Сквозное проектирование и подготовка производства в учебном процессе. Современные проблемы науки и образования Сквозное проектирование
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.
В качестве альтернативы традиционным методикам проектирования одежды давно предлагаются так называемые точные (инженерные) методы, в частности, метод объёмного проектирования изделия на манекене с последующим получением развёрток деталей в чебышевской сети . В настоящее время он может быть успешно реализован технически с использованием средств интерактивной трёхмерной (3D) компьютерной графики . Тем не менее, данный подход к проектированию ещё долго будет иметь ограниченное применение из-за трудности математического моделирования свойств материалов. Эти трудности особенно велики при проектировании теплозащитной одежды из композиционных материалов . Поэтому применение трёхмерного проектирования одежды в настоящее время используется только для одежды гладких форм . Полученные развёртки в любом случае требуют доработки средствами традиционного плоскостного конструирования. Если алгоритмы решения прямой задачи - получения развёртки поверхности по её трехмерной модели - в принципе известны, то обратная задача - получения трёхмерной модели по имеющейся развёртке из ткани - в настоящее время не решается. Данное обстоятельство также не позволяет в полной мере реализовать преимущества объёмного проектирования, известные нам по другим областям применения САПР. Другим путём частичной формализации перехода от эскиза к конструкции лекал может являться комбинаторный синтез технического эскиза модели одежды из типовых элементов графической информации, которые служат ключом для поиска в базе данных соответствующих им элементов чертежа конструкции . Понятие «комбинаторика» изначально связано с разделом математики, изучающим вопросы размещения и взаимного расположения конечного множества объектов произвольной природы в составе некоего целого . Наглядным примером приложения законов комбинаторики к проектированию различных технических объектов является агрегатирование (модульное проектирование), которое заключается в создании различных изделий путём их компоновки (сборки) из ограниченного числа стандартных или унифицированных деталей и узлов, обладающих геометрической и функциональной взаимозаменяемостью .
Технический эскиз, используемый в процессе проектирования наряду с творческим, представляет собой линейное или, реже, линейно-колористическое изображение изделия на фигуре потенциального потребителя - в определённом масштабе, в двух-четырёх ортогональных проекциях: спереди, сзади, справа и слева (для сложных асимметричных моделей). Данный вид эскиза характеризуется чёткой и однозначной передачей пропорций фигуры человека, размеров и взаимного расположения всех элементов конструктивного и декоративного оформления модели. В техни-ческом эскизе в ёмкой и наглядной форме содержится информация о конструкции, материалах и планируемой технологии изготовления модели: в какой-то мере он выступает аналогом сборочного чертежа изделия в машиностроении .
В соответствии с принципами комбинаторного формообразования технический эскиз может быть рассмотрен как сложная иерархическая система специальных графических знаков (символов), из которых слагается описание внешнего вида модели. Таким образом, он может быть положен в основу универсального графического языка, с помощью которого объект проектирования описывается в интегрированной САПР одежды . Для связи интерактивно формируемого технического эскиза с чертежом конструкции изделия предлагается создать единую (интегрированную) базу данных, содержащую согласованные между собой структурные элементы эскиза и конструкции изделия. Интегрированная база данных должна включать в себя справочники типовых решений элементов графических образов «Эскиз» и «Чертёж конструкции», а также информацию об их соответствии друг другу .
Типовые решения из справочников могут служить как исходными «кирпичиками» для комбинаторного синтеза новых моделей в интерактивном режиме, так и аналогами (прототипами) при разработке оригинальных решений элементов. По-видимому, при формировании эскиза из типовых элементов, обладающих полной взаимозаменяемостью, возможно автоматическое получение чертежей конструкции новых моделей. В остальных случаях при формировании по эскизу чертежа конструкции изделия необходимы дополнительные запросы к конструктору и(или) последующая «доводка» получаемых конструкций обычными средствами конструкторской подсистемы. Предложенный подход требует значительной доработки в плане уточнения методов представления в базе данных информации о типовых элементах эскиза и конструкции и связей между ними. Пока что не решённым остаётся вопрос, кто, где и как будет разрабатывать справочники для различного ассортимента с учётом быстро меняющейся моды. В то же время подобная форма представления информации о типовых (или аналоговых) проектных решениях может иметь значительные преимущества по сравнению с традиционно применяемой в швейных САПР структурой записи «Модель (группа лекал) - Лекало» . Во-первых, она обладает большей гибкостью за счёт более глубокой структуризации (до уровня срезов и участков срезов), следовательно, на основе одного и того же числа типовых проектных решений можно получить гораздо больше производных . Во-вторых, такая запись более интеллектуальна, так как заключает в себе информацию не только о наличии тех или иных элементов в составе целого, но и об их взаимосвязях и расположении друг относительно друга. Исследование новейших подходов к проектированию одежды показывает их большую эффективность по сравнению с традиционным процессом плоскостного конструирования для ряда частных случаев проектирования, но меньшую универсальность. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, ограничивающие область применения данного подхода (метода).
Оптимальным способом решения этой проблемы может явиться создание интегрированной многофункциональной конструкторской подсистемы, реализующей наиболее перспективные направления автоматизации традиционного подхода к проектированию лекал, так и новые перспективные методы сквозного проектирования. При этом вопрос выбора одного из альтернативных путей решения проектных задач может решаться либо на уровне определения конфигурации подсистемы при её установке, либо в процессе проектирования. В последнем случае интерактивный выбор оптимального маршрута проектирования является компонентом информационной технологии сквозного проектирования одежды. Важным аспектом создания интегрированной конструкторской подсистемы является также наличие в ней развитой информационной базы, обеспечивающей выполнение основных проектных процедур без обращения конструктора к дополнительным источникам информации: проектно-конструкторской, нормативно-справочной и прочей документации, представленной на бумаге .
Altium Designer: сквозное проектирование функциональных узлов РЭС на печатных платах (2-е издание)
В. Ю. Суходольский Учебная литература Учебное пособие (BHV)Книга посвящена проектированию радиоэлектронных функциональных узлов в среде Altium Designer. Описан состав, настройка и основные приемы работы в среде Altium Designer. Подробно освещены вопросы формирования и редактирования электрической схемы, разработки печатной платы, а также трассировки печатного монтажа.
Отдельно рассмотрены особенности реализации проекта на основе микросхем ПЛИС, включая программирование и отладку логики ПЛИС на отладочном стенде NanoBoard. Значительное внимание уделено схемотехническому моделированию. Приведены необходимые сведения о работе с библиотеками, взаимодействии с внешними базами данных, системе контроля версий, а также экспорте результатов.
Во втором издании расширен и обновлен материал, касающийся формирования схемных документов, интерактивной трассировки печатного монтажа, формирования многоканальных и многовариантных проектов, освещаются основы скрипт-программирования в среде Altium Designer, описаны новые функции Altium Designer – проектирование гибко-жестких печатных плат и размещение скрытых компонентов на внутренних слоях печатной платы.
Особенность книги – изложение материала с позиций сквозного проектирования изделия, начиная от создания нового проекта и заканчивая выпуском конструкторской документации по ЕСКД и формированием управляющей информации для автоматизированного производственного оборудования.
Наглядный самоучитель ArchiCAD 11
Александр Жадаев Программы ОтсутствуетОписаны наиболее эффективные инструменты для работы в программе ArchiCAD 11, образующие необходимый и достаточный набор для решения большинства практических задач проектирования зданий. Книга ориентирована на пользователей различных уровней, в том числе не имеющих навыков использования ArchiCAD 11 для выполнения проектно-конструкторских работ в области строительства.
Для иллюстрации техники работы с ArchiCAD 11 и практического закрепления навыков используется сквозной пример проектирования здания. Все советы и рекомендации, приведенные в книге, опробованы в процессе разработки реальных проектов. Для широкого круга пользователей.
SolidWorks 2007: технология трехмерного моделирования
Анатолий Соллогуб Программы ОтсутствуетПриведено описание инструментальных средств и технологии трехмерного моделирования при проектировании и конструировании сложных технических комплексов с помощью динамически развивающейся системы автоматизированного проектирования SolidWorks 2007. Технология конструирования показана на примере сквозного процесса разработки конструкции самой надежной и массовой в мировой практике ракеты-носителя среднего класса семейства «Союз».
Последовательно, переходя от простого к сложному, читатель освоит базовые инструментальные возможности и методы построения эскизов, деталей, сборок средствами SolidWorks. Для инженерно-технических работников, проектировщиков, разработчиков машиностроительных конструкций, а также студентов и преподавателей вузов.
Открытые системы. СУБД №05/2013
Отсутствует ОС и Сети Открытые системы. СУБД 2013В номере: Новые «компьютеры-на-модуле» Успешное развитие технологии «компьютеров-на-модуле» показало перспективность этой концепции для создания встраиваемых систем различного назначения. Очередным этапом развития таких платформ стала система на базе процессоров ARM.
DevOps: новый подход к интеграции Новая концепция взаимодействия разработчиков и операционного ИТ-персонала призвана научить работать вместе тех, кто привык к глубокой изоляции. От разработки до эксплуатации и обратно Несмотря на обилие материалов по разработке и эксплуатации информационных систем, организация эффективного взаимодействия соответствующих подразделений остается одним из наиболее актуальных вопросов для ИТ-руководителей.
Какие проблемы существуют сегодня в этой области? ITSM и бизнес Сегодня ITSM входит в число фактических стандартов управления ИТ и его важность не подвергается сомнению, однако успешно внедряется лишь узкий круг его процессов, причем такая ситуация сохраняется в России уже более 10 лет.
За этим стоят фундаментальные причины, а не просто недостаточная зрелость пользователей. Защита персональных данных в мобильных устройствах Какие защитные механизмы имеются в мобильных операционных системах и приложениях и достаточно ли их? Что стоит знать пользователям о рисках при работе с мобильными устройствами, а разработчикам – о том, как их учитывать при создании приложений? Проектирование модели бизнес-процессов Сквозные бизнес-процессы первоначально кажутся монолитными, но на практике могут разделиться на сеть взаимодействующих подпроцессов, что может вызывать ошибки при проектировании архитектуры процессов, усложняющие анализ работы организации и затрудняющие управление.
Инфографика: от истоков к современности Наши предки, одетые в шкуры животных, еще не знали письменности и были вынуждены оставлять на стенах пещер сообщения-рисунки. Мы в эпоху Больших Данных снова будем заниматься чем-то подобным. Забудьте про конфиденциальность персональных данных Еще в 2000 году глава Sun Microsystems Скотт Макнили сказал: «Все, конфиденциальность сведена к нулю – пора оставить подобные предрассудки в прошлом».
Прошедшие годы подтвердили эту мысль. и многое другое.
Модели обучающего курса в разработке систем дистанционного обучения
А. С. Дорофеев Программы Прикладная информатика. Научные статьиОбсуждаются актуальные вопросы разработки систем дистанционного обучения и мультимедийных обучающих курсов. Авторы отмечают необходимость построения соответствующих математических моделей, а также применения объектно-ориентированного подхода к созданию информационных образовательных технологий.
Рассмотрен вопрос системного подхода к моделированию обучающего курса и процесса обучения. Отмечается необходимость включения в обучающую систему понятия «цели обучения», которые определяют, что должен знать и уметь обучаемый после изучения курса. Предлагаемая авторами методика моделирования базируется на использовании сетей Петри и цепей Маркова.
Приведено обоснование эффективности использования данного математического аппарата, а также описание соответствующей математической модели. В качестве инструментария используется программное средство автоматизации классических сетей Петри Visual Petri.
Также рассматривается сквозной подход к проектированию и разработке обучающей системы с использованием различных моделей и CASE-средств структурного и объектно-ориентированного анализа. Разработанная система была испытана на спроектированном авторами учебном курсе по дисциплине «Информатика и программирование».
Сегодня трудно себе представить конструкторскую и технологическую подготовку производства без программных средств автоматизации. Повсеместное внедрение систем автоматизированного проектирования позволило по-новому взглянуть на процесс проектирования и изготовления изделий. Самые наукоемкие отрасли промышленности стали активными пользователями и сторонниками компьютерных технологий. Возможность моделирования будущего облика изделия, процесса изготовления оснастки и отработки технологии переросла в потребность. Среди отечественных и зарубежных разработок, которым под силу объединить различные направления проектирования и производства в единый, сквозной технологический процесс, одно из лидирующих мест занимает отечественная CAD/CAM/CAPP система ADEM, трудовой стаж которой в области автоматизации подготовки производства превышает 20 лет. Разработчики продолжают оправдывать надежды отечественных и зарубежных пользователей, развивая пакет по таким направлениям, как эргономичность, функциональность и адаптивность.
Сквозное проектирование и подготовка производства в учебном процессе.
При разработке системы Группа компаний ADEM ориентировалась не только на необходимость автоматизации конструкторских и технологических работ на предприятиях промышленности, но и на подготовку квалифицированного персонала, способного легко освоить современные средства проектирования. Поэтому ADEM распространяется и используется не только среди специалистов занимающихся реальным производством, но и среди ВУЗов страны, средних профессиональных учебных заведений, колледжей, школ. Простота освоения и эксплуатации, а также комплексный подход к вопросам автоматизации труда конструктора и технолога позволяет студентам быстро и наглядно представить процесс проектирования с использованием современных средств.
Но каким образом можно максимально приблизить условия обучения программному продукту к современным реалиям промышленного производства?
Один из методов - создание программно аппаратных комплексов, которые должны помимо автоматизированного рабочего места конструктора, технолога, технолога-программиста на ЧПУ включать в себя возможность непосредственного изготовления изделий спроектированных и подготовленных к производству в ADEM. Поэтому лучшим вариантом такой интеграции, для системного обучения будет наглядная связка Компьютер - CAD/CAM/CAPP система - учебный станок (универсальный или с ЧПУ).
Группа компаний ADEM, на протяжении нескольких лет работает с компаниями, специализирующимися в области производства и продажи малогабаритного оборудования. Разработаны специальные средства поддержки такого оборудования, которые с успехом применяют как при проектировании станков, так и при дальнейшей работе с этим оборудованием.
Одним из самых успешных примеров такой работы является многолетнее сотрудничество разработчиков ADEM и специалистов компании «Дидактические системы»
ОАО «ДиСис» («Дидактические системы») специализируется в основном в области разработки и производства учебного оборудования, методических материалов для системы профессионального образования и системы повышения квалификации специалистов, занятых в различных отраслях промышленности.
После изучения рынка систем проектирования и подготовки производства специалистами «ДиСис» было решено применять систему CAD/CAM ADEM, так как она поддерживает сквозной процесс с единой конструкторско-технологической моделью, что важно для успешного взаимодействия конструкторов и технологов, а также других специалистов предприятия. Использование методов сквозного проектирования позволяет быстро и легко создавать чертежи, документы, описывающие совокупность процессов, а также значительно сократить сроки и повысить качество технологической подготовки производства.
При выборе программы решающее влияние оказала необычайная легкость освоения системы, продуманная и полная справка, встроенная в систему. Это оказалось важно, прежде всего, потому, что ADEM планировалось применять не только для проектирования и производства собственного оборудования, но и для последующего обучения специалистов CAD/CAM/CAPP-технологиям, иллюстрации процесса сквозного проектирования. Ведь известно, что применяя CAD/CAM ADEM, конструктор и технолог работают бок о бок, и созданная конструктором объемная модель практически тут же переводится в чертежи и программы для ЧПУ, с учетом используемого на предприятии оборудования и инструмента.
Рекомендуемой реализацией сквозного процесса подобного уровня в учебных заведениях является поставка учебного класса в составе: малогабаритные настольные 3-х координатные фрезерные станки и отечественная интегрированная CAD/CAM система ADEM, в качестве системы конструкторско-технологической подготовки производства и системы, непосредственно управляющей данными станками. Предполагается работа каждых двух студентов на одном станке, таким образом, получаются сдвоенные места, состоящие из двух компьютеров и одного станка, помещение класса вмещает 6 таких сдвоенных мест и одно место преподавателя, также оснащенное компьютером с установленной на нем системой АДЕМ для своевременной верификации работ учащихся. При этом в комплект помимо «железа», CAD/CAM/CAPP системы входят и методические материалы по обучению студентов (преподавателей, специалистов) связке АРМ конструктора-технолога плюс станок с ЧПУ.
По многочисленным отзывам преподавателей учебных заведений, в которых такие проекты реализованы (Волгоградский государственный колледж управления и новых технологий, Колледж автоматизации и радиоэлектроники №27 (г.Москва), Чебоксарский профессиональный лицей и др.) такой класс больше похож на исследовательскую лабораторию, чем на привычное техническое помещение.
Именно такое решение демонстрировалось на совместном стенде компаний АДЕМ и «ДиСис» на последней выставке «Вертол-ЭКСПО» в г. Ростов-на-Дону. Экспозиция включала в себя упрощенный вариант описанного выше класса: 2 рабочих места конструктора-технолога и 2 станка (фрезерный и токарный).
Рис 1. Комплекс CAD/CAM технологий в обучении вызывал неподдельный интерес среди участников выставки
Пример практической реализации сквозного процесса с CAD/CAM/CAPP ADEM в учебном процессе
Мы неоднократно рассказывали о применении АДЕМ в школах, средних профессиональных училищах, ВУЗах. Примеры дипломных и курсовых работ постоянно пополняются, что показательно, так как среди учащихся сквозные технологии с последующим непосредственным изготовлением пользуются громадной популярностью и вызывают понятный интерес. Одним из последних наглядных примеров применения программно-аппаратного комплекса для учебных заведений на сегодняшний день является интересная работа двух студентов колледжа автоматизации и радиоэлектроники из города Москвы Рожковым Алексеем и Ивановым Алексеем под названием «Проектирование деталей со сложным контуром с использованием системы ADEM и изготовление на станках с программным управлением». Целью ее были: изучение технологии изготовления деталей со сложными контурами на примере шахматных фигур, получение управляющих программ для станков с ЧПУ, а также изготовление шахматных фигур, с использованием оборудования и программного обеспечения.
Геометрические модели разрабатывались непосредственно в модуле CAD системы ADEM. Для составления технологии обработки на станке с ЧПУ графическая модель не обязательно должна иметь вид полностью оформленного чертежа, так как для создания управляющей программы в модуле CAM системы ADEM нужен только геометрический контур детали. При этом не требуется строить полный геометрический контур, достаточно изобразить половину контура, расположенную выше оси симметрии детали.
Рис. 2. Эскиз детали для токарной обработки
После создания геометрической модели выполнялись дополнительные геометрические построений, с помощью которых были назначены контуры областей материала заготовки, удаляемые в процессе точения. Дополнительные геометрические построения в свою очередь определяются предполагаемым маршрутом обработки, то есть описанием того, какие части детали, как и в каком порядке, будут обрабатываться.
Рис. 3. Эскиз детали с заготовкой (область штриховки - объем снимаемого припуска)
Технология обработки создается в модуле CAM системы ADEM. Перед созданием технологической модели разрабатывается маршрут обработки фигуры. Возможности системы ADEM позволяют при создании технологии применять самые разнообразные последовательности действий в модуле CAM.
Рис. 4. Расчет траектории движения инструмента
По результатам расчета на рабочем поле модуля CAM отображается траектория перемещения инструмента и появляется диалоговое окно с сообщением о результатах расчета. При правильном составлении технологии в окне появляется сообщение об успешном выполнении расчетов. Результат расчетов - управляющая программы сразу же передается на соответствующее оборудование.
Рис. 5 Шахматная фигура ферзь на токарном станке.
В результате проделанной работы были изготовлены шахматные фигуры на станках с ЧПУ токарной (тела вращения - пешка, слон, ферзь, король) и фрезерной (конь, отдельные части ладьи) групп лаборатории.
Рис. 6. Шахматные фигуры, изготовленные при помощи связки ADEM - учебный станок с ЧПУ. Работа студентов колледжа автоматизации и радиоэлектроники.
Таким образом, на примере этой работы мы увидели практическую реализацию простой и эффективной идеи сочетания методических наработок ориентированных на комплексное использование связки CAD/CAM/CAPP система - станок с ЧПУ и формирования навыков работы с современным программным обеспечением и оборудованием у студентов колледжей и ВУЗов.
В статье использованы выдержки из работы Рожкова Алексея и Иванова Алексея (Колледжа автоматизации и радиоэлектроники)
