7.4. Автоматизация проектных работ

Немашинное технологическое проектирование. Методика проектирования термических подразделений не является совершенной. На выполнение ряда проект­ных процедур затрачивается слишком много времени. Многие проектные решения принимаются субъективно на основе установившихся традиций без всестороннего технологического обоснования. Проекты однотипных термических цехов, выпол­няемых различными способами, часто во многом разнятся. Большинство времени, отводимого на проектирование (до 90%), затрачивается на механическое выполнение однообразных (рутинных) процедур, выполняемых вручную и связанных с поиском, согласованием и переработкой информации, с проведением большого числа типовых расчетов, с оформлением графической и текстовой документации. И лишь незначи­тельное время (порядка 10%) проектировщик затрачивает на творческое проектное изыскание.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) в термическом производстве. Подобная методика требует улучшения, которое достигается при са­мом широком использовании средств автоматизации инженерно-технических работ и как наиболее перспективного направления - систем автоматизированного проекти­рования (САПР). САПР обусловливает наличие условий для математического моде­лирования проектных процедур (под процедурой здесь понимают совокупность ра­бот по выполнению любых проектных задач). В соответствии с задачами современ­ного производства САПР развивается в следующих направлениях: во-первых, разра­боткой и внедрением методов, ускоряющих решение проектных задач и существенно улучшающих качество проектных решений; во-вторых, обеспечением возможности для творческой работы проектировщиков и повышением производительности их труда.

САПР не исключает участия человека в разработке проекта, а лишь освобож­дает его от выполнения работы, не требующей профессиональной эрудиции, глубо­кого знания специфики термического производства. Весь объем работ по сбору, сис­тематизации и распределению информации, по трудоемким расчетам, по оформле­нию технологических и других документов поручают компьютерным системам.

САПР способствует широкому распространению прогрессивных технологиче­ских процессов, повышению точности расчетов, применению экономико-математических методов, внедрению совершенных организационных форм работы.

С помощью САПР решают в первую очередь задачи по отработке деталей на технологичность, определению места термообработки в производственном процессе, разработке технологических маршрутов и процессов термообработки, составлению планировок термических участков и др. Наиболее длительными и трудоемкими яв­ляются мероприятия по отработке деталей на технологичность и по разработке тех­нологических процессов термообработки. Как известно, эти мероприятия осуществ­ляют постепенно на различных этапах технической подготовки производства: при конструировании деталей, их изготовлении, при проектировании термических под­разделений; причем на этапе конструирования термисты работают совместно с кон­структорами; на этапе изготовления деталей термисты действуют совместно с тех­нологами смежных производств; на стадии разработки проекта термического цеха большинство проектных задач термисты решают самостоятельно. Использование САПР предусматривает стандартизацию или унификацию большинства производ­ственных, технологических и организационных элементов и факторов термической обработки, в том числе типоразмеров изделий; показателей их свойств; процессов обработки, оборудования и оснастки, планировок термических участков и т. п. Это ускоряет расчеты, сокращает число перебираемых проектных вариантов и, в конце концов, удешевляет проектирование.

В качестве средств автоматизированного проектирования необходимо преду­смотреть такую цифровую, буквенно-цифровую или другую систему кодирования технологических факторов и такие способы обработки информации, чтобы выда­ваемые ЭВМ документы были пригодны для непосредственного использования на рабочих местах термической обработки.

Наиболее ответственной и трудоемкой задачей являются разработка алгоритма САПР и составление программы для ЭВМ. Каждый алгоритм САПР в известной ме­ре является научным и практическим обобщением коллективного опыта проекти­рования.

Технология разработки САПР термического производства. При разра­ботке алгоритма сложная технологическая задача расчленяется на ряд частных задач. Алгоритм обычно включает ряд логических условий и действий, каждое из которых может иметь несколько решений. Трудность составления алгоритма состоит в необ­ходимости учета влияния большого числа различных факторов. Для преодоления чрезмерного числа факторов на них вводят ограничения. Работа часто выполняется в такой последовательности: вначале разрабатывают схему алгоритма в содержатель­ных обозначениях, затем вписывают алгоритмы в условных обозначениях, после че­го эту запись переводят на алгоритмический язык.

Схема алгоритма показывает совокупность действия и представляет собой ряд взаимосвязанных блоков, содержащих вычислительные и логические команды, вы­полняемые в определенной последовательности.

Программа для ЭВМ представляет собой описание алгоритма в терминах ал­горитмического языка. Для снижения трудоемкости при возможности следует при­менять стандартные программы.

При технологическом проектировании предусматривают внедрение прогрес­сивных технологических процессов, совершенного термического оборудования, ра­циональных планировок термических участков, обеспечение условий для ускорения научно-технического прогресса. Поэтому решением проектных задач в САПР долж­ны заниматься в первую очередь технологи-термисты, которые привлекают к работе программистов, математиков, экономистов.

САПР развивается по следующим направлениям:

1) интегральное (комплексное) проектирование, охватывающее все решаемые задачи от начала до конца. Для этого между свойствами изделий и производствен­ными условиями, с одной стороны, и намечаемыми технологическими процессами - с другой, устанавливаются зависимости и связи, которые соответствующим образом формализованы, математически описаны для возможности их решения на вычисли­тельной машине. При введении в ЭВМ соответствующей информации она по заданной программе перебирает возможные варианты термообработки и путем сопостав­ления их показателей выбирает оптимальный вариант. Эти действия осуществляются автоматически без участия проектировщика. Творческая деятельность последнего состоит в составлении алгоритма и программы. Однако из-за большого числа взаи­модействующих факторов, сложности формализации некоторых факторов эта схема применима лишь для решения несложных проектных задач для обработки сравни­тельно простых изделий;

2) выборочное проектирование, при котором весь комплекс работ проектиро­вания разделен на части и задачи по каждой части решают самостоятельно. Таким способом определяют, например, длительность нагрева и охлаждения деталей слож­ной конфигурации при одновременной их обработке большими садками и различ­ной степени плотности их укладки. В зависимости от сложности проектирования предусматривается то или иное непосредственное участие разработчика в детализа­ции проектных решений;

3) многоуровневая схема проектирования, которая предусматривает последо­вательное решение комплекса взаимосвязанных технологических, технических и ор­ганизационных задач. Каждый уровень показывает число проектных вариантов. Чис­ло и количество вариантов в рамках каждого уровня устанавливаются в зависимости от сложности решаемых задач. Совокупность показателей по всем уровням назы­вают обобщенной многоуровневой схемой САПР. Окончательно решение прини­мают лишь после того, как оно проанализировано по всем уровням и по всем ва­риантам.

При разработке сложных проектов число уровней и количество вариантов в каждом уровне может быть чрезмерно большим. Тогда либо вводят ограничения по уровням и по вариантам, либо всю работу проектирования разделяют на несколько частей и по каждой части составляют обобщенную многоуровневую схему. Путем такого применения САПР часто определяют предварительное решение сложной про­ектной задачи, которое затем путем диалога с ЭВМ детализируют.

На этапе конструирования многоуровневую систему используют для разделе­ния деталей на типовые группы по однообразию и подобию термообработки: по мар­кам стали, размерам и форме, по специфическим характеристикам, по показателям ТУ на свойства.

На этапе изготовления деталей многоуровневую систему применяют для опре­деления рационального места термообработки в производственном процессе, выбора процессов предварительной термообработки, улучшения технологичности заготовок для более эффективного формообразования деталей, а также для оптимизации про­цессов термического упрочнения, определения числа и степени централизации и де­централизации термических подразделений и выявления места расположения каждо­го подразделения на предприятии. Особое внимание при этом уделяют разработке комплексных технологических процессов и формированию сквозных поточных ли­ний с включением в нее процессов термообработки. Технологические факторы и ра­бочие приемы в таких комплексных процессах, как общий нагрев, давление, наклеп, остаточные напряжения, технологическое перемещение и т. п., используют для со­кращения производственного цикла изготовления и обработки, для возможности эф­фективного использования технологической наследственности и преемственности, а также совмещения с целью ускорения обработки, улучшения качества, повышения производительности и экономичности.

Подсистемы САПР ТП термических производств. При разработке проек­та на строительство нового или реконструкцию действующего термического подраз­деления многоуровневую систему САПР используют, например, для распределения номенклатуры изделий на типовые группы по однообразию или сходству термооб­работки; корректировки производственной программы с учетом поставки коопера­ции; разработки цехового технологического маршрута с указанием характера, числа и последовательности выполнения отдельных операций; комплексного определения взаимосвязанных производственных факторов и технологических параметров по ка­ждому фактору в рамках каждой операции (температурный режим, состав техноло­гических сред, способы выполнения операций, средства технологического осна­щения); составления планировок термических участков; нормирования процессов термообработки; определения требуемой квалификации рабочих-термистов; реше­ния вопросов по организации и по экономике; оформления и тиражирования проект­ной и другой документации.