ADEM-VX — сокращение цикла конструкторско-технологической подготовки

Андрей Быков, Алексей Казаков, Константин Карабчеев

Отечественная интегрированная CAD/CAM/CAPP-система ADEM используется в различных отраслях промышленности. С ее помощью создаются многие товары и образцы новой техники — от иголок до ракет. ADEM применяют сотни предприятий — от малых до лидеров машиностроения, таких как НПО «Энергия», МАПО «МиГ» и Магнитогорский металлургический комбинат.

Одним из основных методов снижения себестоимости и повышения конкурентоспособности  продукции является сокращение цикла конструкторско­технологической подготовки производства (КТПП). Дефицит и рост стоимости квалифицированных кадров приводит к необходимости решать задачи при помощи минимального числа участников.

Сегодня состояние программных и технических средств позволяет решать на одном рабочем месте комплекс задач, для работы над которыми раньше требовался коллектив специалистов различного профиля. Если мы пытаемся добиться сокращения сроков КТПП, то характеристики систем автоматизации прежде всего должны позволять исполнителям эффективнее, чем обычно, осуществлять свою трудовую деятельность в рамках профессиональных обязанностей. Все остальные свойства САПР, в том числе такие, как обеспечение максимальной комфортности отдельных рабочих мест,  вторичны и не являются определяющими.

Какими же должны быть характеристики САПР для сокращения периода подготовки производства?

Первое, что влияет на сроки подготовки, — это линейность процесса. Если конструкторская документация после технологической проработки возвращается к конструктору для доработки и это происходит неоднократно, то мы имеем дело с петлей, причем с петлей многовитковой. Поэтому первоочередной задачей, которую должна решать САПР, является уменьшение числа или исключение циклов, связанных с уточнением исходных данных. Под исходными данными подразумевается и документация, и программы ЧПУ, и прочие объекты, составляющие модель изделия.

Второй фактор, обусловливающий увеличение сроков подготовки, — это переработка данных. Время на прочтение документации, причем имеется в виду не просто чтение документов, а время, необходимое для осмысления того, что изложено в чертежах, схемах и пр., и перевода этой информации на другой, специализированный «язык». Особую роль эта проблема играет на стыке конструкторских и технологических подразделений, когда технологам­программистам приходится заново с должной точностью провязывать конструкцию деталей, чтобы создать техпроцесс и запрограммировать станки с ЧПУ.

При этом не только теряется много времени, но и выявляется большое количество конструкторских ошибок, что приводит к возникновению ранее упоминавшихся циклов. Отсюда проистекает вторая задача САПР — предоставление информации в единообразном виде, сокращающем или исключающем этапы переработки данных.

Методы решения этих двух главных задач заключаются в организации процесса проектирования на основе единой модели, то есть мастер­модели. Речь не идет о чем­то абсолютном или универсальном. В первую очередь это касается геометрической информации, которая движется из подразделения в подразделение, обрастая подробностями от первой «осевой линии», проведенной проектировщиком, до полного технологического процесса и комплекта УП, необходимых для изготовления детали. Именно такой подход реализован в системе ADEM.

Первичной становится математическая мастер­модель. Если она есть, то и геометрически эквивалентный ей материальный объект имеет право на существование. Иными словами, если конструктору удалось создать мастер­модель, то это означает, что он полностью решил основную задачу проектирования. В данном случае математическая модель является объектом более близким к реальности, чем чертеж, который по своей сути не исключает геометрические коллизии.

Подготовка мастер-модели к механообработке

Главное, чем отличается данный геометрический объект от чертежа, — это то, что перед нами точная модель с однозначно определенной (в пространстве или на плоскости) геометрией. Здесь первична геометрия, а не ее представление системой чертежных видов и линейных и угловых размеров. Мастер­модель является универсальным объектом для любого этапа проектирования независимо от способов и «языка» ее дальнейшей обработки. Если это так, то новый метод позволяет исключить итерационные циклы, связанные с исправлением геометрических ошибок. Более того, математическая модель устраняет разночтение для всех служб, которые используют эти данные.

Упрощает ли данный подход работу конструктора? На первый взгляд — усложняет, так как обязует его заниматься точным геометрическим моделированием, которое исключает принятие волюнтаристских решений. В то же время в процессе моделирования конструкция принимает конкретные и однозначные очертания, что является несомненным преимуществом в процессе творческого поиска.

Что же такое мастер­модель с организационной точки зрения? Основным документом, который генерирует конструктор, сегодня является конструкторская документация (спецификация, чертежи и пр.), поэтому логика подсказывает следующий ответ: математическая модель — это такой же объект, как плаз, шаблон, макет или само изделие, и работа с ним требует лишь одного — обеспечить ее жизненный цикл наравне с другими объектами подготовки производства.

Возможно ли существование мастер­модели в среде разнородных программных продуктов? Теоретически да, если обеспечить однозначный обмен данными. Правда, это не устраняет этапа уточнения геометрических данных, поскольку после успешного импорта следует убедиться в том, насколько верна полученная геометрия.

Обладая достаточно широким набором интерфейсов обмена данными, ADEM в то же время предлагает средства, обеспечивающие автоматизированную проверку и исправление исходной геометрии. Дело в том, что чертежи могут являться исходными данными не только для технолога, но и для конструктора. Например, часто встречающаяся задача — создание модели по чертежу, где само собой напрашивается заимствование из чертежа контуров и других плоских объектов для построения объемных тел. Включение функции проверки геометрии на соответствие проставленным размерам подскажет исполнителю, насколько точно выполнены эти элементы, необходимо ли их редактировать или строить заново для создания точной модели. Полезна эта функция и для проверки собственных чертежей.

Проектирование заготовки

Однако простого выделения проблемных мест мало — необходимо обеспечить конструктора механизмами исправления «узких» мест, иначе мы снова сталкиваемся с первой задачей САПР — уточнением исходных данных и, как следствие, продлением сроков подготовки производства. Каким образом можно решить эту задачу? Автоматизировать этап уточнения геометрии! ADEM и тут выступает в роли помощника, располагая специализированным средством — «Эвристической параметризацией». Суть ее заключается в том, что выполняется автоматический анализ созданной геометрии и ее преобразование в геометрически «точный» чертеж с сохранением формы исходной детали. Иными словами, это механизм превращения эскиза в мастер­модель.

Итак, теоретически существование мастер­модели в среде разнородных программных продуктов возможно, но практически для обеспечения жизненного цикла такой модели необходима единая информационная среда, которая и составляет основу системы ADEM­VX. Ее главная задача состоит в обеспечении ассоциативных связей между моделью и написанными на ее основе технологическими процессами и управляющими программами для ЧПУ. Эти ассоциативные связи позволяют свести к минимуму время и усилия, затрачиваемые на внесение изменений в технологию, вызванных изменением модели. Других методов, позволяющих добиваться столь высокоэффективных результатов, сегодня не существует.

Есть еще один фактор, тормозящий процесс подготовки производства, — уже упоминавшееся размежевание между конструкторами и производством. Известно, что, создавая конструкцию, разработчик не может назначить некоторые параметры, опираясь только на свои знания и применяемые методы. С его точки зрения, эти параметры могут принимать любые разумные значения, поскольку не влияют на технические характеристики изделия. Но для того, чтобы проект был завершен, их необходимо определить. Так появляются в конструкции неоправданные и довольно сложные в плане технологии элементы, на которые производство тратит драгоценное время. Ведь конструкторское решение — закон для производства.

Исключить подобные затраты помогает либо производственный опыт, либо плотная совместная работа над проектом с технологами, либо система проверки на технологичность. Поэтому еще одно требование к современным САПР (и к ADEM в том числе) — обеспечение конструктора возможностью проведения анализа на технологичность, в результате чего он сможет принять рациональное техническое решение.

Автоматическое распознавание технологических объектов

Может ли программное обеспечение сыграть роль эдакого технологического эксперта или даже наставника, благодаря которому будут приняты рациональные решения и приобретен технологический опыт? Сегодня это вполне реально. Речь идет не о программных продуктах из группы экспертных систем (это отдельная песня), а о наборе средств и методов, позволяющих принять правильное технологическое решение.

В первую очередь к таким средствам можно отнести вновь созданный в ADEM­VX механизм технологического уточнения конструкторской модели по результатам виртуальной обработки, это своего рода первый шаг — быстрая, предварительная оценка на технологичность. Достаточно указать диаметр инструмента — и система автоматически модифицирует модель, добавив в нее материал, который не удастся удалить в процессе обработки. Это позволит, во­первых, уточнить массу изделия, а во­вторых — увидеть приближенную форму детали после обработки.

Одной из уникальных возможностей системы является алгоритм распознавания технологических объектов (конструктивных элементов). Это важно как для технолога, который может использовать программное решение в качестве исходного варианта маршрута обработки, так и для конструктора.

Дело в том, что в ADEM интегрировано программное обеспечение, применяемое программистом ЧПУ, а это значит, что есть шанс воспользоваться им для анализа технологичности геометрического исполнения детали. Здесь желательно, чтобы принципы управления конструкторской и технологической частями системы были максимально приближены друг к другу.

Именно так обстоит дело в системе ADEM. Ее возможности позволяют создавать и использовать библиотеки технологических шаблонов обработки, основанных на типе конструктивного элемента. Созданная технологом библиотека становится доступна конструктору, и ему остается только указать геометрические элементы, которые необходимо обработать, получить УП и промоделировать ее на компьютере. Тем более что виртуальная обработка не требует расходов на заготовки, инструмент и оборудование. Да и сломать что­нибудь не страшно.

Эксплуатация технологической части CAD/CAM­системы ADEM в КБ помогает изменить отношение конструкторов к технологическим проблемам. Опыт работы с CAM­частью системы не только приводит к более технологически грамотному проектированию, но во многих случаях упрощает и ускоряет принятие конструкторских решений.

Главное преимущество системы ADEM состоит в ее интегрированной архитектуре, которая объединяет конструкторские и технологические задачи в единое целое, создавая тем самым условия для максимально быстрой подготовки КТПП.  

САПР и графика 6`2012