Состав и структура САПР ТП

В составе любой САПР ТП выделяют комплекс технических средств, программно-методический комплекс и обслуживающий персонал (рис. 9)

Рис. 9. Состав и виды обеспечения САПР ТП

Комплекс технических средств предназначен для обеспечения ввода-вывода информации в систему, хранения и переработки ин­формации в системе, отображения и выдачи информации в удобной для проектировщика форме, а также управления процессами обра­ботки информации при проектировании. К техническим средствам САПР ТП относят вычислительную технику, периферийные устрой­ства (в основном используемые для ввода-вывода информации), сетевое оборудование, специализированные АРМ. Подробно состав и характеристика технических средств САПР ТП были рассмотрены при изучении дисциплины «Основы САПР».

Программно-методический комплекс САПР ТП, согласно ГОСТ 34.033—90 включает в себя следующие виды обеспечений:

• информационное — информация, используемая САПР ТП для выработки проектных решений (данные о прототипах проек­тируемых объектов, типовых проектных решениях, нормативные Данные), основная часть которой содержится в машинных базах Данных и незначительная — в обычных документах;

• математическое — совокупность математических методов, мо­делей и алгоритмов, необходимых для выполнения проектных про­цедур;

• лингвистическое — сведения о специальных проблемно-ориентированных языках проектирования, использующихся в САПР ТП;

• программное — комплекс всех программ и эксплуатационной документации к ним в виде обычных текстовых документов или записанных на машинных носителях;

• методическое — комплект документов, содержащих общее опи­сание САПР ТП; данные об используемых средствах автоматиза­ции, правилах их технического обслуживания и использования;

•организационное — комплект документов (положений, штат­ных расписаний, инструкций и др.), устанавливающих правила практического выполнения автоматизированного проектирования, в том числе: взаимодействие всех проектирующих и обслуживаю­щих подразделений; ответственность специалистов различного профиля и уровня за определенные виды работы; правила выпус­ка, использования и корректировки выходных документов САПР ТП; правила доступа к базам данных; приоритеты пользования средствами САПР ТП.

Обслуживающий персонал САПР ТП подразделяют на управляю­щий, обеспечивающий и целевой. Управляющий и обеспечиваю­щий персоналы часто называют эксплуатационным. Целевой пер­сонал включает и разработчиков САПР ТП, его относят к обслу­живающему персоналу в том случае, если используемая САПР ТП является системой, эксплуатирующейся в месте ее разработ­ки, например, разработанной силами отдела САПР предприятия.

Функциональными составляющими САПР ТП являются проектирующие и обслуживающие подсистемы. Подсистема — совокупность взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, реализовать подцели, направ­ленные на достижение общей цели системы.

К проектирующим подсистемам относят те, которые выполняют процеду­ры и операции проектирования отдельных частей объекта или осуществляют выполнение определенного этапа проектирова­ния (например, разработка маршрутов обработки основных поверхностей, выбор технологических баз и т.д.). Проектирующие подсистемы чаще всего являются объектно-ориентированными, т.е. содержа­ние и порядок выполнения реализованных в них проектных про­цедур характерны и применимы только для данного вида проекти­руемых объектов. Если номенклатура однотипных проектируемых объектов широка, например, если объект — ТП изготовления де­талей типа тел вращения, проектирующие подсистемы (или даже САПР ТП в целом) относят к инвариантным или объектно-неза­висимым.

Обслуживающие подсистемы обеспечивают функционирование проектирующих подсистем (например, подсистемы графического отображения состояния предмета производства, информационно-поисковые, подсистемы формирования текстовых документов и т.д.). Обслуживающие подсистемы могут быть инвариантными ко мно­гим видам объектов проектирования, так как предназначены для выполнения унифицированных проектных процедур и операций, например, хранения и поиска информации, обработки графиче­ской информации, формирования проектной документации. Вме­сте с тем такие подсистемы создают для использования в вычис­лительных комплексах САПР ТП конкретного состава и с опреде­ленными операционными системами.

Подсистемы САПР ТП, в принципе, обладают всеми свойства­ми систем и могут функционировать самостоятельно. Они даже делятся на составляющие, которые принято называть компонен­тами.

Лицо, участвующее в эксплуатации САПР ТП или использую­щее результаты ее эксплуатации называют пользователем системы. Пользователь обычно работает с системой на АРМ, основным техническим средством которого является персональный компью­тер различной конфигурации. Рабочее место может быть автономным или входить в локальную сеть.

На рис. 10 показано взаимодействие пользователя САПР ТП с системой, осуществляемое через компьютер АРМ. Диалог пользователя с САПР ТП обеспечивает процессор вво­да-вывода (ПВВ). Он же формирует и интерфейс системы. Полу­чив от пользователя входную информацию, содержащую либо за­прос к системе, либо директиву (указание) на выполнение тех или иных действий, ПВВ преобразует ее во внутри машинное пред­ставление и направляет к управляющей программе (УП).

Управляющая программа, в зависимости от характера входной информации, направляет запрос на исполнение либо к соответствующему сегменту технологического процессора (ТПр), либо к базе данных (БД) АРМ (базе пользователя), либо к центральному банку данных системы через сервер сети.

Рис. 10. Взаимодействие пользователя с САПР ТП

С пользователем ведется непрерывный диалог путем выдачи сообщений на интерфейс системы и получения его ответов. При необходимости промежуточные или окончательные результаты выводят на периферийные устройства (ПУ) АРМ. Взаимодействующие программные компоненты являются программными комп­лексами, входящими в программное обеспечение САПР ТП.

К основ­ным проектирующим подсистемам относят программу управления и технологический процессор. Процессор ввода-вывода и банк дан­ных являются обслуживающими подсистемами, выполняя соответ­ственно функции ввода-вывода, отображения и хранения инфор­мации. Сходную структуру имеют многие САПР ТП.

Объект проектирования — объект соответствующего проектно­го решения. Характер решения зависит от вида проектирования.

Проектирование может быть: концептуальным, структурным и параметрическим.

Концептуальное проектирование можно считать проектирова­нием «верхнего уровня». Его выполняют при отсутствии информа­ции даже о возможной структуре объекта проектирования. Объект рассматривают в целом во взаимодействии с внешней средой, стре­мясь приближенно наметить его структуру, которая может быть неоднородной и состоящей из нетиповых подсистем. В САПР ТП концептуальное проектирование прак­тически не используется.

При структурном проектировании, зная входные и выходные характеристики объекта и основные принципы его пост­роения и функционирования, определяют его элементный состав и структуру.

Параметрическое проектирование реализует результаты струк­турного проектирования в направлении определения количест­венных значений параметров элементов структуры. Этот вид про­ектирования часто используют в САПР ТП, например, при оп­ределении параметров операций известной структуры (режимов резания, норм времени и т.д.). Параметрическое проектирование во многих случаях является принципиальной основой разработки САПР ТП.

Общий алгоритм формирования проектного технологического решения показан на рис. 11. Техническое задание содержит пер­вичное описание желаемого объекта проектирования (например, ТП) в заданной форме. Это описание является достаточно общим, в котором указывают лишь некоторые приближенные характеристики желаемого объекта проектирования. Его структура (например, последовательность операций в маршрутном ТП или переходов в операции) неизвестна. Формирование проектного решения (объекта проектирования) начинают с синтеза исходного варианта его структуры (см. блок 2, рис. 11). Синтез структуры объекта — сложная проектная процеду­ра, включающая в себя:

• определение элементного состава объекта, например, списка технологических операций проектируемого ТП;

• установление связей между элементами, например, порядка выполнения технологических операций в ТП. Впервые синтезированную структуру иногда называют первичной структурой объекта.

Для оценки синтезированного варианта структуры объекта со­здают (или используют) его математическую модель. Выбирают (определяют) исходные значения параметров элементов, напри­мер, параметров технологических операций при проектировании ТП. Анализируют вариант объекта — определяют его свойства по структуре и значениям параметров. Оценка варианта объекта про­ектирования заключается в проверке соответствия его характерис­тик заданным (желаемым). Если решение удовлетворяет разра­ботчика, то на соответствующий объект проектирования оформ­ляют необходимую документацию. В противном случае улучшения решения пытаются добиться в первую очередь изменением (моди­фикацией) его параметров (см. блок 9, рис. 11), не изменяя его структуры.

Рис. 11. Общий алгоритм формирования проектного решения

Совокупность процедур определения значений параметров, их анализа, оценки результатов и моди­фикации (изменения) параметров называют параметрическим син­тезом.

Если параметрический синтез не принес желаемых результатов и качество полученного проектного решения не соответствует тех­ническому заданию, то изменяют структуру объекта решения, вплоть до синтеза новой.

Если не удается получить приемлемое проектное решение, то возможна корректировка технического задания, так как показате­ли объекта проектирования, предписанные прежним заданием, невозможно обеспечить. Подобная ситуация возникает, если воз­можности САПР ТП недостаточны для того, чтобы спроектиро­вать ТП для заданной детали. Например, система, предназначен­ная для проектирования ТП изготовления деталей — тел враще­ния, не может часто обеспечить проектирование ТП деталей, со­держащих элементы, не являющиеся телами вращения. В принци­пе, допустим полный отказ от полученного результата проектиро­вания вследствие его неудовлетворительности или даже абсурд­ности.

Если результаты проектирования удовлетворяют пользователя САПР ТП, их представляют в предусмотренных стандартом ГОСТ 3.1109—83 документах.

Структура САПР ТП и состав ее подсистем (прежде всего проектирующих) определяются реализуемой в ней методологией проектирования. Существуют две основные методологии проектиро­вания ТП изготовления изделий машиностроения:

• проектирование на базе использования ТП-аналогов;

• синтез единичных ТП на основе конструктивно-технологи­ческих характеристик изготавливаемых изделий.

Рассмотрим структуру и принципы построения САПР ТП, реализующих каждую из представленных методологий проектирования.