Вы смотрите очередной номер журнала "Автоматизация проектирования", который, на наш взгляд, необычен по своему содержанию - он в основном подготовлен специалистами Московского государственного технологического университета "Станкин" или же его деловыми партнерами.

Да простят нас коллеги за нескромность, но нам есть, что рассказать о нашем подходе к автоматизации проектирования в своей предметной области.

Дело в том, что уже достаточно долгое время МГТУ "Станкин" выполняет роль системного интегратора для предприятий машиностроительного комплекса, специализирующихся на производстве наукоемкого технологического оборудования, инструмента и оснастки. Такой профиль научно-технической деятельности университета связан с наличием опыта по формализации абстрактно поставленных задач заказчика, умением интегрировать различные наукоемкие технологии в комплексные решения на основе средств вычислительной техники, практическим владением современными информационными технологиями и базами знаний по основным направлениям машиностроительных переделов, способностью взять на себя ответственность перед заказчиком за работоспособность всей системы. При этом МГТУ "Станкин" активно использует профессиональный опыт профессорско-преподавательского состава и новейшие наработки при подготовке квалифицированного персонала.

В последнее время в машиностроении наблюдается рост предложений на комплекс интеллектуальноемких услуг на базе новых информационных технологий в пределах всего предприятия. При этом для данного комплекса услуг стали характерными следующие тенденции:

  • интеграция отдельных прикладных систем в функционально законченные цепочки для решения задач в рамках жизненного цикла создания и изготовления объекта;
  • смещение разработок программных приложений в сторону профессиональных рабочих станций на базе процессоров PENTIUM, объединяемых в развитые внутрипроизводственные вычислительные системы (автоматизированные конструкторские бюро - производство на основе оборудования с ЧПУ - склад - бухгалтерия и т.д.);
  • внедрение объектно-ориентированных технологий разработок;
  • создание пользовательских приложений на базе компонентного подхода на операционных платформах Windows95 и WindowsNT;
  • всесторонний учет международных стандартов (например, CALS-стандарты);
  • внедрение CASE-технологий для создания и ведения программных приложений силами пользователей - специалистов прикладной области на основе бизнес - процессов предприятия;
  • создание объектно-ориентированных баз знаний, предназначенных для решения часто повторяющихся задач компьютерной подготовки производства (КПП).

МГТУ "Станкин" располагает интегрированным подходом к решению задач КПП с учетом выше перечисленных тенденций (рис. 1). Представлению данного подхода в основном и посвящен настоящий выпуск журнала. Кратко остановимся на каждой из семи составляющих этого подхода, перечислим материалы, демонстрирующие те или иные моменты, приведем ссылки на ранее опубликованные в данном журнале работы.

К вопросу методологии объектно-ориентированного анализа при решении задач КПП относится работа Семенова А.С. "Использование объектно-эволюционного анализа при решении задач технологического типа".

Принципиальные моменты методологии создания компьютерных интегрированных производств рассмотрено в статье В.Л. Сосонкина и Г.М. Мартинова "Современное представление об архитектуре систем ЧПУ типа PCNC". В ней анализируются перспективные подходы к объединению оборудования с ЧПУ в информационные системы.

Используемая в МГТУ "Станкин" CASE-технология состоит из следующих программных средств:

  • ИКС - интеллектуальная компьютерная среда [1,2];
  • T-FLEX CAD - средство для работы с параметрической графикой[3];
  • ИнИС - интегрированная интеллектуальная система [4].

В данном номере журнала присутствует статья С.А.Евдокимова, М.В. Никулина и А.В. Рыбакова "Использование принципа "Cам себе программист" при создании программных продуктов", посвященная ИКС.

Следует обратить внимание читателей на ИнИС - оболочку, в рамках которой накапливается прикладная база знаний пользователя, реализованы средства для управления и отображения текущего состояния процесса проектирования. ИнИС реализуется на ПЭВМ как надстройка над типовой средой программирования Windows (рис. 2).

За счет такого построения оболочки ИнИС реализована программная архитектура, позволяющая создавать открытые интегрированные системы. На базе этой архитектуры достаточно просто реализуются интегрированные системы совмещенного проектирования и технологической подготовки производства для технических объектов. Особенностью совмещенного проектирования является то, что работы над основным объектом ведутся согласованно во времени и пространстве с технологической подготовкой для его производства, включая проектирование и изготовление основных видов оснастки.

На основе предлагаемой CASE-технологии в МГТУ "Станкин" для предприятий России материализованы базы знаний по расчету и проектированию:

  • асинхронных электродвигателей (ИнИС /ЭД) [5];
  • штампов листовой штамповки (ИнИС/ЛШ) [6,7];
  • пресс-форм для литья пластмасс под давлением (ИнИС/ПФ) [8];
  • режущего и измерительного инструмента (ИнИС/РИ).

В состав базы знаний по каждому из направлений входит словарь понятий предметной области, функциональные зависимости (в форме аналитических выражений, реляционных таблиц, правил принятия решений, параметрических чертежей), базы данных и запросы к ним, сценарии проектирования и т.д. Для пользователя базы знаний доступны в виде самостоятельного продукта, но наибольшую ценность они имеют как необходимая часть системы автоматизированной поддержки инженерных решений (САПИР). Методика создания САПИР для решения задач КПП была изложена в работе [9].

В настоящем номере журнала вопросы CASE-технологии, баз знаний и систем автоматизированной поддержки инженерных решений представлены работами:

  • А.С. Давыдкина, А.М. Ульянова "Система автоматизированного проектирования пресс-форм для литья термопластов под давлением";
  • А.А. Краснова, В.И. Пичугина и Ю.В. Чередниченко "Проектирование штампов листовой штамповки при работе в САПИР"

Особенности компьютерных технологий, связанных с изготовлением, представлены работой В.Д. Вермеля и С.Г. Зарубина "Использование системы ГеММА 3D при производстве технологической оснастки на оборудовании с ЧПУ".

Вопросы организации производства описаны в работах Е.Б. Фролова, Лили Чанг и С.В. Высочина "Интегрированная система оперативного планирования и диспетчерского контроля цехом механообработки". Вопросы совмещенного проектирования и подготовки производства подробно были изложены в работе [5] на примере САПИР для электродвигателей.

Опыт работ МГТУ "Станкин" по решению задач КПП позволил выделить и классифицировать основные укрупненные разновидности базовых действий пользователя. Сводка этих действий приведена в табл. 1. Именно этот набор действий обеспечивается в интегрированном подходе, представленном на рис. 1.

Пространство объектно-ориентированного анализа, учитываемого при решении задач КПП, показано в табл. 2. Основные компоненты этого пространства: предметная область, базы данных и знаний, правила выполнения действий (процессов), графический интерфейс. При объектно-ориентированном анализе эти компоненты имеют три уровня решений: концептуальный, логический и физический. Проведенный по предлагаемой схеме объектно-ориентированный анализ позволяет получить программные спецификации, которые с помощью средств CASE-технологии обеспечивают получение программного приложения.

Таблица 1. Разновидности базовых действий пользователя,используемых в ходе решения задач КПП
  1. Заполнение данных в диалоге:
    • без контроля вводимых данных;
    • синтаксический контроль:
      • целые числа;
      • действительные числа;
      • алфавитно-цифровая информация;
      •  
    • семантический контроль;
    • выбор значений из ассоциативного списка.
  2. Выбор из таблицы:
    • с нормализацией значений;
    • по указанию пользователя;
    • по критериям отбора.
  3. Расчет значений на основе:
    • блока принятия решений;
    • вычислительной модели;
    • программных модулей из библиотеки программ.
  4. Компьютерная графика:
    • создание 2D/3D объектов;
    • компьютерный дизайн;
    • фиксирование ассоциативных связей;
    • создание сборок из элементов информации;
    • графическая визуализация;
    • оформление чертежей;
    • математические расчеты на основе 3D объектов (площадь, объем, метод конечных элементов и т.д.).
  5. Процессы планирования:
    • на уровне проекта - создание/ копирование/сохранение/удаление/формирование ФТЗ
    • на уровне сценария - создание/копирование/сохранение/удаление составляющих компонент объекта проектирования.
  6. Процессы принятия решений:
    • ознакомление с таблицей входных значений;
    • анализ результатов текущего состояния в символьной и графической форме;
    • утверждение текущих результатов;
    • пошаговый просмотр протокола выполненных функций на базе вычислительных моделей.
  7. Ознакомление с программной системой на уровне:
    • понятийной модели;
    • модели взаимосвязей;
    • БД с нормативно-справочной информацией;
    • вычислительных моделей;
    • графических прототипов чертежей;
    • передвижения по классификатору;
    • библиотеки бизнес - процессов.
  8. Сервисная поддержка:
    • представление сведений на уровне системы/проекта/процесса;
    • HELP-функция;
    • единые механизмы представления
    • единые механизмы управления программной системой;
    • управление цветовой гаммой.
  9. Подготовка программ для станков с ЧПУ:
    • геометрический редактор 2D/3D моделей;
    • технологические утилиты (выделение контуров, скругления, эквидистанты, формирование режимов работы оборудования и т.д.);
    • средства расчета траекторий инструмента;
    • тоновая раскраска поверхностей;
    • генерация постпроцессоров.

В заключение можно отметить, что МГТУ "Станкин" располагает оригинальным набором компонент для решения задач КПП в рамках всего жизненного цикла (рис. 3). При этом их основная часть является авторскими разработками. Выделенные на рисунке компоненты (T-FLEX CAD, СИАП, ГеММА и LOM-технологии) реализованы стратегическими партнерами университета.

Предлагаемый набор компонент включает как методические и организационные наработки по использованию вычислительной техники при проектировании и изготовлении объектов машиностроения, так и инструментальные программные средства, решающие вопросы CASE-технологии, функциональные базы знаний, инженерные расчеты, средства технологической подготовки производства, включая оборудование с ЧПУ, управления участком механической обработки и т.д.

Исходя из указанных тенденций, накопленного опыта по разработке и внедрению программных приложений на предприятиях России МГТУ "Станкин" активно участвует в Государственных и региональных программах по решению задач компьютерной подготовки производства в области машиностроения.

Мы надеемся, что этот номер журнала будет интересен и полезен в вашей работе.

По всем интересующим вопросам обращайтесь в МГТУ "Станкин".

Члены редколлегии
Ю.М. Соломенцев,
А.В. Рыбаков

Адрес: 101472, г. Москва, Вадковский переулок, дом 3а Телефон (095) 972 - 9472 Факс 481-5275