Выбираем САПР для работы

Валерий Островский

Данный материал был подготовлен в процессе выбора программных средств для автоматизации конкретного предприятия. Мы предлагаем для публикации лишь те темы, которые, как нам кажется, могут быть интересны и полезны для широкого круга читателей.

Возможность самостоятельно выбирать средства автоматизации у нашего предприятия появилась не так давно. До этого мы получали сверху уже готовые решения, принятые, видимо, на основании каких-то специальных соображений. Скорее всего, именно поэтому они при всей своей красоте так и не принесли желаемого результата. В этот раз мы выбирали систему для работы.

Количество критериев для выбора подходящего программного обеспечения, в принципе, может быть каким угодно. Чем больше подразделений и специалистов участвуют в принятии решения, тем больше требований к продукту. Конечно, пропустить решение через частокол разнородных мнений полезно, но в гуще частных задач могут затеряться ключевые моменты, которые действительно определяют успех автоматизации. Поэтому давайте вначале выберем главные критерии, а уже потом перейдем к выбору. Чего же мы ожидаем от внедрения САПР? В первую очередь улучшения экономических показателей деятельности предприятия, а именно — сокращения затрат и сроков на проектирование и подготовку производства, а также повышения качества выпускаемой продукции. Другой немаловажный аспект — привлечение и закрепление кадров за cчет современной культуры проектирования и производства, которую несет в себе автоматизация на базе программно-аппаратных комплексов. Однако это присуще практически всем современным системам и проводить какой-либо анализ в этом плане бессмысленно. Есть, правда, некоторые нюансы, связанные с престижностью владения тем или иным программным продуктом, но это уже, как говорится, вопрос второй.

Итак, показатели эффективности. Начнем с сокращения сроков на проектирование и подготовку производства. Они напрямую влияют на расходы и, самое главное, на маневренность в условиях переменного спроса на продукцию. Первое, за счет чего позволяют экономить время САПР, — обмен и хранение данных в виде электронных документов. Это общее свойство распространяется на все компьютерные технологии, однако важнейшим критерием при выборе САПР является вопрос о «всеядности» системы. Насколько широки возможности системы в части приема-передачи данных в признанных стандартах и протоколах, каков уровень интерфейсной части системы — все это в конечном счете определяет, будете ли вы иметь связь с остальным миром или вам придется только «крутиться в собственном огороде».

Единственный способ разобраться в качестве интерфейсов импорта/экспорта — опытная эксплуатация системы. Многие компании предоставляют подобный вид услуг бесплатно или за некую условную плату до принятия решения о покупке. Если есть такая возможность, то, получив систему, в первую очередь следует заняться именно этим.

Для проведения тестирования необходимо иметь набор файлов в различных форматах (DXF, IGES, STEP, SAT и т.п.), созданных другими САПР. При этом предварительно стоит проверить, способна ли та или иная система читать то, что она сама записала. Если по каким-либо причинам в ходе эксперимента вы получили отрицательный результат, обязательно сообщите об этом поставщику — вполне возможно, что вам порекомендуют изменить настройки конверторов и это решит проблему. При за­ключении договора на опытно-промышленную эксплуатацию (ОПЭ) постарайтесь сразу оговорить наличие в поставке штатных конверторов, поскольку нередко системы передаются на опытную эксплуатацию в урезанном виде. Цены на отдельные конверторы колеблются в пределах 1-10 тыс. долл., поэтому выгоднее покупать их в составе системы: обычно это обходится в два-три раза дешевле.

Несколько слов о так называемых прямых интерфейсах. С виду прямая передача данных кажется очень заманчивой, поскольку означает непосредственное чтение одной системой внутренних структур другой системы. Но на то эти структуры и внутренние, чтобы их можно было постоянно изменять и модифицировать для развития продукта. Это право оставляют за собой все без исключения разработчики, при этом они вовсе не обязаны публиковать изменения, чего, в общем-то, никогда и не делают. Потому прямой интерфейс если и возможен, то только между двумя конкретными версиями (релизами). Стандарты же обмена данными — структуры более стабильные и надежные, а потому конвертирование является наиболее распространенным видом обмена.

Следующая возможность экономии времени — автоматизация оформления конструкторской чертежной документации. Для любого отдельно взятого КБ этот процесс объективно заметен, но он все же ощутимо меньше, чем время проектирования, конструирования, геометрической увязки и согласования с другими службами. В общем же цикле подготовки производства сокращение времени на оформление чертежей практически незаметно.

Систем, обеспечивающих компьютерное черчение, на рынке примерно столько же, сколько типов карандашей. Цена таких систем колеблется от 100 до 3000 долл. Принципиальных различий между ними при этом, в общем-то, не наблюдается. Большинство из них поддерживают отечественные стандарты и вполне пригодны для использования.

Автоматизация проектирования и конструирования за счет систем компьютерного моделирования позволяет не только сокращать время, но и повышать качество продукции. Это происходит в первую очередь за счет математически точных расчетов (до 10^-6 мм ), которые ведет система при построении геометрии. Объемное моделирование позволяет решать многие задачи, которые раньше можно было решить только после создания материальной модели или опытного образца.

Применение на практике систем моделирования дает ощутимые результаты по времени и качеству. В том случае, когда моделирующая система соединена в единую цепочку с модулем проектирования управляющих программ для станков с ЧПУ, сокращение сроков подготовки производства становится просто фантастическим! Стоимость систем (модулей) среднего уровня объемного моделирования сегодня варьируется от 2 до 9 тыс. долл.

На что следует обратить внимание при выборе геометрического моделировщика?

Многое зависит от вида продукции — если изделия не имеют обводообразующих поверхностей, то вполне подойдет система твердотельного моделирования; если же таковые есть, то без поверхностного моделирования не обойтись. Лучше всего иметь систему гибридного моделирования, которая рано или поздно пригодится.

Еще один аспект. Если предполагается, что моделирующая система будет работать в связке с ЧПУ, то обратите особое внимание на возможности по моделированию деталей. Дело в том, что создание объемных сборок еще не означает, что вы сможете выполнить модель детали со всеми необходимыми нюансами. Скажем откровенно, что некоторые из рассмотренных нами систем оказались просто пустышками в плане детальной проработки.

Систему геометрического моделирования надо обязательно брать на ОПЭ — только так можно понять, подойдет ли она для конкретных задач. Следует только помнить, что объемное моделирование требует определенных навыков работы, причем с конкретной системой. Поэтому пусть ваши специалисты пройдут хотя бы краткий курс подготовки, и лучше всего непо­средственно у представителей компании. Простым тыканием в кнопки оценить эти системы невозможно. И еще — проверьте погрешность получаемых результатов: если она будет ниже 10^-5 мм , то знайте — эта система только для создания картинок, но никак не для серьезной работы!

Многие системы моделирования имеют в своем составе модуль создания чертежей по объемной модели. Он в какой-то мере поможет решить проблему по оформлению чертежей, но, как говорится, не на все сто. Кое-что придется дочерчивать вручную, используя методы компьютерного черчения.

Автоматизация работ с архивами и проектами не столько сокращает время, сколько вносит некоторый порядок в хаос электронных документов. Именно электронных, а не любых, поэтому надеяться на автоматическое приведение в порядок работы предприятия в целом нельзя. Более того, моду здесь задают и будут задавать системы управления предприятием, так что рассчитывать на САПР в плане управления архивами следует лишь в разумной степени — в рамках группы, отдела, КБ, и не более того. А вот интерфейс с системой управления предприятием у них должен быть. Но это уже история скорее про АСУ...

Вернемся снова к автоматизации оформления документов, но уже технологических. Для техбюро это существенный этап, очень рутинный и длительный. Но, в отличие от конструкторского творчества, он может быть автоматизирован в большей мере, потому что его можно представить в виде последовательности типовых действий. Систем, автоматизирующих оформление техпроцессов и другой технологической документации, на рынке представлено немного. Их цена колеблется в пределах 1-3 тыс. долл. за одно рабочее место. Первое, на что следует обратить внимание, — на поддержку выходных форм в соответствии с ЕСТД. Для начала этого иногда бывает достаточно. Также стоит оценить трудоемкость первичной настройки системы (изменение наименования предприятия, фамилий сотрудников, состава выходных документов и др.). Большое значение имеет наполненность внутренних баз данных информацией о режущем, мерительном и вспомогательном инструменте, оборудовании, материале и другой нормативно-справочной информацией.

В случае если формы выполнения документации на вашем предприятии отличаются от стандартных, неизбежен этап адаптации системы к этим формам и процессам. Начинать делать это самостоятельно довольно сложно. Поэтому лучше всего в договор на ОПЭ включить не только обучение специалистов, но и совмест­ную адаптацию к нескольким (двум-трем) конкретным процессам — как правило, этого бывает достаточно.

Обращайте особое внимание на то, чтобы система после настройки выполняла документы в четком соответствии с вашими требованиями. Учтите, что некоторые продукты не имеют гибких возможностей по настройке; если этот момент упустить, то потом работа с системой будет сильно ограничена. Когда адаптация завершена, дальнейшая эксплуатация, как правило, не вызывает никаких затруднений и помогает сократить время разработки техпроцессов в разы.

Теперь о подготовке программ для станков с ЧПУ. Начнем с двух самых важных аспектов.

Первое — работа с данными. Если система является интегрированным CAD/CAM-продуктом, то считайте, что вам крупно повезло. В этом случае разработчики гарантируют стопроцентную совместимость между тем, что смоделировано, и тем, что будет обработано. Степень интеграции легко проверить на примере детали простейшей конфигурации. Сделайте обработку, внесите изменения в геометрию детали и посчитайте, сколько нужно совершить действий и какое потратить время, чтобы получить новую траекторию обработки. Чем меньше возни — тем выше степень интеграции и тем больше времени и денег будет сэкономлено в будущем. Если рассматриваемая система является самостоятельным продуктом, то, увы, придется заняться изучением его интерфейсов (см. выше) и средств лечения импортированных моделей.

Второе — механизм адаптации к станочному парку — постпроцессирование. Без этой составляющей продолжение игры с ЧПУ лишено всякого смысла. Очень важно получать на выходе не просто траекторию или CL-дату, а 100% работающую управляющую программу, желательно в том виде, в котором ее привыкли видеть ваши наладчики. Для начала определитесь, займетесь ли вы сами созданием постпроцессоров либо будете их заказывать поставщику системы или стороннему разработчику.

Стоимость разработки постпроцессора может колебаться в пределах 0,5-15 тыс. долл., что порой сопоставимо со стоимостью самой системы. Поэтому особое внимание следует уделять имеющимся средствам создания и отладки постпроцессоров, за счет которых вы можете значительно сэкономить. В нормальных условиях за время ОПЭ специалист среднего уровня должен суметь подготовить 2-3 постпроцессора. Если система комплектуется библиотеками постпроцессоров и среди них можно найти аналог, то задача упрощается.

При изучении системы обратите внимание на количество предлагаемых типовых методов обработки, набор поддерживаемых типов инструментов, возможность расчета режимов ре­занья и формирования сопутствующий документации (ведомость оснастки, карт наладки) — все это упростит вам жизнь в будущем.

Кроме высокоуровневых способов программирования оцените возможности работы на уровне элементарных перемещений/макропроцедур. Сколь бы мощной ни была система, предусмотреть все невозможно и способы ручной доводки всегда будут кстати.

После рассмотрения общих вопросов проверим функциональные возможности системы. Лучший способ это сделать — довести до станка и даже изготовить опытный образец детали, типичной для вашего производства. Этот процесс реально покажет, насколько пригодна система для решения конкретных задач.

Обязательно проверьте качество и точность деталей, полученных после обработки. Различия не должны превышать заданных вами величин.

Кстати, выясните у разработчиков, с каким внутренним представлением моделей работает система. Если для расчета траектории используется механизм линейной или плоской аппроксимации (триангуляции, например), то от использования подобного программного продукта лучше сразу отказаться. Впрочем, иногда это можно проверить и самим, не доводя процесс до изготовления. Первый признак — если при обработке гладких криволинейных поверхностей в траектории движения инструмента наблюдаются мелкие пилообразные изломы. Правда, применение разного рода сглаживателей может затушевать картину, которая на деле, скорее всего, приведет к браку.

Ну и, конечно же, надо проверить средства контроля качества, включенные в систему. Очень полезные инструменты — эти визуализаторы обработки и анализаторы столкновений и зарезов. Не лишней окажется и возможность сравнения исходной модели с виртуально полученной деталью — для выявления различий между этими двумя моделями. Чем больше средств контроля, тем меньше опасность ошибки.

Цена систем (модулей) для механообработки в среднем колеблется в диапазоне 2-25 тыс. долл. Большинство отечественных продуктов имеют более низкую цену при примерно одинаковом качестве в сравнении с зарубежными аналогами. При этом цены могут быть ниже в 2-5 раз. Еще раз подчеркну: при одинаковом, а иногда и более высоком качестве отечественных систем.

Другое дело, что разброс качества между различными отечественными системами при почти равной цене оказывается иногда колоссальным. Причем в одной корзине может оказаться и высокопрофессиональный продукт, и, грубо говоря, ученическая система.

Ключом к успеху автоматизации является поддержка со стороны поставщика. Чем дальше применение САПР уходит от простого черчения, там выше ответственность за работу системы. А это значит, что без постоянной страховки со стороны разработчиков и поставщиков никак не обойтись, особенно в вопросах моделирования и программирования станков с ЧПУ. Поэтому наш вам совет: в процессе ОПЭ не следует скромничать. Звоните и шлите мейлы и файлы поставщику или просто наведайтесь к нему в гости — пусть он объясняет, что и как необходимо сделать, чтобы добиться нужного результата. Тем самым будет проверена прямая и обратная связь, которая в будущем будет служить вам спасательным кругом.

Выбирая примеры для ОПЭ, старайтесь не использовать закрытую информацию, ведь вполне возможно, что ее придется отсылать поставщику для анализа. Не стоит, правда, забывать почитать документацию и хелпы, которые сопровождают систему, вполне возможно, что там вы найдете необходимые решения.

Еще один критерий выбора системы — посмотреть, кто, что и для чего использует на других предприятиях. Однако к этому вопросу надо подойти очень ответственно. Тот факт, что на каком-либо авторитетном для вас предприятии стоит та или иная система, еще ни о чем не говорит. Решения иногда принимаются по самым неожиданным причинам. Поэтому для полноты картины следует пообщаться с непосредственными пользователями и их руководителями. И это должна быть не минутная встреча. Если есть возможность, зайдите и в другие подразделения. Задайте, кстати, вопрос о том, как принималось решение о приобретении продукта и какие у предприятия планы на дальнейшую автоматизацию. В общем, многие методы Максим Максимыча Исаева помогут вам внести ясность. Помните, что причин скрывать от вас истинную картину может быть немало. Нам не раз доводилось слышать доклады об успехах применения всемирно известных суперпродуктов, а потом в частной беседе узнавать, что для дела-то они используют совсем другую систему, но руководитель запретил про это говорить! Именно поэтому данный критерий выбора можно назвать вдвойне косвенным. Тем не менее он может пригодиться для предварительного определения круга рассматриваемых систем.

При выборе системы вы наверняка столкнетесь с субъективным фактором. Конечно, к заявлениям отдельных сотрудников типа «а мне нравится» или «а мне не нравится» стоит прислушиваться. Но всегда следует сверять их с основными критериями выбора. Сами понимаете: голос одного или нескольких исполнителей — это еще не звучание хора. И от того, что кому-то будет легче петь, качество исполнения не улучшится.

Итак, наиболее надежным способом выбора является опытно-промышленная эксплуатация системы с получением конкретных результатов на характерных примерах. Для этого процесс ОПЭ должен быть правильно организован: нужно обязательно включать в него обучение и добиваться ответственного отношения к работе исполнителей, а также поддерживать тесный контакт с поставщиком.

Любые другие способы выбора систем, по нашему мнению, являются либо менее объективными, либо выходят за рамки технических и технико-экономических вопросов.

«САПР и графика» 5'2004