Программное обеспечение автоматизированного рабочего места конструктора-проектировщика
Один из крупнейших проектных институтов России — «Норильскпроект» — делится своим опытом создания оптимального автоматизированного рабочего места конструктора-проектировщика в части его обеспечения комплексом взаимно дополняющих друг друга программ Autodesk Inventor, CADMECH Inventor PRO, Search. Разработка осуществлялась в сотрудничестве с Норильским индустриальным институтом и при участии специалистов компании ЕМТ.
Использование современных компьютерных технологий позволяет существенно сократить длительность проектно-конструкторских работ, по-новому реализовать проектные процедуры и в результате получить более эффективные технические решения.
Новейшие компьютерные технологии позволяют организовать автоматизированное рабочее место конструктора-проектировщика. Базовыми программными продуктами АРМ конструктора-проектировщика являются операционная система Microsoft Windows и универсальная графическая платформа AutoCAD 2004 фирмы Autodesk. Использование этих программных продуктов дает возможность реализовать следующие функции:
• обеспечить стандартную системную среду для работы в локальной вычислительной сети проектной организации;
• использовать базовый графический файловый формат (DWG), а также ссылочную технологию интеграции интеллектуальных объектов — элементов трехмерных моделей, созданных различными программными приложениями в едином комплексном проекте;
• создать основу для коллективной одновременной работы проектировщиков, выполняющих различные разделы проектной документации комплексного проекта в целях сокращения времени проектирования.
Ядром специализированного автоматизированного рабочего места конструктора-проектировщика является система параметрического твердотельного 3D-проектирования и конструирования с адаптивными сборками Autodesk Inventor. Этот программный продукт обладает широким диапазоном функциональных возможностей, прост в освоении и в применении, а также характеризуется высокой результативностью при решении практических задач.
Построение каждой детали представляет собой последовательное описание составляющих ее конструктивных элементов, которые могут быть заданы с помощью формообразующих эскизов (элементов, полученных выдавливанием, вращением, сдвигом по траектории, натягиванием), а также созданы на базе уже имеющихся элементов (отверстия, фаски, скругления, оболочки, ребра жесткости, перегородки, литейные уклоны, резьбовые элементы). Autodesk Inventor имеет развитые средства импорта-экспорта геометрии самых распространенных графических форматов, что позволяет при необходимости использовать созданные ранее модели и осуществлять кооперацию разработчиков.
Пример модели технологического оборудования, разработанной в Autodesk Inventor и загруженной в AutoCAD 2004
Помимо работы с отдельными деталями Autodesk Inventor предоставляет пользователям все средства для создания сборок. Система ориентирована на эффективную работу даже с очень большими сборками, включающими тысячи деталей. При формировании сборки могут быть использованы как уже построенные, так и создаваемые в контексте сборки детали. Во втором случае конструктор имеет весьма полезную возможность создавать детали с использованием уже имеющейся геометрии. Для описания правил существования деталей в сборке на детали накладываются сборочные зависимости, что позволяет моделировать реальное поведение механизма. В процессе динамического моделирования, как и в статике, могут быть определены возможные пересечения деталей друг с другом.
Сборка проекта технологического оборудования из разработанных в Autodesk Inventor моделей, загруженная в Autodesk Architectural Desktop
Уникальная возможность системы — поддержка адаптивных сборок. Это означает свойство системы автоматически изменять свободные параметры деталей в соответствии с заданной системой зависимостей, то есть деталь может изменять форму, подстраиваясь по месту. Для этого не требуется задавать никаких формул, что существенно упрощает работу, особенно в сложных случаях.
Большое значение в инженерной практике имеет повторное использование разработок. Autodesk Inventor включает несколько тысяч типовых элементов (крепежные детали, подшипники т.п.), а также предоставляет возможность создавать пользовательские параметрические конструктивные элементы, из которых формируются библиотеки пользовательских проектных наработок. Таким образом создается экспертная система, включающая багаж знаний конкретного проектировщика и доступная для его коллег посредством локальной вычислительной сети.
На основе 3D-модели в среде Autodesk Inventor могут быть выполнены все необходимые чертежи, построены различные виды, разрезы сечения и т.п. Чертежи обладают двунаправленной ассоциативностью, то есть любые изменения в модели автоматически отражаются на всех соответствующих видах на чертеже, и это, в свою очередь, ведет к автоматическому обновлению модели и к последующему, также автоматическому, обновлению всех остальных видов, которые затрагивает данное изменение.
Autodesk Inventor имеет ряд специальных средств, направленных на решение вопросов эффективной организации процесса разработки в целом с использованием системы для распределенной работы. Сетевые возможности позволяют коллективу разработчиков работать над одним проектом с учетом результатов работы всех членов коллектива.
Следует отметить, что для Autodesk Inventor существует множество встраиваемых объектно- и проблемно-ориентированных модулей, что позволяет решать целый ряд дополнительных задач. Одним из таких модулей является программный продукт CADMECH Inventor PRO, предназначенный для автоматизации конструкторского проектирования в области машиностроения и приборостроения с учетом российских стандартов. Возможность оформления чертежей Autodesk Inventor в полном соответствии с ЕСКД (автоматическая отрисовка и заполнение рамок и штампов, автоматическая генерация технических требований, простановка шероховатостей и отклонений формы с использованием таблиц и справочников), делают CADMECH Inventor PRO незаменимым инструментом для пользователей Autodesk Inventor и т.д. Богатейшие возможности широко известной на отечественных предприятиях системы CADMECH перенесены на платформу графического редактора Autodesk Inventor. Таким образом, CADMECH Inventor PRO дает возможность пользователям Autodesk Inventor использовать богатую библиотеку типовых конструкторских решений и стандартных элементов.
CADMECH Inventor PRO включает интеллектуальные средства расчета валов и других деталей типа «тело вращения», подшипниковых опор, зубчатых передач и трубопроводов. Технология работы, предлагаемая CADMECH Inventor PRO, позволяет автоматически получать спецификации (единичные и групповые) на разработанные изделия или узлы с последующим выпуском различных ведомостей.
Безусловно эффективным и полезным дополнением на рабочем месте конструктора-проектировщика является мощный программный пакет инженерного анализа ANSYS Design Simulation. Моделирование с помощью этого программного пакета позволяет понять поведение детали или сборки при эксплуатации, а также получить ответы на вопросы, возникающие при проектировании:
• выдержит ли изделие заданные эксплуатационные нагрузки;
• не превысят ли деформации при нагружении допустимые значения;
• каким будет значение собственных колебаний;
• каким будет распределение температур и термических напряжений;
• какая форма является оптимальной для данной детали.
ANSYS Design Simulation имеет ассоциативную связь со сборкой, проектируемой в CAD-системе Autodesk Inventor, позволяет проанализировать различные варианты проектируемой сборки и в конечном счете, основываясь на обратной ассоциативной связи, оптимизировать конструкцию, избежать ошибок при производстве, исключить отказы и повторное конструирование.
Для того чтобы конструкторы-проектировщики в процессе работы могли получить полное представление о составе комплекта конструкторской документации на разрабатываемое изделие, в ходе проектирования можно использовать возможность интеграции систем CADMECH Inventor PRO (на базе Autodesk Inventor) и системы ведения архива технической документации, информации о составе изделия и документооборота Search. Шестая версия системы ведения архивов технической документации и информации о составе изделия Search со встроенной двунаправленной ассоциативной связью с моделями Autodesk Inventor позволяет логически замкнуть цикл разработки конструкторской документации в едином информационном пространстве.
Система Search 6.3 предназначена для создания архива технической документации предприятия и служит для решения следующих задач:
• хранение документов различных типов;
• управление доступом к документам;
• быстрый поиск документов и документов-прототипов;
• согласование и утверждение документов;
• проведение изменений документов и управление версиями документов;
• поддержка групповой работы над проектом.
На основании информации, получаемой из занесенных в архив конструкторских документов, Search ведет базу данных изделий, выпускаемых и используемых на предприятии, а также взаимосвязей между этими изделиями. Эта база данных лежит в основе обеспечиваемых системой средств для просмотра структуры и применяемости изделий и для получения различных отчетов по изделиям.
Search хранит все конструкторские документы по проектам, а также информацию, необходимую для их идентификации и поиска (обозначение, наименование, формат и т.д.). В архиве могут храниться любые типы документов (чертежи, спецификации, текстовые документы и т.д.), и для каждого из них можно назначать программы просмотра и редактирования. Поддерживаются документы, состоящие из нескольких файлов (например, чертежи на нескольких листах, гибридные чертежи TIFF+DWG и др.), а также документы, включающие ссылки на другие документы (например, XREF в AutoCAD и т.д.). Имеется возможность регистрации в архиве информации о документах, выполненных на бумажных носителях.
В состав системы CADMECH Inventor PRO входит специальный модуль AVS, обеспечивающий просмотр и редактирование конструкторских спецификаций. Поддерживаются обычные (единичные) и групповые спецификации форм А и Б по ГОСТ 2.113, а также спецификации на парные изделия (например, левое и правое исполнения). Конструкторские спецификации, занесенные в архив, служат источником информации, которую Search использует для ведения базы данных изделий, выпускаемых и используемых на предприятии, и взаимосвязей между этими изделиями.
Кроме того, в систему включен визуализатор структуры изделий, позволяющий просматривать структуру изделия и его применяемость в виде дерева связей. Обеспечивается возможность привязки к изделию произвольного набора относящихся к изделию документов — конструкторских, технологических, административных и т.п.
Специальный модуль маршрутизации документов обеспечивает различные функции, необходимые при групповой работе над проектом, — выдачу рабочих заданий и контроль их исполнения, пересылку документов и рабочих запросов одним пользователем другому, рассылку сообщений и уведомлений и т.д. При этом исключается одновременное редактирование одного документа разными пользователями системы.
Каждый документ в архиве имеет электронную карточку подписей, в которой Search фиксирует имя, дату и должность того, кто подписал данную версию документа. Система обеспечивает автоматизацию процедуры согласования и утверждения документов путем их рассылки пользователям для сбора подписей. Процедуры согласования и утверждения определяются администратором системы, причем таких процедур может быть несколько — для согласования на разных уровнях. Система обеспечивает проведение изменений утвержденных документов вместе с выпуском извещения об изменении (ИИ), утверждением данного ИИ со сбором необходимых подписей и сохранением старых (до изменения или аннулированных) версий документов.
Search понимает внутренний формат файлов чертежей системы AutoCAD и позволяет автоматически считывать информацию из основной надписи чертежа (обозначение, наименование и т.д.) непосредственно из файлов DWG и записывать эту информацию в архив, избавляя пользователей от необходимости ручного ввода такой информации при регистрации чертежей в архиве.
* * *
В этой статье была рассмотрена технологическая линия программных продуктов, обеспечивающих автоматизацию рабочего места конструктора-проектировщика. Использование вышеописанных программных пакетов на базе концепций трехмерного моделирования в проектировании предоставляет их пользователям следующие преимущества:
• обеспечение мирового уровня качества проектной документации, высокой точности в решении задач оптимизации. Виртуальное моделирование производственных объектов позволяет исключить из проекта ссылки на различные уточнения, необходимые при производстве работ, что дает реальную экономию средств и снижает затраты труда при выполнении монтажа;
• повышение производительности труда проектировщика. Построив трехмерную модель объекта, можно автоматически получать чертежи различных видов и любых разрезов, а также деталировку всей конструкции. Создавая и расширяя библиотеки трехмерных деталей и сборок, разработчик может использовать их в дальнейшем. Заданные свойства деталей автоматически включаются в спецификацию, приводимую на чертеже, а само проектирование становится наглядным и понятным (из отдельных элементов, узлов, блоков можно построить рабочий орган, механизм и даже целый технологический участок);
• получаемая проектно-конструкторская документация соответствует требованиям
технической эстетики и обладает наглядностью, что в конечном счете приводит
к повышению качества строительно-монтажных работ.
