Ажж құру процесі және жобалау әдістері

Түйін сөздер: АЖЖ (автоматтандырылған жобалау жүйесі), жүйе, процес, жобалау, технология, автоматтандыру, құру, құжат, тиімділік, талап.

В статье проанализирован процесс разработки САПР, а также рассмотрены основные методы проектирования подобных систем.

Ключевые слова: САПР, система автоматизированного проектирования, система, процесс, проектирование, технология, автоматизация, документ, эффективность, требования.

Кіріспе

Қазіргі заманғы АЖЖ-да жобалаудың әртүрлі тәсілдері мен әдістерін пайдаланады. Іс жүзінде, әсіресе машина жасау объектілерін жобалау кезінде бір бағдарлама шеңберінде объектіні толық сипаттау мүмкіндігі бар жағдайлар сирек кездеседі. Әдетте жобалау тапсырмалары соншалықты күрделі, бұл мүмкін емес.

Қазіргі заманғы өндіріс талаптарын қанағаттандыратын жобалаудың автоматтандырылған жүйелерін құру үшін (әмбебаптылық, көп функционалды және кешенділік), ең алдымен, математикалық және бағдарламалық түрде ұсынылатын жобалау процестерін ашатын арнайы әдіснама мен теория құрылуы тиіс. Әдіснама мен теория қазіргі кезде жасалған жобалау әдістемесі кез келген өндірістік құрылымдарды, түрлі экономикалық талаптарды ескеруі және сонымен бірге машина жасау бөлшектері мен бұйымдарын жасау заңдарына сүйенуі тиіс деген мағынада ортақ болуы тиіс.

АЖЖ құру мен дамытуды басқа бірлесіп орындаушы ұйымдарды, оның ішінде ғылыми-зерттеу институттары мен жоғары оқу орындарын тарта отырып (қажет болған жағдайда) жобалау ұйымының өзі жүзеге асырады.

АЖЖ құру процесі сегіз кезеңді қамтиды: жоба алдындағы зерттеулер, техникалық тапсырма, техникалық ұсыныс, эскиздік жоба, техникалық жоба, жұмыс жобасы, дайындау, жөндеу және сынау, іске қосу.

Жобалау алдындағы зерттеулер нақты жобалау ұйымының автоматтандырылған әдістерді енгізуге дайындығын анықтау үшін жүргізіледі. Бұл жұмыстың негізі жобалау объектісін және инженерлік практикада қолданылатын дәстүрлі әдістер мен жобалау тәсілдерін, сондай-ақ жобалау процесінде әзірленетін техникалық құжаттама көлемін жүйелі зерттеу болып табылады. Зерттеу процесі негізінен тәжірибелі жобалаушылар мен конструкторларды сұрау арқылы жүзеге асырылады.

Зерттеу нәтижесінде автоматтандырылған жүйені құрудың қажеттілігі мен экономикалық тиімділігі анықталады. Бұл ретте жобалау-конструкторлық жұмыстардың көлемі, олардың мерзімділігі, Инженерлік еңбектің жалпы шығындары, барабар математикалық сипаттама және оңтайландыру процедураларын жасау мүмкіндігі, жобаланатын бұйымның сапалық көрсеткіштерін арттыру қажеттілігі, жобалау мерзімдерін қысқарту ескеріледі.

Техникалық тапсырма (ТТ) АЖЖ құру үшін бастапқы құжат болып табылады және ең толық бастапқы деректер мен талаптарды қамтуы тиіс. Бұл құжатты жүйенің бас әзірлеушісі әзірлейді. АЖЖ құруға арналған ТТ мынадай негізгі бөлімдерден тұруы тиіс:

– «Атауы және қолданылу саласы», онда жүйенің толық атауы және оны қолдану саласының қысқаша сипаттамасы көрсетіледі;

– «Құру үшін негіздеме», онда АЖЖ құрылатын директивалық құжаттардың атауы көрсетіледі;

– «Жобалау объектілерінің сипаттамасы», онда жобалау объектілерінің мақсаты, құрамы, қолдану шарттары туралы мәліметтер келтіріледі;

– «Мақсаты мен қолданылуы», онда АЖЖ құру мақсатын, оның мақсатын және оның жұмыс істеу тиімділігінің критерийлерін атап көрсетеді;

– «Жобалау процесінің сипаттамасы», онда жобалау процесінің жалпы сипаттамасы, кіру және шығу деректеріне қойылатын талаптар, сондай-ақ автоматтандырылмаған және автоматтандырылған жобалау көмегімен орындалатын жобалық рәсімдерді (операцияларды) бөлу жөніндегі талаптар келтіріледі;

– «Техникалық-экономикалық көрсеткіштер», онда АЖЖ құруға арналған шығындарды бағалайды, АЖЖ қолданудан күтілетін тиімділікті және үнемдеуді алу көздерін көрсетеді.

Техникалық ұсыныс, нобайлық және жұмыстық жобалау сатыларында АЖЖ нұсқалары таңдап алынады және негізделеді, түпкілікті шешімдер әзірленеді. Бұл ретте жұмыстың мынадай негізгі түрлері орындалады:

– жобалау процесін анықтау (оның алгоритмі), яғни негізгі техникалық шешімдерді қабылдау;

– АЖЖ құрылымын және оның басқа жүйелермен өзара байланысын әзірлеу (кіші жүйелер бойынша жобалық рәсімдер мен операциялардың құрамын анықтау; кіші жүйелердің құрамын және олардың арасындағы өзара байланысты нақтылау; АЖЖ-ның Жалпы жұмыс істеу схемасын әзірлеу);

– жобалау операциялары мен процедураларына арналған әдістердің, математикалық модельдердің құрамын; жобалау тілдерінің құрамын; ақпарат құрамын (көлемі, оны ұйымдастыру тәсілдері және машиналық ақпарат тасығыштардың түрлері); жалпы, мамандандырылған жалпы және арнайы бағдарламалық қамтамасыз етудің құрамын анықтау;

– техникалық құралдардың құрамын қалыптастыру (ДК, перифериялық құрылғылар және басқа элементтер));

– АЖЖ бойынша жалпы және кіші жүйелер бойынша жеке қамтамасыз етудің математикалық, ақпараттық, бағдарламалық және техникалық түрлері бойынша шешімдер қабылдау;

– АЖЖ техникалық-экономикалық көрсеткіштерін есептеу.

АЖЖ құру және жұмыс істеуі үшін қажетті барлық құжаттаманы ресімдеу жұмыс жобалау сатысында орындалады.

Дайындау, баптау және сынау сатысында жобалауды автоматтандырудың техникалық құралдары кешенін монтаждау, баптау және сынау жүргізіледі, тестілік мысалдарда бағдарламалық қамтамасыз етуді жеткізеді және жобалау ұйымын АЖЖ іске қосуға дайындайды.

Мемлекеттің экономикалық, өнеркәсіптік және техникалық дамуының табыстылық көрсеткіштеріне мыналар жатады: автоматтандырылған жобалаудың (АЖЖ) құрылатын жүйелерінің саны және оларды енгізу мерзімдері; жобалау-конструкторлық жұмыстарды автоматтандыру және өндірісті технологиялық дайындау деңгейі; өнеркәсіптік өнімнің жалпы көлемінде автоматтандырылған жобалау құралдарымен дайындалған құжаттама бойынша дайындалатын өнеркәсіптік өнімнің үлес салмағы; өнімді дайындаудың өзіндік құнының төмендеуінен үнемдеу.; жобалау-конструкторлық ұйымдарда жұмыс істейтін және шығармашылық еңбегімен айналысатын қызметкерлердің санын шартты түрде қысқарту; негізгі өндірісте жұмыс істейтіндердің санын қысқарту. ТП АЖЖ осындай көрсеткіштерінің көпшілігін анықтау көп еңбекті қажет етеді және АЖЖ экономикалық тиімділігін есептеудің арнайы әдістемелерін қолдануды талап етеді.

ТП АЖЖ экономикалық тиімділігін есептеу мыналарды ескереді:

– нақты объектілерді жобалауды автоматтандыру қажеттілігі мен мақсаттылығын белгілеу (жобалау объектілері бұйымдар, Жабдықтар, машиналар, аппараттар, жүйелер, Материалдар, технологиялық процестер, ғимараттар, құрылыстар және т. б. болуы мүмкін.);

– жобалауды автоматтандырудан үнемдеудің негізгі салалары мен көздерін анықтау;

– объектіні жобалау міндеттерін автоматтандыру кезектілігі мен көлемін анықтау;

– жүйенің ең ұтымды нұсқасын және АЖЖ қамтамасыз етудің барлық түрлерін таңдау;

– нақты кәсіпорын жағдайында жобалауды автоматтандыру әдістері мен құралдарының оңтайлы құрамын анықтау;

– АЖЖ құруға және енгізуге қажетті күрделі шығындардың көлемін бағалау;

– жобалық шешімдердің сапасына және жобалық, жобалық-конструкторлық, технологиялық ұйымдар мен өнеркәсіптік кәсіпорындардың қызметіне АЖЖ әсерін сипаттайтын көрсеткіштерді анықтау;

– ағымдағы шығындарды күтілетін үнемдеуді және шығарылатын өнімнің өзіндік құнын төмендетуді есептеу;

– АЖЖ өтелімділік мерзімін бағалау немесе экономикалық тиімділіктің есептік коэффициентін белгіленген нормативтермен салыстыру;

– АЖЖ-ның экономикалық тиімділігін басқа автоматтандырылған жүйелердің тиімділігімен салыстыруды қамтамасыз ету.

ТП АЖЖ тиімділігі және автоматтандыру жүйесін құру процесі келесі факторлар есебінен қол жеткізіледі:

– процестің барлық құрауыштарын автоматтандырудың жүйелік бірлігіне қол жеткізу (жобалау-құрастыру-өндірісті технологиялық дайындау);

– АЖЖ мен олардың элементтерінің аппараттық және бағдарламалық үйлесімділігін қамтамасыз ету;

– жүйелерді түрлендіру мүмкіндігін қамтамасыз ету;

– біріздендірілген және стандартталған модульдерді, тораптарды, ТП элементтерін және операцияларды жасау;

– АЖЖ бірыңғай біріздендірілген ақпараттық базасын құру және пайдалану;

– біріздендірілген математикалық қамтамасыз етуді, операциялық жүйелерді, ДББЖ, САВ/CAM/CAE және т. б. жүйелерін қолдану.

Жобалауды автоматтандыру саласына қатысты ТП АЖЖ экономикалық тиімділігінің келесі негізгі көздерін бөліп көрсетуге болады:

– объектілерді, технологиялық процестерді және шығарылатын құжаттаманы жобалау сапасын арттыру;

– тірі еңбек, шикізат, материалдар, отын, энергия, өндірістік қорларға күрделі салымдар жататын өндірістік ресурстарды үнемдеу.

Құрастырудың базалық принциптері, мүмкіндіктері және жалпы ғылыми-техникалық деңгейі бойынша айтарлықтай ерекшеленетін ТП АЖЖ әзірлемелерінің едәуір саны бар. Әртүрлі ТП АЖЖ ғылыми-техникалық деңгейін салыстыру және оларды пайдаланудың принциптік мүмкіндігін бағалау мақсатында АЖЖ міндеттерін шешу үшін ТП АЖЖ жіктемесін пайдаланады.

АЖЖ жіктеу принциптері мен негізгі жіктеу белгілері МЕСТ 23501.108–85 «Автоматтандырылған жобалау жүйелері. Жіктеу және белгілеу”. АЖЖ стандартына сәйкес келесі белгілер бойынша сипатталады: жобалау объектісінің типі; жобалау объектісінің әртүрлілігі; жобалау объектісінің күрделілігі; жобалауды автоматтандыру деңгейі; жобалауды автоматтандырудың кешенділігі; шығарылатын жобалау құжаттарының сипаты; шығарылатын жобалау құжаттарының саны; АЖЖ техникалық қамтамасыз ету құрылымындағы деңгейлер саны.

Бұл белгілер жобалау объектілерінің ерекшеліктерін, АЖЖ жүйелері мен техникалық базасының мүмкіндіктерін көрсетеді. Жобалау объектісінің типі бойынша машина және аспап жасаудағы барлық ТП АЖЖ жалпы сыныптамалық нөмірі 3 болады (жобалаудың басқа объектілері бар АЖЖ сыныптамалық нөмірлері осында және одан әрі баяндаудың қысқа болуы үшін келтірілмейді).

Жобалау объектілерінің әртүрлілігі үшін стандарт арнайы белгілеулерді орнатпайды, сондықтан олардың қызметінің нәтижелерін макро бағалау ТП АЖЖ үшін жиі қолданылады: маршруттық технология, операциялық технология, маршруттық-операциялық технология, СББ бар станокты басқару бағдарламасы.

Ақпаратты өңдеу режимі бойынша (МЕСТ 15971–90 «Ақпаратты өңдеу жүйелері. Терминдер мен анықтамалар”) ТП АЖЖ ажыратады:

– пакеттік;

– интерактивті;

– диалогті;

Пакеттік жүйелерде жобалау процесі орындауға тапсырма берген тұлғалармен байланыссыз қажетті бастапқы деректерді енгізгеннен кейін автоматты түрде жүзеге асырылады.

Интерактивті жүйелерде ақпаратты өңдеу процессінің адаммен өзара әрекеттесуі жүзеге асырылады, ол адамның осы үдеріске (басқару механизмімен қарастырылған) әр түрлі әсер ету арқылы және процестің жауап реакциясын туындататын болады.

Диалогтік АЖЖ-де адам және жүйе деректермен алмасады.

Нақты уақыт ТП АЖЖ-да ақпаратты өңдеу және нәтижелерді алу жобаланатын (технологиялық) процестердің өту жылдамдығымен өлшенетін қарқынмен жүргізіледі.

Пакеттік САПР-да іске асырылатын ТП жобалау процесі толығымен формалданған және қажетті САПАНЫҢ нәтижелерін сенімді алуға мүмкіндік береді.

ТП пакеттік АЖЖ, ТП ұзақтығын қысқартудың қуатты құралы бола отырып, болашақта конструкцияны өңдеудің мазмұны мен сапасын технологиялыққа принципті түрде өзгертуге, ал нақты уақыт ТП АЖЖ — ТК барысын бақылау және басқару функциясының мазмұнын революциялық өзгертуге, ТК өндірісінде іске асырылатын берілген параметрлердің бұзылуы жағдайларында жоғары сапалы жобалық шешімдерді алуға мүмкіндік береді (ахуалдық басқару міндеттері). Көрсетілген түрлердің ТК толық АЖЖ құру болашақтың ісі болып табылады.

Интерактивті және диалогтық жүйелер іс жүзінде 100 % қазіргі заманғы ТП АЖЖ ұсынады. Диалогтық жүйелерді интерактивті түрлері деп санауға болады. Интерактивті режимді ТК АЖЖ — да технологиялық жобалаудың қиын және формальды емес кезеңдерін жеңу құралы ретінде пайдаланады. Жүйе жобалаудың формалды рәсімдерін орындайды, ал формалды емес (таңдау, аралық шешімдерді қабылдау және т. б.) орындау үшін маманға береді. Адам қажетті әрекеттерді аяқтағаннан кейін жүйе қайтадан жұмыс істейді. Процесс жобалаудың қалаған нәтижесін алғанға дейін бірнеше рет қайталанады. Бұл тәсілдің артықшылығы айқын — ол жобалаудың жекелеген рәсімдерін формалдау әдістерінің жоқтығына қарамастан ТП АЖЖ құруға мүмкіндік береді. Мамандардың жобалау нәтижелеріне (жобалық шешім) әсерін жеткіліксіз деп санаған жөн. Мұндай жүйелермен қалыптастырылған жобалық шешім әбден объективті болып табылмайды. Оның қалыптасу уақыты да артады. ТП диалогтық АЖЖ-ны жетілдірудің негізгі үрдісі пайдаланушы (адам) жүйесімен диалогты азайту және ТП диалогтық АЖЖ-ны пакетке біртіндеп өзгерту болып табылады.

Әдебиет:

1. Гайдамакин Н. А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс: учебное пособие для вузов / Н. А. Гайдамакин. — М.: Гелиос АРВ, 2002.
2. Анализ и перспективы развития САПР технологического процесса. Швоев В. Ф., Юрченко В. В., /Труды Университета. Выпуск 2. — Караганда: Издво КарГТУ, 2001
3. Система технологического проектирования «СИАП-ТП»/Коробов Ю. М., Прейс Г. А. //САПР и графика. — 1998. № 8.–С. 41–45. — Рус.
4. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении / Челишев Б. Е., Боброва И. В., под ред. Акад. Бруевича Н. Г. — М.: Машиностроение, 1987. — 264 с.: ил. — (Гибкие производственные системы).
5. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении / [В. С. Корсаков, Н. М. Капустин, К.-Х.Темпельхоф и др.); под общ. ред. Н. М. Капустина. — М.: Машиностроение, 1985.
6. Норенков И. Я. САПР. Принципы построения и структура. — Кн. 1.: учеб. пособие для втузов / И. П. Норенков. — М.: Высш. шк., 1986.