Файл: Компьютерные технологии поддержки этапов жизненного цикла.pdf

Тема 1.1
Компьютерные технологии
поддержки этапов жизненного цикла
изделия.
Горяинов Дмитрий Сергеевич
Подходы к проектированию с применением компьютерных систем поддержки процессов жизненного цикла изделия.

Контрольные вопросы
1. Какие задачи решает САПР в рамках промышленного предприятия?
2. Приведите этапы разработки изделия с применением компьютерных технологий.
3. Приведите основные классы компьютерных технологий и сферы их применения.
4. Приведите структуру электронной модели по
ГОСТ 2.052-2006.
5. Как классифицируются электронные модели изделия по ГОСТ 2.052-2006.

Основные задачи технической подготовки производства на промышленном предприятии
•
формирование прогрессивной технической политики, направленной на создание более совершенных видов продукции и технологических процессов их изготовления;
•
создание условий для высокопроизводительной, ритмичной и рентабельной работы предприятия;
•
последовательное сокращение длительности технической подготовки производства, ее трудоемкости и стоимости при одновременном повышении качества всех видов работ.
"техническая подготовка производства - это комплекс
нормативно-технических мероприятий , регламентирующих
конструкторскую, технологическую подготовку производства и
систему постановки продукции на производство".
ГОСТ 14.004-83

Затраты на этапах жизненного цикла изделия
М
ар кети нг ов ые ис сл ед ов ан ия
Время
Производство, сбыт и послепродажное
обслуживание
Разработка продукта.
Подготовка производства
Потери / капиталовложения
НИ
ОК
Р
ОК
Р
Ко нст ру кт орск ая по дг от овк а про изв од ст ва
Те хн ол оги че ск ая по дг от овк а про изв од ст ва
Орга ни за ци он на я по дг от овк а про изв од ст ва
Осв ое ни е п ро изв од ст ва
Выручка
Прибыль
1. Сокращение сроков этапов
2. Увеличение эффективности (прибыли –
как исчисления эффективности)

Жизненный цикл изделия
Планирование
Макетирование
Проекти- рование
Анализ
Оснастка
Изготовление
Сборка
Роботы
Проект производства
Качество
Выпуск продукции
Продажи
Сервис
Технологическая подготовка производства
Проектирование/ конструирование
Организация производства

Проблема
Идея решения
Воплощение идеи решения
Анализ решения
Как п
ри ду м
ат ь т о,
ч то н
ад о?

Цель этапов проектирования
Оформление мыслей специалистов в информационные объекты (формализация описания): документы, модели, чертежи, схемы и т.п.
Инструмент работы (в современном машиностроении) – системы автоматизированного проектирования
(САПР).

Определение САПР
САПР (Система Автоматизации Проектных
Работ) — автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно- техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности.

Цели создания и задачи САПР
В рамках ЖЦ промышленных изделий, САПР решает задачи автоматизации стадий проектирования и подготовки производства.
Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:
•
сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;
•
сокращения сроков проектирования;
•
сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
•
повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
•
сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение целей создания САПР обеспечивается путем:
•
автоматизации оформления документации;
•
информационной поддержки и автоматизации принятия решений;
•
использования технологий параллельного проектирования;
•
унификации проектных решений и процессов проектирования;
•
повторного использования проектных решений, данных и наработок;
•
повышения качества управления проектированием;
•
применения методов вариантного проектирования и оптимизации.
•
замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием на ЭВМ;
•
уменьшения объёма испытаний и доводки опытных образцов в результате повышения уровня достоверности проектных решений и, следовательно, снижение временных затрат.

Традиционный («бумажный») подход к разработке изделия и современный («на основе электронного макета»)

Схема движения информации при
бумажном документообороте
Первичный документ об изделии в этом подходе – это чертёж

Быстрый вывод изделия на рынок даёт больше прибыли
1
2
0 1
2 3
4 5
6 7
Рентабельность
Время
Выход на рынок
1 – быстрый вывод на рынок.
2 – медленный вывод на рынок.

Сокращение количества изменений при проектировании и производстве продукции снижают затраты разработки
Об щ
ие зат рат ы
Время
1. Типичные затраты.
2. Затраты при радикальном конструкторском изменении.
1
2
Конструкторское изменение
Смета

Закон «10-кратного увеличения стоимости»
Требования
(планирование)
Конструкция
Опытный образец
Серийное производство
Послепродажное обслуживание
1х
10х
100х
1000х
10000х
Затраты на исправление найденной ошибки увеличиваются примерно в 10 раз, если ошибка прошла на следующий этап

Подходы к разработке изделия
•
Традиционный
Чертёж – основной источник
информации об изделии
ЕСКД 2.102-2013
•
Современный
Электронный макет – основной
источник информации об
изделии
ЕСКД 2.052-2013 (введён в 2006 г.)
16

Маркетинг/заказчик
Разработка дизайна
Детальное конструирование
Анализ и оптимизация конструкции деталей
Анализ и оптимизация конструкции сборки
Проектирование заготовки
Анализ и оптимизация заготовительного процесса
Проектирование оснастки для изготовления заготовки
САМ обработка оснастки для изготовления заготовки
Технология обработки детали
Проектирование оснастки для обработки детали
САМ обработка детали
Контроль детали на станке с ЧПУ
и на КИМ
Контроль геометрии оснастки на станке с ЧПУ
и на КИМ
Технология обработки деталей оснастки
Проектирование сборочной оснастки
Сборка
Разработка изделия при применении компьютерных средств
Контроль геометрии оснастки на станке с ЧПУ
и на КИМ
Контроль
Конструирование
Технология
Анализ
Вспомогательное
производство
Основное
производство

Чертёж
Электронный макет
невозможность точного описания сложной криволинейной геометрии точное описание геометрии любой сложности
Невозможность получения массовых характеристик непосредственно из чертежа точные массово-инерционные характеристики высокая вероятность ошибки из-за человеческого фактора минимизация ошибок описания геометрии в модели низкая скорость движения информации по этапам. Сложное распараллеливание.
высокая скорость движения информации по этапам. Возможность распараллеливания работ низкая надежность передачи и хранения информации высокая степень защиты данных.
Управление правами доступа.
сложность повторного использования данных простота повторного использования данных простота технической реализации
(низкая стоимость), не нужны сложные технические средства для создания просмотра чертежа требуются технические средства и программные продукты для создания и просмотра
Сравнение подходов к разработке изделия
18

Основные классы компьютерных технологий
CAD (Computer Aided Design) - система конструкторского проектирования;
CAE (Computer Aided Engineering) - система расчетов и инженерного анализа;
CAM (Computer Aided Manufacturing) - система технологической подготовки производства на оборудовании с ЧПУ;
САРР (Computer Aided Process Planning) – система разработки технологических процессов;
PDM (Product Data Management) - система управления проектными данными;
ERP (Enterprise Resource Planning) - система планирования и управления предприятием;
PLM (Product Lifecycle Management) - система управления жизненным циклом продукции.

Планирование
Макетирование
Проекти- рование
Анализ
Оснастка
Изготовление
Сборка
Роботы
Проект производства
Качество
Выпуск продукции
Продажи
Сервис
CAD
CAD
CAЕ
CAD
CAМ+САРР
CAD
CAМ
CAQ

Проектирование
Подготовка производства
Эксплуатация
Утилизация
CAE
PDM
CAD
SCM
CAM
ERP
SCADA
S&SM
CNC
MRP-2
CPC
CRM
MES
Компьютерные технологии поддержки ЖЦИ
CAPP
Производство и реализация

CAE (Computer Aided Engineering) - система расчетов и инженерного анализа;
CAD (Computer Aided Design) - система конструкторского проектирования;
CAM (Computer Aided Manufacturing) - система технологической подготовки производства;
PDM (Product Data Management) - система управления проектными данными;
SCM (Supply Chain Management) - система управления цепочками поставок;
CPC (Collaborative Product Commerce) - интегрированное информационное пространство коммерческих изделий;
ERP (Enterprise Resource Planning) - система планирования и управления предприятием;
MRP-2 (Manufacturing Requirement Planning) – система планирования производства с учетом требований к материалам;
MES (Manufacturing Execution Systems) - производственная исполнительная система;
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) - система, выполняющая диспетчерские функции
(сбор и обработка данных о состоянии оборудования и технологических процессов)
CNC (Computer Numerical Control) – система программного управления технологическим оборудованием;
IETM (Interactive Electronic Technical Manuals) - интерактивные электронные технические руководства (ИЭТР);
PLM (Product Lifecycle Management) - система управления жизненным циклом продукции.

Сопоставление информации на чертеже и информации на электронной модели

Л
З
З
2 отв.M6-5Н6Н
2 отв.
�
6,5
R4 18 58 76*
48 15 5,5 24 58 29 10 10 25
�
±0,5
�
R1
**
2 отв. M8 - 5Н6Н
�
10
�
13M7
�
35H7
�
52 1,6
R4 67
,5 49
,5 40 8
11,09 20 23 70
Е
Е
Ж
Ж
А
В
58*
9*
10 2,5
*
52
*
34
�
70
�
34
�
26
R9*
2 радиуса
R9 4 радиуса
R16*
�
70
Е-Е
Б
Б
Г
65,25
-0,1 58 40,75±0,02 3,25
справ.
2
�
26
�
40
Д
Д
19,75±0,05 38
�
30
M7 1•45
�
24,75
+0,1
�
21 26,5
�
24
M7
�
21 42
,5±
0,0 6
42
+0
,06
-0
,04
�
60
H7
�
21
H1 2
15
,5
R1
-0,3 0,6•45
�
8
R1**
1,6 1,6 1,6 0,8
М
20
±0
,02 1•45
�

36 25 51
+0,2 3
4,1±0,05
�
12
R12 1,6 1,6
Г
Б-Б
А
В
R0,8±0,2*
2 радиуса
R0,3**
4 радиуса
R1**
4 радиуса
3,77
справ.
15
�
±1
�
1,5
З-З
12 14 2 отв.M6-5Н6Н
Ж-Ж
2 отв.
�
5,5 2 отв.
�
4H7 9
7
+0
,5 2 отв.
�
3,8 1,2
Масса Масштаб
Изм. Лист
№ докум.
Подп. Дата
Лит.
Разраб.
Пров.
Т.контр.
Лист
Листов
Н.контр.
Утв.
1:1 1
Сталь 30ХГСА ГОСТ 4543-71 1,87
СамГТУ 151001.064.000.001
Сусов
Воронин
Черепашков
СамГТУ
Корпус
Ин в.
№
по дл
По дп
.и да та
Вз ам
.и нв
.№
Ин в.
№
ду бл
По дп
.и да та
Сп ра в.
№
Пе рв
.п ри ме н.
Сам
ГТУ
1510 01.0 64.0 00.0 01
Копировал
Формат A1 3,2 1. Неуказанные предельные отклонения размеров по ОСТ 1 00021-78.
2. Неуказазанные внутренние радиусы скруглений 0,3 мм, острые кромки притупить фаской 0,5 мм.
3. Покрытие Кд6. Фос.окс.нхр./поверхность К-Эмаль ЭП-140, серая.
458 по ОСТ 1 90055-85.
4. Маркировать М, Ч шрифтом ПО-5 ГОСТ 2930-62, клеймитт К.
5. **Размеры обеспеч. инструм.
Атрибутивная информация
Технические требования
Описание геометрии тела

Электронная модель изделия (ЭМИ) –
первичный источник информации об изделии
Структура ЭМИ по ГОСТ 2.052-2006
ГОСТ 2.052-2006 Электронная модель изделия
ГОСТ 2.053-2006 Электронная структура изделия
…

Пример электронных моделей

Этапы разработки изделия