ADEM: история достижения цели
Интегрированная CAD/CAM/CAPP-система ADEM содержит средства автоматизации для различных видов инженерной деятельности, оперативное взаимодействие которых является ключом к рентабельному производству. В статье дана краткая ретроспектива развития продукта и сделан анализ взаимного влияния рынка, технологий и задач автоматизации.
Обычно понимание главной цели приходит не сразу, а в результате кропотливой работы, на которую могут уйти годы. Даже если задача сформулирована правильно, то для ее решения необходимы ресурсы и инструменты, которых может не быть в данный момент. Когда задача решена, то оказывается, что это лишь еще один шаг на пути к главной цели.
Ступень первая — автоматизация черчения и оформления КД
Творческая работа конструктора сопровождается рутинными операциями по оформлению идей в виде конструкторской документации в соответствии со стандартами и нормами. Поэтому естественной потребностью конструктора является автоматизация, основанная на стандартизации и унификации графических исполнений. Рамки и штампы, типовые надписи и обозначения, стандартные и часто применяемые фрагменты чертежей — всё это может быть занесено в базу данных компьютера. Кстати, до компьютеризации черчения некоторые предприятия создавали подобные библиотеки в бумажном виде. С помощью этих бумажек посредством ножниц и клея конструктор мог быстро оформить чертеж.
Появление электронных кульманов упростило и расширило потенциал по созданию библиотек. Возможность иметь общие и собственные архивы плюс отсутствие ограничений на копирование плюс еще автоматизация некоторых рутинных процессов (штрихование, масштабирование, позиционирование и т.п.) — всё это мгновенно было оценено конструкторами.
Бурное развитие «плоских чертилок», как иногда называют 2Dсистемы, пришлось на период 19851990 годов. В 1987 году нашей компанией была выпущена первая версия системы CherryCAD (слово «черри» образовано от слов «чертить» и «рисовать»), главным отличием которой являлся иконный интерфейс, исключавший необходимость длительной подготовки пользователей.
Многие уникальные черты CherryCAD позже были воплощены и в других программных продуктах. Система оказалась настолько удачной, что стала лидером по продажам в СССР среди всех отечественных и зарубежных CADсистем.
Ступень вторая — выход на зарубежный рынок, или Первые сомнения
Успехи на отечественном рынке привели к вполне понятному желанию выйти за рубеж.
Для реализации этой идеи CherryCAD стала многоязычной (благодаря иконному интерфейсу это оказалось несложно) и была укомплектована в соответствии с нашими представлениями о требованиях западного рынка. Добавились стандарты ANSI и ISO и еще ряд необходимых элементов в программном обеспечении. После проведения большой организационной работы в нескольких странах наша делегация отправилась на завоевание западной индустрии машиностроения.
Главное, что мы поняли в ходе этого вояжа, — предприятия там настроены на производство, а не на выпуск документации. Их практически не волнуют вопросы скоростного черчения и оформления. Их главная цель — производство материальных продуктов. И CADсистемы применяются в основном для подготовки производства в качестве систем моделирования. Даже плоский AutoCAD в первую очередь выполняет функции моделирующей системы, а не оформительской.
В подавляющем большинстве случаев нам отвечали, что автоматизация выпуска КД имеет очень низкий приоритет для предприятия, а вот подготовка производства на базе компьютерного моделирования — вопрос ключевой. Без него выпуск современной конкурентоспособной продукции немыслим.
Тут мы и вспомнили наших заводчан и то, какими странными казались их проблемы на фоне всеобщей компьютеризации черчения. Появились первые сомнения в правильности трактовки выражения «автоматизация проектирования».
В течение двух лет работы на западном рынке мы составили перечень из более 500 пожеланий различных предприятий из разных стран. Из них лишь незначительная часть относилась к автоматизации черчения и оформлению КД.
Конечно, можно было махнуть на Запад рукой и сосредоточиться на отечественном потребителе. Но после тщательного анализа мы пришли к выводу, который окончательно изменил нашу точку зрения на автоматизацию. Ни в одном из рассмотренных случаев оснащения предприятий средствами компьютеризации черчения и выпуска КД не наблюдалось заметного сокращения сроков выпуска изделия.
Ступень третья — интегрированный CAD/CAM
Таким образом, в круг наших интересов попало не только КБ, но и технологи и производство. Основной целью стало создание продукта для сокращения сроков процесса конструкторскотехнологической подготовки. Этот продукт должен был включать конструкторские и технологические средства автоматизации, а самое главное — обеспечивать сквозной поток информации от идеи до станка.
Менять направление разработок всегда болезненно. Можно, конечно, пойти другим путем. Найти разработчиков, которые специализируются на технологии, и вместе с ними вести совместную рекламную кампанию, делая вид, что представляешь комплексное решение. Но у нас был эталон, обойти который подобным образом было просто невозможно, — западный рынок.
Интегрированный 2D CAD/CAM ADEM v.2, 1994 год
Примерно в то же время в Ижевске, мощном машиностроительном мегаполисе, была создана одна из лучших систем в области плоской механообработки — САП ЧПУ «Катран». Прогрессивными элементами в этой системе были возможность описания обработки на уровне маршрута, разнообразие способов задания геометрии и параметризация.
Для совместного применения CherryCAD и «Катран» на ряде предприятий уже был разработан прямой интерфейс между ними. Но это было лишь самое начало интеграции.
Объединение двух компаний в одну позволило сконцентрировать ресурсы на главном направлении развития и уже через два года выпустить интегрированную CAD/CAMсистему под названием ADEM (отангл. Automated Design Engineering Manufacturing).
Вначале был создан плоский вариант, позволявший строить плоские модели и получать по ним программы для ЧПУ, а также оформлять КД. При этом обеспечивалась полная ассоциативность геометрии и технологии. Это был первый шаг, но он оказался важнейшим, так как подтвердил правильность выбранного направления разработок, дал нам ключ к производству и открыл продукту путь на западный рынок.
Ступень четвертая — объемное моделирование
Если в 80х годах потребность в объемном (3D) моделировании в России испытывали, пожалуй, только авиационные и автомобилестроительные предприятия, то в 90х в нем нуждались уже почти все.
Объемное моделирование на собственном ядре в ADEM v.3, 1996 год
Мы вели разработку модуля объемного моделирования с самого начала создания системы. Первый ADEM 3D был полностью написан на собственном ядре. Версия начала 90х годов позволяла строить твердотельные модели и сборки и по моделям получать управляющие программы.
И вот уже, казалось бы, мы имеем интегрированный объемный CAD/CAM, но как только дело дошло до практического применения, все разноцветные объемные сборки и детали сразу померкли. Когда дело касалось моделирования реальных деталей для производства, то очень часто мы сталкивались с ограничениями методов моделирования.
Тогда мы упустили самое важное в объемном моделировании — практическую ориентацию. Мы увлеклись эффектными сборками, пригодными для общего представления структуры изделия, и не сразу поняли, что главная проблема кроется, как всегда, в деталях.
Главный эффект достигается при использовании объемного моделирования в качестве инструмента создания технологичных моделей для последующей механообработки. Эта маленькая добавка — «технологичных» — и определила последующее направление разработок.
Основные исследования были сосредоточены на отечественных и зарубежных производствах оснастки, инструмента, штампов и прессформ. Именно они являются главными потребителями объемных моделей и требуют доведения их до технологичного уровня. Их красивыми картинками не возьмешь. Они знают реальную цену моделированию.
Проблема кроется, как всегда, в деталях
Другой важнейшей задачей стало обеспечение «всеядности» системы. Наиболее приоритетной наши зарубежные партнеры считали возможность принимать модели из других систем и обеспечивать корректную работу с ними.
В связи с этим было принято решение взять в качестве основного ядра для 3Dмоделирования библиотеки ACIS (Spatial Technology), добавив к нему собственную часть для дополнительной функциональности.
Ступень пятая — единое 2D/3Dпространство
При детальном изучении вопроса стало очевидно, что для реального производства одних твердотельных методов недостаточно. Нужно еще предоставить возможности ведения локального редактирования методами поверхностного моделирования. То есть должно быть реализовано гибридное объемное моделирование.
Интегрированный 2D/3D/CAD/CAM ADEM V.7, 2002 год
Более того, у конструкторов всё чаще появляются задачи, которые можно решить только с помощью объемного моделирования, а это значит, что в его чертежной части необходимы 3Dсредства. В то же время для объемного моделирования нужна плоская подсистема типа «скетчер» для создания базовых профилей, которая является упрощенной разновидностью системы плоского моделирования.
В результате сформировались требования к единому 2D/3Dпространству, в котором проектировщики и конструкторы всех уровней чувствовали бы себя одинаково комфортно, решая разнородные задачи. Просто черчение, моделирование, черчение с применением модели, моделирование с использованием чертежа — всё должно происходить в одном пространстве с единой логикой и одинаково доступными средствами.
Первым шагом стала шестая версия ADEM. Система перешла из категории легких в категорию средних, более того — в ADEM стали просматриваться черты, присущие системам высокого уровня.
Гибридное 3Dмоделирование в шестой версии было частично ограничено по той причине, что сведение воедино методов твердотельного и поверхностного моделирования еще требовало дополнительных исследований. Например, параметрическое дерево проекта, столь органичное для твердотельного метода, было очень непросто приспособить к локальным операциям.
Задача сведения воедино разнородных плоских и объемных методов проектирования была решена в очередной, седьмой версии. В результате появился универсальный и довольно компактный инструмент для конструкторов и технологов, имеющий широкую область применения.
Параллельно с развитием методов геометрического моделирования в системе ADEM продолжалось бурное развитие средств программирования станков с ЧПУ. В этом вопросе главными законодателями моды выступали наши западноевропейские партнеры. Это касалось всех аспектов обработки: фрезерных, электроэрозионных, токарных и др. Особое внимание уделялось объемному (35мерному) фрезерованию и комбинированной токарной обработке.
Система ADEM A7 вышла на отечественный и зарубежный рынки как единое 2D/3D/CAD/CAMпространство. Версия получила довольно высокую оценку у наших партнеров. Возможность свободно маневрировать в пространстве методов понравилась всем.
Ступень шестая — единое конструкторскотехнологическое пространство
Итак, ADEM — интегрированная CAD/CAMсистема, позволяющая проектировать, конструировать и программировать ЧПУ в единой информационной среде, она в значительной мере сокращает время подготовки производства там, где процессы в цехе могут быть автоматизированы.
А что делать там, где используется универсальное оборудование или в сборочных цехах? Как подключить их к единому информационному пространству?
Начиная с первых версий система комплектовалась модулем для выпуска технологической документации — ADEM TDM. Работая в единой среде с чертежной конструкторской частью, TDM позволяет быстро и эффективно оформлять карты техпроцессов и другую техдокументацию с включением эскизов и фрагментов чертежей.
Проектирование производственных процессов в интегрированном CAD/CAM/CAPP ADEM v.8, 2004 год
Со временем TDM расширил свои возможности и стал выполнять функции системы управления и планирования процессов. В новейших версиях его положение в структуре системы кардинально изменилось. Он стал основой управления всей технологической частью независимо от видов оборудования и способов производства.
Новая версия ADEM позволяет не только автоматизировать, но и координировать весь процесс подготовки производства от проектирования и конструирования до выхода готовых изделий. Поэтому в определение ADEM как интегрированной системы добавилась третья важнейшая составляющая — CAPP — автоматизированное планирование (проектирование) производственных процессов.
Работа в едином конструкторскотехнологическом пространстве требует особых правил взаимодействия между пользователями. В данной ситуации не обойтись без систем управления проектными данными. Эту задачу решает модуль Vault системы ADEM V8, который можно отнести к классу компактных PDMсистем. Авторизованный доступ к хранилищу, защита документов от несанкционированного доступа, обеспечение коллективной работы с документами, сопровождение версий документов — вот далеко не полный список возможностей системы управления ADEM.
Теперь «транспортные» потоки, будь то скоростные магистрали к ЧПУ или классические пути движения КД и ТД, могут объединяться в общую схему и существовать в едином пространстве.
Ступень седьмая — единство методов подготовки производства и технических кадров
К задаче сокращения сроков конструкторскотехнологической подготовки производства сегодня добавился еще один аспект — необходимость учитывать дефицит квалифицированных кадров. И это тенденция не только российской экономики — данная проблема характерна для большинства стран.
Благодаря внутренней интеграции, от первого эскиза до выпуска детали на станке система ADEM является серьезным инструментом для подготовки технических кадров. В содружестве с производителями малогабаритного оборудования осуществляются поставки учебных комплексов с настольными станками с ЧПУ. Их можно назвать КБ и цехом на письменном столе.
Таким образом, ADEM позволяет проводить сквозной курс подготовки специалистов в области автоматизации машиностроительного и металлообрабатывающего производства без вынужденного разделения единого процесса на отдельные фрагменты. Это благоприятно и для взаимозаменяемости кадров, так как будущие инженеры получают практическое представление обо всем цикле КТПП.
Подготовка данных для ERP в ADEM v.9, 2011 год
Ступень восьмая — портал для систем управления предприятием и производством
В результате глубокой интеграции инструментов для конструкторов, технологов и программистов ЧПУ системы ADEM появилась следующая важная возможность.
В процессе подготовки моделей, чертежей, техпроцессов и программ в системе ADEM происходит генерация важнейших данных, необходимых не только конструкторам и технологам, но и другим специалистам, например, для управления предприятием и производством. Используя эти данные, можно очень точно, без гадания на кофейной гуще, планировать и прогнозировать финансовоэкономические аспекты инженернотехнической и производственной деятельности предприятия.
Простой пример. Точное время обработки детали на станке, получаемое при разработке программы ЧПУ в ADEM CAM, является достоверной и ценнейшей информацией для расчета себестоимости изделия и планирования потребности в инструменте.
При технологическом проектировании в ADEM — разработке техпроцессов, управляющих программ, специальной технологической оснастки, технологических нормативов трудоемкости, норм расхода материалов и пр. — происходит синтез более широкого спектра объективных данных для систем управления (ERP).
Более того, используя специализированный модуль «Нормирование и технологические расчеты» (ADEM NTR), можно быстро и эффективно определить нормы подготовительнозаключительного времени, неполного штучного времени и более точно рассчитать норму штучного времени на изготовление детали или изделия.
На базе этих данных ERPсистемы могут формировать документы, сопровождающие партии, управлять закупками основных и вспомогательных материалов, контролировать межоперационные и межцеховые передвижения деталей и агрегатов на производстве, регистрировать перемещения и исполнение операций, а также осуществлять прочие управленческие функции.
Самое ценное состоит в том, что ADEM V9 предоставляет все эти данные по заданной спецификации из единого портала и без дополнительных затрат на сбор и переработку столь разнообразной и, как правило, распределенной по исполнителям информации.
Таким образом, ликвидируется информационный разрыв между инженернотехническими и управленческими звеньями предприятия.
Итак, мы постарались дать краткий обзор развития отечественной системы ADEM за последние 25 лет. Постоянно совершенствуясь, продукт прошел тернистый путь от простой чертилки до мощного программного комплекса, решающего самые современные и наукоемкие задачи.
При этом основная цель разработчиков не менялась — она заключалась в автоматизации конструкторскотехнологической подготовки машиностроительных и металлообрабатывающих предприятий. Но впереди еще не один шаг к достижению цели!
