ADEM на пороге CeBIT' 98

Cистема ADEM была разработана для автоматизации проектирования изделий и подготовки производства в аэрокосмической и оборонной промышленности. Разработчик продукта - Omega Technologies - является дочерней компанией промышленной группы, имеющей несколько заводов по производству пресс-форм, инструмента и оснастки высокого уровня.

Опираясь на реальные задачи машиностроительного производства, разработчикам удалось удивительно точно сформировать облик системы, так необходимой производству. Дать инструмент конструктору-технологу, не навязывая абстрактных условий и не внося дополнительных требований к организации работ - вот основная задача, которую решила Omega Technologies.

Эта статья - логическое продолжение публикаций А.В. Быкова в #2' 97, 5' 97, 1' 98.

Точка отсчета-CeBIT' 97

На западноевропейский рынок Omega Technologies вышла с версией ADEM 3.0 на выставке CeBIT в марте 1997 года, а уже в сентябре открыла свое представительство в Германии. В последнее время значительно возрос интерес к системе со стороны крупных и мелких предприятий Западной Европы. Активность Omega Technologies на западном рынке определила приоритеты, которыми руководствовалась компания при подготовке к CeBIT' 98.

Для разработки версии 4.0 был проведен ряд мероприятий внутри компании. К двум существующим группам разработчиков было подключено подразделение выходного контроля продукции, расположенное в Германии. На подразделение российского маркетинга была возложена задача альфа-тестирования версии 4.0. Был почти полностью обновлен арсенал инструментов программирования разработчиков. Прикладная часть программного обеспечения пополнилась так же за счет OEM - контрактов с рядом фирм - производителей специализированных модулей для CAD/ CAM - систем. В качестве основной системной платформы была принята Windows NT. Направления ADEM для Win3.x, Win95 были закрыты.

Какую же цель поставила перед собой Omega Technologies, предприняв столь решительные шаги?

Нас выбирают, мы выбираем!

Западный рынок имеет свои традиции и методы, используемые при выборе CAD/CAM - систем. Одним из них является анализ возможностей программных продуктов в приложении к конкретным задачам производства. Методика эта довольно проста и укладывается в несколько несложных таблиц, которые составляют специалисты предприятия после проведения опытной эксплуатации нескольких систем. Следует отметить, что в отличие от российского рынка, CAD/CAM - система передается в опытную эксплуатацию, как правило, только после прохождения специалистами предприятия курсов обучения.

Вначале выбираются основные задачи, свойственные для данного предприятия или подразделения и производятся попытки их решить с помощью системы. Результат заносят в таблицу в виде жестких критериев (+ или -). Плюс ставят, если задача решена в заданные сроки с заданным качеством, минус - во всех остальных случаях. Данные тесты производит один и тот же сотрудник (сотрудники), ранее прошедший обучение работе со всеми рассматриваемыми системами и материально заинтересованный в объективном анализе (как правило, от результатов внедрения зависит его будущий доход).Например, подобное тестирование было проведено западногерманской компанией "Zipser Extrusionstechnik Vertretungs und Handels-GmbH", специализирующейся в области изготовления пресс-форм и сложной оснастки. Некоторые результаты тестирования CAM - модулей различных систем представлены в таблицах 1 и 2.

Следует отметить, что почти стопроцентное совпадение результатов тестирования для предприятий с одинаковым профилем деятельности подтверждает рациональность данной методики. Подобная таблица, если она попадает к фирме-разработчику CAD/ CAM - системы, независимо от положительного или отрицательного результатов тестирования, является ценнейшей информацией и целеуказанием для дальнейшей деятельности. Ведь, чтобы знать куда двигаться, надо в первую очередь сориентироваться на местности. После формирования пакета задач для своих разработчиков Omega применила подобную методику и при выборе базового программного обеспечения, для разработки версии 4.0. В результате чего были выбраны ACIS (Spatial Technology), Objective Toolkit (Stingray Software Inc.), NC Verify (SIRIUS System Corporation) и др.

Основные принципы незыблемы

Главный принцип, положенный в основу системы ADEM - адаптивность. Этот принцип проявляется практически во всех аспектах работы с системой.

Адаптивность к способу проектирования. При работе над проектом пользователь может применять различные способы математического моделирования. Например, для выпуска чертежей, подготовки управляющих программ для 2.5-x координатного фрезерования, токарных работ, газовой и лазерной резки, электроэрозионной обработки достаточно использовать плоский графический редактор. Для построения твердотельной модели изделия, трехмерных сборок и подготовки управляющих программ (УП) для 3-x координатного фрезерования применяется модуль объемного моделирования.

Адаптивность к способу производства. Пользователь может создавать как управляющие программы для станков с ЧПУ, так и технологическую документацию в виде маршрутных карт и т.п. для универсального оборудования.

Адаптивность к станочному парку. Уникальные функции, введенные в модуль подготовки управляющих программ для ЧПУ, позволяют получать УП на 3-х координатную обработку на недорогих 2-х и 2.5-х координатных станках. Возможность анализа CLDATA и ее преобразование с применением алгоритмов пользователя снимают все ограничения по подключению ADEM к станочному парку.

Особый интерес вызывают специальные функции ADEM, позволяющие использовать систему без коренной ломки сложившихся на предприятии процессов проектирования и производства. Независимо от того, имеются ли на предприятии другие CAD/CAM -системы или проектирование ведется с помощью традиционных средств, ADEM в равной степени может воспринимать уже существующую информацию и работать с ней. Конечно, наличие информации (моделей, чертежей, схем) в электронном виде предпочтительно, но не необходимо.

Вторым принципом является сквозная интеграция конструкторского и технологического процессов. Когда речь идет об автоматизации процесса производства, бесполезно пытаться достичь результата, используя отдельные системы для конструкторов и технологов, совместимые лишь на уровне обмена файлами. Для получения ожидаемого эффекта от внедрения системы автоматизации необходимо объединить процессы конструирования и подготовки производства на уровне единой внутренней структуры данных. Именно это позволяет делать система ADEM, специально разработанная для интеграции конструкторского и технологического процессов на предприятии.

Третьим принципом является интеграция с другими системами.

Первоначально в качестве стандартов обмена данными в ADEM были заложены VDA и DXF. Однако, опыт работы показал, что необходима доработка конверторов под каждую конкретную систему, что и было организовано с рядом популярных CAD и CAD/CAM - систем. На российских предприятиях можно встретить ADEM в связке с Catia, CADDS5, IDEAS, Unigraphics, DUCT, Cimatron. В 1997 году Omega заключила контракт с компанией Spatial Tecnology и приобрела библиотеку функций ACIS, тем самым, обеспечив себе 100% интерфейсы SAT и SAB. Судя по всему, эти форматы будут наиболее популярными стандартами обмена 3D-моделями в ближайшие годы и возможно послужат основой новой технологии обмена между CAD/CAM - системами - OLE для DM.

Благодаря внутренней модульной структуре и удачному принципу организации данных, система ADEM способна легко наращивать функциональные возможности. Формат файла ADEM также универсален и включает в себя структуры плоских, объемных, параметрических и технологических моделей и может подключать любые другие структуры без ограничений. ADEM 4.0 является уже многоязычной системой (русский, английский, немецкий) и поддерживает все основные стандарты (ANSI, ISO, ЕСКД).

Новые модули

Анализируя результаты практической работы с конверторами форматов данных, разработчики системы пришли к выводу о необходимости создания двух новых модулей, которые получили названия 2D Gate и 3D Gate. Основное назначение этих модулей-подготовка данных, полученных из других систем к виду, удобному для работы в системе ADEM. Например, чертеж, прочитанный из AutoCAD, не имеет характеристик, которыми обладает чертеж, сделанный в системе ADEM: аппликации, ассоциативность (контур, штриховка, скругление), параметрические связи и т.п. В данном случае, модуль 2D Gate автоматически насыщает их данными свойствами. Пользователь получает возможность модифицировать уже не только отдельные дуги и отрезки, а целые комплексы, используя вариативность и/или параметризацию. Если геометрия получена в результате работы какого либо HDL - алгоритма (удаление невидимых линий) из любой другой системы, то 2D Gate автоматически устранит дефекты, не заметные для черчения, но актуальные для последующей механообработки.

Модуль 3D Gate позволяет произвести ряд важных манипуляций с импортированными 3D объектами: ориентацию модели в пространстве, селекцию обрабатываемых и контролируемых поверхностей для последующей механообработки, визуальный контроль и автоматическое "лечение" некорректных моделей. При этом доступны все современные способы динамических вращений и перемещений модели (Pan, Orbit, Zoom).

Поскольку 2D Gate получился полностью автоматическим, то он вошел в состав ADEM как новая функция. В отличие от него, 3D Gate остался самостоятельным.

Плоское моделирование и черчение

Основное направление совершенствования модуля ADEM 2D для версии 4.0 состояло в устранении некоторых противоречий между режимом 2D моделирования и режимом оформления чертежей. Как известно, данное противоречие свойственно практически всем известным CAD и CAD/CAM - системам. Суть его состоит в том, что методы, применяемые при моделировании, могут превратиться в тормоз при насыщенном чертеже.

С другой стороны, функциональность, необходимая при выпуске конструкторской документации может быть избыточной и слишком громоздкой для моделирования. Кроме того, моделирование и оформление может потребоваться одновременно, что делает не рациональным наличие двух модулей в системе.

В версии ADEM 4.0 разработчикам удалось найти оригинальное решение, устраняющее данное противоречие. Новыми так же являются: настраиваемый интерфейс, разработанный с помощью фирмы Stingray Software, автоматизированные процедуры построения касательных, тримирование (вырезание) комплексных объектов, конформные операции совмещения и параллельного разворота.

Объемное моделирование

CeBIT'97 произвел значительные изменения в стратегии Omega Technologies по отношению к задаче объемного проектирования. Четыре компании предложили свои Solid+Surface- системы в качестве модуля 3D моделирования системы ADEM. Три из них - западные компании, ведущие активный маркетинг в Европе. При выборе, Omega руководствовалась как коммерческими принципами, так и техническими характеристиками систем. Среди технических критериев были рассмотрены: применение поверхностного моделирования для проектирования и производства пресс-форм в комплексе с 3x-координатной обработкой системы ADEM; применение твердотельного моделирования для создания моделей деталей и сборок изделий машиностроения.

Omega Technologies выбрала две системы, имена которых станут известны в первый же день CeBIT'98. Обе компании также произвели необходимые доработки по техническому заданию, утвержденному фирмой Omega. И та и другая системы имеют ряд уникальных качеств и скорее всего привлекут покупателей из разных сегментов рынка.

Технологическая подготовка производства

Основная задача для разработчиков CAM - части системы ADEM была сформулирована из таблиц сравнительных характеристик версии 3.03 с другими продуктами. Поэтому в версию 4.0 были введены: фрезерование криволинейных стенок с заданной высотой гребешка, автоматическое фрезерование необработанных зон в 3-x координатной обработке.

Одним из пунктов соревнования стала механообработка поверхностей с постоянным Z-уровнем траектории движения инструмента. Данный тип фрезерования сегодня пользуется наибольшим спросом на рынке Германии и далеко не все, даже очень дорогие системы, имеют эту возможность. Оценка механообработки с постоянным Z-уровнем ведется по двум критериям: времени генерации управляющей программы и качеству получаемой поверхности. Особенно критичными являются случаи механообработки сложной модели с заданной высотой гребешка менее 0,01 мм.

В четвертой версии значительно усовершенствованы ключевые возможности системы:

• возможность ведения в одном проекте различных видов механообработки (например, чернового и чистового фрезерования, сверления, резки и т.п.);
• ассоциативные связи "геометрия-технология", "технология- технология", позволяющие вносить изменения в проект на самом высоком уровне с получением желаемого результата на всех уровнях технологической подготовки.

Еще одна модификация связана со специализированными производствами, где расчетная точность формирования траектории движения инструмента должна быть не хуже 0,1 мкм. Для реализации данных высоко точных и быстродействующих алгоритмов разработчики обратились уже к 64-битной математике. Симуляторы (визуализаторы) процесса обработки, позволяющие избежать ошибок до выхода на станок, существенно дополнены модулем ADEM NC Verify, разработанным американской компанией SIRIUS System Corporation. Теперь имеется возможность не только визуально проследить процесс изготовления детали, но и измерить результат и сравнить его с исходной моделью.

Последние дни перед выставкой

К концу января 1998 года было завершено альфа-тестирование версии 4.0, которое подтвердило работоспособность системы в целом. Наиболее интересным является тот факт, что, по мнению европейских дистрибьютеров, система приобрела принципиально новое качество. По своим потребительским свойствам она набрала критическую массу, достаточную для успешной конкуренции с наиболее мощными из современных CAD/CAM - продуктов.