Пильов В.О., Шеховцов А.Ф. Двигуни внутрішнього згоряння: Серія підручників. Том 4. Основи САПР ДВЗ

Подождите немного. Документ загружается.

3:1

1:3 1:2 1:1

2:1

Види креслярських робі

Зростання продуктивності при використанні

інженерної машинної графіки

исунок 3.56 – Оцінка продуктивності використання систем машинної

графіки по відношенню до традиційних методів виконання окремих видів

креслярських робіт (дані фірми General Motors):

1 – виконання ескізів на основі типових фрагментів креслень;

2 – утворення збиральних одиниць;

3 – виконання оригінальних інженерних змін

З іншого боку, на рис.3.57 подано дані щодо продуктивності викори-

стання системи в умовах різного ступеня завантаженості користувачів у

САПР. Наведена інформація свідчить, що при випадковому звертанні до

автоматизованої системи

продуктивність робіт є низь-

кою. Водночас при повному

завантаженні проектуваль-

ників у САПР можна чекати

підвищення продуктивності

праці до

трьох разів.

100

200

300

Продуктивність, %

12 15 18

3 6 9

Кількість місяців після початку

експлуатації системи

Наведені дані свідчать за не-

обхідність повної автомати-

зації проектних робіт, що

відповідає принципу систе-

мної єдності САПР.

исунок 3.57 – Порівняння продуктивності

праці користувачів графічної системи при

різній їх завантаженості (дані фірми

General Motors):

1 – 5 год. на тиждень; 2 – 20 год. на тиждень;

3 – 40 го

. на тиж

ень

160

3.3.3. Інтеграція засобів БПЗ САПР

До інших обов’язкових компонентів БПЗ САПР, що обслуговують

процес проектування відносять системи: створення фотореалістичних зо-

бражень; генерації специфікацій; автоматизованого використання техніч-

ної документації (TDM/PDM/Workflow); переведення архівів з паперових

носіїв на електронні; керування базами даних; мережного ПЗ тощо. Всі во-

ни призначені для досягнення максимально можливої автоматизації

певних

процедур і етапів проектних робіт та підвищення продуктивності праці ко-

ристувачів САПР. При цьому СКБД і мережне ПЗ залучаються для підтри-

мки функціонування довільних підсистем БПЗ та ППЗ САПР, а інші пере-

раховані підсистеми в основному працюють у взаємодії з системами ма-

шинної графіки та текстовими процесорами. Розглянемо основні можливо

сті ряду перерахованих підсистем БПЗ САПР.

1. Система створення фотореалістичних зображень забезпечує

найвищу реалістичність тривимірних моделей об’єкта проектування. Це

дозволяє оцінювати зовнішній вигляд виробу ще на етапі проектно-

конструкторських робіт, створювати високоякісні посібники з підтримки

різних стадій життєвого циклу конструкції, скоротити час виходу нової

продукції на ринок. Прикладами фотореалістичних моделей

колінчастого

вала та блок-картера ДВЗ є зображення, що виконано в системі PhotoWorks

(рис.3.58, а, б). Вказана система працює з тривимірними моделями Solid-

Works. Сьогодні на зміну модуля PhotoWorks

прийшла система PhotoWorks

Release 2. До переваг її використання в САПР ДВЗ відносять можливість

отримання фотореалістичного зображення великої складальної одиниці у

розрізі та при “хованні” ряду компонентів конструкції, які заважають відо-

браженню тих деталей і вузлів, що цікавлять проектувальника. В остан-

ньому випадку PhotoWorks Release 2 надає контури “схованих” компонен-

тів (рис.3.58, в). Існують і інші

аналогічні системи. Наприклад, фотографі-

чну якість геометричних моделей, що створені в системі Pro/Engineer, за-

безпечує модуль Photo Album Extension.

2. Система генерації конструкторських специфікацій для склада-

льних креслень. Прикладом такої системи може бути програмний ком-

плекс SWR-Спецификация. Система працює сумісно з SolidWorks. Вона

здійснює автоматичний аналіз обраної складальної одиниці, визначає кіль-

кість однакових компонентів, встановлює ті

параметри, що є необхідними

161

для створення специфікації, автома-

тично формує документ специфіка-

ції. Початковий стан основного вікна

системи та результат автоматичного

створення специфікації в системі

SWR-Спецификация подано на

рис.3.59.

На практиці компоненти крес-

лення можуть мати декілька конфі-

гурацій, що розглядаються як варіа-

нти виконань. Змінні дані для цих

варіантів також відтворюються в

специфікації

. При необхідності ко-

ристувач може виключити певний

варіант виконання елемента крес-

лення з остаточного документа.

Водночас редагування значень атри-

бутів креслення в специфікації при-

водить до автоматичного виконання

змін на самому кресленні. SWR-

Спецификация також дозволяє авто-

матично проставити чи поновити по-

зиції в кресленні. Таким чином, ви-

користання системи гене ації

спе-

цифікацій звільняє проектуваль-ника

від виконання достатньо еликої кі-

лькості рутинних операцій.

3. Система автоматизації ро-

біт з документацією. Розвинуті про-

грамні засоби електронного викори-

стання технічної документації ство-

рюються на основі СКБД. Вони інте-

грують можливості систем обслуго-

вування трьох класів:

исунок 3.58 – Фотореалістичні

ображення елементів ДВЗ:

а – колінчастий вал (“Мотор-Січ”);

б – блок-картер (МАМІ);

в – зображення двигуна із “схованими”

деталями

(

SolidWorks Cor

atio

)

162

Рисунок 3.59 – Початковий стан системи SWR-Спецификация (

та с

а)

гене

ована спе

іка

ія складального к

еслення

(

)

163

9 керування технічною документацією (TDM – Technical Document

Management);

9 керування даними про об’єкти проектування (PDM – Product Data

Management);

9 керування процесами розробки СТС (Workflow).

В першу чергу тут створюються TDM/PDM-комплекси. Вони при-

значені для вирішення наступних основних задач:

• зберігання різноманітних документів;

• керування доступом до документів;

• внесення змін в документи та керування поточними варіантами

виконання документів

;

• узгодження та затвердження документів;

• підтримки групової роботи над проектом.

Функціонування TDM/PDM-системи передбачає наявність централі-

зованого архіву підприємства. Такий архів – це база даних, де зберігається

інформація, що є необхідною для пошуку потрібних документів. Централі-

зований архів формується за статусом документів (затверджено, незатвер-

джено) та їх типом (конструкторські, технологічні). Водночас

архів скла-

дається з декількох підархівів: головного конструктора, головного техно-

лога, певного конструкторського сектора тощо. Система контролює пере-

міщення документів між цими підархівами.

TDM/PDM-система дозволяє зберігати довільну документацію – креслення,

тривимірні геометричні моделі, специфікації, фотореалістичні зображення,

текстові документи, посилання на документи, які виконано на паперових носіях

тощо. Для кожного типу документа призначається відповідна програма для йо-

го перегляду і редагування. Кожен учасник проекту може додати в архів нові

документи.

TDM/PDM-система забезпечує керування структурою та іншими да-

ними щодо об’єкта проектування. При цьому в архіві реєструються зв’язки

між різними файлами даних, наприклад, між складальними кресленнями і

відповідними тривимірними моделями деталей, між моделями деталей і їх

робочими кресленнями, між цією сукупністю документів і їх текстовим

описом. Аналогічно до системи SWR-

Спецификация в TDM/PDM-

системах підтримується автоматизований синтез специфікацій. Викорис-

тання цих специфікацій та іншої інформації дозволяє здійснювати генера-

цію різноманітних довідок і звітів.

164

Система веде електронні картки параметрів документів, генерує по-

відомлення про зміни в документах, зберігає старі версії документів. Тут

забезпечується синхронізація змін в самих документах та у відповідних

картках. Так зміни параметрів в моделі об’єкта проектування (наприклад,

найменування, матеріал) автоматично редагуються в картці документа. З

іншого боку, внесення змін параметрів у

картці приводить до автоматич-

ного синхронного оновлення цих параметрів у файлі моделі.

При необхідності редагування складальної одиниці на тому

комп’ютері САПР, де її структура відсутня, остання автоматично переда-

ється з архіву по комп’ютерній мережі. Водночас контролюються права

доступу користувачів до документів.

Розвинуті засоби розмежування доступу дозволяють призначати рі-

зним користувачам різні права з використання кожного окремого докумен-

та або групи документів. Одночасне редагування двома користувачами од-

ного документа забороняється.

Окрім надання прав доступу, система веде журнал, де реєструється

уся історія виконання користувачами операцій з документами. З метою ві-

дображення ходу редагування документів та створення їх альтернативних

варіантів застосовано трирівневу

схему зберігання змін змісту інформації:

документ – версія – ітерація.

Для зберігання архівних копій документів використовуються, так

звані, електронні шафи, які можуть бути розміщені на одному або на групі

комп’ютерів. Зберігання інформації в електронних шафах виключає мож-

ливість доступу до інформації в обхід системи.

Прикладами TDM/PDM систем є Search, SWR-PDM (працюють су-

місно з

системою інженерної графіки SolidWorks), Pro/INTRALINK Work-

group Manager (сумісно з Pro/Engineer), Kompas-PDM (сумісно з КОМПАС

3D). Таким чином бачимо, що утворюється інтеграція систем типу

CAD/TDM/PDM.

Системи керування процесами розробки СТС (Workflow) дозволя-

ють ефективно керувати завданнями в процесі проходження проекту, ви-

конувати погодження та затвердження документів. Під терміном Workflow

(буквальний переклад – “процес виконання роботи”) розуміють механізм

формування списку завдань для

кожного виконавця робіт. Тоді Workflow

– це система, що реалізує вказаний механізм. Прикладом такої системи є

165

SWR-Workflow.

З метою підтримки процесу виконання проектно-конструкторських

робіт в SWR-Workflow за допомогою спеціалізованого редактора ілюстра-

тивної графіки створюється діаграма цього процесу. Відповідно до мето-

дичного забезпечення проекту вказана діаграма утворює граф, кожен вузол

якого позначає певний етап виконання робіт. Зв’язки між вузлами визна-

чають послідовність реалізації етапів, паралельні та послідовні

шляхи про-

ходження документів. Діаграма, що створюється, передбачає дотримання

принципу ітераційності проектування, тобто повернення до попередніх

етапів виконання робіт після вирішальної операції. Можливий вигляд діаг-

рами керування процесом виконання проектно-конструкторських робіт по-

дано на рис.3.60.

исунок 3.60 – Діаграма проходження проекту в системі SWR-Workflow

166

Формування списку завдань для кожного учасника процесу проекту-

вання виконується за допомогою відповідної підсистеми. При цьому кожен

учасник отримує особистий електронний поштовий ящик. У цей ящик по-

ступають усі адресовані йому повідомлення. Основним типом повідомлень

є інформація щодо завершення попередніх етапів проходження проекту та

необхідності виконання етапу, на якому потрібна безпосередня

участь да-

ного користувача САПР.

За допомогою вказаного поштового ящика здійснюється розв’язання

задачі, перегляд її результатів, формування згоди користувача щодо пере-

ходу процесу виконання робіт до наступного етапу.

З метою узгодження та затвердження документів система веде елек-

тронні картки підписів. У картці фіксується посада, хто та коли підписав

дану

версію документа. Система забезпечує автоматизацію процедури по-

годження та затвердження документів шляхом збирання необхідних для

цього підписів. При виконанні змін в раніше затверджених документах

надсилається повідомлення про зміни, яке також затверджується.

Інтеграція Workflow-системи в комплекс CAD/TDM/PDM/Workflow

дозволяє ініціювати процедури роботи з документами, що знаходяться в

архіві. При цьому розширюється поняття прав доступу

до документів –

вводиться поняття ролі учасника проекту. Тут роль учасника проекту ви-

значає перелік тих дій, які він може виконувати над документами, що

утворюють проект.

Аналогічною до SWR-Workflow є система WorkCenter.

3. Система-векторизатор. Системи такого типу призначені для до-

сягнення системної єдності в САПР шляхом переведення раніш виконаних

креслень з паперових

носіїв в електронні. Прикладом такої системи явля-

ється програмний комплекс RasterArts, основним програмним модулем

якого є гібридний графічний редактор Spotlight.

Гібридна технологія Spotlight дозволяє в автоматичному режимі пе-

реводити скановане растрове зображення креслення до векторного виду

інженерної графіки. При цьому одночасно підвищується якість документа.

Тут виконується корекція неякісних частин зображення та кольору, лікві-

дація

перекосів і скривлень графіки, редагування розміру й кута нахилу

накреслених вручну символів. Програма Spotlight легко “навчається” для

розпізнавання всіх можливих елементів креслення. Кольорові та напівто-

167

нові зображення система здатна розподілити на шари з подальшою окре-

мою їх векторизацією. Приклад автоматизованого переведення растрового

зображення фрагмента інженерної графіки до векторного виду подано на

рис.3.61.

исунок 3.61 – Растрове скановане зображення фрагмента

креслення (а) та результат його векторизації в графічному

редакторі Spotlight (б)

Таким чином, використання системи гібридного редагування і векто-

ризації дозволяє з мінімальними витратами часу перейти від методів тра-

диційного виконання креслень до використання

комп’ютерних технологій

проектування.

Іншими допоміжними засобами підвищення продуктивності праці

користувачів САПР слід вважати системи приведення в електроннй вигляд

друкованих текстових документів (ABBYY FineReader, CuneiForm), про-

грами-перекладачі (Promt, Stylus, Lingvo, RUMP, РУТА&ПЛАЙ), системи

розпізнавання голосу (DragonDictate, Dragon Naturally Speaking Personal

Edition) та інші інваріантні до об’єкта проектування програмні засоби.

Використання всіх можливих складових БПЗ САПР, розвиток й

розширення сфери застосування підсистем обслуговування

передбачає підвищення ефективності рутинної частини праці конс-

трукторів та збільшення відносного часу виконання процедур, які

безпосередньо пов’язані з проектуванням СТС.

168

Звернемо увагу на те, що всі розглянуті в підрозділі програмні засоби

стосуються модуля обслуговування САПР ДВЗ (див. рис. 2.1). Водночас до

об’єктно-залежного та об’єктно-незалежного модулів залучають підсисте-

ми виконання інженерних розрахунків (САЕ). Тому інтеграція останніх у

сукупності з розглянутими складовими БПЗ САПР утворюватиме ком-

плекс, який слід позначати

CAD/CAE/TDM/PDM/Workflow. Надалі роз-

глянемо CAE-системи, що є обов’язковими для використання в САПР

ДВЗ. Саме вони складають прикладне програмне забезпечення автомати-

зованих систем проектування.

3.4. Прикладне програмне забезпечення САПР

3.4.1. Проблемно-орієнтоване програмне забезпечення

Загальним підходом до створення проблемно-орієнтованого

програмного забезпечення є розробка універсальних систем, які призначені

для розв’язання в

єдиному програмному середовищі різноманітних загаль-

нотехнічних задач аналізу якості об’єкта проектування, а саме задач теп-

лофізики, міцності, газодинаміки тощо. Основні види задач аналізу якості

елементів конструкції СТС, що потребують використання при проектуван-

ні двигунів, подано в табл.3.2.

Основним методом розв’язання загальнотехнічних задач

аналізу в САПР ДВЗ є метод скінчених елементів (МСЕ).

Ідея МСЕ полягає в тому, що вирішення певної задачі математичної

фізики здійснюється з використанням дискретної моделі опису неперервно-

розподіленої в області досліджень фізичної величини. Шуканою фізичною

величиною

тут може бути температурне, деформаційне поле деталі, поле

швидкості потоку газу або охолоджуючої рідини тощо.

Дискретна модель, що застосовується, передбачає наявність множи-

ни кусково-неперервних функцій опису величини

. Кожна з таких функ-

цій вважається відомою в межах конкретної підобласті геометричної моде-

лі. При цьому сукупність обраних підобластей повинна покривати всю за-

дану область досліджень. Кожна з таких підобластей має назву скінченного

елемента.

169