5 - 2002

Проектирование и анализ. Изменения как часть рабочего процесса

Алексей Пелипенко

В середине марта в Санкт-Петербурге компании «Би Питрон» и MSC.Software провели совместный семинар, посвященный вопросам подготовки кузнечно-штамповочных производств на базе CAD/CAM Cimatron E и CAE-систем. На семинаре присутствовали представители ведущих отечественных предприятий, а также научных учреждений и высшей школы. Информационную поддержку семинару оказал журнал «Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением». Основное внимание было уделено ключевой роли таких САЕ-систем, как MSC.SuperForge, MSC.SuperForm, MSC.Marc, MSC.Dytran в обеспечении качества изделий и оснастки и в сокращении затрат предприятий при подготовке производства. Рассматривались вопросы взаимодействия этих систем с CAD/CAM-системами и организации совместной работы соответствующих специалистов. Было отмечено, что на отечественных предприятиях сегодня практически отсутствует реальная интеграция задач проектирования и инженерного анализа в рамках единого процесса работы над общим проектом.

При традиционном процессе проектирования и подготовки производства кузнечно-штамповой оснастки наибольшее влияние на сроки исполнения оказывает необходимость внесения корректировок в уже готовые работы. Такие корректировки могут потребоваться в следующих случаях:

  • При отработке конструкции оснастки в CAE-системе с целью оптимизации процесса формования и его параметров, таких как коэффициент использования материала, число технологических переходов, уровень остаточных напряжений, ресурс оснастки и т.п. В этом случае задачи проектирования и анализа заготовки и оснастки решаются совместно в подразделениях, отвечающих за подготовку производства.
  • При оптимизации характеристик изделия по результатам испытаний (конструкции изделия, геометрических размеров элементов, материала). Основными исполнителями здесь являются конструкторские подразделения.

Таким образом, типичные проблемы при подготовке производства в общем случае следующие:

  • большое количество изменений при отработке конструкции оснастки;
  • значительная трудоемкость внесения изменений в конструкцию оснастки;
  • необходимость переделывать работу заново на всех этапах при отработке изменений изделия и оснастки.

Почему возникают эти проблемы? Всем известно, что интегрированная CAD/CAM-система, работающая на всех этапах проектирования и подготовки производства, обеспечивает автоматическое отслеживание изменений в связанных моделях и других документах. Однако на практике внедрение одной CAD/CAM-системы во всех связанных подразделениях и службах на большинстве предприятий не реализуется, в частности если речь идет о стыке «проектирование — подготовка производства». Соответственно не реализуется и концепция сквозной автоматизации с отслеживанием инженерных изменений.

Наряду с этим повышение уровня специализации решаемых на рабочих местах задач является одной из мировых тенденций развития производства. Эта тенденция (с обострением конкуренции, повышением сложности выполняемых работ и используемого программного обеспечения) постепенно усиливается и в нашей стране. Ясно, что ничего идеального нет и что каждая система, несмотря на «корпоративность» и комплексность, имеет свои плюсы и минусы. В связи с этим возрастает число видов существующих автоматизированных систем. Кроме того, автоматизация на базе единой «корпоративной» системы требует более серьезных финансовых затрат, минимизация которых — одна из первоочередных задач предприятия.

Таким образом, перечисленные проблемы являются реальностью. При этом нельзя не отметить и такие особенности работы в CAD/CAM-системах, как медленное создание и редактирование моделей и методы работы «через стенку». Длительность процесса разработки, внесения и отслеживания инженерных изменений для кузнечно-штамповой оснастки связана со сложностью геометрии формуемых деталей, с частой необходимостью «имитации» в CAD-системе многопереходных технологических преобразований заготовок (рис. 1). Также следует особо подчеркнуть стремление специалистов получить окончательный результат с первого раза, избежав обычных многочисленных итераций по анализу с последующей оптимизацией технических решений.

Как показывает практика, применение для решения задач проектирования кузнечно-штамповой оснастки твердотельных CAD-систем оборачивается столь серьезными проблемами, что лишает специалистов веры в возможность сквозной автоматизации их работ. И на практике работа ведется по старинке: один специалист моделирует, а когда что-то не получается — дорисовывает это на чертеже; другой, зная о возможных проблемах, предпочитает строить по этим чертежам свои модели заново, вместо того чтобы использовать разработанные коллегами, и т.д. О каком интегрированном процессе здесь можно говорить, особенно с учетом включения в последовательность работ CAE-системы? Каждый специалист ждет до последнего, когда на предыдущем этапе будет не только завершена работа, но и произведен максимум возможных изменений. Например, чтобы начать проектирование заготовки, достаточно иметь модель детали. Однако при разработке чертежа по ее модели конструктор может выявить ошибки и внести изменения в модель детали. При этом трудоемкость соответствующей корректировки модели заготовки может оказаться выше, чем ее построение с нуля, и понимающему данное обстоятельство конструктору заготовки нет смысла начинать свою работу раньше.

Каждый участник рабочего процесса боится изменений, поскольку в этом случае вся его работа потребует переделки. К общей неэффективности рабочего процесса приводит также отсутствие у специалистов возможности работать в единой базе данных. Наличие такой базы позволило бы им, не заглядывая к коллегам «через стенку», получить представление о положении дел и приступить к работе над своей частью, как только будут готовы необходимые данные — законченные модели.

Применение CAD/CAM Cimatron E призвано, руководствуясь рассмотренными выше особенностями практической работы, сократить сроки проектирования и подготовки производства сложной формообразующей оснастки и инструмента на 50% и более. Этой цели можно достигнуть в случае решения следующих задач:

  • сокращения по времени каждого этапа рабочего процесса;
  • улучшения коллективной работы за счет параллельной деятельности специалистов. При этом появляется еще одно преимущество — возможность начать подготовку производства раньше запланированного срока.

Cimatron E обеспечивает решение указанных задач благодаря мощным функциональным возможностям, а также развитым средствам организации работы специалистов.

Функциональность Cimatron E базируется на следующих основных составляющих:

  1. Быстрота создания и редактирования моделей. По сравнению с другими системами преимущества Cimatron E обеспечиваются, во-первых — за счет того, что система предлагает пользователю все основные технологии современного 3D-моделирования: твердотельное, каркасное, поверхностное, гибридное, булевы операции между объектами любого типа, среду работы со сборками, Quick-технологии Cimatron (они описывались в нашем журнале в предыдущих статьях о системе Cimatron E), во-вторых — благодаря уникальной комбинации этих технологий в единой рабочей среде, а в-третьих — из-за того, что все предлагаемые системой технологии моделирования являются параметрическими и обеспечивают исключительную быстроту и гибкость при внесении изменений в геометрию моделей (рис. 2).
  2. Широкий спектр инструментов анализа. Это не только набор средств для геометрических измерений, но и специальные Quick-приложения, позволяющие определять оптимальные направления разъема для формования заготовки (поковки), проводить анализ углов уклона поверхностей, выявлять изменения геометрии в моделях, импортированных из других систем, чтобы затем автоматически отслеживать их уже в выполненных частях работ. Интеграция с САЕ-системами обеспечивает проведение анализа свойств изделий и технологических процессов формования.
  3. Эффективный и инновационный пользовательский интерфейс. Данный интерфейс обеспечивает максимальную производительность работы пользователей и полную концентрацию их внимания на разрабатываемой модели.
  4. Приложения. В первую очередь это Quick-модули, которые автоматизируют специфические этапы процесса разработки оснастки: проектирование заготовки, создание формообразующих деталей оснастки, проектирование оснастки второго порядка (электродов) и т.п. Кроме того, это встроенные в Cimatron E средства управления данными рабочего процесса и специальные управляющие панели пользовательского интерфейса (проводники процесса), которые ведут пользователя по этапам процесса разработки оснастки и инструмента.

Соединение рассмотренных элементов в Cimatron E создает новый эффект — система позволяет вести естественный процесс инженерной разработки, заключающийся в многочисленных итерациях в цикле с обратной связью: «концептуальное решение — анализ решения — корректировка решения». Таким образом, при работе с Cimatron E изменения становятся частью рабочего процесса, а пользователь, как и в реальной инженерной практике, может на начальном этапе принимать только главные решения, а остальные откладывать на потом. Другими словами, работая с системой, нет необходимости продумывать технические решения сразу от начала до конца — можно усложнять и корректировать их по мере выполнения последующих этапов работ (в частности, по результатам инженерного анализа с использованием САЕ-систем), поскольку изменения всегда можно будет без существенных затрат внести позднее.

Для организации работы специалистов Cimatron E предлагает поддержку всех этапов рабочего процесса; не только иерархических («родители—дети» — для сборочных единиц и деталей в них), но и логических (деталь—заготовка, заготовка—оснастка и т.п.) ассоциативных связей встроенной системой управления; обеспечивает коллективную работу пользователей в единой базе данных по клиент-серверной технологии. Это обеспечивает каждому участнику работы над проектом возможность эффективно выполнять свою часть работы и при этом начинать ее раньше, чем в случае традиционного последовательного процесса подготовки производства, когда переход с этапа на этап является однонаправленным движением, исключающим поддержку со стороны CAD-системы работы с изменениями разнородных моделей, созданных в различных CAD-системах. Изменения становятся частью всего рабочего процесса, упрощается управление работами, улучшается координация специалистов. Начать подготовку производства возможно раньше планового срока, поскольку принципиальные решения здесь можно прорабатывать, не дожидаясь полного окончания конструкторских работ — по мере появления готовых моделей деталей (рис. 3).

Предложенная организация совместной работы специалистов при использовании CAD/CAM Cimatron E- и CAE-систем была показана на упоминавшемся в начале статьи семинаре на примерах реальных деталей и кузнечно-штамповой оснастки. Особый интерес у участников семинара вызвали демонстрация автоматического выявления изменений в моделях, поступающих на подготовку производства в стандартном формате IGES, внесение изменений по результатам анализа процесса формования деталей, их автоматическое отслеживание в чертежах, управляющих программах и других объектах, создаваемых в процессе подготовки производства в CAD/CAM Cimatron E.

«САПР и графика» 5'2002

Регистрация | Войти