Интегрированные системы проектирования и управления — это программно-аппаратные комплексы, которые предназначены для создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и осуществляющие в спроектированных системах функции управления верхнего уровня.
Введение
Объединение систем автоматизации инженерного труда и управления привело к расширению функциональных возможностей подобных систем и к возникновению систем, имеющих двойное назначение, которые способны объединить функции проектирования продукции и формирования технологий по ее изготовлению. В сфере механической обработки итогом работы интегрированной системы автоматизированного проектирования является совокупность управляющих программ для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), создаваемых в процессе конструирования детали.
В семидесятые годы двадцатого века шло постоянное развитие систем автоматизации инженерного труда, которое способствовало формированию интегрированных автоматизированных производственных систем CAD/CAM (САПР/АПП). Данной аббревиатурой обозначается сфера деятельности, которая связана с формированием и использованием систем автоматизированного проектирования и автоматизированного производства. САПР/АПП является системой автоматизированного проектирования и автоматизации производственных процессов.
Интегрированные системы проектирования и управления
Алгоритм использования интегрированной системы САПР/АПП может быть представлен следующим образом. Коллектив специалистов высокой квалификации, которые владеют способами проектирования изделий и технологий, при помощи интегрированной системы должен разработать как непосредственно изделие, так и технологию его создания. В автоматизированном производстве итогом проектных технологических работ должен стать пакет управляющих программ для станков с ЧПУ и программное обеспечение для АСУ ТП.
Согласно календарным планам выпуска изделий программное обеспечение должно быть передано в АСУ ТП для реализации автоматизированной настройки производственного подразделения на изготовление требуемой продукции. Работа производственного подразделения под управлением АСУ ТП с установленным программным обеспечением должно обеспечить выпуск нужных деталей в необходимом количестве. Причем, должна быть обеспечена интеграция ранее независимых процессов проектирования продукции и ее изготовления в автоматизированное производство.
Технологический процесс, как правило, имеет в своем составе большую совокупность технологических операций, осуществляемых на различном оборудовании. По этой причине сначала формируется маршрутный технологический процесс, а затем проектируются операционные технологии. При формировании технологического маршрута должна быть определена очередность операций, осуществлен выбор технологического оборудования и оценена трудоемкость операций. Для того чтобы сформировать технологический маршрут, требуется программное обеспечение для АСУ ТП.
Проектирование операционных технологий подразумевает подробное описание всех технологических операций, выполняемых на конкретном технологическом оборудовании. Любая операция может быть поделена на ряд элементарных переходов. Все переходы характеризуются обрабатываемым компонентом изделия (например, обрабатываемой поверхностью детали), применяемым для обработки инструментом и оснасткой, а также характеристиками обработки, то есть, технологическими режимами.
Выполнение операционных технологий может быть реализовано на станках с ЧПУ с помощью управляющих программ для устройств числового программного управления (УЧПУ), которые следует разработать. В производстве, обладающем большим количеством номенклатуры, для создания продукции может применяться различное оборудование с ЧПУ. Это означает, что технологический маршрут реализуется как комплекс управляющих программ для оборудования с ЧПУ и единой программы управления технологическим маршрутом для АСУ ТП. Формирование программного обеспечения должно быть включено в технологическую подготовку производства. При осуществлении технологического процесса изготовления изделия в гибкой производственной системе нужно осуществить управление рабочими циклами базового и вспомогательного оборудования технологического процесса, а также реализовать управление для согласования данных рабочих циклов во времени, для того чтобы обеспечить необходимое протекание хода процесса. То есть, реализовать диспетчерское управление процессом.
Управление рабочими циклами станков с ЧПУ может быть выполнено при помощи управляющих программ ЧПУ. Управление технологическим маршрутом изготовления изделия должно осуществляться при помощи программы диспетчерского управления, которая реализуется на верхнем уровне АСУ ТП. Объектами управления в гибкой производственной системе могут быть следующие объекты:
- автоматизированный склад,
- автоматизированная транспортная система,
- технологическое оборудование, включая и оборудование с ЧПУ,
- технологическое оборудование с перепрограммируемыми системами циклового программного управления,
- технологический процесс в целом.
Для управления рабочими циклами технологического оборудования могут использоваться локальные системы управления, а именно:
- Микро-ЭВМ.
- Программируемые контроллеры.
- Устройства ЧПУ (УЧПУ).
Для формирования необходимого рабочего цикла локальная система должна программироваться под этот цикл, то есть, для нее должна быть написана управляющая программа. Данная программа разрабатывается в ходе технологической подготовки производства. Для того чтобы сформировать технологический процесс в общем и целом, следует обеспечить взаимодействие технологического оборудования и задаваемую технологическим маршрутом очередность операций.
