11 - 2001

Адаптация существующего парка станков с ЧПУ к современным информационным технологиям

Часть 1. Основные требования

Николай Ляшенко

В современных условиях для машиностроительных предприятий широкого профиля эффективным способом повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции являются внедрение CAD/CAM-систем, освоение безбумажной технологии «проектирование-производство».

Действительно, несмотря на сложную экономическую ситуацию, предприятия СНГ осуществляют техническое перевооружение. Закупается вычислительная техника, внедряются средства CAD/CAM/САЕ, системы АСУП и АСУТП.

Причем для наиболее успешных предприятий реальностью становится не «островная» автоматизация отдельных служб, а комплексная автоматизация проектирования и производства.

Внедрение CAD/CAM-систем привело к значительному сокращению времени от проектирования изделия до получения управляющих программ на станки с ЧПУ.

Однако, как это ни парадоксально, резкого сокращения сроков изготовления изделий не наблюдается. Главными виновниками этого, наряду с устаревшим оборудованием с ЧПУ и неэффективной организацией производства, являются существующие технологии передачи управляющих программ на станки с ЧПУ с помощью различных физических носителей информации (перфоленты, магнитные носители, электронные картриджи и т.д.).

Не буду останавливаться на очевидных недостатках этой технологии, связанных с низкой надежностью устройств ввода информации, сложностью содержания и обслуживания хозяйства физических носителей и устройств и т.д. Самым главным, на наш взгляд, недостатком является низкая мобильность производства при данной технологии передачи управляющих программ на станки. Станки с ЧПУ, являющиеся базисом компьютерной технологии, оказываются вне интегрированной системы. Цепочка «безбумажной» технологии получения изделий прерывается.

Западные фирмы давно уже начали включать конечное оборудование в вычислительные сети. Десятки фирм специализируются на подключении станков с ЧПУ. Предлагаются целые участки станков, объединенных в единую сеть. Например, новые УЧПУ фирмы Siemens имеют до 17 различных интерфейсов подключения станков в сеть. Другими словами, современное производство как сложная система требует подхода, учитывающего наличие связей между станками с ЧПУ и CAD/CAM более высокого порядка.

На рынке СНГ в настоящее время повсеместно предпринимаются попытки замены бумажных носителей управляющих программ на электронные (картриджи, DNC-терминалы). Это повышает надежность, но практически является временным, частичным решением проблемы.

Предпринимаются попытки при эксплуатации устанавливать на каждый станок ПЭВМ и объединять их в сеть. Для большинства работающих станков такое решение ограничивается надежностью ЭВМ, эксплуатируемых в цеховых условиях, или высокой стоимостью специализированных инструментальных ЭВМ.

Каким же требованиям должна отвечать современная система подключения станков к ПЭВМ, позволяющая интегрировать существующие станки с ЧПУ (в том числе и с морально и физически устаревшими системами ЧПУ) с современными CAD/CAM-системами?

Исходя из реальностей основных производств рынка СНГ выделим следующие требования:

Высокая надежность работы. Условия производственных цехов предусматривают различные производственные помехи, электрические «шумы» и т.д. Поэтому помимо надежности устройств управления станками необходима высокая помехозащищенность линий связи, которые могут быть проложены в самых разных местах, включая каналы с основными силовыми коммуникациями электропитания станков (кстати, интересно, как в этих условиях будут вести себя стандартные сети ПЭВМ?).

Использование имеющегося (зачастую устаревшего) оборудования. Финансовое положение предприятий не позволяет сегодня произвести замену всего станочного парка на современный. А вот повышение надежности существующих станков, обеспечение возможности интеграции в современные CAD/CAM-системы позволят принципиально пересмотреть возможности имеющегося оборудования. Стоимость модернизации не должна превышать 1-5% стоимости станка. Например, модернизация станков, оснащенных пультами ПЭФСТЭ-12500, позволит не только отказаться от магнитной ленты, но и подключить эти станки в сеть, значительно повысить их характеристики. Общие затраты при этом составят около 2 тыс. долл.

Подключение в сеть станков с любыми интерфейсами ввода информации по единому протоколу. Данное требование связано с широким спектром имеющегося оборудования с самыми различными интерфейсами ввода информации — от магнитной ленты и перфоленты до портов RS-232 и RS-422. Единый протокол связи со станками позволяет значительно упростить матобеспечение на ПЭВМ. Возможна автоматическая фиксация загрузки станков, включенных в сеть, и передача соответствующей информации в АСУП.

Передача управляющих программ большого и особо большого объема. Одноразовая передача управляющих программ на станки, а если УП превышает несколько мегабайт, то и организация режима «подкачки». Полученные в УЧПУ программы могут быть подвергнуты коррекции, поэтому УП должна быть передана на станок по возможности одноразово. Для этого устройства сопряжения станков с УЧПУ класса NC снабжены достаточной памятью для хранения программ. Например, подключение в сеть старых станков с системой ЧПУ Н33 позволяет изготавливать на этих станках объемной чистовой фрезеровкой сложнейшие пресс-формы по управляющим программам, имеющим объем порядка 3 Мбайт и более.

Отсутствие доработок устройств ЧПУ станка. Очевидно, что подключение станка в сеть целесообразно осуществлять через имеющиеся в станке интерфейсы ввода-вывода. Это требование связано с организацией эксплуатации и обслуживания станков, которые могут находиться на гарантийном обслуживании, обслуживании сторонними организациями и т.д.

Максимально простое общение оператора станка с ПЭВМ. В устройствах сопряжения предусмотрены индикация и клавиатура, позволяющие оператору станка принимать/передавать необходимые управляющие программы/параметры от ПЭВМ и отслеживать режимы передачи.

Технические средства подключения в компьютерную сеть должны быть основой для разработки гибкого программного обеспечения (в зависимости от условий конкретного производства), позволяющего значительно сократить сроки внедрения управляющих программ для обработки различных деталей на станках с ЧПУ. Такое программное обеспечение разработано специалистами ЗАО «НТЦ ГеММа» в рамках совместного с нами проекта «ГеММа-DNC».

В его состав входят: графический редактор УП в инвариантных кодах (АРТ-формат); графический редактор УП в кодах станка; библиотека постпроцессоров; генератор постпроцессоров; конвертор, позволяющий обрабатывать УП, полученную в инвариантном коде из любой CAD/CAM; пакет гладкой аппроксимации траектории обработки, позволяющий резко сократить объем УП, и другие технологические процедуры. ПО может быть размещено на цеховом компьютере, который еще и управляет станками с ЧПУ, либо на ПЭВМ технолога-программиста.

Система передачи УП на станки с ЧПУ должна работать как с архивом УП, так и с базой данных УП, которая зачастую использует СУБД работающей на предприятии АСУ. База данных УП — важнейшее звено при создании интегрированных CAD/CAM/РDM-систем. Помимо упорядочения хранения и использования УП она позволяет интегрировать в информационные потоки CAD/CAM-систем непосредственных участников технологического процесса (оператора станка с ЧПУ, мастера, технолога).

Перечисленный набор требований не претендует на полноту, однако позволяет сформировать наиболее общие технические условия разработки интеграции станков с ЧПУ в CAD/CAM-системы программно-технических средств DNC.

Выполненная в тесном сотрудничестве со специалистами ЗАО «НТЦ ГеММа» и ряда других предприятий разработка программно-технических средств, а также технология их использования успешно применяются на десятках предприятий. Наиболее полно данная технология реализована на АНТК «АНТОНОВ» (г.Киев), где давно отказались от «островной» автоматизации и целенаправленно проводят политику создания производства со сквозной компьютеризированной технологией создания изделий авиационной техники — от их проектирования до утилизации.

Во второй части статьи, которая будет опубликована в следующем номере журнала, будет представлено детальное описание разработанных программно-технических средств на примере их внедрения в АНТК «АНТОНОВ».

«САПР и графика» 11'2001