Лекция: В обеспечении ЖЦИ
Сегодня концепция CALS является глобальной стратегией повышения эффективности процессов, выполняемых на этапах ЖЦИ за счет информационной интеграции и преемственности информации, порождаемой на всех этапах. Средствами реализации этой стратегии являются CALS-технологии, в основе которых лежит набор интегрированных информационных моделей — самого ЖЦИ и выполняемых в его ходе процессов, изделия, производственной и эксплуатационной среды и пр. Возможность совместного использовании информации обеспечивается применением компьютерных сетей и стандартизацией форматов данных.
CALS-технологии состоят из набора приемов, методических и программных инструментов. Они используют единую интегрированную модель изделия и его ЖЦИ, выступающих в роли источника информации дли любых, выполняемых в ЖЦИ процессов. К методическим инструментам относят прежде всего комплект международных и национальных стандартов, регламентирующих представление изделия и его ЖЦИ на концептуальном и логическом уровнях. Использование стандартов обеспечивает интеграцию данных, относящихся к различным этапам ЖЦИ, за счет унификации их представления.
Единое информационное пространство создается благодаря унификации как формы, так и содержания информации о конкретных изделиях на различных этапах их жизненного цикла.
Унификации формы достигают использованием стандартных форматов и языков представления информации при документировании и межпрограммных обменах. Унификация содержания, понимаемая как однозначная правильная интерпретация данных о конкретном изделии на всех этапах его жизненного цикла, обеспечивается разработкой приложений, закрепляемых в прикладных CALS-протоколах. Система международных CALS-стандартов весьма обширна и разветвлена. Центральное место в ней занимает стандарт ISO 10303 (STEP), определяющий средства описания (моделирования) промышленных изделий на всех этапах жизненного цикла.
Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается использованием в STEP языка EXPRESS, инвариантного к приложениям. Созданы единые информационные модели целого ряда приложений, получившие название прикладных протоколов.
Стандарт ISO 10303 состоит из ряда документов (томов), в которых описаны его основные принципы и язык EXPRESS, приведены методы реализации, модели и ресурсы как общие для приложений, так и некоторые специальные (например, геометрические и топологические модели, описание материалов, процедуры черчения, метод конечно-элементного анализа и т. п.), прикладные протоколы, отражающие специфику моделей в конкретных предметных областях, методы тестирования моделей и объектов. Удовлетворению требований создания открытых систем уделяется основное внимание — специальный раздел посвящен правилам написания файлов обмена данными между разными системами, созданными в рамках CALS-технологии.
Семейство отечественных CALS-стандартов значительно малочисленное. Среди принятых можно отметить группу стандартов «Системы автоматизации производства и их интеграция», включающую в себя:
ГОСТ Р ИСО 10303-1—99 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 1. Общие представления и основополагающие принципы»;
ГОСТ Р ИСО 10303-21—99 «Системы автоматизации производив и их интеграция. Представлен не данных об изделии и обмен ними данными. Часть21. Методы реализации. Кодирование открытым текстом структуры обмена» и т.д.
Интеграция автоматизированных систем на современных предприятиях должна быть основана на CALS-технологиях. Их внедрение требует освоения имеющихся технологий и CALS-стандартов, развития моделей, методов и программ автоматизированного проектирования и управления.
Системы автоматизации, использующиеся на различных этапах ЖЦИ, весьма разнообразны и включают соответствующие программные компоненты:
• САЕ — Computer Aided Engineering (автоматизированные расчеты и анализ);
• CAD — Computer Aided Design (автоматизированное проектирование изделий);
• САМ — Computer Aided Manufacturing (автоматизированная технологическая подготовка производства);
• САРР — Computer Aided Process Planning (автоматизированное проектирование технологических процессов);
• СААР — Computer Aided Assembly Planning (автоматизированное проектирование процессов сборки);
• PDM — Product Data Management (управление проектными данными о продукте
(изделии)) и т.д.
Современные САПР К (или системы CAD; CAE/CAD) обеспечивают
сквозное проектирование сложных изделий или, по крайней мере, выполняют большинство проектных процедур. Системы имеют модульную структуру. Модули различаются своей ориентацией на те или иные проектные задачи применительно к тем или иным типам устройств и конструкций.
Примеры систем CAD – графические пакеты программ КОМПАС, AutoCAD и т.п.
Примеры систем CAЕ — пакеты программ для расчета распределения напряжений, деформаций и температуры с использованием метода конечных элементов (МКЭ) в деталях и заготовках. Пакет QForm – анализ процессов пластического течения металла при ковке, объемной штамповке и горячей вальцовке (сортовой прокатке). Пакет ????? — анализ процессов пластического течения металла при листовой штамповке. Пакет ANSYS – анализ упругой деформации деталей (детали автомобиля, прокатного стана, пресса, строительной металлоконструкции и т.п.).
Системы САМ призваны решать отдельные задачи проектирования ТП (построение операций, выбор оборудования, инструмента, оснастки и т. п.), а также обеспечивать подготовку управляющих программ для станков с ЧПУ.Модули системы САМ часто входят в состав развитых (интегрированных) САПР, называемых системами CAD/САМ, или CAE/CAD/CAM. Основные функции современных систем САМ сосредоточены, в основном, на автоматизации подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ.
Проектирование ТП изготовления деталей обеспечивают системы САРР, а сборки — системы СААР. Системы САМ, САРР, СААР относят к САПР ТП. Системы САРР и СААР могут входить и интегрированные САПР, например, системы CAE/CAD/CAM/ САРР.
Для решения проблем совместного функционирования компонентов САПР различного назначения применяют системы управления проектными данными об изделии — системы PDM. Они либо входят в состав модулей конкретной САПР, либо имеют самостоятельное значение и могут работать совместно с разными САПР, например, CAD/CAM/CAPP/PDM.
Обеспечивая информационную поддержку и интеграцию решений, принимаемых и реализующихся на различных лапах ЖЦИ, методический и программный инструментарий CALS-технологий прямо и непосредственно участвует в обеспечении качества изделий как в ПТЦ, так и в ЖЦИ в целом.