работы.

Выполненные исследования и практическая работа позволили получить следующие выводы и результаты.

1. В диссертационной работе получено научно обоснованное решение важной практической задачи создания интегрированного интерфейса для систем конструкторско-технологической подготовки и оперативного управления.

2. Проведенные экспериментальные и теоретические исследования выявили возможности современных программных средств по объединению систем конструкторского проектирования, технологического проектирования и оперативного планирования.

3. Проанализированы проблемы взаимодействия приложений в современной многозадачной операционной среде и построена многоуровневая иерархическая модель управления подсистемами автоматизированного проектирования.

4. Разработан ряд методик и алгоритмов, позволяющих интегрировать в подсистеме технологической подготовки большой объем разнотипной информации, хранящейся в различных форматах.

5. Созданы подсистемы быстрого поиска и просмотра чсртсжно-конструкторской документации, преобразования архива технологических данных и документирования результатов.

6. Разработанные подсистемы внедрены в промышленную эксплуатацию в инструментальных производствах AMO ЗИЛ н АО «Москвич». Это позволило существенно сократить время технологической подготовки, а также повысить качество работы, выполняемой цеховым технологом.

I lo теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Высочим C.B. Проблемы интеграции программного обеспечения при организации интерфейса между системой машинной графики и системой оперативного управления. // Материалы 3-го Международного конгресса «Конструкторско-технологическая информатика» - КТИ-96, - М. МГТУ «Станкин», 1996, с.48-49.

2. Высочин C.B. Использование современных программных средств для расширения возможностей автоматизированной системы управления единичным и мелкосерийным производством на уровне цеха. // М. МГТУ «Станкин», 1997, - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 07.04.97, № 1143-В97.

3. Высочин C.B. Расширение возможностей системы управления управления единичным и мелкосерийным производством при помощи современных информационных технологий. // Сборник научных трудов «Проектирование технологических машин», выпуск 6, - М. МГТУ «Станкин», 1997, с. 19-21.

4. Фролов Е.Б., Высочин C.B. Интегрированная система оперативного планирования. // САПР и графика, - М.: Компьютер Пресс, № 9, 1997, с. 10-13.

5. Высочин C.B. Интеграция системы оперативного управления с системами машинной графики в рамках организации КИП // Сборник научных трудов «Проектирование технологических машин», выпуск 7, - М. МГТУ «Станкин», 1997, с. 31-32.

Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических

наук

Высочин Сергей Владимирович

Разработка специализированного интерфейса для интеграции систем конструкторского и технологического проектирования и системы оперативного управления

Подписано в печать 14.11.97 Формат 60x84/16

Бумага ZOOM 80 гр/м2 Гарнитура «Times»

Объем уч.-изд. л. -1.6 Тираж 50 экз.

Заказ № 007