авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский

государственный технологический университет «СТАНКИН»

А.В. Рыбаков, С.А. Евдокимов, А.А. Краснов

Создание

системы автоматизированной поддержки

информационных решений

при проектировании технологической оснастки Москва 2013 2 УДК 621:658.52.011.56 ББК 34.4 Р 93 Рецензент – профессор, доктор технических наук Б.М. Базров (Институт машиноведения Российской Академии Наук) Рыбаков А.В., Евдокимов С.А., Краснов А.А.

Создание системы автоматизированной поддержки Р информационных решений при проектировании технологической оснастки / А.В. Рыбаков, С.А. Евдокимов, А.А.

Краснов. — М.: ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», 2013. — 162 с.: ил.

В монографии рассмотрены вопросы переноса традиционного проектирования технологической оснастки в компьютерную среду, выделены особенности решения задач построения, эксплуатации и развития автоматизированных систем в машиностроении, совмещенного проектирования основного изделия и технологической оснастки для его изготовления.

Для научных и инженерно-технических работников, преподавателей, аспирантов и студентов вузов, занимающихся вопросами автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства в машиностроении.

УДК 621:658.52.011. ББК 34. © Рыбаков А.В., Евдокимов С.А., Краснов А.А., © ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН», Оглавление 1. Общие основания разработки технологической оснастки......................................................... 1.1. Особенности проектирования и изготовления технологической оснастки...................... 1.1.1. Модель деятельности специалиста в условиях 3D среды......................................... 1.1.2. Выбор CAD/CAE/CAM-систем для решения задач машиностроения..................... 1.1.3. Особенности внедрения CAD/CAE/CAM-систем на предприятии.......................... 1.2. Схема деятельности при проектировании и изготовлении ТО........................................ 1.2.1. Формулировка задачи................................................................................................... 1.2.1. Использование схемы деятельности с меняющимся уровнем детализации........... 1.3. Знание - новая парадигма управления................................................................................ 1.3.1. Знание в условиях организации................................................................................... 1.3.2. Модель жизненного цикла знаний на предприятии................................................... 1.3.3. Управление знаниями - предпосылка стратегического успеха................................. 1.3.4. Знания – основа организации проектирования ТО на заказ..................................... 1.3.5. Процесс управления знаниями на предприятии........................................................ 1.4. Деятельность конструктора по блочно - модульному проектированию в компьютерной среде.............................................................................................................................................. 1.4.1. Проектирование на основе моделей............................................................................ 1.4.2. Совмещенное проектирование основного объекта и оснастки................................ 1.4.3. Система автоматизированной поддержки информационных решений................... 1.4.4. ИнИС - основа объектно-ориентированной технологии........................................... 1.4.5. Особенности создания и использования систем автоматизированной поддержки информационных решений.................................................................................................... 1.5. Организация процесса проектирования и изготовления технологической оснастки на основе управляемой системы взаимосвязанных компьютерных моделей............................. 1.5.1. Традиционный процесс проектирования технологической оснастки...................... 1.5.2. Представление деятельности по решению задач машиностроения в компьютерной среде с использованием моделирования............................................................................... 1.5.3. Пример формализации процесса проектирования пресс-форм................................ 1.5.4. Итеративное управление проектированием и изготовлением технологической оснастки на базе набора компьютерных моделей в условиях информационно технологической среды........................................................................................................... 1.6. Возможность организации совмещенного проектирования основного изделия и технологической оснастки на основе системы автоматизированной поддержки информационных решений......................................................................................................... 1.6.1. Назначение САПИР....................................................................................................... 1.6.2. Архитектурная модель построения САПИР............................................................... 1.6.3. Состав программного обеспечения САПИР............................................................... 1.6.4. Организация деятельности........................................................................................... 1.6.5. Проектирование технологической оснастки в САПИР............................................. 2. Представление знаний в САПИР при решении задач, связанных с проектированием ТО... 2.1. Основы технологии создания программного продукта..................................................... 2.1.1. Недостаточность "коробочных решений"................................................................... 2.1.2. Традиционный подход к технологии создания программного продукта................. 2.1.3. Создание программного продукта с использованием инструментальных средств 2.1.4. Объектно-ориентированный подход в машиностроении.......................................... 2.2. Системы автоматизированной поддержки информационных решений.......................... 2.2.1. Особенности решения задач в машиностроении....................................................... 2.2.2. Проектирование на основе объектов........................................................................... 2.2.3. Повторное использование знаний............................................................................... 2.2.4. Инструментальные средства создания САПИР......................................................... 2.3. Система словарей - справочников данных......................................................................... 2.3.1. Словарь понятий предметной области........................................................................ 2.3.2. Список таблиц и табличные зависимости.................................................................. 2.3.3. Отбор строк из таблицы базы данных........................................................................ 2.3.4. Пример проектной процедуры "Выбор параметров калибра".................................. 2.4. Блоки принятия решений..................................................................................................... 2.4.1. Возможности блоков принятия решений.................................................................... 2.4.2. Язык спецификации блоков принятия решений........................................................ 2.4.3. Соглашения о связи БПР с языком программирования Си....................................... 2.4.4. Вычислительные модели.............................................................................................. 2.4.5. Программы планировщик и планировщик действий................................................ 2.5. Графическое параметрическое моделирование................................................................. 2.5.1. Параметрические прототипы чертежей и 3D-моделей.............................................. 2.5.2. Различные варианты исполнения деталей.................................................................. 2.5.3. Использование внешних фрагментов в графических моделях................................. 2.6. Пример компьютерной базы знаний для проектирования калибра-скобы двусторонней ГОСТ 18360-93.................................................................................................. 2.6.1. Представление объектов в САПИР............................................................................ 2.6.2. Параметрические прототипы чертежа калибра-скобы............................................ 2.6.2. Сценарий проектирования калибра-скобы............................................................... 2.6.3. Проектная процедура "Расчет исполнительных размеров".................................... 2.6.4. Создание объекта ИнИС "Калибр-скоба двусторонняя размерами от 3 до 10 мм (ГОСТ 18360-93)".................................................................................................................. 2.6.5. Пример проектирования калибра-скобы ГОСТ 18360-93....................................... 3. Использование САПИР при проектировании технологической оснастки............................ 3.1. Организация проектирования технологической оснастки в САПИР............................ 3.1.1. Использование САПИР конструктором.................................................................... 3.1.2. Использование САПИР экспертом............................................................................ 3.2. Примеры САПИР для проектирования технологической оснастки.............................. 3.2.1. Автоматизированное проектирование штампов для холодной листовой штамповки............................................................................................................................. 3.2.2. Особенности проектирования штампов для холодной листовой штамповки на основе системы Pro/Engineer................................................................................................ 3.2.3. Автоматизированное проектирование станочных приспособлений...................... 3.2.4. Автоматизированное проектирование резьбовых калибров................................... 3.2.5. Автоматизированное проектирование гладких калибров....................................... 3.3. Особенности проектирования технологической оснастки в САПИР............................ 3.3.1. Выбор варианта проектирования технологической оснастки................................ 3.3.2. Проектирование на основе типовых конструкций................................................... 3.3.3. Проектирование на основе отдельных объектов...................................................... 3.3.4. Создание чертежей из фрагментов объектов............................................................ 3.3.5. Соотношение использования различных вариантов проектирования................... 3.4. Взаимодействие пользователя с САПИР.......................................................................... 3.3.1. Работа с проектами..................................................................................................... 3.3.3. Ввод и редактирование исходных данных................................................................ 3.3.4. Заполнение динамической части компьютерной базы знаний............................... 3.3.5. Оформление результатов деятельности.................................................................... 3.5. Применение совмещенного проектирования основного изделия и технологической оснастки...................................................................................................................................... 3.6. Эффект от применения САПИР......................................................................................... Литература....................................................................................................................................... Список сокращений........................................................................................................................ 1. Общие основания разработки технологической оснастки 1.1. Особенности проектирования и изготовления технологической оснастки В настоящее время в мире возрастает роль компьютерной подготовки производства (КПП), основанной на современных CAD/CAE/CAM-системах, на специализированных компьютерных базах знаний, на высокоточном оборудовании с ЧПУ и при участии высококвалифицированных специалистов. Это связано с тем, что такая КПП позволяет резко сократить временные и материальные затраты, повысить производительность труда и обеспечить качество производимых изделий. В результате существенно возрастают конкурентные возможности предприятия на внутреннем и международном рынке. В настоящей монографии излагается опыт авторов по решению задач проектирования и изготовления технологической оснастки (ТО) в перечисленных выше условиях.

В организации производства явно наблюдается переход от технологий, основанных на интенсивном индивидуальном труде по созданию изделий, удовлетворяющих специфическим требованиям одного конкретного применения, к технологиям, основанным на планируемых капиталовложениях в разработку повторно-используемых компонент [1.1].

Это позволяет достаточно успешно организовывать производство «под заказ»

стандартизованных изделий в предметной области на основе унифицированных прототипов.

В машиностроении наиболее явно этот переход проявляется в процессе проектирования и изготовления технологической оснастки (пресс - формы, штампы, специальный режущий и мерительный инструмент, разработка управляющих программ и т.д.) (рис. 1.1).

Сегодня в составе каждого машиностроительного предприятия имеется служба по проектированию и изготовлению ТО. Обычно ее состав укомплектован по «остаточному принципу». Мировая практика показывает, что в новых условиях такой подход изжил себя. В мире проектирование и изготовление оснастки — все более и более становится специализированным наукоемким производством, хорошо оснащенным технически, программно и укомплектовано высококлассными специалистами.

Переход от функционального управления (инструментальное производство в составе головного предприятия) к процессно-ориентированному управлению (специализированное производство ТО) дает преимущества, которые основаны на том, что удается формализовать деятельность и сделать ее повторяемой [1.2]:

• алгоритм выполнения процесса определен, что позволяет организовать переход к «конвейерному проектированию и изготовлению» под заказ;

• по причине жесткой определенности алгоритма деятельности нивелируется роль административного руководителя (владельца процесса);

теперь он сам является ответственным исполнителем процесса;

• деятельность становится менее зависимой от внутренних изменений на предприятии (ротация персонала, временное отсутствие определенных сотрудников);

увеличивается норма управляемости;

• появляется возможность анализа процессов на основании собираемых показателей, что в купе с мероприятиями по совершенствованию текущего процесса ведет к эффективности будущих процессов, начиная со следующих экземпляров применения;

• совершенствование приносит видимый и ощутимый эффект по причине повторяемости деятельности;

• формализуются и закрепляются требования к знаниям участников процессов;

• существует возможность закрепить поток работ в рамках единого ИТ – решения класса Workflow;

появляется возможность проводить углубленный анализ различных параметров разсогласований при коллективном характере деятельности.

Рис. 1.1. Фазы развития производства технологической оснастки (ТО) в России Все это в целом позволяет совершенствовать стоимость, время и качество процесса проектирования и изготовления ТО, создает основу для управления операционными рисками.

Все эти изменения в организации работы предприятия базируются на постоянно развивающихся CAD/CAE/CAM-системах, открытых и пополняемых по мере необходимости базах знаний с нормативно – справочной информацией и переходе к использованию современного специализированного оборудования с ЧПУ.

На практике CAD/CAE/CAM-системы все больше и больше воспринимаются как инструмент, призванный обеспечить поддержку действий ведущих специалистов предприятия, которые определяют качество принимаемых решений при создании технологической оснастки. При этом CAD/CAE/CAM-системы призваны органически объединить интеллект человека и совокупность формализованных знаний, хранящихся в ЭВМ.

Компьютерная техника только помогает исполнителю, а не заменяет его. Освобождая исполнителя от значительной доли формальных и рутинных операций при КПП, CAD/CAE/CAM-системы резко повышают требования к его профессиональной подготовке, способности творчески мыслить, планировать свою деятельность, принимать и утверждать решения. За исполнителем оставлены вопросы, не поддающиеся формализации и требующие вмешательства специалиста. В тоже время исполнитель должен знать суть протекающих процессов и уметь целенаправленно управлять ими для достижения конечной цели. В мире давно отмечена тенденция, что с ростом уровня автоматизации бизнес - процессов на предприятии резко возрастают требования к знаниям и умениям инженерного уровня, однако падает потребность в квалифицированных рабочих.

В сегодняшних условиях все чаще и чаще организационно деятельность по проектированию и изготовлению ТО протекает в форме «малых предприятий» с числом участников от 5 до 20 человек. Такая организация работы повышает уровень специализации отдельных участников. При наличии Интернета и конкурентного выбора заказчику удается подобрать коллектив исполнителей с высокой квалификацией. При этом все работы выполняются на порядок качественнее, быстрее и дешевле, чем при традиционной организации деятельности по проектированию ТО в рамках одного предприятия.

Современные CAD/CAE/CAM-системы призваны способствовать коллективному режиму работы над проектом, когда одновременно большое число исполнителей работает над различными частями и стадиями проекта возможно даже в различных точках земного шара по схеме так называемого виртуального предприятия[1.3].

Основное идеологическое отличие современной КПП изделий машиностроения от традиционных подходов заключается в следующем. Большинство фирм-субподрядчиков при проектировании и производстве применяет систему работы, построенную по принципу “перекидывания задач через перегородку”. Здесь в качестве «перегородки» выступает граница между отдельными субподрядчиками. После того, как подписан акт о совершении сделки от одного субподрядчика к другому, первый получает премию за выполненную работу и приступает к выполнению следующего заказа. Например, сегодня на рынке, связанном с производством технологической оснастки (ТО), присутствуют поставщики четырех типов (рис. 1.2):

• поставщики базовых комплектующих для производства ТО. Продукты этих фирм на 100% основаны на материальной составляющей, при этом предлагаемая продукция допускает полную автономность от производства ТО на конкретном предприятии;

• поставщики CAD/CAE/CAM – систем. 100% нематериальная составляющая и низкий учет особенностей проектирования и изготовления ТО на конкретном производстве;

• поставщики станочного оборудования. 100% материальная составляющая и высокий уровень ориентации специализированного оборудования на производителей ТО – станки для высокоскоростной обработки (HSM), контрольно – измерительные машины (КИМ), электроэрозионное оборудование (ЭЭО) и т.д.;

консультанты по проектированию ТО на заказ. 100% нематериальная составляющая и • частичная интеграция с производителями ТО.

4.Специальное 3.Консалтинговое Степень интеграции оборудование для обслуживание предприятий заказчика в проекте изготовления ТО (5D, (дистанционные консультации, HSM, ЭЭО, КИМ и т.д.) обучение и т.д.) Проектирование ТО на заказ 100% интеграция Специализированная деятельность по 50%/50% проектированию и изготовлению ТО на «заказ»

1.Поставка базовых 2.Предоставление комплектующих и компьютерных средств полуфабрикатов для (базы данных, производства ТО базы знаний, (типовые обрабатывающие средства компьютерного центры, инструменты, моделирования и т.д.) блок-пакеты и т.д.) 100% автономность Степень нематериальности товара 100% материальная 100% нематериальная 50%/50% составляющая составляющая Рис. 1.2. Особенности организации деятельности при производства ТО Чаще всего эти поставщики со своими типами продуктов работают изолировано друг от друга. Поэтому эти поставщики отдельные работы обычно выполняются без учета особенностей их последующего совместного использования при проектировании и изготовления ТО у конкретного Заказчика. При этом весь процесс идет линейно, медленно, неэффективно и, в итоге, с большими затратами.

При новом подходе в качестве главного результата конструирования и изготовления выступают не бумажные чертежи и спецификации на изделие, а единая цифровая модель [1.4]. Эта модель определяет в терминах словаря понятий не только геометрическую модель, но и содержит всю взаимоувязанную информацию от самых ранний стадий до конструкторской, технологической и эксплуатационной стадий существования изделия (рис.

1.3). При этом традиционные чертежи и спецификации также могут существовать как в виде электронных копий на машинных носителях, так и в виде твердой копии на бумаге, но они есть лишь рабочая разновидность этого эталона. Собственно взаимодействие с цифровой моделью может быть реализовано вплоть до организации обмена данными средствами электронной почты. Эта возможность позволяет уже создавать и распределенные виртуальные предприятия по территории страны и мира.

Пример нового подхода к проектированию и изготовлению ТО демонстрирует фирма «DELCAM». В составе ее программных продуктов практически отсутствуют специализированные средства для выполнения чертежей («чертилка»). (В скобках заметим, что именно этот факт и ставят «в вину» фирме на российских предприятиях). И в тоже время каждая шестая пресс — форма в мире сделана с использованием программных продуктов этой фирмы.

Рис. 1.3. Компоненты системы автоматизированной поддержки информационных решений при проектировании и изготовлении технологической оснастки (на примере пресс - форм для литья) Возможность совмещения этапов разработки и подготовки производства изделия обеспечивается на основе:

• наличия единой цифровой модели, включающей словарь понятий и взаимоувязанные модели конструктора, технолога и производственника;

наличия развитого аппарата фрагментации конструкции ТО на уникальные и типовые • компоненты;

• появления возможности аппарата записи функциональных отношений, и, в первую очередь, в графике (параметризация и ассоциативные связи между графическими объектами) как при построении моделей отдельных деталей, так и при создании сборок;

• возможности компьютерного моделирования ТО на всех фазах его жизненного цикла;

• возможности коллективной работы над проектом;

• автоматизации вспомогательных операций (выпуск документации, подбор информации из баз данных с нормативно-справочной информацией, выполнение типовых расчетов, электронная рассылка информации по рабочим местам и т.д.).

Именно построению (часть 2) специализированной программной компоненты для выполнения деятельности по проектированию и изготовлению ТО в условиях информационно — технологической среды (PLM/CAD/CAE/CAM систем + Интернет/Интранет (ЛВС) + оборудования с ЧПУ + контрольно – измерительных машин + компьютерные базы знаний и т.д. ) и использованию (часть 3) будет уделено основное внимание в настоящей монографии (рис. 1.4).

Создание и использование компьютерных баз знаний при проектировании технологической оснастки Часть 1. Общие основания Часть 2. Представление Часть 3. Использование разработки ТО в условиях знаний в САПИР при САПИР при компьютерного моделирования и решении задач, связанных с проектировании ТО накапливания баз знаний проектированием ТО 1.1. Особенности проектирования и 2.1. Основы технологии создания 3.1. Организация изготовления ТО программного продукта проектирования ТО в САПИР 1.2. Схема деятельности при 2.2. Система автоматизированной 3.2. Примеры САПИР для проектировании и изготовлении ТО поддержки информационных проектирования 1.3. Знания - новая парадигма решений технологической оснастки управления 2.3. Система словарей- 3.3. Особенности 1.4. Деятельность конструктора по справочников данных проектирования блочно – модульному проектированию 2.4. Блоки принятия решений технологической оснастки в в компьютерной среде 2.5. Графическое САПИР 1.5. Организация процесса параметрическое моделирование 3.4. Взаимодействие проектирования и изготовления 2.5. Пример компьютерной базы пользователя с САПИР технологической оснастки на основе знаний для проектирования 3.5. Применение совмещенного управляемой системы калибра – скобы двухсторонней проектирования основного взаимосвязанных компьютерных ГОСТ 18360 - 93 изделия и технологической моделей оснастки 1.6. Возможность организации 3.6. Эффект от применения совмещенного проектирования САПИР основного изделия и технологической оснастки на основе САПИР Рис. 1.4. Структура построения работы 1.1.1. Модель деятельности специалиста в условиях 3D среды Доминирующая роль графических систем в машиностроении связана с тем, что от до 80 % информации на предприятии представлено в графической форме.

Как показывает практика и опыт работы в различных графических системах пользователю - машиностроителю, использующему компьютерную среду в своей повседневной деятельности, должны быть предоставлены такие условия работы, при которых он всегда:

может оперировать понятиями и правилами, которые составляют суть его • профессиональной деятельности и используются им в ходе выполнения повседневной работы;

• знает, что ему можно и нужно делать в текущей ситуации дальше для выполнения производственной цели;

• может решить текущую задачу с использованием ПЭВМ, если не в полностью автоматическом режиме, то в автоматизированном режиме вплоть до выполнения отдельных доработок в ручном варианте;

• может вернуться к ранее полученному решению и, при необходимости, может рассмотреть процесс развития изделия проектирования во времени.

В компьютерной среде в обобщенном виде модель взаимосвязи компонентов для реализации процесса проектирования в машиностроении реализуется через цепочку «замысел – конструктор – цифровая модель – технолог – техпроцесс – изделие» (рис. 1.5.).

I.Механизмы воздействия на модель А.Восприятие текущего состояния ТО:

А1.Интеллект;

Ц А2.Базовые знания жизненного цикла ТО;

и А3.Умения и навыки по работе ф с компьютерной средой.

Полная НС р Б.Знания исполнителя, необходимые хронология И о для работы в компьютерной среде: развития с в Б1.Система именования сущностей и событий о ходе п Сохранение атрибутов, выделяемых в ТО;

выполнения а протокола Б2.Управление компонентной структурой проекта от о я действий ТО;

начального к л в ходе Б3.Представление набора отношений, текущему ТС н выполнения увязывающих сущности и атрибуты в до конечного м проекта единую структуру;

состояния и о Б4.Ассоциативная двунаправленная связь (НС, ТС, КС) т д отдельных элементов в структуре ТО. КС е е В.Компьютерная база знаний:

л л В1.Нормативно – справочная информация;

ь ь В2.Ограничения и критерии отбора;

В3.Модели прототипов типовых узлов;

В4.Типовые сценарии проектирования.

Т О II.Выработка представления о текущем состоянии ТО Рис. 1.5. Обобщенная модель взаимосвязи компонентов компьютерной среды для реализации процесса проектирования технологической оснастки в машиностроении В компьютерной среде возможности воздействия пользователя во многом определяются восприятием конструктора и технолога (“Исполнители”) текущего состояния объекта, представленного в виде «цифровой модели». Это воздействие в последнее время основывается на использовании WIMP – средств: окна, пиктограммы, меню, указатели и т.д.

и обычно напрямую зависит от интеллекта, базовых знаний о жизненном цикле, умения и навыков исполнителей по работе с компьютерной средой. В обобщенной модели возможности исполнителей по воздействию на “Цифровую модель” основаны на восприятии текущего состояний объекта, а условия выработки представления у исполнителей о текущем состоянии “Цифровой модели” базируются на знании нормативно – справочной информации, наличии накопленного опыта и т.д. Знания, необходимые для непосредственной работы, предполагают понимание «деловой прозы» предметной области, возможные принципы создания конструкции, ее членения на стандартные, типовые и оригинальные части, условия их сопряжения и т. д.

В компьютерной среде для удобства работы исполнителя необходимо обеспечить сохранение протокола действий в ходе выполнения проекта. Эта возможность позволяет сохранять существенные контрольные точки, в которые исполнитель может вернуться при неблагоприятном развитии процесса проектирования в ходе дальнейшего выполнения работ.

Как показывает практика для исполнителя очень удобно наличие средств, обеспечивающих ведение хронологии развития событий о ходе выполнения проекта от начального состояния до конечного. Между этими крайними состояниями исполнитель может иметь набор текущих состояний, который определяется только объемом наличной внешней памяти на компьютере пользователя.

Представленная модель в общем виде соответствует организации работ исполнителей с различными компьютерными технологическими средами и в эту модель укладывается большинство современных графических систем, образующих основу для построения корпоративной информационной системы предприятия в машиностроении.

К наиболее типичным зарубежным представителям, успешно работающим в области создания ТО с использованием 3D цифровой модели, можно отнести программные продукты PowerSolution (фирма DELCAM), NX (фирма Siemens), Creo (Pro/E) (фирма PTC), CATIA и т.д. Из отечественных программных продуктов к этой четверке можно отнести систему T FLEX CAD. Сразу отметим, что в большинстве случаев зарубежные программные продукты практически не адаптированы под условия эксплуатации в России (по станочному парку, по материалам, режимам эксплуатации, нормализованным компонентам и т.д.).

1.1.2. Выбор CAD/CAE/CAM-систем для решения задач машиностроения Ядро программно-методического комплекса КПП современного производящего предприятия (КБ + Завод) составляют CAD/CAE/CAM-системы (рис. 1.6).

3.Изготовление (САМ):

- оборудование с ЧПУ;

- LOM – технологии;

- плазовое производство;

- КИМ 2.Инженерные расчеты, 4.Оформление компьютерное технической Применение моделирование (САЕ) документации компьютерного и кинематика по ЕСКД моделирования в машиностроении 1. Создание 5.Компьютерная твердотельной проектирование конструкции технологической (CAD) 6.Анимация и оснастки сборка конструкций Рис. 1.6. Виды деятельности, претерпевшие наиболее существенные изменения при использовании компьютерного моделирования в машиностроении Наиболее наукоемкой частью CAD/CAE/CAM-систем является трехмерная графика (3D-графика). Ключевым элементом 3D графики выступает параметризованная объектно ориентированная система геометрического моделирования, обеспечивающая легкость в обращении и гибкость в работе программы, возможность фиксации ассоциативных связей между отдельными элементами конструкции, стандартные интерфейсы для выполнения инженерных расчетов и реализации процессов изготовления [1.5-1.8].

Необходимый набор компонентов, включаемых в CAD/CAE/CAM-системы, приведен на рис. 1.7. На рис. 1.8 приведено текущее состояние основных фирм изготовителей графических систем. На этом рисунке у UGS, IBM/Dassault выделены вновь приобретенные программные пакеты других разработчиков. Переходные работы внутри фирмы от «старого»

к «новому» поколению программного пакета указаны стрелками.

CAD/CAE/CAM-системы 2. Трехмерное 3. Функциональные 4. Технологическая 6. CASE—средства геометрическое модули подготовка моделирование производства (CAD) (CAM) 2.1. Графическое 2-х и 3.1. Метод конечных 4.1. Подготовка 6.1. Создание 3-хмерное ядро элементов (FEM) для управляющих прикладных (Parasolid, Axis, прочностного, программ для приложений Granitе, частное) теплового и т.п. оборудования с ЧПУ пользователя анализов 2.2. Базовый набор 3.2. Проектирование 4.2. Виды обработки: 6.2. Построение трехмерных операций оснастки (штампы, - фрезерная;

пользовательского пресс-формы, - токарная;

интерфейса режущий и - электроэрозионная;

мерительный - гравировка инструмент и т.д.) 2.3. Средства 3.3. Инженерные 4.3. Обслуживание 6.3. Объектно оформления чертежей расчеты (САЕ) координатно - ориентированная по стандартам (ЕСКД, измерительных технология ISO, ANSI и т.д.) машин обработки 2.4. Параметризация 3.4. Моделирование 4.4.Моделирование 6.4. Интерфейсы с (D-CUBED, T-FLEX, кинематики и динамики обработки на другими частная) механизмов оборудовании с ЧПУ CAD/CAE/CAM системами 2.5. Работа с 3.5.Работа с «тонким 4.5. Генерация произвольными листом металла» постпроцессоров поверхностями 2.6. Простота 4.6. Реализация обучения и высокоскоростной эксплуатации обработки 1. Управление жизненным 5. СУБД циклом изделия (PLM) 5.1. Каталоги 1.1. Управление коллективной работой нормализованных 1.2. Работа в сети Internet элементов Рис. 1.7. Состав компонент Область Работы Комплексное Поддержка использования с 2D и 3D решение на базе 3D жизненного цикла CAD модели, изделия, Фирма системами CAD/CAE/CAM - PLM поставщик системы Inventor Нет собственного Нет собственного Autodesk решения решения (США) AutoCAD T-FLEX CAD Топ системы Нет собственного T-FLEX DOCs (Россия) решения TeamCenter UG NX UGS Solid Edge (ФРГ) IMan IDEAS PTC CREO Parametric Windchill CREO Enterprice (США) Catia V5 SmartTeam Dassault SolidWorks (Франция) ENOVIA Catia V Рис. 1.8. Текущее состояние основных производителей 3D графических систем 1.1.3. Особенности внедрения CAD/CAE/CAM-систем на предприятии Процесс внедрения любых информационных технологий [1.9] на предприятии охватывает планирование и реализацию множества технических, организационных, структурных вопросов, изменений в общей культуре предприятия. Процесс внедрения новых подходов при проектировании и изготовлении ТО основан на четком понимании возможностей информационных технологий, разнородного специализированного оборудования, применяемого инструмента и т. д.

Ключом к успешному внедрению новых подходов к производству ТО является готовность предприятия воспринять новую технологию организации деятельности между всеми исполнителями и новый стиль управления, то есть четкое руководство и организованность по отношению к наиболее важным этапам и процессам проектирования и изготовления ТО. Чтобы принять взвешенное решение относительно инвестиций в процессы проектирования и изготовления ТО, предприятия вынуждены производить оценку на совместимость разнородных компонент, участвующих в этом процессе (рис. 1.2).

На практике предприятия часто вынуждены производить оценку таких компонент, опираясь на неполные и противоречивые данные. Это к тому же усугубляется недостаточным знанием всех возможных «подводных камней» использования CAD/CAE/CAM-систем с конкретным оборудованием и особенности их применения для решения задачи проектирования и изготовления технологической оснастки.

Пользователи CAD/CAE/CAM-систем должны быть готовы к необходимости долгосрочных затрат на эксплуатацию, частому появлению новых версий и возможному быстрому моральному старению систем (практически каждые полгода появляется новая модификация), а также к постоянным затратам на обучение новых сотрудников и повышению квалификации действующего персонала.

1.2. Схема деятельности при проектировании и изготовлении ТО Сегодняшнее неудовлетворительное качество проектирования ТО можно объяснить следующими моментами:

• Отсутствием единой теоретической основы, охватывающей весь комплекс разнородных задач, используемых в практической деятельности;

• Избытком уникальных методов проектирования, которые к тому же трудно сравнивать;

• Дефицитом экспериментальных оценок и проверок, получаемых результатов;

• Большим временным разрывом между проектированием ТО и их практическим использованием в ходе промышленной эксплуатации;

• Не системная подготовка специалистов.

Для преодоления этих моментов необходимо переосмыслить процесс проектирования ТО в условиях компьютерной поддержки интеллектуальной деятельности так, чтобы появилась убедительная основа для организации коллективной формы деятельности, повторного использования проверенных принципов и лучших практик [1.9].

Определение общей схемы организации деятельности призвано предоставить практикам - разработчикам ТО - инструменты, необходимые для того, чтобы лучше понимать, компоновать и сравнивать отдельные практики и методы, и делать свою работу более эффективно. На ее основе машиностроительные предприятия смогут строить целостную и просчитываемую административную структуру. При этом данная схема позволяет машиностроительным предприятиям осуществлять переход к компьютерной подготовке производства. В то же время общая схема деятельности призвана определить развитие образования для подготовки молодых разработчиков ТО.

Независимо от вида ТО, создаваемой для производства тех или иных технических систем, вырабатываемых решений, применяемых методов или вовлечённых организаций, общее основание теоретических основ проектирования ТО включает элементы, представленные повсеместно используемыми понятиями и характеристиками. Примерами таких важных понятий являются заказ с требованиями, собственно деятельность по проектированию и изготовлению ТО, команда исполнителей, ТО в одном из возможных видов представления (заказ, комплект конструкторско – технологической документации, собранная в «металле», эксплуатируемая в производстве), бизнес-возможность и заинтересованное лицо (заказчик). Эти понятия и взаимосвязи между ними позволяют составить картину общей схемы деятельности и могут быть использованы для организации информационной поддержки процесса проектирования ТО (рис. 1.9).

Активные участники общей схемы: заказчик и команда исполнителей. Важной характеристикой команды исполнителей является наличие накопленных практик решений. С развитием информационных технологий появилась возможность по новому использовать накопленные практики решений. В настоящей монографии сделана попытка изложить авторский подход к компьютерной поддержки процессов проектирования ТО.

При этом общая схема деятельности выступает как спецификация, a реализация общего основания подразумевает наличие программной платформы, обеспечивающей автоматизированную поддержку информационных решений при проектировании и изготовлении ТО.

1.2.1. Формулировка задачи В общем задача состоит в том, чтобы создать масштабируемые, расширяемые и удобные языковые инструменты и программные средства информационной поддержки деятельности специалиста при проектировании и изготовлении ТО, которые позволят описывать суть имеющихся и будущих методов и практик так, чтобы:

• разработчики-практики могли на их основе компоновать, сопоставлять, оценивать, адаптировать, внедрять, моделировать и измерять эффективность вновь создаваемых решений в области проектирования ТО с использованием достижений ИТ;

• исследователи могли при необходимости расширять и вносить новые решения в ТО;

• преподаватели - обучать языковым инструментам и программным средствам поддержки новые поколения разработчиков.

планирует Заказчик Программа выпуска нового обеспечивает изделия выступает бизнес средством для возможность материализации реализации программы выпуска формирует позволяет реализовать поддерживает / оплачивает Виды представления ТО:

- принципиальная схема;

Заказ с -конструкторско – требованиями к технологическая проверяется на технологической соответствие документация;

оснастке (ТО) -ТО, собранная в «металле»;

-ТО, эксплуатируемая в нормируются производстве.

виды и этапы деятельности направляет выполняет Деятельность по Команда проектированию и исполнителей изготовлению ТО Заказа применяет регламентирует и формирует типовую часть учитывает Компьютерная решений, принятых по поддержка метода умолчанию проектирования ТО Накопленные практики решений (Организация использует управления знаниями) Рис. 1.9. Общая схема организации деятельности по проектированию и изготовлению ТО «под заказ» с использованием компьютерной поддержки и накопленных решений Схема деятельности позволяет определить и понять базовые методы компьютерной поддержки, обеспечивающие многократное использование лучших решений, накопленных в ходе практической работы по проектированию и изготовлению ТО.

Однако, возможность практического определения методов с высоким уровнем повторного использования, это еще не все, что мы хотели получить. Методы, определяемые с помощью схемы деятельности и их компьютерная поддержка, предоставляют возможность динамического развития. Это позволяет контролировать результаты использования практик.

В итоге (например, в конце итерации или проекта по проектированию ТО) такой подход помогает ретроспективно оценить метод и адаптировать его на основе полученного опыта.

Это расширяет возможности традиционного понимания описания метода проектирования при использовании ИТ.

Обычно описание метода представляется как то, что нужно осуществить, а входящие в это описание деятельности выполняются практиками (аналитиками, разработчиками, производственниками, руководителями проектов и т.д.) в некотором порядке, чтобы получить результат, заданный определением. Точка зрения, что «команда исполнителей образует «живой» компьютер, а процесс - это программа деятельности для команды», не всегда срабатывает для такой творческой работы, как проектирование и изготовление ТО на заказ.

Реальное проектирование ТО требует гибкости, интенсивного сотрудничества многих специалистов, и часто основано на интуитивном использовании метода проб и ошибок.

B итоге схема деятельности должна определяться с помощью проблемно ориентированного языка, который обладает статической основой (синтаксис и правила корректности), позволяющей эффективно определять методы, и дополнительными динамическими аспектами, помогающими использовать, адаптировать и моделировать их в ходе будущей практической деятельности [1.9].

1.2.1. Использование схемы деятельности с меняющимся уровнем детализации Описание схемы деятельности позволяет легко охватить весь спектр задач и использовать ее как словарь или как дорожную карту деятельности для определения практик и целых методов. Практики могут быть определены на любом уровне детализации. Есть два крайних варианта: очень неформальный и очень строгий. Во многих случаях будут использоваться промежуточные варианты. Но во всех случаях взаимосвязь между ключевыми понятиями в организации деятельности по проектированию ТО будет строиться исходя из рис. 1.10.

Методы Составлены из Сценарии Определены через Действия Описываются в терминах Словарь понятий Рис. 1.10. Взаимосвязи между ключевыми понятиями в ходе организации интеллектуальной деятельности 1.3. Знание - новая парадигма управления Новая парадигма управления проектированием и изготовлением ТО в условиях информационной поддержки деятельности опирается на неразрывную связь основополагающих процессов - деятельности, обучения и организации.

В качестве метапроцессов в модели использования знаний выступают коммуникация и рефлексия. Субпроцессы модели реализуются на трех уровнях - индивидуальном, групповом и институциональном.

Управление знаниями и способность организации к обучению становятся ключевой компетенцией политики управления качеством на современном предприятии машиностроения. В научном мире большой популярностью пользуется концепция "обучающейся организации" [1.28]. Разработанные на ее базе модели и методы имеют высокую эвристическую ценность, помогают менеджерам более глубоко и плодотворно организовывать деятельность по накоплению и сохранению интеллектуальных ресурсов предприятия.

В этой связи особый интерес представляет тот факт, что на первый план управленческих исследований стала выдвигаться новая концепция. Ее основу составляют три взаимосвязанные компонента - обучение, деятельность и организационный процесс, т.е.

производные от знания [1.10].

1.3.1. Знание в условиях организации Знание — это важный ресурс предприятия. Очевидно, что знания есть на каждом предприятии, и каждое предприятие ими управляет. Различие в том, насколько это управление осознанно.

Сначала рассмотрим принципиальные различия, которые не дают применять к знаниями подходы, успешно используемые для управления физическими, материальными и финансовыми ресурсами [1.14]:

• Человек, передающий знание, остается его владельцем - одно знание может передаваться неограниченное количество раз, и при передаче знания у него становится на одного владельца больше.

• Знание не изнашивается, скорее, наоборот - при постоянном использовании оно развивается и становится более ценным.

• Знание существует виртуально и может быть как формализованным (явным), так и персонализированным (скрытым);

другие ресурсы существуют объективно.

Таким образом, мы приходим к необходимости формирования нового управленческого подхода, который будет учитывать эти отличия.

В рамках анализа различий между финансовым и интеллектуальным капиталом некоторые исследователи указывают на ряд важных элементов теории познания организации.

В частности в теории познания описывают пять основополагающих признаков знания как интеллектуального капитала на предприятии [1.10].

1. Знание - это способность предприятия на основе внутренних и внешних наблюдений постоянно распознавать явления во всех областях своей деятельности. Это должно проявляться через оценки, впечатления, предпочтения и вытекающих отсюда ограничений на деятельность.

2. Знание - это состояние постоянной бдительности предприятия, внимательного и чуткого отношения к самым "незначительным" признакам перемен, сигналам "раннего предупреждения". Знание означает также осторожное отношение к чересчур поспешным оценкам, в противном случае оно излишне и теряется смысл его приобретения.

3. Знание является творцом языка. Новые опыт и идеи часто не могут быть с достаточной точностью выражены и коммуницированы в сообществе специалистов с помощью общепринятых символов и понятий. В таком случае предприятие должно найти свой собственный язык и формы выражения специфического для него знания.

Если такой способ коммуникации найден, то это значит, что предприятие следует правилу: выработка общепонятного языка важнее, чем поиски ответа на вопрос какая из сторон права. Общий язык - результат трудного, длительного процесса. Он не может возникнуть случайно или по указанию сверху.

4. Знание означает также способность предприятия упреждать события, "формировать" будущее. Динамика знания должна быть направлена на развитие способности предприятия к видению будущего, а не на простую консервацию только существующего (известного).

5. С позиции знания компетенция как точка пересечения текущей задачи или ситуации со способностями человека является не стабильным преимуществом, а динамичным событием, т.е. продуктом взаимодействия вызова, ответственности, творчества и самого процесса разрешения задачи или ситуации. В этом смысле компетенция не может быть создана только путем обучения. Компетенция формируется и оказывается плодотворной лишь в благоприятных условиях.

Создание таких условий и является важной задачей управления знаниями, внедряемой через политику управления на предприятии.

1.3.2. Модель жизненного цикла знаний на предприятии Все без исключения предприятия взаимодействуют со средой для достижения своих целей. Основной целью любого предприятия является производство и предоставление продукции и/или услуг потребителям. Для достижения этой цели сотрудники предприятия используют собственные знания, знания партнеров, поставщиков и потребителей в собственных бизнес – процессах, а также в процессах взаимодействия и сотрудничества [1.11].

В жизненном цикле знаний (ЖЦЗ), как в жизненном цикле любой сферы деятельности, можно выделить пять основных этапов [1.12]: выявление потребности в знаниях, производство (создание) знаний, хранение, распространение и потребление знаний (рис. 1.11).

1. Выявление 2. Создание знаний знаний Организация деятельности на основе знаний Организация взаимодействия Клиенты Поставщики Организация связи Бизнес процесс 5. Использование знаний (телефон, e-mail) Партнеры Потребители 4. Распространение 3. Хранение знаний знаний Рис. 1.11. Жизненный цикл знаний Этапы хранения и распространения знаний в условиях ИТ и Интернета достаточно хорошо освещены в литературе. Другие этапы ЖЦЗ, связанные с выявлением, созданием компьютерной формы представления и использованием знаний при проектировании технологической оснастки, будут подробно представлены в настоящей монографии.

Особенности сложившейся организация взаимодействия информационных ресурсов предприятия при традиционном проектировании ТО приведены на рис. 1.12. На этом рисунке пунктиром выделены моменты, которые практически не задействованы при нынешней системе организации управления знаниями. Бизнес знания предприятия о процессе проектирования ТО практически оставлены на «самотек».

Словарь понятий -Структура построения;

Базовые -Таблицы с нормативно – Знания, знания: справочной информацией;

собираемые -ГОСТы;

-Эскизы графических Список экспертами -справочники;

типовых элементов;

допустимых в ходе значений для -Инженерные расчеты. работы -ОСТ, СтП, РМ;

понятия -книги и т.д.

Явные знания Интеллектуальный ресурс: Бизнес-знания предприятия о ТО Формирование ресурса 1.Модель построения технологического Традиционная процесса 4.Модель система моделей, 3.Коммуникационная организационно – учитываемая при модель производственной проектировании и структуры изготовлении ТО 2.Структурная модель построения ТО Использование ресурса Задачи, решаемые при производстве ТО Рис. 1.12. Особенности организации взаимодействия информационных ресурсов предприятия при традиционном проектировании ТО Традиционная политика управления интеллектуальной деятельностью на предприятии в ходе проектирования ТО практически полностью «отдана» на усмотрение специалиста (рис. 1.13). Методы, системы или возможности (средства), потребные для достижения результата (в нашем случае проектирование и изготовление ТО), чаще всего определяются изобретательностью конкретных исполнителей (это подчеркивается пунктирными линиями на рисунке). Пошаговое нормирование деятельности практически отсутствует или применяется ко всему результату в целом.

Политика управления деятельностью предприятия:

Постоянное совершенствование качества продукции ГОСТы, Справочники, Книги, Специалист Стандарты предприятия Результат деятельности Измерение результатов: т.е.

претензии заказчиков, брак и т.д.

Рис. 1.13.Традиционное управление интеллектуальной деятельностью по результатам 1.3.3. Управление знаниями - предпосылка стратегического успеха Управление знаниями лишь в том случае превращается в важнейший фактор создания благ и обеспечивает конкурентные преимущества, если в самой концепции оно рассматривается не в качестве структурного звена контроля, а понимается и формируется в свете ориентации на новые возможности, связанные с появлением систем информационной поддержки интеллектуальной деятельности.

Классическая парадигма управления знаниями, которая сформировалась на базе детального разделения труда, представляет, по сути, дифференцирование и сегментирование процессов обучения, деятельности и организации. Эти три основные сферы активности предприятия «существуют» как разнотипные научные дисциплины, включая педагогику, науку о труде и теорию организации, а также соответствующие модели поведения (практику).

Быстрый рост глубоких теоретических и практических знаний долгое время затушевывал то обстоятельство, что в рамках классической парадигмы проводилось разграничение между технологическими, психологическими и социально-культурными компонентами, которые в принципе составляют единое целое. Соответственно и коммуникация протекала и протекает преимущественно в пределах отдельных сфер деятельности.

Сложившаяся деятельность в условиях дифференцирования и сегментирования обучения, труда и организационного процесса требует больших затрат времени и соблюдения определенных иерархических правил. В классическом варианте сегментирование обычно начинается с обучения (приобретения знаний), документально выражающегося в квалификации, которая определяет допуск к выполнению определенного вида деятельности (функций). Хотя сегодня и утверждается мысль о необходимости учебы в течение всей трудовой жизни, тем не менее считается, что деятельность (возможность) как основополагающая структура может стать продуктивным в решении задач и ситуаций, если ему предшествует усвоение необходимых специальных знаний.

От деятельности опять же отделен организационный процесс, т.е. аспект коммуникаций. Организация деятельности является типично управленческой задачей. Так, к практике фрагментации обучения специалиста, обусловленной высокой степенью специализации труда, добавляется и его изолированность от коллективного характера современного труда на предприятии.

Однако общее развитие, особенно внедрение информационных технологий, приводят к созданию новых условий деятельности. Обучение, деятельность, организация являются замкнутыми, параллельно протекающими процессами. Учеба - это труд и она должна быть организована. В то же время человеку все чаще приходится работать, постоянно обучаясь, и чтобы справиться с возникающими задачами, требуется относительная автономия организационной компетенции на рабочих местах и согласованность в принятии ключевых решений.

1.3.4. Знания – основа организации проектирования ТО на заказ В широком смысле эта монография посвящена внедрению технологии автоматизированной поддержки информационных решений задач пользователем в условиях информационно – технологической среды. Прежде всего, ответим на один из основных вопросов: а что же мы имеем в виду, называя решения "информационными"?

Ведь и при традиционном проектировании в машиностроении с карандашом и кульманом используется огромное количество разнообразной информации! Дело в том, что способы получения, хранения, обработки, представления и использования информации при традиционном проектировании с карандашом и кульманом существенно отличаются от соответствующих способов, возникающих при переходе к информационной поддержке интеллектуальной деятельности в компьютерной среде. (В скобках отметим, что это отличие ведет к существенным изменениям навыков и умений пользователя и таким образом влияет на изменения и в среде обучения). В чем же заключаются эти существенные изменения?

Приведем простой пример.

Начертив отдельные детали конструкции ТО с помощью карандаша и кульмана, разработчик может собрать, увидеть и оценить в целом будущее изделие только после «реализации в металле» (рис. 1.14). При этом возможные информационные связи между отдельными элементами проектирования разработчиком зафиксированы и учтены в конкретном результате и оформлены в виде чертежа. Т.е. используемые (и учитываемые) знания (зависимости и ограничения) между элементами построения остались в «голове»

исполнителя и не доступны для повторного применения в дальнейшем.

Кроме того, для формирования элементов и конструкций, задания различных характеристик материалов и ввода данных о них в таблицы и спецификации разработчику необходимо держать в голове большой ворох разнородной информации либо иметь под рукой кучу справочников, ГОСТов и стандартов предприятий. Это также не способствует согласованности деятельности в коллективе разработчиков и часто служит источником не понимания и внесения ошибок в итоговые результаты деятельности.

Отложенное тестирование Идея Набросок Оформление Реализация чертежа Рис. 1.14. Принципиальная схема организации деятельности в ходе проектирования ТО на основе карандаша и кульмана В последствии по отдельным чертежами материализуются детали и как результат всей деятельности коллектива специалистов появляется итоговая конструкция. При этом количество нестыковок и ошибок напрямую зависит от квалификации и степени ответственности отдельных участников разработки. Обычно такие ошибки обнаруживаются уже в процессе изготовления, а еще хуже – в процессе эксплуатации. Влияние на организацию деятельности по проектированию ТО таких обнаруженных ошибок на рис. 1. обозначено как отложенное тестирование и ведет к вынужденным итерациям в ходе деятельности. Именно из-за такой организации деятельности, предусматривающей взаимодействие большого коллектива специалистов только по средствам чертежно – конструкторской документации, возможны большие материальные потери (рис. 1.15).

Процесс проектирования ТО с использованием системы автоматизированной поддержки информационных решений в компьютерной среде может быть реализован принципиально по - другому. В нем ключевую роль играет накопленная и структурированная информация о геометрических, физических и идентификационных характеристиках, содержащаяся в отдельных объектах. Из этих объектов в ходе интеллектуальной деятельности разработчик может формировать информационную модель конструкции ТО (чаще всего в 3D – форме). Здесь заметим, что при необходимости разработчик в рамках текущего проекта может пополнять базу используемых объектов. В дальнейшем собранная из накопленных объектов модель служит основой для автоматического создания рабочих чертежей.

Рис. 1.15. Влияние отложенного тестирования при проектировании ТО на основе чертежа Виртуальное построение в компьютерной среде детальной информационной модели ТО и явное сохранение принятых ограничений позволяет всем участникам процесса проектирования произвести полноценный анализ обеспечиваемых характеристик на самых ранних этапах проектирования (еще даже до выхода полного комплекта готовых чертежей, не говоря уже о реализации «в металле»). Параллельно все результаты деятельности по проектированию ТО визуально представимы в 3D-виде (рис. 1.16).

В объектах, используемых в компьютерной модели конструкции ТО, применяется заранее накопленная и структурированная информация. Поэтому всегда следует помнить, что степень информационности (и соответственно интеллектуальности) элементов модели зависит не столько от используемой графической системы (T FLEX CAD, UG, CREO и т.д.), а в большей степени от того, сколь хорошо и правильно структурирована и накоплена информация о базовых объектах. Закончив проектирование всех элементов ТО можно произвести подробный анализ с обеспечением наглядности результатов выполненной работы.

Применение 3D модели весьма полезно, поскольку разработчику зачастую трудно обнаружить все нестыковки и коллизии в рабочем пространстве, да и просто обратить внимание на все элементы невозможно из-за их огромного количества в итоговой конструкции ТО.

Идея 3D модель объекта Чертежи Реализация Тестирование изделия до Анализ изготовления в «металле»

Визуализация результатов Рис. 1.16. Возможности по решению задач машиностроения при переходе к организации деятельности на основе компьютерного моделирования Наличие единой компьютерной базы знаний в коллективе исполнителей позволяет одинаково интерпретировать результаты и достичь большей согласованности в совместной деятельности.


При соблюдении технологии проектирования параллельно по мере насыщения конструкции ТО отдельными объектами все таблицы автоматически заполняются промежуточными результатами. По результатам всей конструкторской деятельности автоматически формируется итоговая спецификация на текущую конструкцию.

Вся необходимая информация содержится в объектах, находящихся в специально подготовленных базах знаний и данных, предварительно создаваемых при помощи специальных инструментальных средств (CASE-средства). В этом случае все пользователи избавлены от необходимости держать в голове огромный объем норматино – справочной информации: она уже привязана к используемым объектам и автоматически вызывается по мере их применения в текущей модели конструкции ТО.

Таким образом, в ходе компьютеризации новый смысл обретает софизм «Что важнее, метод или результат?». Метод должен быть настолько ясным и эффективным, чтобы пользователи при его использовании могли потратить большую часть требуемых интеллектуальных усилий на получение результата, а не на изучение собственно метода.

При выпуске любой качественной продукции необходимо строгое соблюдение технологии производства. Этого требует и информационное моделирование.

Работая в графических системах и стараясь побыстрее создать трехмерную модель, разработчик часто забываем о технологии, которую здесь также надо неукоснительно соблюдать, и «валит» все объекты в одну кучу с получением полной неразберихи на чертежах. В свою очередь, нежелание приводить в порядок огромное количество беспорядочно установленных объектов в текущей конструкции приводит к трудностям при создании рабочей документации в графической системе и переходу в 2D-программы для доработки чертежей. Если же вы работаете технологично, то получение рабочих чертежей по 3D модели не вызовет особых затруднений.

Соблюдение технологии при объектном информационном моделировании позволяет по завершении проектирования всей ТО получить в автоматическом режиме качественные рабочие чертежи конструкции, спецификации и таблицы с промежуточными результатами.

Степень их детализации и информационности будет зависеть от качества наполнения компьютерной базы данных и подготовленности пользователей к деятельности в условиях используемой информационно – технологической среды.

1.3.5. Процесс управления знаниями на предприятии Предлагаемая в работе политика управления интеллектуальной деятельностью предприятия – это стратегия, обеспечивающая достижение поставленных результатов при проектировании ТО на основе концентрации внимания на компьютерных инструментальных средствах поддержки деятельности разработчика, в отличие от традиционного подхода, ориентированного на измерение результатов post factum [1.13]. В нашем случае эти инструментальные средства представлены в виде системы автоматизированной поддержки информационных решений (САПИР) и компьютерной базы знаний (КБЗ) (рис. 1.17.).

Рис. 1.17. Управление деятельностью с помощью средств информационной поддержки При этом политика предприятия по управлению интеллектуальной деятельностью «зашита» в рабочие механизмы САПИР по переводу требований Заказчика в конкретные виды действий для достижения результата. Здесь используется совершенно новая идея для автоматизации деятельности: САПИР использует политику управления интеллектуальной деятельностью, в которую включены средства планирования деятельности и достижения результатов.

Предлагаемые средства информационной поддержки интеллектуальной деятельности по проектированию ТО стремятся структурировать в точках принятия решений диалоговое обдумывание в элементы плана деятельности для каждого специалиста и каждой функции.

Использование САПИР в корне меняет роль высшего руководства предприятия, ориентированного на результаты, получаемые в ходе интеллектуальной деятельности.

Компьютерные средства информационной поддержки деятельности для достижения результата становятся во главу угла, а собственно результаты – только мерой того, насколько хорошо была внедрена в рабочую среду политика управления деятельностью на предприятии. При использовании САПИР результаты при проектировании ТО становятся более предсказуемыми и не так сильно зависят от успехов или ошибок отдельных специалистов.

Перед САПИР и политикой управления интеллектуальной деятельностью большое будущее в ходе модернизации промышленности России. Эта система, которая объединяет и то и другое, может концентрировать инженерный талант разработчиков на требованиях Заказчика, а талант управленца — на совершенствовании и координации плана совместных действий всего коллектива предприятия в целом для достижения конкретного результата.

Органичное введение САПИР в существующую культуру предприятия позволит усилить присущие ему преимущества. Это позволит не просто слепо копировать западный (японский, американский или любой другой) опыт, а усилить возможности предприятия на всех этапах коллективной разработки продукта рыночного спроса на основе ИТ и политики управления. Насколько эти два компонента будут согласованы друг с другом в ходе коллективной деятельности, определяет будущее производящего предприятия машиностроения в условиях рынка.

Предлагаемая здесь модель процесса управления знаниями исходит из того, что анализ и представление о реальности, а следовательно, и создание новой реальности на предприятии возможны лишь на базе трех основных процессов - деятельности, обучения и организации. Линейность (слева направо и сверху вниз) нашего письменного способа коммуникации (текстов) предполагает (прежде всего, в графической форме) и линейный характер протекания процесса и построения иерархических отношений. Модель может быть правильно понята лишь тогда, когда процессы представляются как одновременные, замкнутые и синхронно реализуемые (рис. 1.18).

1. Метапроцессы Коммуникация Рефлексия 2. Замкнутые и синхронные основные процессы Деятельность Обучение Организация интеллектуальной производственной деятельности 3. Непрерывно осуществляемые процессы и субпроцессы типа:

Восприятие Сбор и Планы и Действие Желание Оценка анализ решения данных В ходе этих процессов используется, преобразуется и создается знание следующих трех формальных категорий:

Институционализированное знание. Неявное знание в группе. Неявное знание у индивидуума.

Выступает в явной форме текстов, опыта, предварительных решений и т.п. Возникает при разрешении Неопределенное, неявное знание Тенденция к канонизации. Усваивается с текущих задач и ситуаций в виде в форме предчувствий, интуиции, помощью учебных программ. опыта, идей, открытий и т.п. предположений, предвидений, Индуцирует главным образом так Индуцирует преимущественно утопий и т.д. Способствует называемое продуктивное обучение. инновационное обучение. творческому обучению, созданию Проблемы связаны с сохранением и Проблемы связаны с признанием новой реальности.

применением. и распространением.

Рис. 1.18. Модель процесса использования знаний в ходе интеллектуальной деятельности (на примере проектирования ТО) На рисунке в качестве метапроцессов использованы коммуникация и рефлексия. Под коммуникацией будем понимать поток и обмен информацией всех видов и во всех направлениях. Коммуникация предопределяет качество контактов и связей на всем предприятии, которые не только возникают благодаря ей, но и влияют на нее. Обратная связь - важнейшая составная часть коммуникации. Для высокоразвитых коммуникационных процессов характерно множество типов обратной связи. На практике возникают разнообразные трудности в сфере коммуникации. Монологовые режимы вместо диалоговых, проблемы приемлемости информации и ее достоверности - лишь немногие из симптомов наличия коммуникационных барьеров в обучении и применении знаний.

Рефлексия в отличие от изучения является метапроцессом сложного обучения.

Рефлексия - это состояние беспокойства, которое возникает под влиянием постановки под вопрос "абсолютных" истин, умозрительных моделей, конструкционных принципов окружающей действительности, знаний, ценностей, прямых и косвенных следствий и т.п.

Коммуникация и рефлексия - это, по сути, мета-метапроцессы, которые в принципе не имеют конца и не могут быть завершены.

Субпроцессы этой модели могут, с одной стороны, протекать плавно и последовательно, с другой - иметь рекурсивный, круговой характер. В то же время они легко комбинируются, давая каждый раз разные результаты.

Субпроцессы реализуются на трех уровнях. В "обучающихся организациях" эти субпроцессы обычно зарождаются и протекают на индивидуальном и групповом уровнях.

Ключевой задачей управления знаниями является организация третьего, институционального уровня, т.е. структур и политики по отношению к внутрифирменным и внешним процессам производства, распределения и использования знаний (научные исследования и разработки, профессионализация, управление человеческими ресурсами и т.п.). На этих трех уровнях осуществляется ряд частных процессов.

1. Восприятие в данном контексте понимается как чувствительность. Это способность к раннему распознаванию проблем, шансов, угроз, ресурсов;

знание различных перспектив и потребностей в средствах их поддержки;

знание о возможном распаде сложной реальности на составные части, возникновении ложной динамики и "псевдопроизводства" в результате фундаментальных противоречий в структуре организации.

2. Поиск и анализ информации (данных, сообщений, знаний и т.п.) чреват прежде всего проблемами научно-стратегического, методологического и экономического характера, связанными с идентификацией знания и его источников (в том числе гипотетических) и расходами на обработку информации. Перед разработчиком встает вопрос о приоритетности знания: какое знание признать, предпочесть или же проигнорировать и исключить как подозрительное в смысле качества или надежности.

В любой системе имеется привилегированное знание, другое же знание, так называемое любительское (например, молодых или, наоборот, пожилых людей), в расчет не принимается.

3. В ходе субпроцесса "планирование и принятие решений" особенно выразительно проявляется необходимость новой парадигмы управления знаниями, которая исключила бы сегментирование деятельности, обучения и организационного процесса. Эти три основополагающих процесса окажутся эффективными, если они будут интегрированы, т.е. синхронизированы и увязаны друг с другом. Стратегическое значение процесса "организация" в виде планов и решений в рамках процессов "деятельность" и "обучение" становится сразу же очевидным, если он не ограничивается только индивидуальным (персональным) уровнем, а переходит на групповой и институциональный уровни. Именно в этом и заключается главная задача управления знаниями на предприятии.

4. Субпроцесс "действие" следует понимать как использование знаний, как акции, методы, подходы. Хотя действие часто нуждается в коррекции и корректируется, по сути, оно необратимо. Это относится прежде всего к уже свершившемуся действию.

Необходимые коррективы могут быть внесены в новые, будущие действия, поэтому каждое действие несет с собой шансы для нового начала.

5. Действие чрезвычайно тесно связано с субпроцессом, который на схеме обозначен как желание. В рамках этого субпроцесса возникает вопрос о власти: можно ли эффективно действовать против собственной и чужой воли. Для успешных действий на предприятии необходимо, прежде всего, наличие желания. Это возможно лишь при согласованности явного и неявного знания, при наличии навыков труда и опыта.

Приемлемость желания у разработчиков на предприятии должна обеспечиваться соответствием между ожиданиями и возможностью их исполнения.

6. Если желание вступает в конфликт с властью, то задействуются различные оценочные системы, которые и составляют основу процесса оценок. Оценка в рассматриваемом контексте отражает личную установку людей, которая складывается сознательно или неосознанно. Эта установка находится в динамике двоякого горизонта: во-первых, это нечто данное, реальное, так называемое фактическое состояние;

во-вторых, есть еще "нефактическое состояние", что должно бы быть, нечто желаемое (в психоаналитическом смысле), своего рода предвидение, "реальная утопия". Поэтому оценка и является подлинным двигателем развития.

Применение этой модели управления знаниями в дальнейшем демонстрируется на процессах сбора, хранения, распространения и использования знаний при проектировании ТО. Методика состоит в выявлении точек использования знаний в ходе деятельности, связей между ними и определении подходящих источников знаний и программных инструментов управления деятельностью коллектива специалистов.

Системная модель, увязывающая девять ключевых факторов в ходе создания ТО в современных производственных условиях, приведена на рис. 1.19.

1.4. Деятельность конструктора по блочно - модульному проектированию в компьютерной среде 1.4.1. Проектирование на основе моделей Использование компьютера в ходе проектно-конструкторской деятельности прошло несколько этапов. В начале компьютер использовался как электронный кульман. В этом варианте из средств вычислительной техники, и в первую очередь из ПЭВМ, создается «электронный карандаш», с помощью которого отдельно взятый конструктор выражает свое «Я». Однако такое использование ПЭВМ позволяет в основном имитировать только видимый результат деятельности конструктора – создание сборочных и деталировочных чертежей, построение спецификаций и т.д.

Использование новой информационной технологии способствует переходу от выпуска только чертежно-конструкторской документации к быстрому созданию в рамках предприятия новых разработок по функциональным требованиям, информации о компонентах и описанию процессов с использованием моделей объектов. Такой процесс проектирования обладает большей степенью «разумности», чем простое получение чертежно-конструкторской документации с использованием средств ПЭВМ. Это обеспечивается на основе того, что предприятие определяет и фиксирует в компьютерной форме свои собственные методы разработки как серию логических правил – деловых процессов.

6. Рост требований к потенциальным компетенциям исполнителей для выполнения машиностроительной части заказа по производству ТО 8. Использование системы 5. Подготовка и переподготовка автоматизированной кадров для работы в условиях поддержки информационных информационно – технологической решений по проектированию среды при проектировании и ТО для основных переделов изготовлении ТО машиностроения 7. Ориентация на 2.Прозрачность деятельности использование типовых на основе формализованных и (апробированных) схем и зафиксированных стандартов, решений. Использование использующих единые лучшего мирового опыта словарь понятий и НСИ, типовые сценарии деятельности 1. Тактическая цель: Сокращение времени и обеспечение требуемого качества проектирования и изготовления технологической оснастки (ТО) 4. Стратегическая цель: сокращение времени и обеспечение требуемого качества изготовления основного изделия машиностроения 9. Сокращение времени реакции на 3. Возможность перехода к поток производственных заказов на компьютерному моделированию основе: для минимизации натурных - управления проектами;

экспериментов при - управления логистикой проектировании ТО комплектующих.

Рис. 1.19.Системная модель, увязывающая 9 ключевых моментов в ходе создания ТО В ходе таких процессов более аккуратно учитывается замысел конструктора. Без учета замысла конструктора чертежный вид сверху на сердечник статора и ротора электродвигателя - это всего лишь функционально несвязанные наборы параллельных контуров. Но как только конструктор и ПЭВМ будут понимать, что в плоскости этих сердечников должны присутствовать (и при этом не выходить за его пределы) рабочие пазы, отверстия под крепеж и т.д., и что эти элементы могут изменяться по расположению, количеству, размерам в зависимости от исходных данных и электромагнитного расчета. Кроме того, эти геометрические фигуры сами выступают в качестве базовых исходных данных для последующего проектирования (например, штамповой оснастки). Все это вместе взятое придает принципиально новые возможности предприятию по проектированию различных исполнений объектов на заказ с применением ПЭВМ.

Использование моделей объектов позволяет конструктору работать в терминах «деловой прозы», что дает возможность ему сосредоточить свое внимание на реализации собственно разработки, а не на вычерчивании геометрии или борьбе с различными программистскими ухищрениями. Помимо того, использование моделей объектов позволяет конструктору задавать отношения между отдельными свойствами как внутри объекта, так и между разными объектами в рамках разработки единой конструкции. Принципиально, что отношения между свойствами охватывают не только геометрические характеристики, но и многие другие показатели, которые по замыслу конструктора существенны в данной разработке. Все это вместе взятое позволяет наиболее полно зафиксировать замысел конструктора в информационной модели. Например, сгенерированный по правилам проектирования объект «крепеж», помещенный в лист статора и/или ротора, автоматически создает отверстие в заготовке. При этом если удалить объект «крепеж», то отверстие тоже исчезнет.

Организация разработки на основе компьютерных моделей объектов - это нечто большее, чем просто геометрия и топология. В модели под конструкцией объекта понимается совокупность признаков, включающая:

• словарь понятий, содержащий перечисление наиболее существенных свойств объекта в предметной области;

• состав и структуру конечного изделия (в дальнейшем перерастает в спецификации на конструкцию);

• функциональные требования к отдельным частям конструкторских решений, согласованных между собой через словарь понятий двунаправленными ассоциативными связями;

• взаимную компоновку частей отдельных конструкторских решений в рамках некоторой глобальной системы координат конструкции, учитывающую накопленные правила комплексирования из типовых решений;

• возможность получения информационно выразительного представления о принятых решениях как в компьютерной форме (включая возможности 3D анимации объекта), так и в форме чертежно-конструкторских документов;

• возможность выполнения всестороннего компьютерного моделирования, обеспечивающего контроль за соотношениями как между отдельными свойствами объекта, так и всего объекта в целом.

Конструкция отдельной детали представляется совокупностью следующих признаков:

• состав (части);

• форма поверхности (элементарная и сплайновая);

• взаимное расположение отдельных частей в рамках локальной системы координат, учитывающей накопленные правила по взаимосвязи между отдельными частями;

• состояние поверхности;

• размеры поверхности;

• марка материала детали.

В условиях, когда графическое представление взаимоувязано двунаправленными связями через модели отдельных объектов со всеми аспектами разработки, можно говорить о создании разумной производственной модели, обеспечивающей структуризацию производственного процесса на основе средств вычислительной техники. Для конструкции, созданной по данному принципу, упрощается и последующая деятельность технолога. Это связано с тем, что на конкретные детали в стандарте предприятия обычно существует унифицированный технологический процесс и управляющая программа для станков с ЧПУ, на которые при необходимости ссылается технолог или заполняет в них только переменную часть.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.