книги / Основы построения САПР и АСТПП
..pdf§ 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
Рис. 6.1. Структура автоматизирован* ной системы технологической подго товки производства
Автоматизурованная система технологической подготовки гроиэводстеа
Формирование
исходных
данных
Огр«деление структуры и состава
производственных
подразделений
Укрупненная
группуровка
объектов
Формурование гроиэводствен-
ных подразделе ний
Разработка техникоэкономического обоснования
Информационно- |
Подготовка |
|
поисковая |
технологической |
|
система |
документации |
|
Проектирование |
Привязка объектов |
|
технологии |
производства к тех |
|
Проекпрование |
нологическим про |
|
цессам |
||
типовых и группо |
|
|
вых тохгроцессое |
Привязка к груп |
|
Проекпрование |
повому или типо |
|
вому технологи |
||
индивидуальных |
||
ческому процессу |
||
техпроцессов |
||
|
||
Проектирование |
Привязка к груп |
|
нестандартного |
повым технологи |
|
технологического |
ческим операциям |
|
оборудования |
|
|
Проектурование |
|
|
оснастки |
|
Проектирование
вспомогательного и измерительного оборудования
Техническое нор мирование и эконо
м«пески, расчеты
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
Рис. 6.2. Структура технологического процесса производства ИЭТ
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.
|
|
|
4. Электронная вычислительная ма |
||
|
|
|
шина |
проектирует |
технологический |
|
|
|
процесс изготовления |
новой оснастки |
|
|
|
|
(см. этап 2). |
|
|
|
|
|
5. Если на предприятии есть обору |
||
|
|
|
дование с ЧПУ, то ЭВМ с помощью ти |
||
|
|
|
повых программ формирует управляю |
||
|
|
|
щую программу и заносит на магнит |
||
|
|
|
ный носитель. |
|
|
|
|
|
Внедрение АСТПП обеспечивает со |
||
|
|
|
кращение сроков подготовки производ |
||
|
|
|
ства в 3...5 раз, повышение качествен |
||
|
|
|
ных показателей разрабатываемых тех |
||
|
|
|
нологических процессов и технологиче |
||
|
|
|
ской оснастки, улучшение условий тру |
||
|
|
|
да инженерно-технических работников, |
||
|
|
|
освобождение их от однообразной ра |
||
|
|
|
боты. Экономический эффект примене |
||
|
|
|
ния АСТПП достигается за счет сниже |
||
Рис. |
6.0. |
Технологиче |
ния трудоемкости процесса проектиро |
||
ский |
процесс изготовле |
вания |
и за счет использования резер |
||
ния |
плат |
микросборок |
вов в |
технологических процессах, та |
|
методом тонкопленочной |
ких, как повышение качества изделий |
||||
технологии |
|
электронной техники, уменьшение рас |
|||
|
|
|
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