12 - 2009

ADEM-VX — комплексное решение конструкторско-технологической подготовки производства

Андрей Красильников, Игорь Ямаев

Формирование структуры изделия

Технологическая подготовка производства (ТПП)

Технологическое проектирование

Передача информации в MES­ и ERP­системы

В данной статье будут рассмотрены вопросы комплексной автоматизации конструкторско­технологической подготовки производства (КТПП) на базе отечественной интегрированной системы ADEM­VX. А кроме того, будет рассказано о новшествах в системе и новых продуктах в линейке программных средств, предлагаемых группой компаний ADEM.

Благодаря заложенным в систему принципам открытости и интегрируемости, мы можем предлагать решения по автоматизации отдельных этапов КТПП, гармонично вписываясь в существующий процесс подготовки производства, обеспечивая обмен всеми необходимыми данными между различными системами. Однако, используя весь комплекс программных средств, предлагаемых нашей компанией, можно решить вопрос КТПП комплексно и получить максимальный эффект от внедрения. Такой подход позволяет существенно сократить количество ошибок, уменьшить трудоемкость, повысить производительность труда (информация на каждом этапе вводится только один раз и используется на следующих этапах; вся работа выполняется на одной модели данных, которая на каждом этапе обрастает информацией).

ADEM­VX содержит следующие средства автоматизации для различных видов инженерной деятельности, оперативное взаимодействие которых является ключом к рентабельному производству:

  • Vault­система электронного архива — создание единого информационного пространства конструктора­технолога с поддержкой функций легкой PDM­системы. Ведение электронных составов изделия;
  • CAD­система для конструирования, моделирования и оформления КД;
  • Assembly — система для создания и ведения сборок;
  • CAPP­система для проектирования технологических процессов практически по всем направлениям (механообработка, сборка, сварка и др.). Оформление технологической документации в соответствии с ЕСТД и СТП предприятия;
  • CAM­система программирования любого оборудования с ЧПУ;
  • NTR — система укрупненного нормирования;
  • i­RiS — корпоративная справочно-информационная система.
  • Укрупненно можно выделить следующие этапы КТПП:
  • создание модели сборки изделия, формирование электронной структуры изделия (конструкторский состав), выпуск конструкторской документации (спецификации, деталировки, ведомости);
  • составление межцеховых технологических маршрутов обработки деталей и сборки изделий (расцеховка), предварительное материальное и трудовое нормирование (технологический состав), формирование сводных технологических ведомостей;
  • проектирование техпроцессов (единичных, типовых, групповых, сквозных), программирование станков с ЧПУ, материальное и трудовое нормирование, выпуск технологической документации;
  • передача информации в MES­ и ERP­системы.

Рассмотрим более детально каждый этап с использованием программных средств, предлагаемых нашей компанией.

Модель сборки редуктора

Модель сборки редуктора

Формирование структуры изделия

Очевидно, что для обеспечения эффективной подготовки производства структура изделия должна быть показана в электронном виде. Электронную структуру изделия (ЭСИ) можно представить как единое информационное пространство (ЕИП) для выполнения всей технической подготовки производства. Для организации ЕИП на всех этапах подготовки производства в системе ADEM применяется модуль Vault.

Электронную структуру изделия в ADEM Vault допускается создавать различными способами:

  • автоматическое создание ЭСИ при проектировании изделия в САПР — в качестве САПР, в которой создается модель сборки изделия, используется ADEM Assembly. Это подсистема ADEM для вариационной параметрической сборки, предназначенная для эффективного проведения работ с крупными сборками. При этом в ADEM Vault автоматически формируется ЭСИ на основе полученной модели сборки изделия с установленными ассоциативными связями, благодаря чему можно эффективно работать с моделью сборки;
  • полуавтоматически, собственными средствами системы управления данными об изделии ADEM Vault — используя функционал ADEM Vault, в структуру изделия добавляют элементы состава (сборочные единицы, детали, комплексы, комплекты и др.), определяют их свойства и устанавливают связи между ними. Проектирование структуры изделия осуществляется по принципу «сверху вниз», и в этом процессе параллельно могут принимать участие несколько специалистов. Традиционно модуль ADEM Vault интегрирован в основное окно системы. Как показала практика, такая организация работы не всегда удобна. Начиная с версии 8.3 можно работать в системе ADEM Vault как традиционным способом, так и с использованием внешнего приложения AdemVaultExplorer. Для удобства работы реализована порционная загрузка данных, поиск документов по контексту, добавлена информация для элемента ЭСИ: «Куда входит», «Состоит из». При необходимости можно сформировать сводные ведомости в формате MS Excel как на изделие в целом, так и на отдельные его составные части;
  • импортирование из других систем — если проектирование модели сборки изделия выполняется в других системах САПР (UG, Solid Works и др.), то структуру сборки можно импортировать, используя ее электронное описание. Это может быть файл формата XML, XLS или другого, технология COM, .NET Framework. Стоит отметить, что при этом исключается двойной ввод данных, но, к сожалению, невозможно сохранить при этом ассоциативные связи между моделью сборки и получаемой электронной структурой изделия. Поэтому данный способ формирования ЭСИ в ADEM Vault мы не рекомендуем.

К каждому элементу структуры изделия можно присоединить конструкторские документы (2D­чертеж, 3D­модель детали, 3D­модель сборки и др.), при этом прикрепляемые документы совсем необязательно должны быть в формате ADEM. На основе данных, которые введены на этом этапе в ЭСИ, можно сформировать всю номенклатуру вторичных документов (деталировки, спецификации, ведомости спецификаций, ведомости покупных изделий и др.) в соответствии с требованиями ГОСТ 2.102-68.

Окно Ademvaultexplorer

Окно Ademvaultexplorer

Окно NTR

Окно NTR

В начало В начало

Технологическая подготовка производства (ТПП)

 Данный этап тесно связан с предыдущим, так как входной информацией для ТПП являются модели, чертежи, спецификации и т.д., которые хранятся в электронной структуре изделия и представляют собой конструкторский состав.

На каждый элемент конструкторского состава, хранимого в ADEM Vault, задается свой межцеховой маршрут изготовления, формируется ведомость технологических маршрутов как на отдельные составные части изделия, так и на всё изделие в целом (ГОСТ 3.1122­84). Межцеховые маршруты можно создавать, задавая не только подразделения, но и виды выполняемых работ, которые в дальнейшем могут быть использованы при выполнении трудового нормирования и проектировании технологических процессов. Отметим, что уже на этом этапе можно выполнить укрупненное подетальное трудовое нормирование. Для решения этой задачи применяется NTR — новый продукт в линейке программных средств, предлагаемых нашей компанией, с помощью которого можно быстро и эффективно определить предварительную стоимость изготовления на основе укрупненных норм времени. Определение норм времени можно осуществить на основе как стандартных карт с нормами времени («Общемашиностроительные укрупненные нормативы времени на работы, выполняемые на металлорежущих станках», «Общемашиностроительные нормативы времени на слесарную обработку деталей и слесарно-сборочные работы по сборке машин и приборов в условиях массового, крупносерийного и среднесерийного типов производства» и др.), так и на основе карт, которые используются на предприятии. Сформированный расчет трудоемкости можно автоматически представить в виде маршрута и применять его как шаблон для проектирования технологического процесса в ADEM CAPP.

Окно i-RiS

Окно i-RiS

Материальное нормирование условно можно разделить на расчет параметров заготовки из материала, заданного конструктором, и расчет норм расхода вспомогательных материалов и материалов, заданных в спецификации. Для учета вспомогательных материалов на данном этапе необходимо указать типовые технологические процессы с заданными удельными нормами расхода. При этом, основываясь на 2D­ и 3D­характеристиках детали/изделия (объем, площадь и др.), система автоматически рассчитает реальные нормы расхода с учетом входимости детали/сборочной единицы в ЭСИ. Автоматически рассчитывается масса сборочных единиц на основе масс входящих в нее деталей.

Как правило, введенной информации достаточно для предварительной оценки трудоемкости и материалоемкости изготовления изделия. На этом этапе можно сформировать сводные ведомости (ведомость материалов, ведомость специфицированных норм расхода материалов, ведомость трудоемкости). Ведомости могут быть сформированы в виде документов согласно ЕСТД либо выведены в формате MS Excel. Стоит отметить, что если по ЕСТД форма жестко определяется стандартом, на основе которого формируется документ, то форма выходной ведомости в формате MS Excel может быть переопределена пользователем.

Открытая архитектура системы позволяет выполнить адаптацию существующей модели данных, выходной документации, алгоритмов расчетов в соответствии с требованиями каждого конкретного заказчика.

В начало В начало

Технологическое проектирование

Основным и самым трудоемким этапом ТПП является собственно технологическое проектирование. В зависимости от серийности производства разработка технологических процессов ограничивается маршрутной технологией (в индивидуальном и мелкосерийном производствах) либо разрабатывается более подробная пооперационная технология (средне­ и крупносерийное производство). Проектирование технологических процессов в интегрированной системе ADEM выполняется в модуле ADEM САРР. Для пользователя предусмотрен удобный пользовательский интерфейс. К нему можно отнести: представление проектируемого маршрута в виде дерева, форму и вид диалогов по вводу параметров, сервисы, обеспечивающие надлежащий функционал системы, автоматизацию рутинных расчетов и др. Хранение технологических процессов организовано в системе ADEM Vault в виде присоединенных к элементам ЭСИ документов (так же, как 2D­ и 3D­моделей).

Хочется отметить особенности проектирования ТП сборки/сварки. Проектирование технологии по этим направлениям выполняется в контексте ЭСИ. То есть на базе технологического состава автоматически формируются элементы комплектовочной карты на основе как отдельных сборочных единиц, так и всего электронного состава изделия с учетом базового исполнения и переменных данных по исполнениям, которые в дальнейшем применяются при оформлении переходов и операционных карт сборки. Отметим, что при этом элементы комплектовочной карты ассоциативно связаны с элементами ЭСИ. На любом этапе проектирования можно проверить использование элементов комплектовочной карты в ТП (все ли элементы применяются в процессе сборки, не превышено ли их заданное количество и  т.д.). Начиная с версии 8.3 в ADEM VX появилась возможность проектирования ТП сборки на всё изделие, а не только на его составные части. Для этого реализовано заполнение шапки операционных карт на основе обозначений собираемых узлов, использование элементов комплектовочной карты с учетом контекста «Куда входит», формирование комплектовочной карты по собираемым сборочным единицам с автоматическим вычислением номеров операций, в которых задействован элемент комплектовочной карты.

Одна из основных проблем, с которой сталкивается технолог при проектировании технологии, — это поиск той или иной информации. Для удобства работы в линейке продуктов группы компании ADEM появилась новая корпоративная справочно-информационная система i­Ris, предназначенная для применения в различных предметных областях. Программный продукт использует технологию «клиент­сервер», что позволяет поддерживать многопользовательский режим работы и масштабируемость системы в целом. Для взаимодействия удаленных объектов применяется технология .NET Remoting. В качестве хранилища информации пользователь может выбрать реляционную базу MS Access, MS SQL Server либо Oracle. Программный продукт способен функционировать на одном отдельно стоящем компьютере, в локальной сети организации, а также в Интернете. Поддержка механизма ClickOnce позволяет запускать программный продукт и одновременно проверять наличие опубликованных на веб­сайте разработчика обновлений одним нажатием клавиши. Для сопряжения с другими программными продуктами используются технологии XML, COM и .NET Framework.

Справочник материалов

Справочник материалов

Основой i­Ris является объектно-ориентированное ядро системы, то есть i­Ris оперирует не записями базы данных, а вполне конкретными объектами, которые составляют предметную область системы. Основываясь на этих принципах, можно реализовать различные прикладные задачи. Достаточно описать объект, поместить его описание в предметную область — и система обеспечит хранение объекта в базе данных, работу с ним, взаимодействие между объектами и др. Используемый объектно­ориентированный способ программирования с помощью механизма наследования позволил создавать и разрабатывать объекты практически любого уровня сложности. Благодаря платформе .NET Framework компиляция исходного кода, отвечающего за предметную область, выполняется на лету. Примером прикладных областей могут служить:

  • Справочник материалов и сортаментов;
  • Справочник инструментов;
  • Справочник оборудования;
  • Классификатор операций.

Стоит отметить, что одним из достоинств ADEM CAPP является то, что в рамках системы создано единое технологическое пространство, в котором содержится информация об операциях, выполняемых как на универсальном оборудовании, так и на оборудовании с ЧПУ. Вследствие этого не возникает двух различных маршрутов при описании обработки на станке с ЧПУ (см. последний рисунок). Вся информация из дерева ТП (операции, в том числе операции с ЧПУ, переходы, оснастка, режимы резания, нормы времени и др.) автоматически попадает в формируемые маршрутные, операционные карты, ведомости оснастки, карты наладки и др. Следует отметить, что в маршрут обработки на оборудовании с ЧПУ можно добавлять дополнительную информацию, не используемую при расчете управляющей программы, но необходимую для оформления выходных документов. Это могут быть установочные переходы, переходы технического контроля, технические требования, примечания, приспособления и т.д. Для эффективной работы технолога и технолога-программиста применяется единая информационная база данных по операциям, оборудованию, оснастке, материалам для универсальных операций и операций с использованием станков с ЧПУ под управлением i­Ris.

Для некоторых типов производства базовым документом является ведомость деталей. Формирование ведомостей деталей к типовым/групповым технологическим процессам, используемым при изготовлении изделия, осуществляется в автоматическом режиме. Для этого необходимо выбрать типовой/групповой ТП и изделие. Полученную ведомость деталей можно доработать (дополнить операциями, выполняемыми при изготовлении каждой конкретной детали из выбранного типового ТП, отличительными режимами, инструментом/оснасткой, эскизами) и сформировать полный комплект технологических документов (ведомость деталей, карта типового технологического процесса, ведомость оснастки и т.д.).

Оформление маршрута ТП

Оформление маршрута ТП

В том случае, если в маршруте применяются операции, выполняемые по типовым техпроцессам, в поле объекта «Операция» можно указать ссылку непосредственно на файл с типовым ТП. Эту ссылку в дальнейшем можно использовать для формирования сквозного маршрута при передаче данных в MES/ERP­системы, для открытия ТП для просмотра, получения информации из ТП при формировании ведомостей материалов, ведомости трудоемкости.

Трудовое нормирование можно рассматривать как важнейшую составляющую в организации производства. В системе реализована возможность автоматического нормирования объектов технологического процесса для любого типа производства (единичного, мелкосерийного, крупносерийного, массового) по общемашиностроительным нормативам труда. На основе нормативов система автоматически определяет нормы вспомогательного, подготовительно­заключительного, штучного времени. Используя систему NTR можно выполнить пооперационное нормирование элементов технологического процесса по укрупненным нормам.

В начало В начало

Передача информации в MES­ и ERP­системы

Следующий этап после КТПП — этап производства, на котором работают системы класса MES/ERP. Информация, накопленная на этапе КТПП, является исходной для MES/ERP­систем, используемых на предприятии. Для корректной передачи данных необходимо, чтобы справочники, которые применяются в системах, были едиными либо синхронизированными. Оба варианта имеют свои достоинства и недостатки. Основываясь на опыте внедрения, вариант с синхронизацией справочников или их отдельных элементов является наиболее предпочтительным. Одной из причин этого является то, что в системах хранятся различные атрибутивные данные одного и того же объекта. Примером может служить материал. Для системы САПР актуальны его химико­физико­механические параметры, в то время как для системы управления предприятия — поставщики этого материала и его стоимость. Синхронизировать данные справочников можно по внешним ключам либо задействовав параметры, которые определены ЕСТД и применяются для идентификации данных во время всего жизненного цикла изделия. Например, код материала, код операции, код профессии, код оборудования и т.д. Поэтому возникает вопрос: как можно передать информацию, полученную в процессе КТПП, в систему управления и планирования предприятием? Всю необходимую информацию для функционирования этих систем можно получить из общей базы данных об изделии, хранимой в ADEM Vault. При необходимости, используя функционал ADEM Vault API, можно автоматизировать процесс передачи под конкретную MES/ERP­систему.

В заключение отметим, что в данной статье нам удалось осветить лишь часть всех нововведений. За ее рамками осталось еще множество новых функций и возможностей.

В начало В начало

САПР и графика 12`2009

Регистрация | Войти