Современные проблемы науки и образования. Технология сквозного проектирования Сквозное проектирование и подготовка производства в учебном процессе
Методика организации «сквозного проектирования» в AutoCAD с использованием ЛОЦМАН ПГС
1. Теория
1.1. Что такое «сквозное проектирование»
Сквозное проектирование в данном контексте это: один из вариантов организации групповой работы с возможностью мгновенного обновления повторяющихся графических данных на всех чертежах проекта. В этом случае любым графическим материалам (в нашем случае DWG файлам) может быть логически присвоен статус «источник данных» либо «импортер данных» . Импортер данных будет включать в себя источник данных. А проще – в него будет вставлена ссылка на источник данных.
Для примера: инженер «генпланист» разрабатывает чертежи комплекта ГП, на основе которых инженеры «сетевики» разрабатывают планы прокладки наружных сетей. «сетевикам» необходимо знать положение проектируемого здания, проездов, тротуаров и существующую топографическую ситуацию. Они вынуждены ждать «генпланиста» пока тот закончит формирование своего чертежа. В свою очередь «генпланисту» для создания генплана нужна топография от «топографов» и контуры проектируемых зданий от «архитекторов».
Задача: снизить время ожидания, повысить оперативность взаимодействия специалистов.
Методика сквозного проектирования позволяет организовать связь между всеми участниками проектирования на уровне графической среды через инструмент AutoCAD «внешние ссылки».
Инструмент AutoCAD «внешние ссылки» - позволяет организовать связь между двумя и более чертежами. Т.е. я могу импортировать (под этим понятием здесь и далее будет подразумеваться команда _attach , она же вставка внешней ссылки) в свой чертеж фрагмент (после вставки мы можем подрезать внешнюю ссылку - назначать границу отображения) из любого другого чертежа, который создал другой инженер, даже если он редактирует его в данный момент. При этом фрагмент вставленный в мой чертеж будет самостоятельно обновляться при изменении источника данных. Более того, если на данном фрагменте появятся новые слои, которые могут мне не понадобиться, я буду информирован об этом и своевременно смогу отключить их отображение или переопределить их свойства (фильтр согласования новых слоев, в диспетчере слоев) . Т.е. я постоянно буду иметь актуальную информацию получаемую от других участников проектирования и могу приступить к работе раньше, до того как они закончат свой чертеж полностью, как только я увижу что данных для начала проектирования достаточно.
Для примера: как по старинке - инженеры «сетевики» 5-7 человек вынуждены ждать «генпланиста» пока тот закончит чертеж генплана. На некоторых этапах, они «сетевики» могут брать у него промежуточные варианты генплана и копировать себе в чертеж, начинать работу (при этом копии совершенно не зависят от источника). При каком либо изменении в генплане они вынуждены постоянно обновлять данные от генпланиста и заменять их в своих чертежах на новые. При этом регулярно тратя время на отделение «зерен от плевел», мучения на перевод от одного масштаба к другому и т.д. Но исход при такой методике часто бывает один. Данные берутся один раз и больше не обновляются. И на определенном этапе у ряда проектировщиков имеются несколько версий одних и тех же данных, которые начинают развиваться параллельно, в итоге приводя к нестыковкам частей проекта, которые обычно выливаются в потерю времени и исправлению чертежей, в последний момент.
Итак применение методики «сквозного проектирования» позволяет:
исключить появление нестыковок между отдельными разделами проекта
потому что позволяет в реальном времени отслеживать обновление исходных данных (исключая работу в ненужном направлении)
это исключает ручное обновление исходных данных (данные импортируются один раз и обновляются автоматически, при изменении источника)
При данной схеме можно минимизировать человеческий фактор ошибок, возникающих из-за недостаточной информированности участников проекта о ходе процесса.
1.2. Процесс «сквозного проектирования» предъявляет определенные требования к навыкам и стилю работы в программе AutoCAD, а также к версии самого программного продукта.
Навыки:
Проектировщики должны уметь:
работать с диспетчером свойств слоев.
работать с диспетчером конфигураций слоев.
пользоваться набором команд для объектов «внешняя ссылка».
Стиль:
проектировщик должен группировать все объекты по слоям создавая «логистику» удовлетворяющую потребностям специалистов смежников, обеспечивая возможность переопределения свойств слоев.
группа проектировщиков должна иметь единый синтаксис именования слоев. (т.е. логичнее именовать главные оси здания как «Оси главные» а не «Главные оси». Потому как, в перечне слоев, сортированном по алфавиту, «Главные оси» окажутся рядом с любым слоем начинающимся на букву «Г*», но не рядом со слоем «Оси промежуточные» и «Оси дополнительные»).
Версия:
версия формата чертежа-источника не может быть более поздней, чем версия чертежа, в который импортируют данные.
2. Практический пример (видео)
Ниже представлено видео описывающее весь процесс организации «сквозного проектирования». Естественно подразумевается, что над каждым чертежом (комплектом) работает отдельный специалист. То есть весь процесс, при правильном подходе, смело можно назвать автоматизированным групповым проектированием.
3. Практический пример (в скриншотах)
На условном - практическом примере хочу показать, как организуется описанная выше концепция. В качестве среды хранения проектных данных, для удобства, будет выступать ЛОЦМАН ПГС, но это также может быть и обычная папка на сетевом диске.
Участники проектирования:
Архитектор-строитель,
Генпланист,
Инженер ОВИК,
Инженер ТГВ,
Инженер Электрик.
3.1. Исходные данные
ГИП публикует исходные данные в одноименной папке. В качестве исходных данных, в примере, будет выступать топографическая съемка.
Скриншот. 1. Дерево проекта (в программе ЛОЦМАН ПГС)
3.2. Раздел АС
Первым в процесс проектирования включается проектировщик АС. На основе выданного задания от ГИПа, либо предшествующих проектных наработок. В данном примере не играет роли, в какой форме задание поступает данному участнику проектирования. Проектировщик разрабатывает комплект АС, в состав которого входят поэтажные планы, фасады, разрезы, узлы и т.п. Он работает в папке «1 АС», расположенной в корневой директории проекта.
Остальным участникам проектирования развивающимся в направлении генерального плана и наружных сетей из всего комплекта АС нужен только план первого этажа и план подземной части (если в их конфигурации есть различия – которых в нашем примере нет). Т.е. чертеж выступит источником данных для ряда дочерних чертежей.
Скриншот. 2. В настройках чертежа важно выставить правильный параметр единицы чертежа, на строительных чертежах данного комплекта это как правило миллиметры (Меню: «Формат >
Скриншот. 3. Пространство AutoCAD. Справа пример план первого этажа комплекта АС. Слева слои используемые в чертеже
.
3.3. Раздел ГП
Параллельно в процесс проектирования может включаться генпланист. Он работает в папке «2 ГП», расположенной в корневой директории проекта. Его чертеж будет импортером данных: топографии (исходные данные) и плана первого этажа (комплект АС).
Скриншот. 4. В настройках чертежа важно выставить правильный параметр единицы чертежа, на чертежах генеральных планов это как правило метры (Меню: «Формат > единицы» или команда _UNITS)
Оба чертежа(топография и план первого этажа) подключаются через инструмент вставки внешних ссылок (Меню: «Вставка > Ссылка на DWG» или команда _attach), но прежде мы должны узнать пути к файлам, в программе ЛОЦМАН ПГС это делается следующим образом:
Скриншот. 5. Окно панели файлов проекта ЛОЦМАН ПГС – аналог проводника Windows.
Особенность организации проектирования с использованием ЛОЦМАН ПГС заключаются в том, что центральным хранилищем файлов является база данных на удаленном сервере, синхронизуемая с локальной папкой, в которой создаемся копия каталогов проекта. Отличие от системы при которой все участники проектирования работают на общем сетевом диске лишь в том, что ЛОЦМАН ПГС выступает средством синхронизации между пользователями и сервером.
Скриншот. 6.1. Окно вставки внешней ссылки топографии. Точка вставки остается 0,0,0. Т.к. по правилам(де-факто) координаты на крестах топографии должны совпадать с координатами в AutoCAD.
Обратите внимание, что поскольку на обоих чертежах были выставлены верные единицы черетежа (_UNITS) Единицы вставки блока определяются автоматически, то есть план первого этажа будет автоматически уменьшен в 1000 раз при вставке.
Скриншот. 7. Топография и план первого этажа совмещены на листе генерального плана.
Скриншот. 8. Меняем цвет и толщину отображения слоя с топографией. Таким образом мы переопределяем свойства объектов у которых выставлен атрибут «ПоСлою» для цвета и толщины линий. (в нашем примере в файле с топографией именно так)
Скриншот. 9. Замораживаем ненужные слои (показаны два разных способа, через меню ленты - слева и через главное меню - справа)
Замораживаем слои (просто щелкая по объекту на чертеже):
Оси промежуточные
Размеры дополнительные
Размеры промежуточные
Стены несущие
Стены самонесущие
Оставляем слои:
Оси главные
Размеры главные
Стены наружные
Скриншот. 10. Создание конфигурации слоев (два разных способа, через меню ленты - слева и через главное меню - справа)
3.4. Раздел НВК (аналочично прочие наружные сети)
За генпланистом в процесс проектирования может включаться специалист по наружным сетям водопровода и канализации. Он работает в папку «3 НВК», расположенной в корневой директории проекта. Его чертеж будет импортером данных: из генерального плана.
Повторяем процедуру Скриншот. 4, копируем путь к файлу генерального плана, аналогично Скриншот. 5. Вставляем файл генерального плана аналогично Скриншот. 6. Точка вставки остается 0,0,0. Т.к. по правилам координаты на крестах генерального плана должны совпадать с координатами в AutoCAD.
Скриншот. 11. Наблюдается подобная картина.
Скриншот. 12. Применяем конфигурации слоев (на скриншоте показано как это делается, через меню ленты. Через главное меню: «Формат > Диспетчер конфигураций слоев» получается аналогично.)
Скриншот. 13. После применения конфигураций слоев - наблюдается следующая картина.
Далее в отдельном слое выполняется прорисовка данной сети коммуникации (в примере это Водоснабжение наружные сети). В примере я не использовал каких - нибудь специальных типов линий, но вы можете применять специальные типы линий: - в - , -- кн -- и прочие. Можно создать их самостоятельно, или использовать готовые.
Скриншот. 14. Примерно так выглядит результат. Но по правилам выполнения чертежей наружных коммуникация мы должны отобразить тонкой линией и другие проектируемые коммуникации.
Поэтому подключаем к чертежу файл «Сводный план сетей.dwg», который в нашем примере будет лежать в папке «2 ГП» проекта
Скриншот. 15. Вставляем «Сводный план сетей.dwg» аналогично как это сделано на Скриншоте. 6. Точка вставки остается 0,0,0. Т.к. при соблюдении всеми участниками проекта жесткой координатной привязки, при вставке относительно нулевой точки вставляемые объекты примут верное положение.
Пока файл «Сводный план сетей.dwg» пуст, но скоро он наполнится ссылками на другие файлы проекта и будет держать нас в курсе изменений в смежных сетях, выполняя координационную роль.
3.5. Сводный план сетей
После создания файлов с сетями. Инженер, которому поручено собирать сводный план сетей, подключает в файл «Сводный план сетей» каждый из чертежей планов с сетями. Т.е. в данном случае повторяет процедуру, описанную на Скриншоте. 6, для файлов:
Водоснабжение наружные сети.dwg
Канализация наружные сети.dwg
Газопровод наружные сети.dwg
Наружное освещение.dwg
После вставки в файл сводного плана внешних ссылок на выше представленные файлы, в каждом файле с сетями появляются смежные сети. При этом может появиться сообщение:
Но это не ошибка, а лишь свидетельство того, что файл с нашей конкретной сетью уже присутствует (в качестве внешней ссылки) в файле сводного плана сетей и это хорошо.
Скриншот. 16. Так будут выглядеть планы сетей комплектов: НВК, ГСН, ЭН.
Теперь остается поменять в свойствах слоя толщину линии смежных сетей(делаем их тонкими), а толщину проектируемой сети сделать выше (толще). На скриншотах 17, 18, 19, 20. Представлены примеры – как будут выглядеть планы комплектов НВК, ГСН, ЭН, после настройки слоев.
Скриншоты 17, 18, 19, 20
3.6. Согласование слоев
Согласование слоев это инструмент AutoCAD, который будет держать в курсе всех изменений в слоях чертежей вставленных как внешние ссылки. Пример: Если генпланист создаст в чертеже генерального плана новые слои, например: отмостка, дорожки и т.д. Инженеры проектирующие наружные сети будут мгновенно информированы об изменениях после того, как генпланист сохранит свой чертеж (и сохранит изменения на сервер, в случае при работе с ЛОЦМАН ПГС). Они увидят их в диспетчере свойств слоев, в фильтре «Несогласованные новые слои». Чтобы согласовать слой (то есть удалить из фильтра несогласованных новых слоев) достаточно правой кнопкой выделить слой и выбрать «согласование слоя».
Для того чтобы AutoCAD отслеживал изменение в слоях файлов внешних ссылок нужно определенным образом настроить параметры слоев. Как на скриншоте 21.
Скриншот. 21. Настройка параметров слоев. Выставляем галочки на пунктах: оценивать новые слои, добавленные в чертеж. Уведомлять о наличии новых слоев (в этом пункте выставляем события, при которых программа будет уведомлять нас о появлении несогласованных слоев) [Например событие «Вставить/Перезагрузить внешние ссылки» - будет уведомлять о появлении новых слоев при обновлении внешней ссылки. Пример ниже на скриншоте 22.]
Скриншот. 22. Уведомление о новом слое загруженном с чертежа файла ссылки
И многие возможно зададутся вопросом, чем же полезна программа ЛОЦМАН ПГС при организации сквозного проектирования.
При каждом сохранении исходного чертежа внешней ссылки выскакивает сообщение (см. Скриншот 22), а внешних ссылок в чертеже накапливается до 5 и более единиц. И постоянное появление данного сообщения чисто психологически со временем приводит к тому, что оно начинает отвлекать от работы и раздражать.
При использовании ЛОЦМАН ПГС, перед тем как обновить локальные копии исходных файлов мы увидим значок в панели файлов. Что исходный файл обновлен (на сервере) и нуждается в обновлении локальная копия (с которой и работает AutoCAD), то есть мы сами можем инициализировать процедуру обновления сократить мелкие порции обновленной информации, загружая обновления, допустим не чаще раза в час. Что добавит размеренности в процесс проектирования.
В базе данных хранятся все версии файлов. Что упрощает откат и повышает надежность хранения информации. Кроме того мы можем отследить всю историю операций с файлом. Например, узнать кто последний открыл, редактировал и сохранял файл.
3.7. Подводные камни
Необходима определенная квалификация работы с графической программой AutoCAD.
Передавать части проекта в сторонние организации удобно через инструмент публикации (команда ФОРМКОМПЛЕКТ)
3.8. Технические стороны
При данном методе организации работы:
Уменьшается размер файлов чертежа за счет замены физического дублирования графической информации - логическим.
Передавать части проекта в сторонние организации удобно через инструмент публикации (команда ФОРМКОМПЛЕКТ).
1В статье представлен опыт Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева по внедрению сквозного цифрового проектирования и приведен пример успешной реализации при выполнении научно-исследовательской работы молодежным коллективом.
сквозное цифровое проектирование
управление проектами
обучение
новые технологий
1. Управление проектами: Основы профессиональных знаний, Национальные требования к компетентности специалистов. – М.: ЗАО «Проектная практика», 2010. -256 с.
2. CAE – технологии в 2012 году: обзор достижений и анализ рынка. CAD/CAM/CAE Observer #4 (80) / 2013
3. Кулагин А.Л., Гончаров К.О., Тумасов А.В., Орлов Л.Н. Исследование свойств пассивной безопасности пространственного каркаса рамы спортивного автомобиля класса «ФОРМУЛА СТУДЕНТ» Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 94.
4. Тумасов А.В., Грошев А.М., Костин С.Ю., Саунин М.И., Трусов Ю.П., Дыгало В.Г. Исследование свойств активной безопасности транспортных средств методом имитационного моделирования. Журнал Автомобильных Инженеров. 2011. № 2. С. 34.
5. Орлов Л.Н., Тумасов А.В., Герасин А.В. Сравнительная оценка результатов компьютерного моделирования и испытаний рамы легкого коммерческого автомобиля на прочность. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2013. № 10. С. 63-68.
6. Об опыте обучения студентов инженерных специальностей основам управления проектами. Чернышов Е.А., Романов А.Д. Международный журнал экспериментального образования. 2014. № 1. С. 54-57.
7. Повышение качества подготовки кадров металлургической промышленности с использованием новых технологий. Чернышов Е.А., Романов А.Д. Металлург. 2013. № 10. С. 9-11.
8. Внедрение в учебный процесс подготовки кадров технологий быстрого прототипирования. Чернышов Е.А., Романов А.Д. Литейные процессы. 2012. № 11. С. 280-281.
9. Имитация условий аварийного нагружения каркаса спортивного автомобиля класса «ФОРМУЛА СТУДЕНТ» Гончаров К.О., Кулагин А.Л., Тумасов А.В., Орлов Л.Н. Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 96.
10. Чернышов Е.А., Евлампиев А.А. Об актуальности подготовки кадров для литейного производства // Современные наукоемкие технологии. 2010. № 10. С. 169-170.
Большинство современных производств, занимающихся автоматизированным проектированием, в качестве конечного продукта, реализуют 2D документацию, как правило, в бумажной форме, которая впоследствии используется для изготовления, в том числе и на оборудовании с числовым программным управлением. Такое несоответствие принципов автоматизации с реальностью снижает качество продукции и отрицательно влияет на внедрение новых технологий. Реализация принципа сквозного проектирования, являющегося основополагающим при создании цифрового производства, базируется на использовании трехмерных моделей на всех стадиях технологической подготовки. Это позволяет исключить ошибки неизбежно возникающие при переводе информации из одного формата в другой, и снижает влияние человеческого фактора.
Также в настоящий момент становится крайне актуальным управление жизненным циклом сложных инженерных объектов. На Западе проблемой необходимости сопровождения сложных изделий вплоть до утилизации, ведутся уже давно. Большой вклад в эту область внесли военные, сформулировавшие в 80-е годы концепцию CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support, Непрерывная поддержка закупок и жизненного цикла) - непрерывная информационная поддержка жизненного цикла продукции. Причиной развития CALS технологии стало то, что разработчики современных средств автоматизации формировали свои собственные модели, которые нередко оказывались несовместимыми у партнеров по производству и эксплуатации техники. Поскольку термин CALS всегда носил военный оттенок, в гражданской сфере широкое распространение получила концепция Product Life Management (PLM) или управление жизненным циклом. PLM - это стратегический бизнес-подход и интегрированное решение для коллективной разработки, управления, распространения и использования информации в рамках предприятия и между его партнерами от момента формирования концепции до вывода продукции с рынка, объединяющие людей, процессы, бизнес-системы и интеллектуальные активы .
Сквозное цифровое проектирование позволяет снизить себестоимость продукции, повысить эффективность и качество, обеспечить сквозное управление проектом, например, в условиях групповой работы обеспечить соответствие ГОСТ / ЕСКД, ЕСТД, ИСО. По сути это совокупность программного обеспечения и методик его применения для создания на предприятии единого информационного пространства по управлению жизненным циклом изделия в цифровом формате по безбумажным технологиям.
Основными преимуществами являются:
Автоматически корректируемая объектно-ориентированная 3D модель, доступная для всех приложений;
Повышение качества конструирования и достоверности передаваемой в производство информации;
Возможность электронного моделирования процессов формирования блоков;
Сокращение сроков и снижение стоимости вывода на рынок новой продукции, снижение стоимости самой продукции и повышение эффективности ее эксплуатации;
Обеспечение полноты, согласованности, контролируемой доступности информации о конфигурации, эксплуатации, состоянии объекта в рамках предприятия;
Обеспечение информационной поддержки принятия управленческих решений с учетом всех этапов жизненного цикла продукции;
Поддержка основных бизнес-процессов предприятий и их интеграция между этапами жизненного цикла и функциональными рабочими местами.
Состав сквозной технологии:
3D модель, включая линейные статические, тепловые, усталостные расчеты и визуализацию;
Модельные испытания, включая доработку геометрии с учетом испытаний, параметрическое задание технологических данных;
Модель техпроцесса - управляющая программа для станка с ЧПУ, подготовка технологических карт, добавление деталей в корзину заказа, расчет материальных и трудовых затрат, параллельное проектирование сложных и сквозных техпроцессов в реальном времени, формирование заказов, поддержка актуальной технологической информации);
Опытный образец;
Испытания опытного образца;
Документация для серийного производства;
Справочная документация - электронный документооборот, управление изменениями, поддержка актуальной технологической информации, поиск деталей по каталожным спискам.
На сегодняшний день в организациях и на предприятиях широко применяются современные CAD/CAM системы и различного рода приложения на ее базе. Из числа универсальных, так называемых «тяжелых» CAD/CAM системы: CATIA, EDS Unigraphics, Euclid, Soid Works, Parametric Technology и др. В классе систем ERP/MRP используются Baan, SAP/R3, Symex, Oracle Application, а в классе PDM — Windchill, Microsoft Project, Time Line, Artemis Project, Prestige, Primavera Project Planner, Cresta Project Manager и др. В разделе «технология моделирования композитов» существуют различные программные продукты. Это FiberSim (Vistagy / Siemens PLM Software), Digimat (e-Xstream / MSC Software Corp.), Helius (Firehole Composites / Autodesk), ANSYS Composite PrepPost, ESAComp (Altair Engineering) и др. Практически все специализированное программное обеспечение, применяемое при конструировании армированных композиционных материалов различных компаний, имеет возможность интеграции с системами СAD высокого уровня - Creo Elements/Pro, Siemens NX, CATIA. В настоящее время на предприятиях, создающих композитные изделия, применяют в основном ручной труд формовщиков, вследствие чего при расчете изделия необходимо делать запас на возможную ошибку. Для облегчения ручной выкладки ткани и сокращения отходов применяются раскройные машины для автоматической резки ткани/препрега, лазерные проекторы LAP и LPT для контурной проекции при выкладке на технологическую оснастку, выполненную роботизированными фрезерными комплексами по 3D модели. Используя модуль лазерного проецирования, имеется возможность автоматически генерировать данные для проецирования непосредственно из 3D-модели композитного изделия. Такая схема работы значительно сокращает временные издержки, увеличивает эффективность процесса, снижает вероятность дефектов и ошибок, делает управление данными проще.
Система позволяет при проектировании осуществлять интеграцию 2D и 3D проектирования, получать необходимые данные, например, осуществлять весовые расчеты, расчеты предельной и усталостной прочности, пассивной безопасности, расчет трудоемкости изготовления, формировать данные для машин с ЧПУ, выпускать отчеты, изометрические данные, сборочные чертежи, рабочие схемы со спецификациями и др.
Однако при внедрении сквозного проектирования, кроме первоначальных затрат, есть другая, не финансовая, проблема - острый дефицит высококвалифицированных специалистов, владеющих современными технологиями, способных разрабатывать и внедрять конкурентоспособную технику и технологии . Необеспеченность квалифицированными кадрами сегодня является одним из главных препятствий. Основным противоречием российского высшего технического образования сегодня является несоответствие профессиональных компетенций, приобретаемых выпускниками технических вузов в процессе обучения, возросшим требованиям высокотехнологичных предприятий, проектных и научных организаций. В результате при достаточно большом и часто избыточном количестве выпускников инженерных направлений и специальностей спрос со стороны бизнеса на высококачественных специалистов далеко не удовлетворен. Учитывая, что в современном производстве появился термин «опережающие технологии», под которыми понимают принципиально новые технологии, обеспечивающие лидерство на мировом рынке, новое инженерное образование должно обгонять «опережающие технологии». Все это диктует необходимость подготовки кадров способных обеспечить инновационные преобразования в технике, техноло-гии и организации процесса переработки предмета труда, многократный рост производительности труда.
В НГТУ им. Р.Е. Алексеева студенты в ходе обучения получают подробную информацию и изучают практическое применение существующих и хорошо известных технологий быстрого прототипирования. В ходе курсовых и дипломных работ они выполняют сквозное проектирование по схеме «идея - 3D-модель - расчет - прототип - готовое изделие». При этом направление сквозного цифрового проектирования только развивается.
Одним из примеров могут служить работы, выполняемые в рамках международного технического проекта «Formula SAE», инженерных соревнований по созданию спортивных автомобилей, проводимых Ассоциацией инженеров-механиков (ImechE), обществом автомобильных инженеров США (SAE) и Ассоциацией инжиниринга и технологий (I&T), входящие в Серию Студенческих Инженерных соревнований (Collegiate Design Series) SAE .
В рамках реализации данного проекта в Нижегородском государственном техническом университете им. Р.Е. Алексеева были изготовлены различные элементы спортивного автомобиля с использованием технологий сквозного цифрового проектирования и применения цифровых технологий производства и быстрого прототипирования. Проект был построен на основе взаимодействия студентов, магистров, аспирантов-участников проекта «Formula SAE» с преподавательским составом факультетов и кафедр НГТУ им. Р.Е. Алексеева, а также взаимодействия с ведущими предприятиями Нижнего Новгорода.
Проектирование и оценка прочности и безопасности элементов конструкции спортивного автомобиля класса «Формула Студент» НГТУ им. Р.Е. Алексеева (Рис. 1, 5) проводились на основе применения расчетных методов и программных пакетов конечно-элементного моделирования. Полученные результаты послужили основой для реализации последующих этапов сквозного цифрового проектирования и материализации элементов спортивного автомобиля.
Примерами выполненных работ с использованием сквозного цифрового проектирования являются полученные элементы модельной оснастки для изготовления стеклопластиковых панелей аэродинамического обвеса (Рис. 2). Для производства модельной оснастки аэродинамического обвеса спортивного автомобиля класса «Формула Студент» применялся промышленный робот «KUKA» с установленным фрезерным комплексом для пространственной фрезерной обработки заготовок «KUKA Milling». Данный комплекс предназначен для решения различных задач, связанных с изготовлением производственной оснастки из легкообрабатываемых материалов: древесина, пластик, гипс.
Ключевым этапом в используемой технологии и технологическом оборудовании является создание трехмерной компьютерной (CAD) модели будущего изделия, совместимой с программным обеспечением фрезерного комплекса. Данный этап позволяет с минимальными затратами на ресурсы и небольшой трудоемкостью процесса создать трехмерную модель изделия, оценить эргономику и дизайн, провести компьютерный анализ аэродинамических и прочностных характеристик, а также при необходимости внести корректирующие изменения в конструкцию, нацеленные на увеличение функциональности рабочей модели.
Следующим этапом работы являлась механическая обработка заготовки по компьютерной математической модели. В результате проведенных работ, полученная модельная оснастка послужила пуансоном для ручной выкладки стеклотканью (армирующим материалом), предварительно пропитанной полиэфирной смолой. Таким образом, при помощи технологий сквозного цифрового проектирования и быстрого прототипирования оказывается возможным в достаточно короткие сроки и с минимальными ресурсными и трудовыми затратами получить изделие с достаточной точностью, погрешностью в 0,1 мм.
Для изготовления отдельных элементов конструкции применялись технологии цифрового производства с изготовлением прототипов деталей на 3D принтере из пластиковых материалов. Были изготовлены детали коромысел передней и задней подвески, модель поворотного кулака, главного тормозного цилиндра, крепление цифрового сервопривода системы переключения скоростей и др. (Рис. 3). Полученные модели на всех этапах проектирования позволили детально представить компоновочную структуру узлов спортивного автомобиля и оценить функциональные кинематические возможности.
На основе полученных трехмерных моделей элементов спортивного автомобиля были выполнены литейные песчаные формы, используемые для заполнения алюминиевым сплавом. Полученные заготовки подвергались дополнительной механической обработке и интегрировались в конструкцию спортивного автомобиля (Рис. 4).
Заключение
Комплексный подход с использованием современного оборудования позволяет подготовить квалифицированных специалистов для промышленности, которые на практике осваивают полный цикл изготовления сложных изделий, способных после окончания института сразу приступить к работе с современным наукоемким оборудованием и передовыми технологиями .
Библиографическая ссылка
Чернышов Е.А., Гончаров К.О., Романов А.Д., Кулагин А.Л. ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ СКВОЗНОГО ЦИФРОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В РАМКАХ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ И АСПИРАНТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 4. – С. 92-96;URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=34569 (дата обращения: 04.01.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Сквозное проектирование Смысл сквозной технологии состоит в эффективное передаче данных и результатов конкретного текущего этапа проектирования сразу на все последующие этапы. Данные технологии базируются на модульном построении САПР но использовании общих баз данных и баз знаний на всех этапах выполнения проекта и характеризуются широкими возможностями моделирования и контроля на всех этапах проектирования. Параллельное проектирование Технология параллельного проектирования является развитием технологии сквозного проектирования.
Поделитесь работой в социальных сетях
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
Лекция №3
Базовые технологии проектирования САПР/АСТПП/САИТ
Наиболее перспективными на сегодняшний день являются технологии:
- Сквозного проектирования
- Параллельного проектирования
- Нисходящего проектирования
CALLS технология
Основная идея заключается в создании электронного описания и сопровождения изделия на всех этапах его жизненного цикла. Электронное описание должно соответствовать принятым отечественным и международным стандартам в данной предметной области. Это технология информационного сопровождения создания изделия.
Сквозное проектирование
Смысл сквозной технологии состоит в эффективное передаче данных и результатов конкретного текущего этапа проектирования сразу на все последующие этапы.
Данные технологии базируются на модульном построении САПР, но использовании общих баз данных и баз знаний на всех этапах выполнения проекта и характеризуются широкими возможностями моделирования и контроля на всех этапах проектирования.
Сквозные САПР, как правило, являются интегрированными, т.е. имеют альтернативные алгоритмы реализации отдельных проектных процедур.
Параллельное проектирование
Технология параллельного проектирования является развитием технологии сквозного проектирования.
При параллельном проектировании информация относительно каких-либо промежуточных или окончательных характеристик изготавливаемого изделия формируются и предоставляются всем участникам работы, начиная с самых ранних этапов проектирования. В этом случае информация носит прогностический характер. Ее получение базируется на математических моделях и методах прогностической оценки различных вариантов проектных стратегий, т.е. выбора основополагающих характеристик разрабатываемого изделия, определение критериев качества разработки и выбор алгоритмических и инструментальных средств разработки. Оценка может производиться на основе аналитических моделей, на основе статистических методов и на основе методов экспертных систем.
Технология параллельного проектирования реализуется на основе интегрированных инструментальных средств прогностической оценки и анализа альтернативных проектных решений с последующим выбором базового проектного решения.
Прогностическая оценка может производиться как относительно всего проекта (тогда мы говорим об этапе аван проектирования), так и относительно отдельных этапов проектирования.
Принципиальным отличием параллельного проектирования от сквозного проектирования является то, что информация не просто поступает на все последующие этапы проектирования, а, поскольку все этапы начинают выполняться одновременно, информация поступает как на все предыдущие, так и на все последующие этапы проектирования.
Выигрыш параллельного проектирования в качестве всего проекта, т.к. на конкретном этапе проектирования учитываются критерии с других этапов.
Информация появляется у все участников разработки из технического задания и на основе этапов аван проектирования.
Впервые среду параллельного проектирования предложила фирма Mentor Graphics на основе принципа объединения всех инструментальных средств проектирования и данных в одном непрерывном и гибком процессе создания изделия.
В состав этой инфраструктуры входит:
- Среда управления проектированием
- Система управления данными проекта
- Система поддержки принятия решений
Нисходящее проектирование
Технология нисходящего проектирования предполагает, что инженер начинает работать над проектом на высоком уровне абстракции с последующей детализацией.
Основной задачей руководителя или инженера является определение оптимального концептуального решения (как правило, ищется более рациональное) выбора алгоритмов проектирования, а так же эффективных инструментальных средств проектирования. Другими словами - определение правильной стратегии проектирования на основе достаточно общей и неопределенной информации.
Данная задача решается на основе придиктивных инструментальных средств, т.е. программ, обеспечивающих связь этапов функционально-логического, технического (конструкторского) этапа проектирования и этапа технологической подготовки производства.
При этом, придиктивный инструментарий используется как на уровне отдельных проектных процедур, так и на уровне проекта в целом.
Нисходящее проектирование позволяет получать изделие с более высокими эксплуатационными характеристиками и создавать надежное устройство.
Все современные производители САПР базируются на технологии нисходящего проектирования.
Структура процесса проектирования модуля электронно-вычислительной техники
- Концептуальное (аван) проектирование
- Функционально-логическое проектирование
- Проектирование функциональных схем
- Проектирование программ испытаний и тестов
- Конструкторское (техническое) проектирование
- Конструкторское аван проектирование
- Формирование множества рациональных вариантов
- Анализ альтернативных программных модулей реализации последующих проектных процедур и выбор из них наиболее приемлемых (адаптация САПР к объекту проектирования)
- Выбор базового варианта конструкторского проектирования (выбор метрических и топологических параметров объекта)
- Компоновка конструктивных модулей
- Этап размещения элементов на поверхности модуля
- Трассировка сигнальных соединений
- Технологическая подготовка производства (создание маршрутных карт производственного процесса)
- Подготовка технической документации
Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм> |
|||
| 2735. | Интеллектуальные технологии проектирования информационных систем. Методика проектирования программных продуктов в условиях наличия прототипа | 115.24 KB | |
| На примере концептуального проектирования автоматизированной информационной системы осуществляющей экспертизу аудио продукции представим общую методику создания проекта информационной системы. Целью создания автоматизированной системы является разработка инструмента для проведения качественной объективной экспертизы аудио продукции в соответствии с ФЗ №436 О защите детей от информации причиняющей вред их здоровью и развитию. В качестве объекта исследования будет выступать аудио продукция. Под деструктивной информацией будем понимать... | |||
| 6616. | Технологическая унификация. Разновидности технологического проектирования. Функциональная схема САПР ТП | 19.37 KB | |
| Технологическая унификация приведение к единой системе методов обработки. Это такие задачи как выбор методов обработки типа оборудования вида инструмента назначение схемы базирования способа установки детали формирование состава операций определение последовательности операций выбор вида заготовки определение последовательности переходов в операции. Каким же образом технолог принимает решение в каждом из перечисленных случаев Рассмотрим в качестве примера задачу о выборе метода обработки. В технологии известны проверенные на... | |||
| 7344. | Базовые информационные технологии | 25.92 KB | |
| Мультимедиа-технологии можно определить как систему компьютерных информационных технологий которые могут быть использованы для реализации идеи объединения разнородной информации в единой компьютерной информационной среде. Выделяют три основные принципа мультимедиа... | |||
| 7633. | Формализация технологии проектирования ЭИС | 15.23 KB | |
| Формализация технологии проектирования ЭИС Сложность высокие затраты и трудоемкость процесса проектирования ЭИС на протяжении всего жизненного цикла вызывает необходимость с одной стороны выбора адекватной экономическому объекту технологии проектирования а с другой стороны наличия эффективного инструмента управления процессом ее применения. С этой точки зрения возникает потребность в построении такой формализованной модели технологии проектирования когда на ее основе можно было бы оценить необходимость и возможность применения... | |||
| 1990. | БАЗОВЫЕ КАТЕГОРИИ АНАЛИЗА | 42.12 KB | |
| Понятие рутины было введено Нельсоном и Уинтером применительно к деятельности организаций и определено ими как «нормальные и предсказуемые образцы поведения». Однако рутинное поведение характерно не только для организаций, но и для индивидов. Применительно к последним рутины можно разделить на две категории | |||
| 16940. | 19.79 KB | ||
| Анализ понятия права как института может быть сведен к понятию социального договора. При более широкой трактовке понятия договора можно фактически поставить знак равенства между понятием социальный договор и рефлексивная норма. Права без договора вообще не может быть поскольку реализация любых прав есть всегда чья-то обязанность. В современной юридической литературе понятие договора обычно опускается. | |||
| 9290. | Терминология и базовые показатели финансового менеджмента | 26.85 KB | |
| Величина добавленной стоимости свидетельствует о масштабах деятельности предприятия и о его вкладе в создание национального богатства. Вычтем из ДС расходы по оплате труда и все связанные с ней обязательные платежи предприятия по социальному страхованию пенсионному обеспечению и проч. а также все налоги и налоговые платежи предприятия кроме налога на прибыль получим БРЭИ... | |||
| 8040. | Организация САПР | 7.99 KB | |
| Подсистемой САПР называют выделенную по некоторым признакам часть САПР позволяющую получать законченные проектные системы. САПР разделяют на проектирующие подсистемы и обслуживающие. На выходе этой системы мы получаем функциональную схему затем логическую схему и на выходе принципиальную электрическую схему. | |||
| 7215. | Конструирование и САПР | 19.8 KB | |
| Одной из наиболее известных зарубежных систем автоматизации проектирования является САПР UTOCD фирмы utodesk а одной из наиболее известных отечественных систем автоматизации проектирования применяемой в машиностроении является САПР КОМПАС фирмы Аскон включающая в себя все необходимые компоненты CD САМ систем. В отличие от КОМПАСа utoCd является более гибкой системой но в то же время и наиболее сложной так как возможности utoCd позволяют его применять в разных областях проектирования. САПР utoCd 2004 Сначала utoCD была... | |||
| 6614. | Описание САПР | 17.54 KB | |
| Система «Компас» российской фирмы АСКОН. В состав версии «Компас 5» входят чертежно-графическая подсистема «Компас-График», подсистема геометрического моделирования «Компас-3D» | |||
Пример, упрощенный, сковозного проектированияВ чем отличие сквозного маршрута от обыкновенного?
1 Разработчик делает схему , например, в P-CAD, и с этой же схемы автоматом (например, с помощью утилит) получает перечнь элементов, если нужно и КРР.
2 Разводчик, используя эту же схему разводит печатную плату (создает файл PCB ).
3 Конструктор используя эту же схему получает данные для спецификации (автоматом заносит их в нужные разделы спецификации) и автоматом создает ВП.
4 Конструктор, используя готовый файл PCB , созданный по схеме разработчика, создает автоматом 3D-модель готовой платы, сборочный чертеж, чертеж печатной платы.
На выходе - полный комплект на изделие "Плата с элементами". Быстро и, практически, без ошибок. Особенно ускоряется процесс, когда идут валом однотипные платы.
При изменениях в схеме процесс просто повторяется с большой скоростью, так как все уже наработано.
Файлы никто никому не передает в обычном понимании. Все лежит на общем сетевом диске. У разработчика своя папка, у разводчика - своя, у конструктора - своя. С соответствующими правами доступа. Каждый может как просмотреть файлы любого другого, так и использовать их с воей работе. Когда это становится необходимым.
Работать одно удовольствие. И работа идет быстро и, образно говоря, "чайку успеваешь попить".
Несквозное проектирование, упрощенно
1 Разработчик делает схему в чем попало. В P-CAD, AutoCAD, просто на клочке бумаги (сам видел!).
2 Разработчик в ручную создает перечень элементов. В чем попало. Если схема только на бумаге, перечень могут поручить создавать конструктору.
3 Разработчик передает схему в разводку на бумаге. Потому что он(!) считает, что не обязан передавать разводчику свою работу в электронном виде. В результате чего разводчику приходится сначала ревоспроизводить схему в виде файла (если схема сложная, во избежание ошибок) с бумаги. Если схема простая, просто разводит и создает PCB, проверяя его глазами.
4 Если для оформления сборочного чертежа у конструктора будет файл PCB, это уже счастье. Через DXF все перекидывается в AutoCAD. Много времени тратится, чтоб все это в автокаде привести в некоторый порядок. Все вручную.
5 Спецификация и ВП делаются в чем попало, часто в AutoCAD. Вручную.
На выходе - комплект КД, на который затрачено столько труда, что за новый такой же и браться не хочется.
Изменения в схеме приводят к ручной правке PCB, автокадовских и других файлов. В результате чего возникают нестыковки и ошибки.
Все файлы (названы абы как) храняться на локальных компьютерах в абы как названных папках. Если человек уходит в отпуск, а его файлы нужны, все ждут возвращения из отпуска, потому что без автора разобраться в его наработаках очень часто бывает невозможно.
Для передачи файлов используют флэшки, даже при наличии компьютерной сети. Часто, с вытекающими отсюда "заразными" последствиями.
Продвинутые пользователи по привычке для передачи файлов используют общедоступную (не корпоративную) e-mail. Хотя и корпоративная электронная почта имеется.
1Одной из основных задач программы правительства РФ «Развитие образования на 2013-2020 годы» является модернизация образовательных стандартов и методик профессиональной подготовки специалистов. Развитие педагогических технологий должны быть направлены на интеграцию дисциплин и результативность каждой ступени образовательного процесса. Решение поставленной задачи возможно при использовании технологии сквозного проектирования, т.к. одним из условий её реализации является интеграция дисциплин. Поставленные задачи указывает на то, что научные и методические разработки по сквозному проектированию являются актуальными. Особенно это касается методики и теории междисциплинарной интеграции в проектировании непрерывного образовательного процесса средней и высшей школы.
Метод сквозного проектирования основан на принципе фундаментальности и профессиональной направленности, путём интеграции естественных и специальных дисциплин - система действий, которая даёт возможность преподавателю формировать методику обучения.
Можно с уверенностью утверждать, что освоение курса общей физики будущими инженерами является тем фундаментом, который позволит им не только успешно освоить общетехнические и специальные дисциплины, но и овладеть одним из основных видов деятельности для специалиста данного направления подготовки - проектной деятельностью.
Как показывает анализ научно?педагогической литературы, ряд авторов выделяет такие этапы проектирования, как «графическое моделирование объекта проектирования», «составление принципиальных и расчетных схем», «разработка конструктивных решений изделия и (или) его составных частей». Сравнивая основные этапы решения задач по физике, можно утверждать, что действия по составлению графической и физической модели ситуации, выявление изменений, происходящих с объектом исследования, выбор и обоснование законов и теорий для ее описания, подобны этапам проектировочной деятельности.
Организация процесса подготовки инженера по методу сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности позволяет значительно повысить заинтересованность студентов при обучении физике, обусловленную четким пониманием необходимости и значимости физических знаний в будущей профессиональной деятельности.
Проведенные нами ранее исследования доказали актуальность использования метода проекта при подготовке конкурентоспособных специалистов. Сформирована, опробована и внедрена в учебный процесс организационно-педагогическая модель профессионально значимых проектов для младших курсов по направлению бакалавриат. Показано, что для успешного использования этого метода является ориентация учебного процесса на формирование навыков проектной деятельности и активное сотрудничество с преподавателями специальных курсов дисциплин, то есть установление междисциплинарных связей физики с общетехническими и специальными дисциплинами.
Разработаны, опробованы и внедрены в систему подготовки профессионально значимые интерактивные проекты общеобразовательных курсов физики для организации сквозного проектирования с целью ознакомления с фундаментальными исследованиями, с новейшими инновационными разработками и технологиями, установление междисциплинарных связей физики с общетехническими и специальными дисциплинами.
На строительном факультете ИРНИТУ многие специальности связаны с водными технологиями. С первых курсов мы проводим обучение студентов младших курсов проектной деятельности. Темы проектов первокурсников мы связываем с технологиями водоснабжения и водоотведения.
Внедрение этого метода в учебный процесс позволит студентам успешно справляться с курсовыми и дипломными проектами, стимулирует процесс профессионального развития, саморазвития и творческой активности. Темы по проектной деятельности первого этапа согласуются с выпускающими кафедрами, это позволяет устанавливать междисциплинарные связи физики с общетехническими и специальными дисциплинами, тем самым, обеспечивается профессионально направленное обучение по методу сквозного проектирования.
Как правило, заключительные темы по проекту связаны с реально существующими объектами, вследствие чего знания, приобретенные при изучении курса физики, будут использоваться в дальнейшей профессиональной деятельности.
Таким образом, были разработаны профессионально-значимые проекты общеобразовательных курсов университета и включены в систему подготовки для организации сквозного проектирования школа - вуз с целью ознакомления с фундаментальными исследованиями, новейшими инновационными разработками и технологиями, установлением междисциплинарных связей физики с общетехническими и специальными дисциплинами.
Целесообразно начинать сквозное проектирование среди учащихся школ с целью привлечения талантливых выпускников для поступления в вуз, где они смогут продолжить свою проектную деятельность при изучении специальных дисциплин.
Авторы разработок по проектированию предлагают начинать его с первого курса обучения. Актуально это будет второй семестр первого года обучения, когда студенты уже ознакомятся с дисциплинами, предметами, преподавателями и самой методикой проведения занятий в высшей школе и могут осознать роль сквозного проектирования в процессе их обучения.
В ИРНИТУ физика начинается с первого семестра. Естественно, организовать сквозное проектирование с первого месяца обучения сложно, мало кто определится со своей будущей специализацией, т.к. по специальности их распределяют на 2-м курсе обучения. Вот тогда уже можно говорить о курсовом и дипломном проектировании и вводить сквозное проектирование. Мы считаем, начинать сквозное проектирование надо с проектной деятельности в прикладных исследованиях физических законов или по другим темам, более близким к техническим специальностям, что мы и делаем в течении уже десяти лет.
Если в первые месяцы обучения студентов вуза организовать на развитие проектной деятельности по прикладной физике, то задачи сквозного проектирования будет более успешно решаться.
Начата работа по сквозному проектированию со студентами института «Архитектуры и строительства» по прикладной физике.
Нами разработан, опробован и организован первый этап (мотивационный) профессионально направленного обучения физике по методу сквозного проектирования объектов профессиональной деятельности, в результате которого:
- создаются условия для саморазвития творческой активности студентов;
- формируются профессиональные компетенции;
- выстраиваются взаимоотношения между преподавателями смежных дисциплин;
- возрастает потребность к профессиональному развитию;
- осмысливается необходимость в изучении физики для решения будущих профессиональных задач;
- студент осваивает этапы проектной деятельности.
Библиографическая ссылка
Шишелова Т.И., Коновалов Н.П., Баженова Т.К., Коновалов П.Н., Павлова Т.О. ОРГАНИЗАЦИЯ СКВОЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА КАФЕДРЕ ФИЗИКИ ИРНИТУ // Международный журнал экспериментального образования. – 2016. – № 12-1. – С. 87-88;URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10802 (дата обращения: 04.01.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
