Конструкторская спецификация — информационная основа управления предприятием

Игорь Бычков, Юрий Ващук

Спецификация — документ, который определяет состав сборочной единицы,
комплекса и комплекта и необходим для изготовления,
комплектования конструкторских документов
и планирования запуска в производство указанных изделий.
ЕСКД 2.108-68

На протяжении всей истории нашего государства прослеживается непочтительное отношение граждан к действующим в данный момент законам. Нас, как и многих наших предков, мало интересует сегодняшняя действительность. Мы всегда стремились в будущее и в этом стремлении видели решение своих проблем. Суть нашей жизни — рывок, порыв в будущее. Поэтому многие разрабатываемые и принимаемые у нас законы отражали не актуальные проблемы общества или производства, а описывали эталон, образец для подражания, стремление к которому вменялось в обязанность нашим гражданам. Наше неуемное стремление вперед наряду с положительными для всего человечества результатами для нас самих несет некий негатив. Наши разработки и открытия используют все и бесплатно, кроме нас. Собирать золотые крупинки под ногами — скучно. Мы всегда стремимся вперед. Но пришла, наверное, пора оглянуться и осознать, что, как и для чего мы делаем. Может быть, пора выполнять хоть некоторые из написанных нами же законов. К таким законам можно отнести и многие положения ЕСКД. Ведь современные тенденции к интеграции с западными промышленными союзами, возможно, обернутся тем, что мы с гордостью и шумом перейдем на их стандарты (ISO, например), а они тихо и без шума вберут в свои стандарты очень многие положения наших ГОСТов.

Однако сегодня можно утверждать, что к моменту появления ЕСКД точное выполнение этих стандартов для многих предприятий было технически невозможно. Из определения (см. эпиграф) следует, что спецификация используется различными подразделениями предприятия и является основным конструкторским документом. Но только сегодня, с появлением компьютерных информационных систем, возникла возможность реализовать этот очевидный факт на практике.

Обычно отработка конструкции на технологичность в сборочном производстве кроме всего прочего тесно связана с технической возможностью оперативно и корректно вносить изменения в комплект конструкторской и технологической документации. Отождествление понятия «документ» с его бумажным носителем как вчера, так и сегодня влечет за собой существенные трудности при выполнении описанных в ЕСКД процедур, особенно в масштабах большого предприятия. На этапе технологической подготовки производства часто выясняется, что разбиение агрегата на сборочные единицы, отраженное в конструкторской спецификации, не соответствует принятому технологическому процессу сборки. Поэтому возникает необходимость внесения изменений в состав и конструкцию сборочных единиц, то есть в иерархическую структуру объекта, что требует существенных изменений в конструкторской спецификации. Но по ряду причин это не всегда представляется возможным.

Одной из основных причин является большой объем работы, связанный с внесением изменений в документацию. Дополнительные трудности появляются, когда проектированием и производством изделия занимаются различные предприятия. В этом случае внесение изменений непосредственно в спецификацию невозможно, поскольку предприятие-производитель не является собственником этого документа. Компромиссным выходом из этой ситуации было создание документов, отражающих изменения в спецификации (производственные задания, технологические наборы и т.п.), которые утверждают порядок сборки, не соответствующий конструкторской спецификации. Введя эти документы в свою повседневную производственную деятельность, предприятие начинает ими пользоваться и к первоначальной конструкторской спецификации уже практически не обращается.

Различные подразделения предприятия используют спецификацию для управления производственным процессом (рис. 1). Так, технологические подразделения используют спецификацию для создания техпроцессов изготовления изделий, отделы нормирования — для расчета затрат, отдел снабжения — для планирования очередности закупок материалов и комплектующих, а производственные подразделения — определяют порядок поступления изделий для сборки. Конечно, для эффективного управления предприятием информации в конструкторской спецификации недостаточно. Это связано с тем, что каждое подразделение оперирует еще и своими данными и оформляет результаты своей деятельности в виде различных выходных форм. В таких подразделениях формируется большое количество вторичных документов, в которых отражается информация конструкторской спецификации, дополненная недостающими данными. С этими вторичными документами и работает большинство сотрудников каждого подразделения предприятия.

Такое положение дел устраивает производство до тех пор, пока не производятся изменения в составе изделия. Однако сегодня на многих предприятиях такие операции осуществляются очень часто. Это влечет за собой необходимость корректировки всех вторичных документов. Поскольку подразделения не используют спецификацию в качестве первоисточника, изменения отражаются только во вторичных документах. Это связано с тем, что на проведение изменений в конструкторских документах отводится очень мало времени. Именно эта ситуация вынуждает некоторые предприятия ставить на первое место создание и сопровождение только вторичных документов, пренебрегая конструкторской спецификацией. Такое отношение к документации создает полную неразбериху в сфере управления и информационного обеспечения предприятия, что сегодня весьма характерно для системы ведения технической документации на многих отечественных предприятиях.

Попытки использовать компьютерные информационные системы для сопровождения «вторичных» технических документов только усугубляют ситуацию. Однако своевременная корректировка конструкторской спецификации превращает этот документ в реальную информационную основу для управления предприятием и источник информации об объекте производства. Для этого сегодня появляются дополнительные возможности. На предприятиях используется большое количество различных CAD-систем для проектирования изделия с целью получения аналитического эталона геометрической формы изделия¹. Структура объекта, необходимая для создания спецификации, разрабатывается конструктором в процессе моделирования деталей и сборок в CAD-системе. Именно эта информация должна отражаться в формируемой конструкторской спецификации. Кроме того, в некоторых CAD-системах имеется возможность добавить к этой структуре некоторые дополнительные сведения об объекте: обозначение, наименование, материал, технологическую информацию. В результате появляется возможность создавать аналитический эталон изделия² и связанную с ним информацию, по которым можно сформировать спецификацию и другую техническую документацию.

Практическая деятельность по реализации этого подхода показала, что не все системы могут формировать спецификацию или передавать структуру объекта по окончании процесса проектирования. Кроме того, сам факт формирования спецификации в CAD-системе не гарантирует получение этой информации всеми заинтересованными службами предприятия. Вопросы интеграции CAD-систем в информационную систему предприятий пока остаются открытыми. Действительно, вряд ли сегодня можно найти систему, в которой бухгалтер, экономист, маркетолог получали бы данные о составе изделия непосредственно из его аналитического эталона.

Существованию аналитического эталона как единого источника информации об изделии в основном препятствует необходимость создавать большое количество разнообразных моделей изделия для решения различных задач. Избежать этого невозможно, поскольку в каждом конкретном случае требуются не просто модели с измененным геометрическим представлением, а модели, различные по технологии описания. Так, для решения задачи компоновки создают модель сплошного тела; при расчетах на прочность — каркасную модель; а для написания управляющих программ — модель описания поверхностями и т.д. Казалось бы, с освоением CAD-систем задача однозначного соответствия спецификации и изделия должна быть решена. Однако на практике дело обстоит иначе. Мало того что CAD-система не избавляет нас от необходимости формировать все документы, мы еще и получаем большое количество моделей изделия с различными характеристиками на протяжении его жизненного цикла.

Попытка решения перечисленных выше противоречий, связанных с утверждением спецификации на роль информационной основы для управления предприятия с применением CAD-систем, поставила перед специалистами НПФ «АВИаМотоР» проблему выбора программных средств. После анализа имеющихся на рынке CAD-систем предпочтение было отдано системе EUCLID, которая объединяет в себе собственно систему конструкторского проектирования и средства ее разработки.

Особенностью CAD EUCLID является то, что в ее основу входит система управления базой данных, обеспечивающая единство информации об объектах и позволяющая связывать с ними разного рода параметры. Все эти возможности были использованы при создании программного приложения, получившего название «Спецификация» (рис. 2). Его назначение — формирование дополнительной информации о моделируемых объектах, необходимой для создания спецификаций, а также отслеживание изменений в объекте проектирования. Приложение позволяет задать моделируемый объект как элемент спецификации, связывая с ним соответствующий набор параметров. Эти данные наряду с созданной в процессе проектирования структурой изделия являются основой для получения спецификации изделия.

Одной из задач, возникающих при проектировании сложных технических объектов, является отслеживание изменений, вносимых в его конструкцию по мере их авторизации. В перечень информации об объекте проектирования, организуемой приложением «Спецификация», входят сведения о датах создания, изменения и проверки объекта и лицах, выполнявших эти действия. Накопленные данные передаются в другие подразделения благодаря связи приложения с информационной системой «Океан» (рис. 3), выполняющей сбор и обработку информации для более эффективного управления предприятием.

Практическую реализацию идеи разработки единого аналитического эталона изделия позволил осуществить подход, основанный на создании многих представлений одной модели при неизменных ее характеристиках и структуре, а также однозначном соответствии их элементу спецификации. Для аналитических эталонов процессов или свойств изделия появляется возможность создавать свои представления и использовать их там, где это необходимо. Каждое такое представление назовем «заменителем», поскольку в действительности оно призвано заменить и упростить, например, геометрическую форму аналитического эталона для решения конкретной задачи, не изменяя при этом ее основные характеристики (массу, объем, центр тяжести, материал, состав и т.д.). Так, создавая ряд представлений аналитического эталона деталей с различной степенью детализации (сложности представления), можно получить большое количество представлений всего изделия. Использование заменителей с упрощенным представлением геометрии существенно снижает требования к вычислительной технике, позволяя работать с вызванной моделью всего изделия, детализируя по мере необходимости только те ее элементы, которые используются в текущей работе (рис. 4). Например, при разработке интерьера транспортного средства целесообразно изображать элементы салона с высокой степенью детализации, представляя остальные элементы конструкции в упрощенном виде. При моделировании сборочного процесса с высокой степенью детализации можно отображать только стыкуемые узлы. Для этого конструктор указывает зону стыка в виде произвольно заданного объема и определяет степень детализации для всех деталей, расположенных в указанной зоне. Такой метод упрощает работу конструктора и позволяет проводить проектные работы, предварительно разбив изделие на необходимое количество зон. Данный подход был реализован в приложении «Большие сборки».

На основе подхода создания «заменителей» было создано приложение «Стандартные элементы» (рис. 5). В базу модуля вошли большой набор справочников ГОСТ, ОСТ (для некоторых предприятий), содержащих данные о геометрических размерах, и набор «заменителей» к каждому аналитическому эталону геометрической формы стандартного изделия. Как известно из начертательной геометрии, для отображения стандартного изделия необходимо иметь несколько представлений. Так, модель болта может быть отображена в трех видах: в точном представлении, в котором указывается резьба, радиусы, проточки, фаски, в грубом представлении — модель, описывающая основные геометрические формы, в упрощенном — в виде осевых линий. Использование приложения позволяет упрощать конструкцию при выполнении проектных работ и детализировать ее при создании реалистических объектов, необходимых для проведения презентаций и изготовление рекламных проспектов. Особенно эффективным является применение предложенного подхода в авиационных конструкциях, где набор стандартных элементов очень велик, а отображение их в точном представлении не всегда целесообразно. Имея такие возможности, конструктор не пренебрегает созданием моделей крепежных изделий, позволяя таким образом получать полноценную спецификацию.

Приведем еще один пример использования технологии создания «заменителей» при проведении расчетных работ — определение центра тяжести объекта. Приложение «Центр масс» (рис. 6) позволяет проводить расчет массы и инерционных характеристик всего изделия, показанного упрощенно по его точному представлению. В EUCLID предусмотрены функции расчета массы и инерционных характеристик моделей сплошных тел. Однако не всегда возможно или целесообразно создавать точное представление того или иного агрегата. Нет необходимости получать точное представление покупных агрегатов, например двигателя в автомобиле, достаточно смоделировать только присоединительные размеры и очертить занимаемый ими объем. Для моделирования таких объектов были созданы дополнительные функции, позволяющие присваивать массу и инерционные характеристики любому упрощенному представлению объекта. В этом случае при расчете центра масс используются данные для моделей точного представления, определенные функцией EUCLID и заданные пользователем для упрощенного представления. Таким образом, использование приложения «Центр масс» дает возможность формирования полной спецификации без создания точного представления некоторых объектов, которые полноценно могут участвовать в расчетах и других технологических операциях.

В заключение отметим, что предложенный комплекс решений позволяет исключить только часть проблем, связанных с формированием конструкторской документации. При использовании предложенного подхода появляется возможность перейти на новый уровень применения информационных технологий, придав спецификации статус информационной основы управления предприятием. При этом увеличится значимость аналитического эталона изделия, разработанного в CAD-системе, а значит появится реальная необходимость использовать информацию об объектах во всех процессах производства и на всех этапах жизненного цикла изделия.

«САПР и графика» 9'2001