К числу CALS-стандартов относятся стандарты, посвященные электронной структуре изделий и описывающие требования к электронной модели и электронному макету изделия.
Электронная структура изделия (ЭСИ) (ГОСТ 2.053-2006) – электронный конструкторский документ, содержащий состав сборочной единицы, комплекса или комплекта и иерархические отношения между его составными частями и некоторые другие данные в зависимости от назначения изделия. Содержательную часть ЭСИ обычно представляют в виде текста на языке Express и визуально в форме многоуровневого списка или в виде графа, вершины которого соответствуют составным частям изделия (сборочным единицам, комплексам, комплектам, деталям), а ребра определяют связи между составными частями.
Различают функциональную, конструктивную, производственно-технологическую, физическую, эксплуатационную и совмещенную разновидности ЭСИ. В функциональной ЭСИ описывают назначение и функции изделия и его частей. Конструктивная ЭСИ предназначена для отображения конкретных технических решений, определяющих конструкцию комплексов, сборочных единиц и комплектов. Производственно-технологическая ЭСИ служит для отображения особенностей технологии изготовления и сборки изделия. Физическая ЭСИ соответствует одному конкретному экземпляру изделия и сопровождает изделие в процессе его эксплуатации. В эксплуатационной ЭСИ отображают информацию о тех частях изделия, которые подлежат обслуживанию и/или замене в ходе эксплуатации. Совмещенная ЭСИ включает в себя отдельные разновидности ЭСИ.
Электронная модель изделия (ЭМИ) (ГОСТ 2.052-2006) – набор данных, которые определяют свойства, необходимые для изготовления, контроля, приемки, сборки, эксплуатации, ремонта и утилизации изделия.
|
|
Стандарт ГОСТ 2.052 устанавливает общие требования к выполнению ЭМИ в машиностроении и приборостроении.
1. Состав данных должен соответствовать потребностям в конструкторской информации на всех стадиях жизненного цикла. В соответствии с ISO 10303 электронная конструкторская модель изделия включает в себя геометрические данные, данные о конфигурации изделия, административные данные, неструктурированные данные.
2. Должна обеспечиваться возможность поддержки установленных регламентов и процедур процесса проектирования в части доступа к данным, их использования и модификации. Это необходимо для того, чтобы не нарушить целостность и корректность электронной модели.
3. Средства поддержки электронной модели изделия должны обеспечивать возможность параллельного проектирования. Это означает, что информация, полученная на очередном этапе проектирования, немедленно должна стать доступной для решения других задач.
4. Состав данных и средства поддержки должны обеспечивать управление конфигурацией изделия. Например, машиностроительное изделие характеризуется многовариантным составом и конфигурацией, означающее, что изделие может иметь несколько модификаций в соответствии с требованием покупателя, может состоять из различных элементов в зависимости от условий производства, рынка и материально-технического снабжения. Стандарт ISO 10303 STEP и его подраздел AP203 определяет представление конструкторских данных о машиностроительном изделии согласно концепции управляемой конфигурации. Термин «управляемая конфигурация» означает возможность определения комплектации изделия в зависимости от условий проектирования, производства или заказа. Более того, согласно стандартам обеспечения качества ISO серии 9000, поставщик обязан предоставить потребителю возможность выбора комплектации изделия.
|
|
5. Средства поддержки электронной модели изделия должны обеспечивать преобразование информации, получаемой из различных источников в стандартный электронный вид. В общем случае информация об изделии может быть получена из следующих источников: непосредственно в формате STEP из систем CAD/CAM; преобразованием форматов электронных данных, полученных в различных автоматизированных системах; путем сканирования бумажной документации и ее перевода в электронный вид.
PDM-системы
В настоящее время для работы с электронной моделью изделия используются средства автоматизации, относящиеся к классу PDM-систем (Product Data Management – системы управления производственной информацией ).
Согласно стандартам серии ISO 9000 PDM-система должна выполнять следующие функции:
- однозначно идентифицировать варианты каждого изделия;
- идентифицировать состояние изделия, находящегося в разработке или уже поставленного потребителю;
- управлять модификацией изделия, проводимой более чем одним человеком;
- обеспечивать координацию работ по модификации многочисленной продукции, производимой в одном или более местах;
- идентифицировать и прослеживать все мероприятия и изменения, вызванные изменившейся заявкой, начиная с самого зарождения до выпуска продукции.
|
|
Перечисленные функции реализуются за счет:
- хранения электронной модели изделия с использованием международных стандартов (ISO 10303, ISO 8879, и т.д.);
- организации доступа к электронной модели изделия для ПО с помощью программных интерфейсов (API), для персонала с помощью клиентских приложений;
- тесной интеграции с существующими у пользователей решениями.
Система поддержки электронной модели изделия является трехзвенной системой. Основными компонентами системы являются сервер хранения данных на основе СУБД, сервер предварительной обработки данных и клиентские части (рис. 6.1).
Рисунок 6.1. Структура PDM-системы
Сервер хранилища. Сервер хранилища содержит информацию пользователей и предоставляет доступ к ней. На сервер хранилища стекается вся информация от предприятий, участвующих в процессе проектирования, поэтому доступ к серверу производится через Интернет.
Сервер обработки данных. Сервер обработки данных выполняет предварительную обработку данных перед их загрузкой или получением от сервера хранилища. Один сервер хранилища может обслуживать несколько серверов обработки данных. Каждое предприятие в зависимости от размеров должно иметь один или несколько серверов обработки данных.
Клиентская часть. Клиентская часть представляет собой пользовательское приложение для работы с хранилищем данных. Данное приложение способно работать на разных типах компьютеров в разных операционных системах. Клиентская часть обеспечивает возможность доступа пользователя к данным об изделии в соответствии с имеющимися потребностями и полномочиями: просмотр и редактирование структуры изделия, проведение процессов утверждений или изменений в конструкции. Клиентская часть также обеспечивает программный интерфейс с другими прикладными системами, поддерживающими и управляющими процессами закупок, планирования, производства, эксплуатации.
Низкоуровневый интерфейс доступа к электронной модели изделия основан на терминах пользователя (сущностях используемых прикладных протоколов) и является более простым для освоения, но и более привязанным к модели изделия. В качестве обрабатываемых сущностей STEP выступают несколько групп данных.
Геометрические данные. Эта группа данных предназначена для работы с геометрическими сущностями: чертежами, твердотельными и поверхностными моделями и т.д.
Данные о конфигурации изделия. Эта группа данных работает с идентификационными данными, историей создания, ведомостями и спецификацией, вариантами комплектации изделия (применимостью), взаимозаменяемостью деталей, извещениях об изменениях и т.д.
Неструктурированные данные. С помощью этой группы данных удается хранить в ЭМИ документацию, программное обеспечение, мультимедийные данные и т.д.
Высокоуровневый интерфейс системы построен по аналогии с широко известным языком запросов к реляционным БД – SQL.
Контрольные вопросы
1. Какие задачи решаются с помощью CALS-технологий?
2. Перечислите основные стандарты обмена данными в САПР. Охарактеризуйте их.
3. Что такое электронная модель изделия?
4. Назовите основные функции PDM-систем.
5. Какие компоненты входят в структуру PDM-системы?
7. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫПО КУРСУ «ПС САПР»
Каждая из представленных ниже лабораторных работ рассчитана на четыре аудиторных часа. В ходе выполнения лабораторной работы студент должен выполнить предложенное задание и подготовить отчет о проделанной работе. Форма сдачи лабораторной работы предполагает демонстрацию выполненного задания и знаний теоретической части вопроса, рассмотренного в лабораторной работе.
Отчет по лабораторным работам должен содержать:
- тему и цель лабораторной работы;
- вариант задания на лабораторную работу;
- краткое описание проделанной работы;
- результаты работы;
- ответы на контрольные вопросы;
- выводы.
Лабораторная работа №1
Тема: «Разработка чертежа детали в системе AutoCAD»
Цель работы: Изучить возможности среды AutoCAD для создания чертежей.
Теоретические сведения
Назначение системы. Первые версии системы AutoCAD, разрабатываемой американской фирмой Autodesk, появились в начале 80-х годов двадцатого века. Постоянное развитие системы, учет замечаний, интеграция с новыми продуктами других ведущих фирм, сделали AutoCAD мировым лидером на рынке программного обеспечения [11, 12, 15, 31, 34, 43, 45].
Первые версии AutoCAD содержали инструменты для простого двухмерного черчения. Постоянное развитие функциональных возможностей системы привело к тому, что AutoCAD стал удобным "электронным кульманом".
Большим преимуществом системы AutoCAD является возможность последующего формирования электронного архива чертежей. Каждый из созданных файлов чертежа легко редактируется, что позволяет быстро получать чертежи-аналоги по чертежам-прототипам.
Для облегчения процесса выпуска проектной документации можно разрабатывать «библиотеки стандартных элементов». В качестве стандартных элементов могут выступать как целые файлы, так и их отдельные части. Эта идея стала хорошим стимулом для создания на базе системы AutoCAD локальных рабочих мест по конструкторским, архитектурным и другим направлениям, а также для разработки новых специализированных систем. Мощным дополнением к этому является возможность использования языков программирования.
В систему включены специальные средства для контролирования стандартов предприятий, позволяющих управлять слоями, стилями и т. п.
Система AutoCAD позволяет выполнять достаточно сложные трехмерные построения в любой плоскости пространства и отображать их на видовых экранах с различных точек зрения. Механизм пространства листа и видовых экранов дал возможность разрабатывать чертежи с проекциями трехмерных объектов или сооружений. В системе AutoCAD по одной модели можно получить несколько листов чертежного документа.
Способы ввода команд. Весь диалог с системой идет на языке команд. Самый простой способ ввода команд – это набор их на клавиатуре в командной строке в ответ на приглашение Command: (Команда:). После набора команды на клавиатуре необходимо нажать клавишу <Enter>. Другим способом ввода команд является выбор соответствующих пунктов меню или кнопок панелей инструментов. Прервать выполнение любой команды можно, нажав клавишу <Esc>.
Единицы измерения. AutoCAD может работать в двух линейных единицах измерения: в миллиметрах и дюймах и различных угловых единицах, причем единицы в процессе работы могут меняться.
Типы примитивов. Отрезки, дуги, окружности и другие графические объекты являются примитивами системы AutoCAD.
Примитивы могут быть простыми и сложными. К простым примитивам относятся следующие объекты: точка, отрезок, окружность, дуга, прямая, луч, эллипс, сплайн, однострочный текст.
К сложным примитивам относятся: полилиния, мультилиния, многострочный текст, размер, выноска, допуск, штриховка, вхождение блока или внешней ссылки, атрибут, растровое изображение. Кроме того, есть пространственные примитивы, видовые экраны.
Способы ввода координат точек. Существуют следующие способы ввода координат точек:
- с помощью мыши;
- ввод абсолютных координат точки с клавиатуры, например: 65,113.24(точка с двумя координатами: X = 65 мм, Y= 113,24 мм);
- относительный ввод в декартовых координатах с клавиатуры, например: @50,25.Данная запись означает, что новая точка задается относительно предыдущей (что определяет символ "@") со сдвигом по оси X вправо на 50 мм и сдвигом по оси Y вверх на 25 мм;
- относительный ввод в полярных координатах с клавиатуры, например: @33.5<45. С имвол «<» интерпретируется как знак угла. В данном примере новая точка задается относительно предыдущей. Расстояние между ними в плоскости равно 33.5 мм, а вектор из предыдущей точки в новую образует угол 45° с положительным направлением оси абсцисс. Расстояние должно быть положительным, а значение угла может быть представлено числом с любым знаком;
- указание с помощью функций объектной привязки. Доступ к функциям объектной привязки осуществляется либо через панель Object Snap (объектная привязка), либо через контекстное меню.
Существуют следующие виды объектных привязок:
- 
– использование отслеживания с помощью промежуточной точки;
- 
– смещение от другой (вспомогательной) точки;
- 
– конечная точка;
- 
– средняя точка;
- 
– точка пересечения двух объектов или их продолжений;
- 
– точка мнимого пересечения двух объектов или их продолжений (т. е. пересекаются только проекции объектов на текущую плоскость построений);
- 
– точка продолжения;
- 
– центр дуги, окружности или эллипса;
- 
– точка квадранта дуги, окружности или эллипса (это точки, расположенные на 0°, 90°, 180° и 270°);
- 
– точка касания;
- 
– перпендикулярно объекту;
- 
– параллельно объекту;
- 
– точка вставки текста, блока, внешней ссылки;
- 
– узловая точка;
- 
– ближайшая к объекту точка;
- 
– без использования объектной привязки;
- 
– настройка постоянных режимов привязки.
Режимы работы в системе AutoCAD. В системе AutoCAD можно использовать несколько режимов. Режим считается включенным, если включена (нажата) соответствующая ему кнопка.
1. Режим SNAP (шаговая привязка) позволяет включать или выключать режим привязки к точкам сетки с определенным настраиваемым шагом (перемещения осуществляются по прямолинейным сегментам с заданным шагом).
2. Режим GRID (отображение сетки) позволяет включать или выключать отображаемую сетку из точек с настраиваемым шагом. Эта сетка может отличаться от сетки, используемой в режиме SNAP.
3. Режим ORTHO (режим ортогональности) включает или выключает режим ортогональности. Если этот режим включен, то AutoCAD строит прямолинейные сегменты отрезков и полилиний строго вертикально или горизонтально.
4. Режим POLAR (полярное отслеживание) осуществляет привязку к углам с некоторым настраиваемым шагом.
5. Режим OSNAP (объектная привязка) позволяет включать или выключать режим постоянного действия заданных функций объектной привязки (перечень одновременно действующих привязок настраивается). При указании точки на объекте система AutoCAD вычисляет соответствующую функцию объектной привязки к этому объекту.
6. При режиме OTRACK (объектное отслеживание) система AutoCAD позволяет использовать полярное отслеживание от промежуточной точки, указываемой с применением объектной привязки.
7. Режим LWT (отображение линий в соответствии с весами) отображает вес примитивов чертежа. Вес линии – это ширина, с которой линия будет выводиться на внешнее устройство.
8. Режим MODEL (пространство модели или листа) позволяет переключаться между пространствами модели и листа.
Диалоговое окно Drafting Settings (режимы рисования) имеет три вкладки:
- Snap and Grid (шаг и сетка);
- Polar Tracking (отслеживание);
- Object Snap (объектная привязка).
Вкладка Snap and Grid (шаг и сетка) позволяет задать установки шага привязки к узлам сетки и параметры сетки. В области Snap (шаговая привязка) задаются параметры узлов сетки для пошаговой привязки. Это расстояние по обеим осям (Snap X spacing (шаг привязки по X) и Snap Y spacing (шаг привязки по Y)), угол наклона сетки относительно горизонтали (Angle (поворот)) и база отсчета координат сетки (X base (база по X) и Y base (база по Y)). В области Grid (сетка) задаются параметры отображаемой сетки (Grid X spacing (шаг сетки по X) и Grid Y spacing (шаг сетки по Y)). В правом нижнем углу выбираются режимы Grid snap (шаговая привязка) или (Polar snap (Полярная привязка). Режим шаговой привязки позволяет работать с ортогональной (Rectangular snap) или изометрической (Isometric snap) сеткой.
В левой нижней части вкладки приведен параметр шага угловой привязки (Polar Distance (шаг полярной привязки)). Причем параметры шаговой или угловой привязки доступны, только если в разделе Snap type & style (тип и стиль привязки) включен переключатель Polar snap (полярная привязка).
Команды общего редактирования. Кнопки команд общего редактирования объектов расположены в панели Modify (Редактирование).
1. Команда Erase (удаление), стирает с экрана выбранные объекты.
2. Команда Copy (копирование) копирует выбранные объекты параллельно вектору, который задается начальной и конечной точками.
3. Команда Mirror (зеркало) позволяет зеркально отразить выбранные объекты относительно оси, которая определяется двумя точками.
4. Команда Offset (смещение) предназначена для построения эквидистант к отрезкам, лучам, прямым, полилиниям, дугам, окружностям, эллипсам и сплайнам. Возможны два варианта построения параллельной линии: по расстоянию (смещению) от оригинала и через заданную точку.
5. Команда Array (массив) предназначена для создания группы копий одних и тех же объектов, причем копии располагаются по определенному закону в гнездах прямоугольного или кругового массива.
6. Rotate (поворот) осуществляет поворот объектов.
7. Scale (масштаб) масштабирует выбранные объекты относительно базовой точки.
8. Команда Stretch (растяжение) предназначена для изменения формы объекта методом растяжения. Команда выполняется над примитивом, когда надо переместить несколько его вершин параллельно вектору, задаваемому двумя точками, а остальные вершины надо оставить на месте. Команда Stretch не применяется для набора предварительно выбранных объектов, поскольку в данном случае важно выбрать часть примитива с помощью секущей рамки.
9. Команда Lengthen (удлинение) увеличивает отрезки, дуги и конечные сегменты полилиний на заданную величину (в единицах длины или угловых единицах).
10. Trim (обрезка) позволяет обрезать объект (объекты) с помощью пересекающих его (их) других объектов. Порядок указания объектов в данном случае очень важен. Сначала нужно указать пересекающиеся примитивы. Окончание выбора пересекаемых объектов – нажатие клавиши <Enter>. Затем нужно выбрать обрезаемый объект.
11.Команда Extend (продление) позволяет выбрать набор граничных объектов, а затем указать объекты, которые продляются до этих кромок.
Сначала необходимо указать набор граничных примитивов. Завершить их выбор следует нажатием клавиши <Enter>. Далее нужно указать объекты, которые будут удлинены до набора граничных примитивов, причем точка указания каждого удлиняемого объекта должна быть ближе к тому концу, в сторону которого будет выполнено удлинение.
12.Команда Break (разрыв) предназначена для разрыва объекта в двух указываемых точках.
13.Команда Chamfer (фаска) выполняет построение фаски для двух пересекающихся прямолинейных сегментов (отрезков, лучей, прямых). Имеется возможность настройки параметров фаски.
14.Команда Fillet (сопряжение) сопрягает объекты (например, отрезки, дуги и окружности) дугой заданного радиуса.
15.Команда Explode (разделение) разделяет на более простые объекты полилинии, вхождения блоков, размеры и другие сложные объекты.
Установка размеров в системе AutoCAD. Операции установки размеров, допусков и выносных линий (выносок) выполняются с помощью команд, которым соответствуют пункты меню Dimension ( размеры) и соответствующие кнопки панели инструментов.
По умолчанию система AutoCAD с версии 2002 все размеры создает ассоциативными, т.е. зависимыми от объектов, к которым данные размеры привязаны. Это означает, что при редактировании основного объекта будут автоматически изменяться и все связанные с ним размеры.
1. Dimlinear (линейный размер). Команда предназначена для установки линейных размеров.
2. Dimaligned (параллельный размер). Команда позволяет проставить линейный размер параллельно выбранному отрезку или двум указанным точкам.
3. Dimordinate (координаты точки). Команда позволяет строить выноску с установкой значения абсциссы или ординаты указываемой точки.
4. Dimradius (радиус). Команда предназначена для простановки значения радиуса. Точка указания местоположения размерной линии определяет, где и как будет расположен размер, внутри или снаружи.
5. Dimdiameter (диаметр). Команда предназначена для нанесения значения диаметра.
6. Dimangular (угловой размер). Команда предназначена для простановки угловых размеров между отрезками или углового размера дуги (или части окружности).
7. Qdim (быстрое образмеривание). Команда предназначена для быстрого создания группы однотипных размеров или для быстрого построения базовых размеров и размерных цепей.
8. Dimbaseline (базовый размер) позволяет от одной и той же базовой точки построить несколько линейных размеров.
9. Dimcontinue (размерная цепь) команда позволяет построить группу продолжающих друг друга линейных размеров.
10. Qleader (выноска). Команда строит примитив, который состоит из выносной линии или из нескольких сегментов, начинающихся стрелкой и заканчивающихся одной либо несколькими строками текста.
11. Tolerance (допуск). Команда формирует обозначение допуска в виде нескольких рядов прямоугольников (от одного до четырех).
12. Dimcenter (обозначение центра). Команда позволяет проставить маркер центра окружности или дуги.