3 - 2006

Построение единых справочников стандартных изделий

Юрий Начитов, Виктория Боровицкая

Справочник стандартных изделий для конструктора

Справочник стандартных изделий для отдела АСУ

Архитектура системы

Пример работы с использованием Справочника

Построение единых справочников — задача, одинаково важная как для конструкторов, так и для работников отдела автоматизации. Ни одна крупная система автоматизации машиностроительного предприятия или КБ не может функционировать без источника конструкторских данных — справочных баз материалов, сортаментов, конструктивных элементов и т.д. Для управления этими данными создано множество специализированных программных систем, решающих прикладные задачи.
В данной публикации мы расскажем о решении задач построения единых конструкторских справочников на основе нового инструмента, предлагаемого компанией АСКОН, — системы «Корпоративный справочник “Стандартные изделия”» (далее — Справочник). Статья адресована конструкторам, разработчикам прикладных САПР и справочников, специалистам по автоматизации промышленных предприятий и конструкторских организаций.

Современные индустриальные стандарты, выработанные разработчиками программного обеспечения, описывают требования к структурам данных и к форматам взаимодействия информационных подсистем. Стандарт, регламентирующий справочники стандартных изделий, носит название PartLib (Parts Library), а PartLib ISO 13584 — это серия международных стандартов, описывающих требования к представлению информации в библиотеках изделий в электронном виде и обмену данными между ними. Цели данного стандарта состоят в унификации механизма передачи данных, в поддержке произвольных систем классификации, в достижении независимости от прикладного программного обеспечения.

Разработка Справочника велась с соблюдением требований серии стандартов ISO 13584, а также функциональных требований к такому программному продукту, учитывающих специфику работы отечественных предприятий. Значительная роль в создании Справочника разработчикам принадлежала опыту создания и внедрения конструкторских библиотек, выпускаемых компанией АСКОН более 15 лет.

Справочник стандартных изделий должен обеспечивать:

•  единую базу данных по стандартным изделиям;

•  создание, редактирование и применение изделий (как 2D-фрагментов, так и 3D-моделей),  а также всего объема дополнительной информации (ссылок на соответствующий ГОСТ или ОСТ, геометрических параметров, применяемого материала и т.д.);

•  построение кодификатора изделий как по ГОСТам, так и по стандартам предприятия;

•  гибкую модель данных, как атрибутивных, так и системных (например, модель,  способную использовать формулы расчета параметрических моделей, механизмы наследования из систем АСУП и пр.);

•  доступность на всех рабочих местах — не только конструктора как разработчика изделия, но и потребителей информации:  нормоконтролеров, технологов, специалистов по планированию производства и т.д. (в условиях крупного предприятия это может означать сотни рабочих мест);

•  интеграцию с системой класса PDM (в случае ее наличия), а также поддержку самостоятельной работы;

•  интеграцию с различными САПР  без жестких ограничений на используемый инструментарий;

•  механизм ограничений на применяемую номенклатуру (например, по признаку доступности для закупок, устанавливаемому службой снабжения или передаваемому из производственного модуля MRP).

Справочник стандартных изделий для конструктора

На рис. 1 и 2 представлены схематичные модели автоматизированного рабочего места конструктора: на рис. 1 — вариант локального рабочего места, на рис. 2 — вариант развертывания с помощью системы PDM, используемой для получения заданий на проектирование и хранения электронной документации (для простоты на данной схеме отсутствуют варианты работы с изменениями, процедуры согласования и аннотирования, выдачи на печать).

Рис. 1. АРМ конструктора (без PDM)

Рис. 1. АРМ конструктора (без PDM)

Рис. 2. АРМ конструктора (c PDM)

Рис. 2. АРМ конструктора (c PDM)

Основные компоненты — это базовая CAD-система, специализированные CAD-системы и системы инженерных расчетов, справочник материалов и сортаментов, справочник стандартных изделий, библиотека регламентирующей и справочной информации (бумажная или электронная). Все программные компоненты взаимодействуют на основе базового протокола передачи данных.

Базовый протокол — фирменный стандарт взаимодействия компонентов, позволяющий приложениям (САПР, справочникам, PDM-системам) обмениваться данными в едином формате. Базовый протокол дает возможность комплектовать систему из специализированных подсистем, в том числе от разных разработчиков, оперируя конструкторской и технологической информацией (номенклатура, состав изделий, параметры материалов и сортаментов, единицы измерения и пр.). Протокол разработан компанией АСКОН и применяется во всех основных приложениях.

Цель использования вышеуказанных компонентов заключается в создании программного инструментария на рабочем месте конструктора. Конструктор заинтересован в максимально полной и эффективной автоматизации своей работы, в доступе к подробной и актуальной информации, и с появлением нового справочника ему становятся доступны:

•  базы готовых элементов, легко используемые в создаваемых моделях и документах (чертежах, спецификациях и пр.);

•  быстрая замена элемента в документе (модели) или изменение параметров элемента;

•  удобный поиск необходимого элемента как по классификатору, так и по значениям параметров (например, подбор болта по диаметру);

•  заполнение и автоматическое обновление спецификации по разработанному документу (модели).

Кроме того, данный справочник  исключает возможность ошибки в модели стандартного изделия (гарантирует качество исполнения), обеспечивает базу для поддержки стандартов на использование готовых изделий (авторизированную проверку документации, например в случае наличия на предприятии СТП на ограничение номенклатуры стандартных изделий), переносимость моделей между рабочими местами и организациями (в последнем случае — с возможностью удаления параметрических зависимостей для защиты интеллектуальной собственности).

В начало В начало

Справочник стандартных изделий для отдела АСУ

Безусловно, этот справочник представляет интерес не только для конструкторов, но и для всей информационной среды предприятия. Являясь универсальным решением корпоративного уровня, он автоматизирует работу по ведению общедоступной справочной базы стандартных изделий, предполагая централизованную работу по своему наполнению.

Подсистему, ответственную за ввод (регистрацию) данных в информационную систему, часто называют точкой ведения данных. Актуальность, полноту и точность данных справочной БД может обеспечить только централизованная и четко контролируемая работа по ее наполнению. Короче говоря, точка ведения справочной БД должна быть одна, выполняться определенными специалистами с использованием одного инструмента.

Наличие «Корпоративного cправочника “Стандартные изделия”» позволяет унифицировать конструкторские библиотеки и четко идентифицировать всю применяемую номенклатуру стандартных изделий. Справочник порождает глобальные идентификаторы стандартных изделий, сохраняемые во всех электронных документах (сборочных чертежах, 3D-моделях, спецификациях и пр.). Благодаря этому применяемая на предприятии система PDM/MRP/ERP получает возможность извлечь из конструкторских документов требуемые идентификаторы изделий, имеющие однозначное соответствие в БД, без использования ненадежной операции автоматической расшифровки текстовых обозначений.

Внедрение единого Справочника должно значительно упростить многие задачи по автоматизации управления производством и дать специалистам отделов АСУ мощный программный инструмент.

В начало В начало

Архитектура системы

В списке требований к системе следует особо выделить гибкость структуры, поскольку именно этот критерий часто становится камнем преткновения, так как общеупотребительные технологии создания баз данных не позволяют достичь необходимого уровня гибкости.

Справочник на основе реляционной БД характеризуется огромным расходом данных на каждую единицу (необходимо вводить и хранить все комбинации основных параметров) и жестко заданной структурой. В основе же «Корпоративного справочника “Стандартные изделия”» лежит объектная модель описания изделий, что позволяет создавать очень гибкие структуры данных, которые описывают самые разные сущности, сложные взаимосвязи параметров, ограничения и зависимости.

Рис. 3. Справочник PartLib (показана библиотека подшипников)

Рис. 3. Справочник PartLib (показана библиотека подшипников)

Объектная структура библиотеки лишена недостатков, свойственных  жесткой реляционной БД, вследствие чего предприятие получает возможность развивать библиотеку самостоятельно либо заказывать это сторонним организациям (например, поставщикам изделий, предоставляющим их электронный каталог в виде переносимой библиотеки — так называемого пакета). Используя собственный инструментарий Справочника, можно генерировать описание новых классов изделий высокой степени сложности из самых разных отраслей машиностроения (крепежа, подшипников, элементов трубопроводов, электротехнических изделий и т.д.) — рис. 3.

Реализация Справочника как объектной библиотеки — серьезное достижение разработчиков. Это первая в России промышленная система, построенная на основе данной прогрессивной технологии.

Рис. 4. Метаданные PartLib (показана модель библиотеки крепежа)

Рис. 4. Метаданные PartLib (показана модель библиотеки крепежа)

На рис. 4 представлен пример главной модели — структура объектов, описывающих множество крепежных изделий. Для описания любой требуемой структуры данных разработчик библиотеки проводит декомпозицию — вычленение общих признаков изделий. Примером такого признака для класса крепежных изделий может служить понятие «резьба», общее для множества болтов, гаек и пр. Хотя резьба и не является самостоятельным предметом, но при моделировании ее удобно вынести в отдельный объект, имеющий некие признаки (шаг резьбы). Этот абстрактный объект подходит для многократного использования в модели. Описав объект «резьба» и применив его, например, к объекту «шпилька», мы порождаем новый класс — «шпилька с ввинчиваемым концом», наследующий от родителей их параметры. Описав набор разрешенных материалов, указав правило создания обозначения и прикрепив параметрическую модель (в формате КОМПАС-3D, SolidWorks, UG и т.д.), мы получаем готовую к использованию библиотеку крепежа.

Построение справочных баз данных

Построение справочных баз данных

В начало В начало

Пример работы с использованием Справочника

Рассмотрим основные этапы жизненного цикла «Корпоративного справочника “Стандартные изделия”» на примере библиотеки «Элементы трубопроводов» — это будет создание библиотеки (поставщиком данных, в данном случае компанией АСКОН) и ее использование.

Наполнение справочника включает три основных этапа:

Рис. 5. Главная модель: метаданные для класса «Ниппель по наружному конусу»

Рис. 5. Главная модель: метаданные для класса «Ниппель по наружному конусу»

Рис. 6. Выбор изделия и вставка в модель

Рис. 6. Выбор изделия и вставка в модель

Рис. 7. Генерация спецификации

Рис. 7. Генерация спецификации

1.  Создание объектной модели и системы классификации. Разбив предметную область на элементы (проведя декомпозицию), мы описываем их инструментом «Дизайнер» в виде набора взаимосвязанных объектов, наделяем свойствами и методами (рис. 5).

2.  Ввод табличных и вычисляемых параметров.

3.  Создание параметрических моделей и эскизов: связи между параметрами эскиза или 3D-модели и значениями параметров из справочника.

Использование Справочника при работе в  САПР тоже состоит из трех этапов:

1.  Вызов справочника и выбор изделия в классификаторе.

2.  Выбор табличных значений (рис. 6).

3.  Указание расположения/позиции изделия и его добавление в спецификацию (рис. 7).

Применив в своем документе изделие, выбранное из Справочника, конструктор автоматически связывает его с хранящимися в центральной базе данными. Благодаря этому действию становятся доступными все преимущества единой информационной среды.

***

Итак, мы рассмотрели задачи Справочника, особенности примененных технологий,  примеры использования современного инструментария. Созданная компанией АСКОН система ведения Справочника является уникальной по гибкости и открытости, по полноте реализации международных стандартов, по прогрессивности используемой архитектуры. Применение этой системы в качестве справочной базы данных или редактора новых библиотек позволяет современному предприятию создать основу для успешной автоматизации конструкторской подготовки производства, для внедрения комплексных систем PDM/MRP/ERP. Особая ценность Справочника заключается в широкой номенклатуре и высоком качестве поставляемых библиотек, в разнообразии представленных отраслевых стандартов. Кроме того, Справочник может использоваться как на локальных рабочих местах, так и в крупных подразделениях территориально распределенного предприятия (группы предприятий, холдинга), функционирующих в единой сетевой среде.

В начало В начало

САПР и графика 3`2006