Материал: Тезисы региональной научно-технической конференции. Федорков Е.Д., Чекменев А.Н

Воронежский государственный технический университет

Тезисы региональной научно-технической

конференции

45 НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКая КОНФЕРЕНЦИя ПРОФЕССОРСКО – ПРЕПОДАВАТЕЛЬСКОГО

СОСТАВА, НАУЧНЫХ РАБОТНИКОВ, АСПИРАНТОВ

И СТУДЕНТОВ

Секция «Системы

автоматизированного проектирования»

(г. Воронеж, 26-30 апреля 2005 г.)

Воронеж 2005

УДК 621.3

45 Научно-техническая конференция профессорско–преподавательского состава, научных работников, аспирантов и студентов. Секция «Системы автоматизированного проектирования»: Тезисы регион. науч.-техн. конф. Воронеж: Воронеж. гос. техн. ун-т, 2005. 147 с.

В сборнике представлены материалы, посвященные разработке систем автоматизированного проектирования в машиностроении. Сборник подготовлен в электронном виде в редакторе Microsoft Word и содержится в файле tesis45.doc.

Редакционная коллегия:

Е.Д. Федорков – д-р техн. наук, проф. - ответственный редактор, Воронежский государственный технический университет;

А.Н. Чекменев– д-р техн. наук, проф. – зам. ответственного редактора, Воронежский государственный технический университет;

О.В. Собенина – канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический университет;

А.И. Бобров – канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический университет;

А.А. Зибров – канд. техн. наук, доц., Воронежский государственный технический университет

Рецензенты: д-р техн. наук, проф. О.В. Родионов,

д-р техн. наук, зам. директора ВНИИС

по науке И.И Малышев

© Коллектив авторов, 2005

© Оформление. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2005

УДК 621.313

Подсистема автоматизированного проектирования роботизированного транспорта

С.В. Барышников, А.С. Кольцов

Поиск новых решений, для уменьшения трудоемкости работ инженера средствами автоматизации, на предприятии в настоящее время способствует их развитию и позволяет сократить расходы на производство. Определяя актуальность проведенной работы необходимо отметить, что для современного машиностроения характерно значительное увеличение объемов продукции, выпускаемой в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства. В связи с этим наряду с решением проблем автоматизации определяющее значение приобретают задачи обеспечения гибкости производственных систем, способных оперативно перестраиваться на выпуск новой продукции. Поэтому внедрение гибких производственных систем (ГПС) представляют собой качественно новый уровень технического оснащения и организации производства.

Именно создание в промышленности гибких производственных систем (ГПС) дало предпосылки к развитию и распространению САПР. Разработка и широкомасштабное применение САПР позволяет снизить затраты на создание и эксплуатацию проектируемых изделий, повысить производительность труда проектировщиков, конструкторов и технологов, снизить объем проектной документации, повысить качество проектирования.

Цель проектирования – разработка программного средства «Подсистема автоматизированного проектирования роботизированного транспорта», дающего возможность пользователю выражаться на уровне целей, т.е., получив задание на проектирование транспортно накопительной системы на базе транспортного робота, при условии заданной гибкой производственной системы с ее характеристиками, пользователь, подав эти условия на вход подсистемы, на выходе - должен получить рекомендации по типу транспортного робота, количеству транспортных средств и динамических характеристик проектируемой транспортной системы.

Методы исследований и проектирования: метод системного анализа ТНС, метод декомпозиции, визуального и объектно-ориентированного программирования. В процессе реализации использовались математические методики расчета отдельных параметров и методы поиска оптимальных решений. Совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта и отображает его функциональную структуру на базе CASE технологий.

В процессе проектирования мною был изучен вопрос построения САПР транспортно накопительной системы гибкого автоматизированного производства. Проведен системный анализ существующих САПР проектирования транспортно накопительной системы. В достаточной мере были исследовано назначение и классификация роботизированного транспорта, функционирование транспортно накопительной системы, разновидности роботизированных транспортных средств. Детально были проработаны вопросы выбора типа роботизированного транспорта, количества транспортных средств и динамических, характеристик транспорта проектируемой подсистемы.

Итогом проектирования стала программная реализация подсистемы автоматизированного проектирования роботизированного транспорта.

Проектирование подсистемы происходило в несколько этапов:

На первом этапе был проведен системный анализ существующих САПР проектирования роботизированного транспорта. Рассмотрены патенты на изобретения в этой области и на основании этого были сформулированы основные требования, предъявляемые к проектированию, определены принципы построения подсистемы.

На втором этапе, на основе анализа выходных параметров транспортно накопительной системы бала сформирована функциональная модель системы и определено место проектируемой системы в ее структуре

На третьем этапе была определена методика проектирования и рассмотрены различные варианты и подходы расчета параметров использования роботизированного транспорта ГПС. На этом же этапе была рассмотрена возможность применения современных информационных технологий в проектировании и предпринята попытка описания подсистемы на основе программного продукта BPWin.

Таким образом, указанные выше действия при разработке подсистемы автоматизированного проектирования роботизированного транспорта позволяют максимально автоматизировать работу пользователя. Одними из основных достоинств подсистемы является ее встраиваемость в систему автоматизированного проектирования транспортно-складского комплекса, ее универсальность, гибкость и открытость. Наибольшее применение проектируемая подсистема, и система в целом, на мой взгляд, найдет при серийном и мелкосерийном производстве, хотя при достаточном увеличении номенклатуры оборудования базы данных и расширении технологических аспектов производства (накопление достаточной информации о технологических операциях, производственном процессе и пр.) возможно применение при единичных заказах на производство в условиях гибкого автоматизированного производства.

Разработанная «Подсистема автоматизированного проектирования роботизированного транспорта» в настоящее время является логически и программно законченным программным продуктом, зарегистрированным в фонде алгоритмов и программ областного центра новых исследовательских технологий. Программный продукт отвечает требованиям универсальности и гибкости.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621.313

Подсистема автоматизированного проектирования элементов межоперационного склада накопителя

Д.А. Белянин, А.И. Бобров

Определяя актуальность проведенной работы необходимо отметить, что все современные предприятия стараются максимально автоматизировать труд инженерного персонала в целях экономии финансовых и временных затрат и повышения качества продукции. Особая роль отводится применению ЭВМ в системах автоматизированного проектирования (САПР).

Гибкие производственные системы (ГПС) представляют собой качественно новый уровень технического оснащения и организации производства, они характеризуются наличием автоматизированного оборудования, транспортно-накопительных систем, контрольно-измерительного, диагностирующего оборудования и средств вычислительной техники.

Проектирование транспортно-накопительных систем (ТНС) является очень важной инженерной задачей, решение которой влияет на технологические, объемно- планировочные, организационно-управленческие и технико-экономические показатели создаваемого производственного объекта.

Цель проектирования – разработка программного средства «Подсистема автоматизированного проектирования межоперационного склада накопителя», задача которого состоит в создании удобного и простого для понимания технолога-программиста приложения, реализующего расчет вместимости межоперационного склада накопителя, определение требуемого количества поддонов и определение оптимального транспортного средства.

Методы исследований и проектирования: метод системного анализа ТНС, метод декомпозиции, методы визуального и объектно-ориентированного программирования. В процессе реализации использовались математические методики расчета отдельных параметров и методы выбора оптимального решения, на основе удовлетворения ограничениям целевой функции. Также применялась совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта и отображения его функциональной структуру с использованием CASE технологий.

В процессе проектирования мною был изучен вопрос построения САПР транспортно накопительной системы гибкого автоматизированного производства. В достаточной мере были исследовано назначение и классификация транспортно-накопительных систем, рассмотрено их функционирование. Детально были проработаны вопросы выбора оптимального транспортного средства, расчета межоперационного склада накопителя и определения требуемого количества поддонов.

Итогом проектирования стала программная реализация подсистемы автоматизированного проектирования межоперационного склада накопителя.

В процессе проектирования подсистемы были выполнены следующие этапы: Системный анализ предметной области, функциональное проектирование и декомпозиция, обобщение знаний и формулировка требований к подсистеме, непосредственно проектирование, заключающееся в построении алгоритма на основе описанных методов, реализация, тестирование и разработка различных видов обеспечения. На этапе непосредственно проектирования были определены необходимые параметры для реализации каждой функции, на основании чего получена совокупность входных и выходных параметров подсистемы

В процессе проектирования большое внимание было уделено вопросам разработки различных видов обеспечения подсистемы:

1. Математическое обеспечение – в котором представлен набор систем уравнений, которые в совокупности составляют собой математическую модель моей подсистемы.

2. Информационное обеспечение в котором приведена структура таблиц базы данных спроектированной мной подсистемы

3. Лингвистическое и программное обеспечения, описывающие языки, использованные при проектировании подсистемы программное обеспечение.

4.Техническое обеспечение и организационное обеспечения отражают совокупность технических средств, необходимых для работы подсистемы и организационных мероприятий, направленных на корректное использование программного продукта пользователем

5 Методическое обеспечение, содержащее руководство пользователя.

Проведенное тестирование показало надежность и гибкость спроектированной подсистемы

Таким образом, указанные выше действия при разработке подсистемы автоматизированного проектирования межоперационного склада накопителя позволяют максимально автоматизировать работу пользователя. Одними из основных достоинств подсистемы является ее встраиваемость в систему автоматизированного проектирования транспортно-складского комплекса, ее универсальность и открытость. Наибольшее применение проектируемая подсистема, и система в целом, на мой взгляд, найдет на предприятия с гибким автоматизированным производством, как средство быстрого и оптимального проектирования элементов транспортно накопительной системы, не исключено использование в учебных целях в технических вузах на дисциплинах, связанных с проектированием гибких производственны систем.

Программный продукт «Подсистема автоматизированного проектирования межоперационного склада накопителя» зарегистрирован в фонде алгоритмов и программ областного центра новых исследовательских технологий.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621. 9

ПРОЕКТИРОВАНИЕ автоматизированной транспортной системы

Ю.С. Скрипченко, А.Н. Кретова, Е.Д. Федорков

Основной функцией выполняемой транспортной системе является функция связующего механизма, обеспечивающая взаимодействие отдельных подразделений внутри как отдельного цеха, так и предприятия в целом как единой структуры.

Эффективность производственного процесса во многом зависит от способа реализации транспортирования, поскольку транспортные операции являются непосредственным выражением связей между отдельными этапами технологического процесса. Транспортная система должна своевременно и в требуемой последовательности обеспечить выполнение всех запросов технологического оборудования, накопителей и склада в необходимых заготовках, полуфабрикатах и готовых изделиях.

Создание единой транспортной системы механосборочного производства позволяет выполнять ориентирование в пространстве заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей в процессе их транспортирования между рабочими местами на механических участках, вплоть до рабочих мест на сборочных участках. Это приводит к сокращению транспортных операций по дополнительному ориентированию заготовок, полуфабрикатов и готовых деталей, что в итоге снижает трудоемкость и себестоимость транспортирования.

Основной задачей при проектировании транспортной системы является сокращение объема подъемно-транспортных операций и снижение трудозатрат при заданном объеме работ.

При проектировании технологического процесса объем подъемно-транспортных операций может быть уменьшен путем выбора рациональной формы заготовок, приближающейся к форме готовой детали, что приводит к сокращению массы перемещаемых грузов. Другим направлением является получение отливок и поковок, предварительно обработанных на заводах централизованного изготовления отливок (центролитах) и поковок (центрокузах).

Сокращение мощности грузопотока может быть достигнуто на этапе формирования производственных участков и принятия компоновочного решения. Например, размещение склада полуфабрикатов в механосборочных корпусах не только сокращает транспортные пути, но и улучшает эксплуатацию транспорта. Желательно также сократить вертикальные перемещения грузов при транспортировании путем соблюдения постоянства высоты приемосдаточных секций и уровня пола, что особенно важно при использовании колесного напольного транспорта. Все полуфабрикаты должны транспортироваться в производственной таре, и не допускается сгружать их на пол или поднимать е пола вручную.

Применение однотипных автоматизированных транспортных средств на производственных участках и между ними (подвесные толкающие конвейеры, самоходный тележечный транспорт с управлением от ЭВМ, робокары, роликовые конвейеры с принудительным вращением и перегрузочными устройствами, подвесные краны-операторы с дистанционным управлением и т. д.) позволяет резко сократить трудоемкость и повысить эффективность транспортирования. Однотипными транспортными средствами проще управлять и проще обслуживать их.

Типизация технологических процессов транспортирования позволяет применить наиболее эффективные процессы и установить наиболее рациональный типаж оборудования и оснастки, упорядочить разработку технологических процессов транспортирования, а также сократить сроки доставки на технологическое оборудование необходимых материалов, заготовок, полуфабрикатов и изделий.

Значительная эффективность работы транспортной системы может быть достигнута благодаря увеличению транспортной партии путем использования контейнерной перевозки грузов.

Учет перечисленных направлений с детально проработанными вопросами технологии изготовления, организации производства, компоновки цеха и планировки оборудования позволит резко уменьшить грузопотоки и тем самым упростить транспортную систему и повысить ее надежность.

За основу проектирования транспортной системы берут схему транспортных связей механосборочного производства, на которой указывают грузопотоки между технологическим оборудованием, накопителями, производственными участками и складами.

Для построения внутрицеховой схемы транспортных связей надо знать технологические процессы изготовления продукции, определяющие последовательность прохождения грузов между производственными участками, предварительную компоновку цеха и грузооборот по цеху, номенклатуру, габаритные размеры и массу грузов, требования к условиям их перемещения.

Выбор типа внутрицехового транспорта и планировка транспортной системы зависят от типа и характера производства производственной программы, строительной части производственного корпуса, используемого технологического оборудования и других факторов.

Таким образом, подсистема автоматизированного проектирования транспортной системы должна выполнять следующие функции:

• выбор типа транспортного средства исходя из следующих данных – характеристики перемещаемого груза (масса, длина, ширина, высота) и расстояние перемещения,

• расчет необходимого количества транспортных средств исходя из величины внутрицехового грузопотока, который зависит от числа изготовляемых деталей, массы и годовой программы выпуска каждой из них,

• нахождение оптимального маршрута перемещения транспортного робота, в случае выбора его в качестве транспортного средства,

• расчет динамических характеристик транспортного средства (интенсивность потоков деталей, интенсивность общего потока, среднее время обслуживания деталей и обобщенных деталей, коэффициент загрузки оборудования, средняя длина очереди, среднее число партий деталей, среднее время прослеживания деталей (межоперационное ожидание), среднее время пребывания партии деталей в группе оборудования).

Проектируемая подсистема должна создаваться и функционировать с учетом пополнения, совершенствования и обновления ее подсистем и компонентов. Так как подсистема является одной из частей целого комплекса подсистем проектирования ГПС, она должна быть открытой к взаимодействию с другими подсистемами и связи между подсистемами должны обеспечивать целостность всей системы. Но вместе с тем модульный принцип построения САПР определяет возможность для подсистем введения в действие и функционирования их независимо от других подсистем.

Воронежский государственный технический университет

УДК 621. 9

Проектирование библиотеки построения 3D – моделей вращающейся инструментальной оснастки для сверл в системе Компас 5.11

Ю.С. Скрипченко, М.Н. Мараев, Е.Д. Федорков

Исходя из входных данных, которые могут быть заданы в виде текстовой информации, библиотека должна выстраивать сборочные трехмерные модели оправок 11372ПП и упрощенные модели сверл, используемых на ОАО “Рудгормаш” для сверлильных операций. Построение основывается на алгоритмах заданных в программном коде библиотеки. Универсальность средств разработки (API системы Компас-3D) позволяет создать библиотеку, рассчитанную на решение практически любых задач твердотельного моделирования. Возможна реализация, как отдельных моделей деталей, так и автоматизированных сборок, а также различные расчеты деталей и узлов.