Методы поддержки принятия решений с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов
ART 86204
Авторы:
А.
И. Говорухина, С.
А. Богатенков
А.
И. Говорухина, С.
А. Богатенков Библиографическое описание статьи для цитирования:
Говорухина
А.
И.,
Богатенков
С.
А. Методы поддержки принятия решений с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2016. – Т. 11. – С.
936–940. – URL:
http://e-koncept.ru/2016/86204.htm.
Аннотация. Большой объем проектных работ и сжатость сроков, отводимых на технологическую подготовку производства, приводят к необходимости автоматизации технологического проектирования. В статье описаны методы поддержки принятия решений с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Отмечены направления развития графической поддержки принятия решений.
Ключевые слова:
системы автоматизированного проектирования, методы, технологические процессы, принятие решений
Текст статьи
Богатенков Сергей Александрович,кандидат технических наук, доценткафедрыинформационных системФГБОУ ВПО «ЮжноУральский государственный университет», г. ЧелябинскSerbogatenkov@yandex.ru
Говорухина Алена Игоревна,студент специальности«бизнесинформатика» ФГБОУ ВПО «ЮжноУральский государственный университет», г. ЧелябинскGovorukhina.alena@gmail.com
Методы поддержки принятия решенийс помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов
Аннотация. Большой объем проектных работ и сжатость сроков, отводимых на технологическую подготовку производства,приводят к необходимостиавтоматизациитехнологического проектирования.В статье описаныметоды поддержки принятия решений с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Отмечены направления развития графической поддержки принятия решений.Ключевые слова:системы автоматизированного проектирования, технологические процессы,принятие решений, методы
Характерной особенностью современного машиностроительного производства является мелкосерийный и единичный характер. Большой объемпроектных работ и сжатость сроков, отводимых на технологическую подготовку производства в этих условиях, приводят к тому, что одной из первоочередных задач выступает автоматизация технологического проектирования.Сокращение сроков технологической подготовки производства на машиностроительных предприятиях достигается при помощи использованиясистем автоматизированного проектирования технологических процессов(САПР ТП) [1, 2].Технологические задачи включают проектирование комплекса технологических процессов изготовления всех деталей, сборки узлов и изделия вцелом: проектирование маршрутных техпроцессов, проектирование операционных техпроцессов, и т.д.С точки зрения кибернетики задача проектирования технологическогопроцесса изготовления детали –это задача составная, включающая в себяряд локальных задач:1. Выбор заготовки;2. Выбор маршрута обработки;3. Выбор оборудования для каждой технологической операции;4. Компоновка технологической операции;5. Подбор режущего инструмента;6. Выбор измерительного инструмента для каждого технологическогоперехода;7. Выбор вспомогательного инструмента;8. Выбор приспособления на каждую операцию;9. Расчет припусков;10.Расчет операционных размеров;11.Расчет режимов резания на каждый технологический переход;12.Расчет нормы времени на каждую операцию;13.Расчет размеров заготовки; определение коэффициента использования материала и трудоемкости изготовления;14.Формирование выходной технологической документации (оформление карт техпроцесса в соответствии с ГОСТ).Все задачи технологического проектирования по принципам решенияподразделяются на две группы: расчетныеинерасчетные (логические).Основной принцип решения расчетной задачи состоит в организациивычислительного процесса.Основной принцип решения логической задачи состоит в обоснованномвыборе приемлемого типового решения.В первой частиучебного пособия[3]рассмотренывопросыалгоритмизациирешения расчетных и логических технологических задач,представляющие собой методы поддержки принятия решений технологов.Начиная с 80х годов прошлого века на кафедре технологии машиностроения ЮжноУральского государственного университета (в то время –Челябинского политехнического института) велись разработки целого ряда систем автоматизированного проектирования и нормирования для различных видов обработки.Были разработаны, широко внедрялись и успешно эксплуатировалисьна большом количестве предприятий страны такие САПР первого поколения как: САПР маршрутнооперационных технологических процессовМТД 2.5; система автоматизированного нормирования операций абразивной обработки ТАО; общемашиностроительная система автоматизированного нормирования и проектирования операций, выполняемых на металлорежущих станках НОРМА; САПР проектирования операций на токарных многошпиндельных горизонтальных автоматах ТОПАЗ; САПР проектированияопераций на станках с ЧПУ COCOS[4, с. 5].Во второй частиучебного пособия[4]рассмотреныметоды поддержки принятия решений технологов с помощью САПР ТП.Целью технологической подготовки производства является создание эффективных технологических процессовс высокой производительностью и низкой себестоимостью. Это достигается в результате решения ряда перспективных задач: структурнопараметрической оптимизации, размерного анализа и синтеза ТП. Данные задачи относятся к классу сложных и плохо формализуемыхзадач. Их решение во многом определяется мнением технолога, для правильного формирования которого необходимы графики областей допустимых режимов резания, циклограммы работы станков, изображения размерных цепей и т.п., т.е. опять ряд графических документов. Проектирование ТП считается незаконченным, если не решен при этом ряд вспомогательных конструкторских задач: проектирование фасонного инструмента, кулачков для автоматов и т.п. Анализ задач технолога дает понять, что графические работы при проектированииТП отнимают у технолога достаточно много времени, что приводит к необходимости их решения с помощью средств машинной графики и геометрии на ЭВМ.Опыт создания мультимедийной образовательной среды в машиностроении описан в статье[5]. Вопросы применения машинной графики в САПР ТП рассмотрены в учебном пособии [6−8]. Например, подсистема машинной графики блока структурной оптимизации САПР операций, выполняемых на токарных автоматах, формирует графические подсказки для ввода исходных данных, осуществляет графический контроль введенной информации и дает возможность получить операционные эскизы с помощью устройств вывода графической информации: графопостроителя или принтера с возможностью графического вывода. Кроме того, возможна адаптация графической информации, т.е. технолог может отказаться от профилей изображений инструментов и сформировать их по своему усмотрению [6, с. 44]. Автоматизация графических работ выполнена на уровне входной, выходной и условнопостоянной информации. На основе чертежа детали(рис.1), используя рекомендации,можно сформировать и ввести первоначальный вариант структуры наладки (рис. 2).
После формирования первоначального варианта структуры наладки ианализа полученных результатов может возникнуть необходимость изменения сформированной наладки с целью ее оптимизации для повышенияпроизводительности операции.
;.
Рис.1. Деталь «Заглушка»
Оптимизацию структуры наладки возможно проводить по длине рабочего хода (сокращение длины рабочего хода инструментов), по подаче(увеличение подачи инструментов) или по частоте вращения шпинделей(увеличение частоты вращения).Оптимизации структуры наладки в ППП «ТОПАЗ» реализуется благодаря наличию возможности возврата на коррекцию исходных данных изразличных точек выполнения программы расчета режимов резания и нормвремени.После расчета длин рабочих ходов на экране монитора показываетсятаблица, которая включает:–расчетные длины рабочих ходов для каждого инструмента в условияхих изолированной работы,–расчетные длины рабочих ходов суппортов,–скорректированные по станку длины рабочих ходов суппортов.Буквой «L» слева от таблицы отмечается переход, который являетсялимитирующим в наладке по длине рабочего хода. Эта информация о лимитирующем переходе позволяет технологу изменить структуру наладки сцелью уменьшения длины рабочего хода суппорта. Для реализации изменения структуры наладки необходимо нажать клавишу.После расчета подач на экран монитора выводится таблица, котораявключает:–расчетные подачи для каждого инструмента в условиях их изолированной работы,–отношение длины рабочего хода к расчетной подаче,–скорректированные по станку подачи суппортов.
Рис. 2. Структура наладки при обработке детали «Заглушка» на токарном многошпиндельном горизонтальном автомате
Буквой «L» слева от таблицы отмечается переход, который являетсялимитирующим в наладке по подаче. Эта информация о лимитирующемпереходе позволяет технологу изменить структуру наладки с целью увеличения подачи суппорта. Для реализации изменения структуры наладкинажать клавишу.После расчета частоты вращения шпинделя на экран монитора выводится таблица, которая включает:–расчетные скорости резания для каждого инструмента в условиях ихизолированной работы,–расчетные частоты вращения шпинделя для каждого инструмента вусловиях их изолированной работы,–скорректированные по станку скорости резания,–расчетные стойкости инструмента.Буквой «L» слева от таблицы отмечается переход, который являетсялимитирующим в наладке по частоте вращения шпинделя[4, с. 105−108].Выявление перехода,который являетсялимитирующим в наладке по подаче. позволяет, но не гарантируеттехнологу изменить структуру наладки с целью увеличения подачи суппорта, т.к. не понятно какие конкретно мероприятия необходимо выполнять дальше. Гарантией успехаявляется принятие решения на основе анализа графиков допустимых подач и линий равных времен рабочих ходов продольного и поперечных суппортов позиций автомата[1, с. 249−255].Таким образом, дальнейшим развитием системы поддержки принятия решений с помощью САПР является графическая поддержка, в том числе автоматизированное получениеграфиков допустимых подач и линий равных времен рабочих ходов продольного и поперечных суппортов позиций автомата.Модели, методы и средства информационной поддержки принятия решений нашли свое отражение вметодологии подготовки кадров к работе с САПР[8−12].
Ссылки на источники1.Корчак С.Н. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учебник для вузов / С.Н. Корчак, А.А. Кошин и др. –М.: Машиностроение, 1988. –352 с.2.Кондаков А.И. САПР технологических процессов: Учебник для вузов / А.И. Кондаков. –М.: Академия, 2010. –268 с.3.Сазонова Н.С. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов. Ч 1: Алгоритмизация технологического проектирования: учебное пособие / Н.С. Сазонова, А.А. Кошин, под ред. А.А. Кошина. –Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. –72 с.4.Сазонова Н.С. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов. Ч 2: САПР первого поколения: учебное пособие / Н.С. Сазонова, А.А. Кошин, под ред. А.А. Кошина. –Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. –301 с.5.Богатенков С.А. Опыт создания мультимедийной образовательной среды: машиностроение, торговля, образование // Информатика и образование. − 2014. –№ 3. –С. 58–63.6.Богатенков С.А., Выдрин В.Ю., Фролова Н.С. Машинная графика в САПР ТП: учеб. пособие. − Челябинск: Издво ЧГТУ, 1993. –Ч.1. –76 с.7.
Богатенков С.А. Машинная графика в САПР ТП: учеб. пособие. –Челябинск: Издво ЧГТУ, 1993. –Ч.2. –74 с.8.
Богатенков С.А. Машинная графика в САПР ТП: учеб. пособие / С.А. Богатенков, Н.А. Каширин, М.А. Кулиев, Н.Д. Юсубов. –Челябинск: Издво ЧГТУ, 1994. –Ч.3. –47 с.9.Богатенков С. А., Юсубов Н. Д. Требованияк информационной подготовке кадров в условиях применения систем автоматизированного проектирования // Научнометодический электронный журнал Концепт. –2014.–№2. –С. 15. 10.Богатенков С.А. Система формирования информационной и коммуникационной компетентности: учеб. пособие / С.А. Богатенков. –Челябинск: Издво Челяб. гос. пед. унта, 2014. –297 с.11.Богатенков С.А. Управление качеством информационной подготовки кадров по критерию безопасности: моногр. / С.А. Богатенков. –Челябинск: Челяб. фил. ВУНЦ ВВС «Военновоздушная академия», 2015. –185 с. 12.Богатенков С.А. Проектирование безопасной информационной подготовки: моногр. / С.А. Богатенков. –Челябинск: Издво Челяб. гос. пед. унта , 2013. –276 с.
Говорухина Алена Игоревна,студент специальности«бизнесинформатика» ФГБОУ ВПО «ЮжноУральский государственный университет», г. ЧелябинскGovorukhina.alena@gmail.com
Методы поддержки принятия решенийс помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов
Аннотация. Большой объем проектных работ и сжатость сроков, отводимых на технологическую подготовку производства,приводят к необходимостиавтоматизациитехнологического проектирования.В статье описаныметоды поддержки принятия решений с помощью систем автоматизированного проектирования технологических процессов. Отмечены направления развития графической поддержки принятия решений.Ключевые слова:системы автоматизированного проектирования, технологические процессы,принятие решений, методы
Характерной особенностью современного машиностроительного производства является мелкосерийный и единичный характер. Большой объемпроектных работ и сжатость сроков, отводимых на технологическую подготовку производства в этих условиях, приводят к тому, что одной из первоочередных задач выступает автоматизация технологического проектирования.Сокращение сроков технологической подготовки производства на машиностроительных предприятиях достигается при помощи использованиясистем автоматизированного проектирования технологических процессов(САПР ТП) [1, 2].Технологические задачи включают проектирование комплекса технологических процессов изготовления всех деталей, сборки узлов и изделия вцелом: проектирование маршрутных техпроцессов, проектирование операционных техпроцессов, и т.д.С точки зрения кибернетики задача проектирования технологическогопроцесса изготовления детали –это задача составная, включающая в себяряд локальных задач:1. Выбор заготовки;2. Выбор маршрута обработки;3. Выбор оборудования для каждой технологической операции;4. Компоновка технологической операции;5. Подбор режущего инструмента;6. Выбор измерительного инструмента для каждого технологическогоперехода;7. Выбор вспомогательного инструмента;8. Выбор приспособления на каждую операцию;9. Расчет припусков;10.Расчет операционных размеров;11.Расчет режимов резания на каждый технологический переход;12.Расчет нормы времени на каждую операцию;13.Расчет размеров заготовки; определение коэффициента использования материала и трудоемкости изготовления;14.Формирование выходной технологической документации (оформление карт техпроцесса в соответствии с ГОСТ).Все задачи технологического проектирования по принципам решенияподразделяются на две группы: расчетныеинерасчетные (логические).Основной принцип решения расчетной задачи состоит в организациивычислительного процесса.Основной принцип решения логической задачи состоит в обоснованномвыборе приемлемого типового решения.В первой частиучебного пособия[3]рассмотренывопросыалгоритмизациирешения расчетных и логических технологических задач,представляющие собой методы поддержки принятия решений технологов.Начиная с 80х годов прошлого века на кафедре технологии машиностроения ЮжноУральского государственного университета (в то время –Челябинского политехнического института) велись разработки целого ряда систем автоматизированного проектирования и нормирования для различных видов обработки.Были разработаны, широко внедрялись и успешно эксплуатировалисьна большом количестве предприятий страны такие САПР первого поколения как: САПР маршрутнооперационных технологических процессовМТД 2.5; система автоматизированного нормирования операций абразивной обработки ТАО; общемашиностроительная система автоматизированного нормирования и проектирования операций, выполняемых на металлорежущих станках НОРМА; САПР проектирования операций на токарных многошпиндельных горизонтальных автоматах ТОПАЗ; САПР проектированияопераций на станках с ЧПУ COCOS[4, с. 5].Во второй частиучебного пособия[4]рассмотреныметоды поддержки принятия решений технологов с помощью САПР ТП.Целью технологической подготовки производства является создание эффективных технологических процессовс высокой производительностью и низкой себестоимостью. Это достигается в результате решения ряда перспективных задач: структурнопараметрической оптимизации, размерного анализа и синтеза ТП. Данные задачи относятся к классу сложных и плохо формализуемыхзадач. Их решение во многом определяется мнением технолога, для правильного формирования которого необходимы графики областей допустимых режимов резания, циклограммы работы станков, изображения размерных цепей и т.п., т.е. опять ряд графических документов. Проектирование ТП считается незаконченным, если не решен при этом ряд вспомогательных конструкторских задач: проектирование фасонного инструмента, кулачков для автоматов и т.п. Анализ задач технолога дает понять, что графические работы при проектированииТП отнимают у технолога достаточно много времени, что приводит к необходимости их решения с помощью средств машинной графики и геометрии на ЭВМ.Опыт создания мультимедийной образовательной среды в машиностроении описан в статье[5]. Вопросы применения машинной графики в САПР ТП рассмотрены в учебном пособии [6−8]. Например, подсистема машинной графики блока структурной оптимизации САПР операций, выполняемых на токарных автоматах, формирует графические подсказки для ввода исходных данных, осуществляет графический контроль введенной информации и дает возможность получить операционные эскизы с помощью устройств вывода графической информации: графопостроителя или принтера с возможностью графического вывода. Кроме того, возможна адаптация графической информации, т.е. технолог может отказаться от профилей изображений инструментов и сформировать их по своему усмотрению [6, с. 44]. Автоматизация графических работ выполнена на уровне входной, выходной и условнопостоянной информации. На основе чертежа детали(рис.1), используя рекомендации,можно сформировать и ввести первоначальный вариант структуры наладки (рис. 2).
После формирования первоначального варианта структуры наладки ианализа полученных результатов может возникнуть необходимость изменения сформированной наладки с целью ее оптимизации для повышенияпроизводительности операции.
;.
Рис.1. Деталь «Заглушка»
Оптимизацию структуры наладки возможно проводить по длине рабочего хода (сокращение длины рабочего хода инструментов), по подаче(увеличение подачи инструментов) или по частоте вращения шпинделей(увеличение частоты вращения).Оптимизации структуры наладки в ППП «ТОПАЗ» реализуется благодаря наличию возможности возврата на коррекцию исходных данных изразличных точек выполнения программы расчета режимов резания и нормвремени.После расчета длин рабочих ходов на экране монитора показываетсятаблица, которая включает:–расчетные длины рабочих ходов для каждого инструмента в условияхих изолированной работы,–расчетные длины рабочих ходов суппортов,–скорректированные по станку длины рабочих ходов суппортов.Буквой «L» слева от таблицы отмечается переход, который являетсялимитирующим в наладке по длине рабочего хода. Эта информация о лимитирующем переходе позволяет технологу изменить структуру наладки сцелью уменьшения длины рабочего хода суппорта. Для реализации изменения структуры наладки необходимо нажать клавишу
Рис. 2. Структура наладки при обработке детали «Заглушка» на токарном многошпиндельном горизонтальном автомате
Буквой «L» слева от таблицы отмечается переход, который являетсялимитирующим в наладке по подаче. Эта информация о лимитирующемпереходе позволяет технологу изменить структуру наладки с целью увеличения подачи суппорта. Для реализации изменения структуры наладкинажать клавишу
Ссылки на источники1.Корчак С.Н. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов: Учебник для вузов / С.Н. Корчак, А.А. Кошин и др. –М.: Машиностроение, 1988. –352 с.2.Кондаков А.И. САПР технологических процессов: Учебник для вузов / А.И. Кондаков. –М.: Академия, 2010. –268 с.3.Сазонова Н.С. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов. Ч 1: Алгоритмизация технологического проектирования: учебное пособие / Н.С. Сазонова, А.А. Кошин, под ред. А.А. Кошина. –Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. –72 с.4.Сазонова Н.С. Системы автоматизированного проектирования технологических процессов. Ч 2: САПР первого поколения: учебное пособие / Н.С. Сазонова, А.А. Кошин, под ред. А.А. Кошина. –Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2014. –301 с.5.Богатенков С.А. Опыт создания мультимедийной образовательной среды: машиностроение, торговля, образование // Информатика и образование. − 2014. –№ 3. –С. 58–63.6.Богатенков С.А., Выдрин В.Ю., Фролова Н.С. Машинная графика в САПР ТП: учеб. пособие. − Челябинск: Издво ЧГТУ, 1993. –Ч.1. –76 с.7.
Богатенков С.А. Машинная графика в САПР ТП: учеб. пособие. –Челябинск: Издво ЧГТУ, 1993. –Ч.2. –74 с.8.
Богатенков С.А. Машинная графика в САПР ТП: учеб. пособие / С.А. Богатенков, Н.А. Каширин, М.А. Кулиев, Н.Д. Юсубов. –Челябинск: Издво ЧГТУ, 1994. –Ч.3. –47 с.9.Богатенков С. А., Юсубов Н. Д. Требованияк информационной подготовке кадров в условиях применения систем автоматизированного проектирования // Научнометодический электронный журнал Концепт. –2014.–№2. –С. 15. 10.Богатенков С.А. Система формирования информационной и коммуникационной компетентности: учеб. пособие / С.А. Богатенков. –Челябинск: Издво Челяб. гос. пед. унта, 2014. –297 с.11.Богатенков С.А. Управление качеством информационной подготовки кадров по критерию безопасности: моногр. / С.А. Богатенков. –Челябинск: Челяб. фил. ВУНЦ ВВС «Военновоздушная академия», 2015. –185 с. 12.Богатенков С.А. Проектирование безопасной информационной подготовки: моногр. / С.А. Богатенков. –Челябинск: Издво Челяб. гос. пед. унта , 2013. –276 с.
