книги / Основы построения САПР и АСТПП

§ 6.1. ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

При автоматизации технологической подготовки производст­ ва учитывается характер и взаимосвязь факторов, влияющих на построение технологического процесса и определяющих заданное качество изготовляемых изделий и экономическую эффектив­ ность разрабатываемой технологии. С этой целью проводятся моделирование, структурная и параметрическая оптимизация технологического процесса, принимается целесообразное сочета­ ние типовых и индивидуальных технологических решений на всех уровнях подготовки производства.

Возможность автоматизации технологической подготовки производства ИЭТ определяется развитием научных основ тех­ нологии ИЭТ, математических методов, технических средств и техники программирования. От закономерностей и положений, заложенных при автоматизации ТПП, от их практической и на­ учной ценности зависит степень совершенства разработанного технологического процесса, который во многом определяет ка­ чество изделия. От использования научных основ технологии производства ИЭТ во многом зависит эффективность примене­ ния АСТПП. Однако при решении проблемы автоматизации проектирования технологической подготовки производства воз­ никает ряд трудностей, основными из которых являются недоста­ точное развитие теории и методов автоматизированного проекти­ рования технологии, недостаточный опыт производственного проектирования технологии и производственного использования автоматизированного проектирования, отсутствие подготовлен­ ных инженерных и технических кадров в этой области.

Основные положения и определения. Процесс технологичес­ кой подготовки производства ИЭТ заключается в разработке различной технологической и плановой документации, изготовле­ нии и отладке технологической оснастки, в приобретении мате­ риалов и покупных комплектующих изделий, организации рабо­ чих мест и всего технологического и производственного процес­ са, в разработке календарных планов и проведении ряда других технических и организационных мероприятий, необходимых для реализации технологических процессов изготовления отдельных деталей и сборки изделий. Из всех перечисленных мероприятий определяющим является проектирование технологических про­ цессов. При автоматизации проектирования и управления про­ изводством часть элементов технологической подготовки произ­ водства передается САПР и АСУ предприятием. В самостоятель­ ную группу выделяют элементы, связанные с проектированием технологических процессов и конструированием специальной технологической оснастки. Рассмотренную часть называют тех­ нологической подготовкой производства.

151

Развитие САПР и вычислительной техники, использование их в процессе подготовки управляющей информации для станков, конвейеров и всего производства в целом привели к разработке и созданию АСТПП. Под автоматизированными системами тех­ нологической подготовки производства ИЭТ понимают совокуп­ ность методов, алгоритмов, программного и математического обеспечения, технических средств и организационных мероприя­ тий, объединенных для технологической подготовки производст­ ва. В отличие от автоматических систем, действующих без уча­ стия человека по заранее подготовленной программе, системы технологической подготовки производства являются автоматизи­ рованными, т. е. в них некоторые операции и действия произво­ дит ЭВМ, а некоторые —оператор-техник. По мере развития программных и технических средств все больше функций будет передаваться вычислительным средствам, но при контроле опе­ ратора.

Создание АСТПП основывается на ряде современных теоре­ тических и практических дисциплин. При создании АСТПП удоб­ но воспользоваться отождествлением процессов и задач проек­ тирования с некоторыми процессами и задачами автоматическо­ го управления, с задачами обработки информации системами, моделирующими некоторые процессы мышления человека при технологической подготовке производства. Автоматизированная система технологической подготовки производства является сложной по структуре и функционированию кибернетической системой, находящейся в постоянном движении.

Проектирование технологической подготовки производства — сложный и разветвленный процесс переработки информации са­ мого разнообразного вида, формы и содержания. Информацию, используемую при технологической подготовке производства, называют технологической. Технологическая информация делит­ ся на неизменную и изменяемую. Неизменной называется инфор­ мация, которая остается постоянной при решении множества задач одного класса в одних условиях производства и меняется только при переходе к изготовлению ИЭТ другого класса. К ней относятся сведения о содержании ГОСТов, нормалей, стандарт­ ное математическое обеспечение, таблицы, константы процессов, данные об установленном оборудовании, наличии на складах материалов, нормалей, комплектующих и т. д. Неизменная ин­ формация хранится в банках данных.

Изменяемой называется информация, меняющаяся при реше­ нии каждой задачи. Например, данные о детали, которые после проектирования технологии ее обработки изымаются из опера­ тивной информационной системы АСТПП и заменяются данны­ ми по следующей детали.

Назначение АСТПП. Основная цель создания АСТПП — ус­ корение и совершенствование процессов технологического про­

152

вотирования производства за счет широкого использования САПР и средств вычислительной техники.

Технологическая подготовка производства подразумевает выполнение функций, подразделяемых на основные группы:

1)обеспечение технологичности конструкции ИЭТ;

2)разработка технологических процессов;

3)проектирование и изготовление технологической оснастки;

4)организация и управление технологической подготовкой

производства.

Структура целей АСТПП, отвечающая вышеперечисленным функциям, представлена на рис. 6.1. Рассмотрим назначение основных структурных составляющих технологической подготов­ ки производства.

С и с т е м а у п р а в л е н и я т е х н о л о г и ч е с к о й п о д ­ г о т о в к о й связывает все подсистемы и способствует их согла­ сованному функционированию. Данная система может осущест­ влять связь с другими системами управления производством, например с системой календарного и оперативного планирова­ ния.

С и с т е м а ф о р м и р о в а н и я и с х о д н ы х д а н н ы х слу­ жит для подготовки нормативных и текущих сведений, необходи­ мых для использования в различных подсистемах технологичес­ кой подготовки производства. Система включает технические средства сбора и передачи информации, а также нормативное бюро, анализирующее документы и информационные потоки и. разрабатывающее различные нормативы и классификаторы, нор­ мативные данные.

И н ф о р м а ц и о н н о - п о и с к о в а я с и с т е м а предназна­ чена для хранения и корректировки информативных данных, ко­ торые неоднократно используются различными подсистемами технологической подготовки производства, а также для быстрого поиска и выдачи информации в соответствии с поисковым пред­ писанием.

С и с т е м а п о д г о т о в к и т е х н о л о г и ч е с к о й д о к у ­ м е н т а ц и и обеспечивает привязку объектов производства к технологическим процессам и операциям.

В системах специального назначения наиболее трудоемкой является система проектирования технологии, отвечающая за разработку технологических процессов основного производства необходимой оснастки, инструмента и технологических процес­ сов их изготовления.

Хотя в перечисленных системах используются многие общие •стандартные методы и программы проектирования, они отлича­ ются друг от друга результатами проектирования, способами оформления исходящей информации и характером решаемых за­ дач. Общими для систем являются структуры подсистем, наиме­ нования и назначения составляющих их блоков, последователь-

153

ность решения задач технологического проектирования и струк­ туры технологических алгоритмов.

Во всех подсистемах проектирования технологических про­ цессов такая последовательность решения задач:

—анализ и подготовка исходных данных для принятия решений, определяющих технологический процесс;

—выбор технологических процессов, операций и переходов,

необходимых для изготовления деталей, модулей, микросборок, удовлетворяющих техническим условиям;

—определение наиболее рационального технологического маршрута создания изделия;

—выбор универсального оборудования, приспособлений, ин­ струментов и другой технологической оснастки;

—в случае отсутствия универсального оборудования и ос­ настки происходит подготовка заданий другим подсистемам на конструирование;

—определение оптимальных режимов обработки и техниче­

ски обоснованных норм времени;

—группирование технологических процессов по общности технологии, оборудования и оснастки;

—выборка и формирование данных для автоматизирован­ ных систем управления производством;

—оформление и выдача технической документации, необ­ ходимой для производственной реализации спроектированного

технологического процесса.

Конструирование технологической оснастки (приспособле­ ний, инструментов, пресс-форм и т. д.) базируется на использо­ вании стандартных, нормализованных и унифицированных кон­ струкций, узлов, деталей и проектных решений. Задачи констру­ ирования оснастки следующие:

—выбор конструкций, решений и проектов из имеющихся типовых;

—выбор типовых элементов конструкций, выполнение про­ верочных расчетов и т. д.;

—компоновка конструкций из типовых элементов и провер­ ка правильности размещения;

—доработка отдельных типовых элементов в соответствии с требованиями компоновки и привязки оснастки к сборочному ав­ томату;

—технико-экономические расчеты, связанные с выбором конструкций элементов и компоновочных решений;

—оформление конструкторской документации;

—разработка в полном объеме технологических процессов изготовления специальных деталей оснастки.

Подсистема моделирования, оптимизации и технико-экономи­ ческих расчетов, входящая в систему проектирования техноло­ гии, предназначена для математического моделирования про­

155

цессов технологического проектирования и их оптимизации в процессе моделирования. Так как решающим критерием опти­ мальности полученных при проектировании результатов являет­ ся экономическая эффективность от их реализации, то в этой же подсистеме выполняется ряд технико-экономических расчетов. Моделирование может выполняться как внутри подсистем ЛСТПП при решении отдельных задач, так и для всей АСТПП для оптимизации всего процесса технологической подготовки производства.

Структура АСТПП и основные требования к ней. Автомати­ зированная система технологической подготовки производства при своем полном развитии должна обеспечивать автоматизиро­ ванное решение разнообразных задач технологического проек­ тирования. Для этого необходима разработка достаточного количества функциональных систем и подсистем. Примерный состав этих подсистем, соответствующий современному уровню развития технологии производства ИЭТ, показан на рис. 6.2. При необходимости он может быть расширен или сокращен. АСТПП является промежуточным звеном между конструктор­ ской подготовкой производства (САПР) и производственными цехами, службами с их системами управления и связана с ними большим числом различных связей.

В настоящее время проектирование, обработка данных и уп­ равление при ТПП осуществляются преимущественно автома­ тизированными методами, на основе унифицированных носите­ лей информации и типовых проектных решений разнообразных задач подготовки производства. Объекты автоматизации в тех­ нологической подготовке производства следующие:

■— проектирование технологических процессов и технологи­ ческой оснастки;

—■решение инженерно-технических задач; ■— решение задач управления;

— информационный поиск деталей-прототипов, сведений о процессах их обработки и технологической оснастке для заимст­ вования;

~~ разработка программ для оборудования и станков с чис­ ловым программным управлением.

Процесс технологического проектирования в АСТПП можно представить с помощью следующих этапов:

1. Информация с чертежа детали, узла, микросборки и т. д., для которой необходимо разработать технологическую докумен­ тацию, переводится специально разработанными методами коди­ рования на язык описания геометрических образов, удобный для ввода в ЭВМ. Представленные в таком виде сведения после про­ верки, корректировки и занесения на машинные носители инфор­ мации (магнитные ленты и диски, оперативную память) вводят­ ся в ЭВМ.

156

2. В памяти ЭВМ записывается информация о производст­ венной обстановке на предприятии: о составе оборудования и его характеристиках, о наличии инструмента и оснастки; норматив­ ные данные массива типовых технологических процессов; про­ граммы проектирования технологических процессов; технологи-

Рис. 6.3. Иерархия технологических методов производства ИЭТ

ческие методы согласно их классификации (рис. 6.3). На основа­ нии введенных данных ЭВМ относит информацию к той или иной группе, выбирает для группы типовой технологический процесс, доводит его до рабочего состояния и распечатывает маршрутную и операционную технологические карты. На рис. 6.4 изображена

Рис. 6.4. Классификация конструктивных элементов ИЭТ

классификация конструктивных элементов, на рис. 6.5 — техно­ логический процесс изготовления плат микросборок методом толстопленочной технологии. Если типовой технологический про­ цесс отсутствует, то ЭВМ с помощью типовых программ проек­

158

тирует индивидуальный технологический процесс. Например, технологический процесс изготовления тонкопленочной платы микросборки (рис. 6.6). Если в памяти ЭВМ отсутствует требуе­ мая программа проектирования технологического процесса, то машина формирует задание на проектирование в интерактивном режиме. Результаты проектирования постоянно пополняют за­ писанные в банке данных библиотеки технологических процессов.

Рис. 6.5. Технологический процесс изготовления плат микросборок мето­ дом толстопленочной технологии

159

3. На основании спроектированного технологического процес­ са ЭВМ проверяет наличие на предприятии выбранного инстру­ мента и оснастки и достаточное их количество. Если на предпри­ ятии не оказалось какого-либо вида оснастки, то ЭВМ по типо­ вым программам проектирует недостающий инструмент. Если

типовая программа отсутствует, то ЭВМ формирует задания на интерак­ тивное проектирование.

хода материалов, уменьшение отходов, оптимизация компоновки конструкций, оптимизация режимов травления, диффузии и т. д.

Основные требования, предъявляемые к автоматизированной системе технологической подготовки производства:

—обеспечение автоматизации процессов основных видов деятельности инженерно-технических работников при техниче­ ской подготовке производства, гибкости при переходе на выпуск новых изделий;

—наиболее рациональное распределение функций между техническим работником и ЭВМ;

—использование современных методов проектирования тех­ нологических процессов;

—внедрение на предприятиях с различным характером и масштабом производства;

160