Разработка программного обеспечения для организации интерфейса программно-методического комплекса

1.1.1 Структура и состав технической документации

Комплекс графических и текстовых документов, определяющих технологию изготовления изделия, которые содержат данные для организации производственного процесса, называется технологической документацией. В машиностроении государственными стандартами установлена Единая система технологической документации (ЕСТД), являющаяся составной частью единой системой технологической подготовки производства (ЕСТПП).

ЕСТД определяет взаимосвязанные правила и положения о порядке разработки, оформления, комплектации и обращения технологической документации, разрабатываемой и применяемой всеми машиностроительными и приборостроительными предприятиями. Основное назначение стандартов ЕСТД - установление на всех предприятиях единых правил оформления и ведения технологической документации. ЕСТД обеспечивает стандартизацию обозначений и унификацию документации на различные виды работ, предусматривает возможность обмена между предприятиями технологическими документами без их переоформления, что обеспечивает стабильность комплектности документации, исключающую их повторную разработку предприятиями.

Основные технологические документы (ГОСТ 3.1102-81) подразделяют на документы общего и специального назначения. К первым относятся технологические документы, применяемые отдельно или включенные в комплекты документов на технологические процессы, независимо от характера технологических методов изготовления или ремонта изделия.

Документами общего назначения являются карта эскизов (КЭ) и технологическая инструкция (ТИ).

КЭ - это графический документ, содержащий эскизы, схемы и таблицы, предназначенные для пояснения выполнения технологического процесса, операции или перехода изготовления или ремонта изделия, включая контроль и перемещения.

ТИ предназначена для описания технологических процессов, методов и приемов, повторяющихся при изготовлении изделий, правил эксплуатации средств технического оснащения и используется в целях сокращения объема разрабатываемой технологической документации.

Документы специального назначения посвящены описанию технологических процессов и операций в зависимости от типа и вида производства и заранее предусмотренных технологических методов изготовления или ремонта изделия (их составных частей). К числу обязательных документов такого рода относится маршрутная карта (МК). В ней дается полное описание технологического процесса, включая все технологические операции, а также контроль и перемещение детали (изделия) в технологической последовательности его изготовления (ремонта) с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальных нормативах и трудовых затратах.

Взамен маршрутной карты допускается использовать соответствующие карты технологического процесса (КТП). Она предназначена для операционного описания технологического процесса изготовления или ремонта изделия в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки, сборки, или ремонта с указанием переходов, технологических режимов и данных о средствах технологического оснащения, материальных и трудовых затратах.

Карта типового (группового) технологического процесса предназначена для описания типового (группового) технологического процесса изготовления или ремонта изделия в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки, сборки или ремонта с указанием переходов и общих данных о средствах технологического оснащения, материальных и трудовых затратах.

Для единичных технологических процессов разрабатывается операционная карта, в которой содержится описание технологической операции с указанием последовательного выполнения переходов, данных о средствах технологического оснащения, режимах и трудовых затратах [1].

1.1.2 Роль и место САПР ТП механообрабатывающих работ в технической подготовке производства и непосредственно в технологической подготовке производства

Проектирование технологических процессов один из основных этапов в подготовке производства изделий. Технологические процессы содержат информацию о трудовых и материальных нормативах, без которых невозможно планирование и управление производственными ресурсами. В середине ХХ века наша страна занимала лидирующие позиции в области разработки методологии и методов автоматизации проектирования ТП. В эти годы были созданы концепции проектирования типовых и групповых технологических процессов, сформировано понятие конструкторско-технологических элементов детали (которые впоследствии получили на Западе наименование features), разработано множество различных САПР ТП. Однако большинство этих систем, созданных с использованием кустарных информационных технологий, прекратили свое существование, как только их авторы перестали ими заниматься. В настоящее время это направление компьютеризации инженерной деятельности стоит на пороге революционных изменений.

Основная цель создания САПР ТП, в нынешних экономических условиях, это получение максимальной прибыли с минимальными затратами от изготовления изделия. При использовании САПР ТП уменьшается себестоимость и время проектирования, количество возможных ошибок; увеличивается прибыль предприятия и качество проектируемых изделий.

Для достижения этих целей необходимо располагать средствами автоматизации оформления технологической документации, средствами информационной поддержки проектирования и автоматизации принятия решений. В своем историческом развитии САПР ТП постепенно расширял арсенал своих средств. На первом этапе эти системы часто представляли собой специализированные текстовые редакторы, некоторые из которых были документированными. С появлением баз данных появилась возможность поддерживать процесс ручного формирования ТП в таких редакторах в части поиска необходимых средств технологического оснащения. Однако подавляющее большинство САПР ТП, в том числе и ныне существующих, не способны поддерживать автоматизацию принятия решений в процессе проектирования на основе технологических знаний.

Немаловажное значение среди целей внедрения САПР имеет повышение качества проектных решений. Необходимо, чтобы накопленный положительный опыт находил отражение в базе знаний системы и был доступен для всех, в том числе и для новых сотрудников. Для достижения этой цели нужно предоставить не программирующим носителям технологического опыта возможность сохранять его в системе. Такую возможность и обеспечивают методы искусственного интеллекта.

Отличительной особенностью САПР ТП является необходимость настройки систем данного класса при внедрении в различных производственных условий. Изменениям подвергаются, прежде всего, состав и структура баз данных, формы выходной документации, процедуры принятия технологических решений. Гибкость и перенастраиваемость САПР ТП в процессе внедрения и эксплуатации являются решающими факторами ее жизнеспособности. Центральное место в САПР ТП занимает модель технологического процесса. Все остальные базы данных системы являются источником информации для этой модели. Конечной целью САПР ТП является разработка комплекта технологической документации.

Проводя аналогию с материальным производством, можно сказать, что в области автоматизации инженерного труда имеется основное производство, связанное с разработкой конструкторских и технологических проектов, а также планов управления, и вспомогательное производство, связанное с созданием и сопровождением собственно программных средств. Соответственно и цели компьютеризации инженерной деятельности следует разбить на две группы: основные и вспомогательные.

К числу вспомогательных целей автоматизации проектирования относятся: уменьшение трудоемкости разработки программных средств, адаптации их к условиям эксплуатации при внедрении, а также их сопровождения, то есть модификации, обусловленной необходимостью устранения выявленных ошибок и (или) изменения функциональных возможностей.

Средством для сокращения трудоемкости разработки программных средств является использование инструментальной среды и ее мобильность.

Средством для сокращения трудоемкости адаптации систем к условиям эксплуатации на конкретном предприятии являются системы управления базами данных и знаний, ориентированные на конечного пользователя. Это означает, что упомянутые системы должны быть оснащены языками описания и манипулирования данных, доступными не программирующему пользователю.

Использование САПР ТП позволяет членам проектных групп одновременно работать над изделием с разных сторон. Группой специалистов, работающей над проектированием нового изделия, выполняются все этапы разработки деталей, узлов и сборок, их технологическая проработка. Облегчается автоматизированное управление проектами на базе электронного документооборота. Любые изменения в любом элементе изделия незамедлительно становятся доступными как для отдельных конструкторов и технологов, так и для целых отделов и организаций на всех этапах проектирования изделия - благодаря использованию единой базы данных. Таким образом, САПР сокращает время и трудозатраты на проектирование изделия. Моделирование механообработки позволяет оценить качество деталей с точки зрения их деформации.

Недостаточная оснащенность конструкторских и технологических подразделений современными САПР приводит к неполной проработке конструктивных и технологических решений, к материальным и временным потерям на стадии изготовления и во время эксплуатации [2].

1.1.3 Организация работ по технологической подготовке производства на предприятии

Технологические отделы разрабатывают, применяя средства автоматизации, и внедряют технологические процессы и режимы обработки на выпускаемую предприятием продукцию и все виды различных по сложности работ. Устанавливают порядок выполнения работ и пооперационный маршрут прохождения продукции (деталей, сборочных единиц). Составляют планы размещения оборудования, технического оснащения и организации рабочих мест, рассчитывают производственные мощности и загрузку оборудования. Участвуют в разработке технически обоснованных норм времени (выработок), сетевых графиков, в отработке изделий на технологичность, рассчитывают нормы материальных затрат (технические нормы расхода сырья, полуфабрикатов, материалов, инструментов, технологического топлива, энергии), экономическую эффективность проектируемых технологических процессов.

Разрабатываемая в конструкторском отделе документация, в виде спецификаций и чертежей поступает в отдел технической документации (ОТД), где происходит расцеховка заказа - разработка межцеховых технологических маршрутов для всех составных частей изделия. Для этой цели, бюро мощностей определяет возможность получения на ЗАО НКМЗ требуемой заготовки (отливки, поковки) или определяет необходимость этого заказа на стороне. Так же бюро мощностей рассчитывает затраты материалов, изготовление оснастки, использование СОЖ для реализации проекта. Затем устанавливаются основные методы изготовления деталей и цеха, их изготавливающие.

Расцеховка определяет не только схему будущего технологического процесса получения из заготовки изделия, но и номенклатуру производственной программы каждого цеха, тем самым специализации и кооперирование основных цехов.

Ведомость расцеховки разрабатывают опытные инженеры в аппарате главного технолога. Служба ОТД направляет техническую документацию по службам завода, непосредственно связанным с изготовлением заказа.

Документация поступает в ОГТ, где она комплектуется в бюро подготовки производства, в бюро информационного обеспечения и компьютерной обработки документации (БИОКОД), отбираются типовые сводки, печатаются маршрутно-нормировочные технологические карты (МНТК), которые выдаются в технологическое бюро. После поступления в технологическое бюро рабочих чертежей начинается разработка технологических процессов деталей. Во время разработки маршрутных и операционных технологических процессов, если возникает необходимость, выдаются технические задания на разработку специальных инструментов или оснастки в бюро проектирования инструментов, приспособлений и оснастки.

Разработанный технологический процесс передается в бюро нормирования для расчета норм времени на механическую обработку. Затем технологическая документация передается в бюро сборки для разработки технологического процесса сборки и согласования промежуточных операций (слесарных). После всех вышеперечисленных этапов технологическая документация, технические задания выданные бюро проектирования инструментов, инструментов и оснастки, возвращаются в технологическое бюро. При возвращении всех этих документов выписывается маршрутно-нормировочная карта технологического процесса, в которой собраны все сведения о разработанном технологическом процессе.

1.1.4 Функции отдела главного технолога

Основными функциями ОГТ являются:

разработка и внедрение в производство прогрессивных технологических процессов на механообработку и сборку деталей и машин, антикоррозионного покрытия, гальванообработки и упаковки изделий, выпускаемых в индивидуальном производстве НКМЗ;

формирование и выдача в производство комплекта технологической и оплатной документации;

решение вопросов по специализации цехов, производственных участков по изготовлению серийных деталей и изделий;

расчеты загрузки оборудования механосборочных узлов по планам производства;

проведение предпроектного обследования предполагаемых к выпуску изделий с целью выдачи заключения о возможности их изготовления на существующем оборудовании и предварительной оценке трудозатрат;

статистический анализ и выдача требуемых справочных данных по трудоемкости изготовления проектируемых и выпускаемых изделий;

проведение проверок цехового технологического оборудования на технологическую точность и соответствие паспортным данным;

курирование механосборочных цехов;

разработка и внедрение мероприятий, направленных на повышение качества и сокращение трудозатрат выпускаемых изделий;

разработка и внедрение организационно-технических мероприятий планов новой техники, механизации и автоматизации производства и технических процессов;

контроль соблюдения технологической дисциплины по механическим или механосборочным цехам;

осуществление расчета загрузки оборудования по цехам, анализ трудоемкости изготавливаемых машин по месячным, квартальным планам;

проведение исследований с целью внедрения новых технологий, инструмента, приспособлений, режимов резания, их испытаний и отработки на опытных образцах.

1.1.5 Анализ структуры и состава эксплуатируемых на предприятии систем автоматизированного проектирования

Программа АРМ-технолога представляет собой комплекс базовых программных средств (КБПС)"ИС Логика-Т" технологического назначения, разработанных в рамках договора №1/41-2 от 1.02.1993 года "Разработка комплекса базовых программных средств, реализующих функции автоматизированной технологической подготовки производства технологическим подразделением" для ЗАО НКМЗ. Разработчиком программного обеспечения является Ворошиловградский ПТИМАШ.

КБПС "ИС Логика-Т" сформирован как логически завершенная система, с набором основных функций и необходимого минимума сервисных процедур (оформление отдельными программными модулями - утилитами), достаточных для решения возложенных на него задач. КБПС "ИС Логика-Т" совершенствуется разработчиками в плане расширения функциональных возможностей, создания сервисной оболочки, повышения надежности эксплуатации на различных типах ПЭВМ (в том числе с минимальными ресурсами). Учитывая дальнейшее развитие системы, разработчик оставляет за собой право модификации основных программных модулей КБПС. Относительно версии 0.0 в версию 1.0 внесен ряд функциональных изменений, не предусмотренных объемом работ по договору. Документация на них разрабатывается в настоящее время.

1.1.5.1.1 Структура и функциональные возможности системы "АРМ-Технолога"

АРМ-технолога - подсистема автоматизированного проектирования и автоматического нормирования ТП механообработки, включающей в себя комплекс программных средств, обеспечивающих:

проектирование ТП в автоматизированном режиме;

формирование ТП в ручном режиме (без возможности его автоматического нормирования);

автоматическое нормирование операций механообработки;

формирование и выдача техдокументации на деталь (операцию);

ведение рабочих индивидуальных архивов подетальных операционных технологий;

передачу разработанных ТП в систему SPT, для формирования необходимого комплекта технологической документации на узел (заказ) и решения других технологических задач.

Подсистема имеет программный графический интерфейс, обеспечивающий обмен данными (технологическими процессами) между рабочими архивами АРМ-Технолога.

Назначение и расположение основных программных файлов приведено в таблице 1.1 [3].

Таблица 1.1 - Назначение и расположение основных программных файлов

1.1.5.1.2 Методология системы АРМ-Технолога

В основу методологии предлагаемых программных средств положен принцип выбора результата по определенному условию из последовательности данных, построенных в виде таблицы. Таблицы могут иметь несколько входов и выходов, т.е. предоставляют возможность многовариантного выбора.

Пользователь, сводя в таблицу условия (в системе - аргументы) и результаты (в системе - решения), делает выбор решения. Таблица с решениями и условиями называется информационно-логической (ИЛТ). ИЛТ - основной компонент базы данных системы. Таблица строится пользователем при подготовке базы данных по правилу однозначного соответствия условию выбора результата или набора результатов. Пример ИЛТ приведен в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Одновходовая информационно-логическая таблица

+--------------------------------------+

¦F(NR)=F¦1 ¦+ ¦

¦-------+--------------+---------------¦

¦F(KP)=C¦=C¦=C¦ =C ¦=C ¦=C¦ =C ¦

¦-------+--+--+--------+---+--+--------¦

¦ZN ¦25¦7 ¦6 ¦_ ¦_ ¦_ ¦

¦+ ¦^ ¦8 ¦T(RSN21)¦6.3¦7 ¦T(RSN21)¦

+--------------------------------------+