6 - 2005

Интегрированная САПР и модульное проектирование

Ю.А.Боткин, П.С.Голдовский

В последнее время при рассмотрении проблем создания САПР много внимания уделяется вопросам параметризации и базам знаний и практически не обсуждаются вопросы модульного проектирования, являющегося, в сочетании с последними, мощным средством создания прогрессивных интегрированных конструкторско-технологических САПР.

Принцип модульного проектирования реализован в фирмe «ГЕТНЕТ Консалтинг» при создании интегрированной САПР технической подготовки производства. В этой системе функции конструкторского проектирования выполняются в CATIA V5, а технологического — в системе NATA, являющейся собственной разработкой фирмы «ГЕТНЕТ Консалтинг». Блок-схема системы приведена на рис. 1.

Рис. 1. Блок-схема интегрированной САПР

Рис. 1. Блок-схема интегрированной САПР

Главными отличительными особенностями системы, помимо упомянутого принципа модульного проектирования, являются высокая степень автоматизации, достигающая 100% при технологическом проектировании, и наличие базы знаний, состоящей из двух разделов: информационного, содержащего описания конструктивно-технологических модулей, и процедурного, включающего описания процедур конструкторского и технологического проектирования. Кроме того, в систему входит специальный язык технологического проектирования NATA Script, который будет описан в следующей публикации.

CATIA, как и другие современные конструкторские системы, обладает возможностью модульного проектирования, позволяющей формировать изделие из заранее созданных конструктивных модулей, хранящихся в базе знаний. Эти функции выполняются инструментарием Power Copy, User Feature, Document Template. Под конструктивным модулем (КМ) в интегрированной САПР понимается унифицированный параметрический фрагмент изделия, способный позиционироваться относительно других конструктивных модулей и помещенный в базу знаний системы.

Рис. 2. Процедура присоединения КМ

Рис. 2. Процедура присоединения КМ

Рис. 3. 3D-модель кронштейна с присоединенным КМ

Рис. 3. 3D-модель кронштейна с присоединенным КМ

На рис. 2 и 3 приведен пример, иллюстрирующий использование конструктивных модулей при проектировании корпусной детали (кронштейна). На рис. 2 показана процедура присоединения КМ кармана к текущей 3D-модели кронштейна. Позиционирование КМ кармана осуществляется посредством указания элементов привязки — плоскости 3D-модели, от которой координируется дно кармана, и ребер 3D-модели, от которых координируются боковые грани кармана. На рис. 3 приведена 3D-модель после присоединения КМ кармана.

Модульное проектирование на этапе технологической подготовки производства предполагает наличие технологических модулей, ассоциированных с соответствующими КМ. В этом случае технологический процесс может синтезироваться из технологических модулей аналогично тому, как изделие синтезируется из КМ. Под технологическим модулем (ТМ) в интегрированной САПР понимается унифицированный параметрический фрагмент техпроцесса, ассоциированный с некоторым множеством КМ, способный позиционироваться относительно других ТМ и помещенный в базу знаний системы . Позиционирование ТМ относительно друг друга осуществляется посредством резервирования в этих модулях необходимых технологических операций и переходов.

Рис. 4. Схема синтеза изделия и техпроцесса

Наличие ассоциированных КМ и ТМ приводит к воскрешению изрядно забытого термина «конструктивно-технологический модуль» (КТМ). Именно термина, а не понятия, так как под КТМ в интегрированной САПР понимается не один модуль, а некоторая совокупность КМ и ТМ. Прежде чем сформулировать понятие КТМ, принятое в нашей системе, следует отметить, что в общем случае одному КМ соответствует некоторое множество ТМ, описывающее возможные варианты типовых технологических решений (типовых техпроцессов), применяемых для изготовления КМ. И наоборот — один ТМ может использоваться для изготовления нескольких различных КМ: групповые техпроцессы, операции, переходы и т.д. Но, поскольку изделие первично по отношению к техпроцессу, целесообразно считать КМ первичным по отношению к ТМ. Таким образом, конструктивно-технологический модуль — это конструктивный модуль с ассоциированными с ним технологическими модулями. Из принятого определения следует, что КМ может входить только в один КТМ, а ТМ — в различные КТМ.

В процессе проектирования, при синтезе изделия из КМ или техпроцесса из ТМ, удобно иметь некий исходный модуль, с которого начинается проектирование. Иными словами — базовый модуль, который в процессе проектирования дополняется другими (дополнительными) модулями. Таким образом, КМ, ТМ и КТМ удобно подразделить на две группы — базовые и дополнительные. На рис. 4 приведена реализованная в интегрированной САПР схема синтеза изделия и соответствующего ему техпроцесса из КМ и ТМ с использованием КТМ.

В интегрированной САПР конструкторское проектирование осуществляется в диалоговом режиме. Конструктор ищет в базе знаний необходимые КМ и формирует из них 3D-модель изделия. Технологическое проектирование осуществляется в автоматическом режиме. На первом этапе для каждого КМ, вошедшего в 3D-модель, из множества ассоциированных с ним ТМ выбирается по одному конкретному ТМ, удовлетворяющему конкретным параметрам изделия и условиям его изготовления (размеры, материал, партия запуска и т.д.). На втором этапе из этих ТМ синтезируется техпроцесс. Синтезированный техпроцесс может быть полностью законченным или может представлять собой в различной степени незавершенную структуру техпроцесса, дорабатываемую на следующих этапах технологического проектирования.

Модульное проектирование на этапах конструкторской и технологической подготовки производства позволяет:

• значительно повысить производительность труда проектирования за счет многократного использования существующих наработок, содержащихся в базе знаний в виде конструктивных и технологических модулей. При этом следует отметить, что вероятность повторного применения типового модуля значительно выше вероятности повторного применения типового изделия (детали, сборочные единицы) или типового техпроцесса его изготовления;

• решить задачи конструкторской и технологической унификации, отработки изделия на технологичность, так как применяемые модули заведомо унифицированы и технологичны;

• значительно сократить номенклатуру объектов, описываемых в базе знаний, поскольку номенклатура модулей существенно меньше номенклатуры создаваемых из них изделий. Отсюда — возможность более тщательной проработки помещаемых в базу знаний проектных решений, а следовательно, повышение качества проектирования;

• интегрировать конструкторское и технологическое проектирование на основе интеграции конструктивных и технологических модулей и на базе этого значительно повысить степень автоматизации создаваемых САПР;

• на основе классификаторов конструктивных и технологических модулей систематизировать базу знаний, создать эффективные информационно-поисковые системы конструкторского и технологического назначения.

В заключение следует отметить, что формирование конструктивных, технологических и конструктивно-технологических модулей, безусловно, требует немалых затрат на предварительном этапе создания системы. Поэтому зачастую в целях ускорения и упрощения многие этого не делают и предпочитают, по выражению Петра Великого, «прожекты абы как ляпать». Однако в дальнейшем эта простота оборачивается значительно большими затратами, связанными с невозможностью использования или с неэффективным использованием имеющихся наработок.

Это еще раз заставляет обратить внимание на то, что внедрение сложных информационных систем требует тщательности в подготовке к работе на этапе внедрения, что наряду с высокой производительностью информационной системы способно обеспечить значительный рост производительности с гарантированным качеством в конструкторско-технологической подготовке производства новых изделий.

В начало В начало

«САПР и графика» 6'2005