Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Шпоры по основам САПР - файл 11-12-CALS.doc


Шпоры по основам САПР
скачать (164.2 kb.)

Доступные файлы (7):

01-04 ПРОЕКТИРОВАНИЕ.doc98kb.02.12.2010 02:06скачать
05-10 САПР.doc128kb.26.05.2006 14:11скачать
11-12-CALS.doc173kb.24.12.2007 20:51скачать
14 -1 IDEF0.doc62kb.19.03.2008 17:14скачать
14 ERP.doc40kb.26.12.2006 16:40скачать
15 Ранние стадии.doc150kb.20.03.2008 17:10скачать
Вопросы.DOC33kb.02.04.2011 02:31скачать

11-12-CALS.doc

СALS-технологии


Снижение стоимости продукции, уменьшение времени ее выхода на рынок и повышение ее качества одновременно с качеством обслуживания являются конкурентно-определяющими факторами промышленности сейчас и в обозримом будущем. С учетом этих факторов, особенно если продукцией является технически сложное изделие, успешная деятельность предприятия на рынке зависит от реинжиниринга проектно-технологических и производственных процессов. Наиболее радикальным средством решения задач реинжиниринга является внедрение интегрированных информационных технологий с использованием современных средств вычислительной техники и сетевых решений как на отдельных предприятиях, так и в рамках «расширенного предприятия», объединяющего всех поставщиков, соисполнителей и участников процессов проектирования, производства и эксплуатации (обслуживания) изделия.

Направление развития информационных технологий, полностью покрывающих запросы современной промышленности, получило название CALS (Continious Acquisition Lifecycle Support), под которым понимается обеспечение непрерывной информационной поддержки изделия в течение всего его жизненного цикла.


Термином CALS в середине 80-х годов была названа программа Министерства обороны США по созданию автоматизированной системы закупок и материально-технического обеспечения военной техники и вооружений на всех этапах их жизненного цикла. Первоначальная расшифровка аббревиатуры CALS - Computer-aided Logistic Support (Компьютерная поддержка логистических систем) претерпела изменения и применяется теперь в нижеуказанном значении.


Ключевым моментом CALS-технологий является безбумажное, т.е. формализованное на основе международных стандартов электронное представление информационной модели изделия, включающей все данные о нем. Возникнув в сфере военной промышленности западных стран, в первую очередь США, CALS-технологии получили свое дальнейшее развитие и послужили основой создания новейших наукоемких технологий и в других отраслях. Наиболее значительные успехи при внедрении указанных технологий достигнуты в автомобилестроении, авиастроении и судостроении, т.е. в отраслях, где сроки эксплуатации и затраты на обслуживание изделий особенно велики.

Эффективность CALS-технологий базируется на их комплексном применении. Грамотный реинжиниринг, повышающий эффективность реализации CALS-технологий, приводит к успеху изделия у конечного пользователя, для которого стоимость эксплуатации важна не менее стоимости самого изделия.

Таким образом, CALS-технологии, обеспечивая снижение стоимости изделия и затрат на его эксплуатацию при одновременном повышении качества его обслуживания, дают преимущество расширенному предприятию в конкурентной борьбе.

В российской экономике говорить о “расширенном предприятии” в полном смысле этого слова еще рано, но попытки создания интегрированных систем автоматизации управления и производства внутри одного предприятия уже есть.

К сожалению, на большинстве предприятий даже сам САПР не является интегрированным. CAD-cистемы, как мы уже отмечали раньше, используются, в основном, для автоматизации чертежных работ в конструкторских подразделениях предприятия. В этих же подразделениях применяют и САЕ-системы, но самое интересное то, что геометрическая модель объекта при этом строится заново, а не берется, как это казалось бы естественным, из САD-системы. САМ-системы преимущественно используются в двух направлениях:

- автоматизация подготовки управляющих программ для технологического оборудования с ЧПУ;

- автоматизация подготовки бумажной технологической документации (маршрутные, операционные карты и т.п.).

Исходные данные для этих подсистем (в том числе и геометрические) также вводятся вновь средствами CAM.

Таким образом, “сквозные” САПР все еще остаются большой редкостью и реально работают, как правило, на очень небольшом количестве заводов и проектных организаций.


^ Взаимодействие САПР с другими автоматизированными системами


Вместе с тем, следует отметить, что процесс интеграции САПР с другими автоматизированными системами, работающими внутри предприятия, в настоящее время активно развивается на многих предприятиях. В основном, следует говорить об активизации связи САПР с системами АСУП, откуда САПР получает информацию планового характера, касающуюся состава изделий(заказов) и графика технической подготовки для их производства. Полученные в результате работы проектные решения используются подсистемами АСУП для формирования экономических показателей производства и дальнейших управленческих решений. Например, полученная в CAM-подсистеме управляющая программа для изготовления детали, скажем, на фрезерном станке, обычно содержит всю необходимую информацию о трудоемкости ее изготовления, что является исходным данным для формирования решений и документов типа сменного задания, нарядов и др. АСУП-овской информации.

Естественно, что в идеале все автоматизированные системы на предприятиях должны функционировать согласованно и обеспечивать передачу информации друг другу также автоматизированным способом.

^ Electronic Product Definion - концептуальная основа CALS-технологий

Одной из новых концепций в области современных информационных технологий, лежащих в русле направления CALS и определяющих долгосрочную перспективу развития автоматизации проектно-производственной сферы предприятий, является разработанная фирмой Computervision технология Electronic Product Definition (EPD) – «полное электронное определение изделия». Эта технология позволяет связать в единую систему все службы предприятия, участвующие в проектировании нового изделия, технологической подготовке и его производстве, а также службы, обеспечивающие снабжение, сбыт готовой продукции и сервис. Преимущества от внедрения EPD на конкретном предприятии можно проиллюстрировать на примере западных предприятий, впервые применивших указанную технологию. В частности, на фирмах Rolls-Royce Aerospace Group и Rover Group были достигнуты следующие показатели:

- сокращение сроков проектирования и технологической подготовки производства в 2 раза;

- многократное повышение качества проектно-конструкторских работ и технологической подготовки производства.

Технология EPD предполагает, что использование информационной модели изделия осуществляется в течение всех этапов его жизненного цикла, включающего в себя разработку предэскизных, эскизного, технического и рабочего проектов, технологическую подготовку производства, изготовление, эксплуатацию (обслуживание), ремонт, переоборудование и утилизацию.



^ Рис.1. Жизненный цикл изделия.


Конечно, не нужно думать, что ЕРD- изобретение только фирмы CV и другие разработчики “тяжелых” САПР ничего подобного не имеют. Вместе с тем, эта технология впервые была внедрена в промышленном масштабе в рамках проектов фирмы CV. Поэтому в разделе 2.3 в дальнейшем мы будем ссылаться, в основном, на программные продукты ComputerVision.


^ Жизненный цикл изделия

При традиционных технологиях выполнения сложных проектов объемы выпускаемых бумажных документов настолько велики, что только поиск необходимой информации для выполнения требуемой процедуры становится проблемой, на решение которой может уходить время, сопоставимое с временем выполнения самой процедуры.

С учетом этого стоимость бумажной документации и затраты на работу с ней составляют существенную часть стоимости как самого изделия, так и его эксплуатации. Кроме того, всегда существует проблема актуальности обрабатываемой информации, которая заключается в том, что пользователи работают с уже устаревшими или измененными данными, не имея возможности определить их текущий статус.

Как следствие этих проблем, перед предприятием встает задача иметь в наличии полную модель изделия в электронном виде, которая содержала бы всю информацию, необходимую для процессов его проектирования, производства или эксплуатации.

Электронная модель должна интегрировать в себе информацию об изделии во всех его аспектах, при этом важным моментом является доступность определенных частей информации, содержащейся в модели, всем подразделениям и службам предприятия через интерфейсы к их специальным системам.

Сложность и объем хранимой в модели информации и продолжительность жизненного цикла можно проиллюстрировать следующим примером. В рамках внедрения CALS-технологий на кораблестроительных верфях Vickers Shipbuilding and Engineering Ltd (Великобритания) создается и будет использоваться для каждой атомной подводной лодки, выпускаемой верфью, ее Полное Электронное Определение, включающее информацию обо всех отдельных деталях и комплектующих общим числом около одного миллиона единиц. Это требует внесения в информационную модель около шестидесяти миллионов различных атрибутов и их поддержки для использования в течение жизненного цикла атомной подлодки, который складывается из 15-летнего цикла разработки и 30-летнего периода эксплуатации. EPD позволит оперативно получать по любой конкретной лодке информацию о характеристиках любой системы, узла или отдельной детали. Например, для планирования профилактических и ремонтных работ можно формировать спецификации оборудования, подлежащего плановой замене в связи с истечением срока эксплуатации и отражать эти изменения в информационной модели, или моделировать на компьютере нештатные ситуации, связанные с нарушениями конструкций корпуса, систем жизнеобеспечения, трубопроводов, электрических сетей и т.д. и определять действия персонала, необходимые в таких ситуациях.

Таким образом, являясь концептуальной основой CALS-технологий, EPD обеспечивает конечного пользователя новыми возможностями по организации обслуживания, ремонта и утилизации сложных изделий.


^ Основные компоненты CALS-технологий

К числу основных компонентов, относящихся к CALS-технологиям относятся следующие системы и средства:

  • CAD / CAM/ CAE - системы;

  • средства реализации технологии параллельного проектирования в режиме группового использования данных (Concurrent Engineering);

  • средства управления проектными и инженерными данными (EDM - Enterprise Data Management) (В настоящее время часто используется и другой термин для обозначения такого рода средств – PDM (Product Data Management);

  • системы визуализации и разработки документации;

  • средства обмена данными и стандартные интерфейсы к специализированным системам;

  • средства разработки прикладного программного обеспечения;

  • методики анализа процессов предприятия в проектно-технологической, производственной и управленческой сферах для реинжиниринга этих процессов.

^ Средства реализации технологии параллельного проектирования

Технология параллельного проектирования заключается в ведении работ по созданию изделия в параллельной технологической среде (CAPE - Concurrent Art-to-Product Environment). Основным методом, который связывается с внедрением CAPE, является осознание и продвижение новой проектно-конструкторской философии, которая заключается в замене последовательного (ведомственного) процесса сквозной разработки изделия в интегрированный, параллельный процесс его создания на основе концепции расширенного предприятия. Рабочая среда расширенного предприятия предполагает включение в совместную работу всех участников - специалистов по конструированию, технологической подготовке производства, вопросам качества, покупки, продажи, маркетингу, поставщиков, заказчиков. Участники такого коллектива, работая в качестве тесно взаимодействующей многопрофильной группы, могут внести значительные улучшения в общий процесс разработки.

Необходимым условием работы в среде САРЕ является наличие программных средств, позволяющих осуществлять параллельный санкционированный доступ к информационной модели, ориентирование и навигацию по структуре изделия для выбора необходимой геометрической информации или атрибутов, относящихся к тем или иным элементам структуры.

В качестве примера можно привести программный продукт CAMU (Concurrent Assembly Mock-Up). В нем предусмотрены удобные средства навигации по сборке с визуализацией структуры всей сборки и доступа к каждому компоненту. Любой элемент структуры, деталь либо узел может быть снабжен любым количеством атрибутов. Количество компонентов в сборке принципиально не ограничено. CAMU реализует технологию параллельного проектирования и работу с крупными сборками в групповом режиме использования данных, предоставляя всем участникам проектно-конструкторской бригады возможность одновременного и согласованного создания, анализа и модификации компонентов модели сборки составных частей и изделия в целом.
^

Система управления проектными и инженерными данными


Система управления проектными и инженерными данными является одним из краеугольных камней СALS-технологий. Использование такой системы дает предприятию ряд преимуществ, основными среди которых являются следующие:

  • экономия времени и средств за счет параллельного выполнения работ, уменьшения количества ошибок и переделок при совместном использовании данных в рамках расширенного предприятия;

  • надежное централизованное хранение всего множества проектных данных, которые представляют собой «полное электронное определение изделия»;

  • защита данных, исключающая несанкционированный доступ;

  • архивирование и резервное копирование, позволяющее производить быстро восстановление в случае потери данных;

  • управление атрибутными данными, обеспечивающее немедленный доступ к неграфической информации об изделии;

  • электронное сопровождение процессов, управление визуализацией и процедурами прохождения документов, обеспечивающие рациональный и эффективный мониторинг.

Назначение и функции этой системы можно проиллюстрировать на примере системы Optegra, одного из лидеров среди систем класса EDM.

Optegra обеспечивает глобальный доступ к данным и использование их на любом рабочем месте в любое время, поддерживает режим параллельной коллективной работы различных групп пользователей и обеспечивает управление информационной моделью изделия в системе всех этапов его жизненного цикла. В качестве данных в системе Oрtegra могут использоваться любые геометрические и технологические данные, включая трехмерные модели, полученные в любых CAD/CAM-системах, чертежи в электронном виде, готовые модели и данные инженерных расчетов CAE-систем, NC-программы, растровые изображения, бумажные чертежи, спецификации, извещения об изменениях, инструкции, приказы, технические публикации и т.п. Если документ не присутствует в электронном виде, то он имеет электронный дескриптор, который и является объектом хранения и управления в системе Optegra.

Optegra позволяет сотрудникам всего предприятия через свои терминалы на рабочих станциях или персональных компьютерах получать доступ к любым данным об изделии, хранящимся в электронном виде на локальном или удаленном сервере, и управлять этими данными.

Система Optegra является открытой, модульной и наращиваемой. За счет открытости построения всех модулей Optegra может быть интегрирована в общую вычислительную сеть предприятия. Система обеспечивает легкость настройки с учетом специфики предприятия и практически неограниченную расширяемость с целью увеличения ее мощности и поддержки пользователей в рамках расширенного предприятия.

^ Системы визуализации, разработки документации и средств обмена данными

Важным компонентом CALS-технологий являются средства интеллектуальной визуализации. Центральную роль среди них играет система визуализации сложных геометрических моделей и сборок. Она должна позволять выводить реалистические изображения модели в любых проекциях, осуществлять так называемые «прогулки» внутри модели в интерактивном режиме, определять наложение объектов друг на друга и расстояния между ними, создавать видеоизображения, фотореалистичные цветные изображения, а также осуществлять доступ к базе данных, чтобы получить справку об объектах.

Как мы уже отмечали выше, для вывода чертежно-конструкторской документации необходимо иметь программные средства, обеспечивающие поддержку вывода документации во всех основных чертежных стандартах — ЕСКД, ANSY, JIS, ISO, DIN, GD&T и др.

Существенным требованием, вытекающим из необходимости обмена данными между различными системами, реализующими СALS-технологии, является поддержка стандартов на представление и обмен данными в интегрированных системах, к числу которых относятся, в первую очередь, IGES, STEP, VDA-FS, SET, DXF и ряд специализированных стандартов, например, CGM, STL и др. Кроме указанных стандартов должны предусматриваться так называемые прямые трансляторы между различными системами, совместно применяемыми в рамках CALS-технологий, например, трансляторы для обмена между системами автоматизированного проектирования: CADDS-CATIA-CADDS, CADDS-Unigraphics-CADDS, CADDS-Pro/Engineer-CADDS.


^ Системы разработки прикладного ПО

Средства разработки прикладного программного обеспечения имеют важное значение для реинжиниринга процессов предприятия, поскольку обеспечивают локализацию программных компонентов CALS-технологий и интеграцию в них информационного задела предприятия. При этом все программные системы, включая прикладные программы, должны функционировать в единой среде.

Практически все известные производители САПР-овских систем предлагают различные средства разработки прикладного ПО (вспомните, например, СПРУТ).

Computervision, предлагает, в частности, инструментальную программную платформу PELORUS, которая, как “они” утверждают, знаменует собой принципиально новый подход к модификации существующего программного обеспечения и создания любых программных модулей, интегрируемых в CAD/CAM/CAE - системы. Эта система позволяет разработать прикладные программы, возможности которых могут превосходить все имеющиеся в настоящее время системы автоматизированного проектирования, причем трудоемкость разработки снижается как минимум в два раза при значительном повышении эффективности программ, требующих минимум системных ресурсов.
^

Методика анализа предприятия


Опыт передовых предприятий показывает, что для повышения конкурентоспособности недостаточно вкладывать средства только в современное производственное оборудование, компьютеры, коммуникации и программное обеспечение. Необходимо на самом раннем этапе вложить средства и провести анализ существующих процессов во всех сферах деятельности предприятия. В результате такого анализа определяются цели и средства реинжиниринга этих процессов.

В этом направлении фирма Computervision давно и успешно использует в своей работе методику PDD (Product Development Diagnostic) для анализа проектно-технологической и производственной сферы предприятия с целью разработки комплексных планов реинжиниринга и внедрения CALS-технологий.

^ Аппаратное обеспечение CALS-технологий

Практически все программные продукты, которые могут использоваться в рамках CALS-технологий, ориентированы на наиболее распространенные платформы:

  • для персональных компьютеров: Microsoft Windows;

  • для рабочих станций UNIX-платформы: Sun SPARC Solaris, Sun SPARS SunOS, Digital UNIX (Alpha), SGI IRIX, Hewlett Packard/Hp-Ux и IBM AIX/600.

Ориентация на указанные платформы позволяет обеспечить преемственность и переносимость программного обеспечения наряду с высокими характеристиками надежности компьютерной техники вышеназванных фирм и высокими значениями отношения «функциональные возможности/цена».

^ Поставка комплексных решений - стратегическое направление работы поставщиков полномасштабных промышленных САПР.

Как мы уже говорили выше, американская корпорация Computervision Corp. принадлежит к числу признанных во всем мире лидеров в исследованиях, разработке и практическом внедрении CALS-технологий. Рассмотрим, как происходит реализация концепции Полного Электронного Определения (ЕРD) на базе программных продуктов корпорации.

С помощью системы CADDS 5, относящейся к классу полномасштабных CAD/CAM/CAE-систем, порождается геометрия изделия, проводится инженерный анализ и готовится информация для технологической подготовки производства, при этом в модель вносится вся необходимая графическая и неграфическая информация. Система CADDS 5 включает в себя программное решение CAMU (Concurrent Assembly Mock-up), которое позволяет бригадам проектировщиков различных специальностей выполнять свою работу параллельно в групповой технологии, иметь в реальном времени доступ к результатам работы других проектировщиков и конструкторов, при этом участники процесса параллельного проектирования могут находиться на разных, географически удаленных предприятиях.

Полное электронное определение изделия, включая трехмерную модель и дополнительную графическую и неграфическую информацию, хранится в базе данных, управляется и контролируется с помощью системы управления проектными и инженерными данными данными Optegra.

Для обмена данными используются средства, реализующие международные и общепринятые стандарты представления и обмена данными.

Среди продуктов фирмы имеются системы визуализации, которые обеспечивают уникальные возможности вывода изображений сложных геометрических моделей.

Все указанные выше CALS-технологии фирмы Computervision, реализующие концепцию Полного Электронного Определения изделия, позволяют решить информационные, организационные и управленческие проблемы современного расширенного предприятия, обеспечить высокий уровень качества продукции, минимальное время для ее обновления и выхода на рынок. При этом обеспечивается непрерывная информационная поддержка изделия в течение всех этапов жизненного цикла.

В настоящее время все крупные поставщики CAD/CAM/CAE - систем ведут интенсивную работу по созданию и совершенствованию инструментария реализации CALS-технологий. Поэтому в ближайшие годы следует ожидать практических результатов эффективной интеграции промышленных САПР и традиционных информационных АСУ-систем не только применительно к проектированию и производству сложных дорогих изделий, но и применительно к самым различным отраслям современной промышленности.


Скачать файл (164.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации