В настоящее время все более возрастает роль ЭВМ в сфере деловых операций, государственной деятельности, в военном деле, в конструкторской работе и в научных исследованиях. ЭВМ превратились в мощное средство автоматизации проектирования и управления технологическими процессами в машиностроении.
Термин «автоматизация проектирования» характеризует любую деятельность, в рамках которой ЭВМ находит применение для выполнения трудоемких расчетов, организации хранения и поиска информации, геометрического моделирования и графического отображения результатов, редактирования документации с целью разработки, анализа и видоизменения изделий и процессов.
Основными технологическими процессами в машиностроении являются механическая обработка и сборка, на долю которых приходится более половины трудоемкости изготовления машин. Технологическая подготовка производства отстает от современных темпов интенсификации производства. Большой объем технологических проектных работ обуславливает длительные циклы подготовки производства новых изделий. Выходом их этого противоречия является автоматизация.
Можно отметить два направления развития автоматизации в машиностроении: создание автоматизированных систем управления технологическими процессами и оборудованием (АСУ ТП, ЧПУ и др.) и систем автоматизации проектирования (САПР). Первое направление ставит своей целью оптимизацию хода производства по определенным критериям эффективности. Второе направление имеет целью автоматизировать проектирование и конструирование изделий и технологий их изготовления. Современные производственные системы не могут быть спроектированы, организованы и запущены в работу без автоматизированного проектирования систем управления технологическим процессом и его подготовки. Таким образом, автоматизация технологической подготовки является основой комплексной автоматизации производства и его эффективного функционирования.
Автоматизация проектирования реализуется с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР). САПР является человеко-машинной системой. Важная роль в ней принадлежит инженеру, разрабатывающего проект технического средства. Человек решает САПР задачи, формализация которых еще не достигнута, а также задачи, решение которых на основе его эвристических способностей более эффективно, чем на современной ЭВМ. САПР – это разумное сочетание возможностей человека и ЭВМ, где пользователь выполняет неформализованные операции, требующие интеллектуальных способностей, а ЭВМ поручаются задачи, требующие высокой скорости вычислений, визуального отображения информации и запоминания больших объемов данных.
САПР – это система, включающая пользователя (инженера, конструктора, технолога) и комплекс средств автоматизации проектирования. САПР является совокупностью информационно – согласованных подсистем, включающих техническое (ЭВМ), программное, математическое, информационное, лингвистическое, организационное обеспечения. То есть все последовательные задачи проектирования обслуживаются информационно – согласованными программами. Информационные связи могут проявляться также и в том, что результаты решения одной задачи могут быть использованы в качестве исходных данных для другой задачи.
Система автоматизированного проектирования (САПР) – комплекс средств автоматизации проектирования, взаимосвязанных с подразделением или коллективом специалистов, выполняющий автоматизированное проектирование. САПР объединяет технические средства, математическое, программное, методическое, информационное, лингвистическое и организационное обеспечения, параметры и характеристики которых выбирают с максимальным учетом особенностей и задач проектирования и конструирования. Основной функцией САПР является выполнение автоматизированного проектирования на всех или отдельных этапах проектирования объектов и их составных элементов. Объектами проектирования может быть продукция производственно – технического назначения, т.е. изделия; а также технологические процессы, в результате реализации которых проекты объектов воплощаются в материально – вещественную форму; здания; инженерные сооружения; транспортные средства и т.д.
В процессе проектирования получают решения. Решение носит форму промежуточного или окончательного описания объекта проектирования. Представление проектного решения в виде, выполненном в заданной форме, является проектным документом. Проектом называется совокупность проектных документов, соответствующая заданному перечню.
В развитие САПР значительный вклад внесли отечественные технологи. Первый опыт перевода на ЭВМ сложной логической задачи проектирования был завершен к 1958 г. А. М. Гильманом. Им была поставлена и решена задача проектирования технологического процесса токарной обработки. Следующий важный этап – организация технологом Г. К. Горанским в Минске Института технической кибернетики, который стал головным в СССО по вопросам САПР. Традиционно известны технологические школы по САПР С. П. Митрофанова в Ленинграде, Н. М. Капустина в Москве, В. Д. Цветкова в Минске и др. Работы технологов вылились в создание автоматизированных систем технологической подготовки производства (АСТПП). Для этих систем разработаны стандарты, начавшие выходить с 1973 г. в составе Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП).
Современное машиностроительное производство испытывает постоянно возрастающую потребность в полноценных высокоэффективных САПР различного назначения. До начала 90-х гг. XX в. в отечественном машиностроении, за редким исключением, применялись САПР отечественной разработки. Многие предприятия и прежде всего оборонно-промышленного комплекса создавали, эксплуатировали и тиражировали собственные системы. Наряду с эффективно работавшими САПР существовало значительное число систем, не отвечавших предъявляемым к подобным системам требованиям, имевших весьма ограниченные области применения, малую надежность и т.д. Необходимость работы с такими системами часто вызывала у технологов-проектировщиков негативное отношение к самой идее автоматизации проектирования ТП.
В конце XX в. политика предприятий в области САПР серьезно изменилась. Предприятия перестали разрабатывать собственные системы и начали покупать лицензионные САПР необходимой конфигурации и функционального назначения. Число отечественных разработчиков САПР резко сократилось. На рынок стали поступать зарубежные системы. Однако, если адаптация конструкторских САПР зарубежной разработки к отечественным условиям применения, и ее «русификация» проходят сравнительно просто, то аналогичные действия с технологическими САПР часто вызывают серьезные затруднения. Прежде всего, сказываются различия в нормативных базах (отечественные стандарты не совпадают с зарубежными). Не совпадают марки используемых материалов, разнятся методики определения их характеристик. Отличается общая методология проектирования технологических процессов, подходы к определению режимов обработки, оценки возможных сил резания и т. д. Все это накладывает серьезные ограничения на конкурентоспособность САПР ТП зарубежной разработки на отечественном рынке.
Рыночной «нишей» САПР зарубежного производства на отечественном рынке можно считать конструкторские САПР (САПР К) и системы автоматизации программирования (САП) обработки на станках с ЧПУ. Создание САПР маршрутной и операционной технологий для использования на отечественных предприятиях следует считать прерогативой отечественных разработчиков. На некоторых отечественных предприятиях уже начали применять «связки» САПР зарубежной и отечественной разработки: автоматизированное конструирование изделия и его элементов выполняют с помощью зарубежной САПР К, а технологическую подготовку — с помощью отечественной САПР ТП. При интеграции систем становятся первоочередными проблемы совместимости форматов экспортируемых (импортируемых) данных.
