Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Заволжский автомоторный техникум»

Утверждаю:

Зам. директора по УР

Т.В. Нестерова

2015 г

Курс лекций

ПМ.01 «Разработка технологических процессов
изготовления деталей машин»

МДК 01.02 «Системы автоматизированного проектирования и программирования в машиностроении»

Специальность: 15.02.08 «Технология машиностроения»

Преподаватель Председатель ПЦК

Финагина А.С. Абрамова Н.Н.

______________ ________________

Протокол №___ от _________

г. Заволжье

2015 год

Системы автоматизированного проектирования

САПР означает проектирование с помощью ЭВМ. Человеку в этом процессе отводится активная роль. САПР как система включает в себя:
- технические средства,
- системное программное обеспечение,
-прикладное программное обеспечение проектировщика.

Задачи САПР

1. Эффективность работы , которая заключается в следующих показателях:

• Более быстрое выполнение чертежей . Конструктор, использующий САПР, может выполнять чертежи в среднем в три раза быстрее, чем работая за кульманом. Это ускоряет процесс проектирования в целом, позволяет в более сжатые сроки выпускать продукцию и быстрее реагировать на рыночную коньюктуру.
• Повышение точности выполнения чертежей . Точность чертежа, выполненного вручную, определяется остротой зрения конструктора и толщиной грифеля карандаша. На чертеже, построенном с помощью САПР, место любой точки определено очень точно (обычно с точностью 0.01 - 0.0001 мм).
• Повышение качества выполнения чертежей . Качество изображения на обычном чертеже полностью зависит от мастерства конструктора, тогда как графопостроитель САПР рисует высококачественные линии и тексты независимо от индивидуальных способностей человека, использующего эту систему. Кроме того, большинство обычных чертежей имеют следы ластика, что придает им неряшливый вид. Редактор САПР позволяет быстро стереть любое число линий без каких-либо последствий для конечного вида чертежа.
• Возможность многократного использования чертежа . Записанный в память ЭВМ чертеж может быть использован многократно
• Специальные чертежные средства , такие как перенос, поворот, копирование, масштабирование изображений, увеличения изображения при просмотре и т.п., которые обычно недоступны при ручном черчении.
• Ускорение расчетов и анализа при проектировании . В настоящее время существует большое разнообразие программного обеспечения (модуль САЕ), которое позволяет выполнять на компьютерах часть проектных расчетов заранее (расчет режимов резания, нормирование работ, задачи сопромата и др.).
• Высокий уровень проектирования . Мощные средства CAE моделирования освобождают конструктора от использования традиционных формул и позволяют проектировать нестандартные геометрические формы (кулачки, резьбы и др.).

1. Удобство САПР в значительной мере определяется видом связи с проектировщиком. Наиболее эффективный вид связи - графический диалог, который обеспечивает большую наглядность при передаче информации и позволяет оптимально разграничить функции между человеком и ЭВМ при одновременном улучшении качества принимаемых человеком решений.

1. Гибкость САПР с точки зрения расширения возможностей ее использования может быть увеличена, если программное обеспечение является универсальным и открытым.

Классификация САПР

1. Локальные САПР , ориентированные на решение конкретных задач, например, только на изготовление конструкторской документации. Они часто используются в производственной практике на начальной стадии внедрения.
2. Интегрированные САПР объединяют подсистемы конструирования, моделирования, разработки технологии изготовления проектируемых изделий, разработки конструкторской и технологической документации.

Способы организации производства

Традиционный процесс проектирования и производства сводится к функционированию отдельных, изолированных друг от друга подразделений. При такой организации передача информации занимает много времени.
Частичная автоматизация . Здесь подразделения оснащены вычислительной техникой, однако без прямых связей между собой. Высокая производительность может быть достигнута лишь в отдельных подразделениях и никак не повлияет на общую эффективность. АСТПП - автоматизированная система технологической подготовки производства
Компьютерное интегрированное производство Заключается в объединении всех эго этапов на основе единой информационной базы и единого механизма управления. АСУП - автоматизированная система управления предприятием АСПП - автоматизированная система производственного планирования

Автоматизация процесса КТПП

Выпуску любого изделия предшествует конструкторско-технологическая подготовка производства. Этот процесс занимает основное время от идеи до реализации, поэтому сокращение сроков подготовки производства является основой повышения конкурентоспособности. Особенно в условиях серийного производства (МС и СС).

Наилучший результат м.б. достигнут при тесном взаимодействии основных участников процесса – конструктора и технолога.

Для автоматизации такой совместной работы нужна система, которая позволяет в едином информационном пространстве решать разнородные задачи. Программные продукты, обеспечивающие единое конструкторско-технологическое пространство – называются интегрированными CAD/CAM системами . «Интеграция» - объединение. Такие системы обеспечивают :

• Единое графическое представление данных
• Результат работы технолога и конструктора хранятся в общей модели
• Автоматическое или полуавтоматическое внесение изменений в технологию в результате изменения геометрии
• Упрощенное взаимодействие участников

Одной из систем для автоматизации сквозного процесса КТПП является отечественный продукт CAD/CAM/TDE ADEM фирмы «Omega Adem Technologies Ltd».

В переводе с английского ADEM:
Automated – автоматизированное
Design – проектирование
Engineering – расчет
Manufacturing – изготовление.

Традиционная схема программирования станков с ЧПУ

После разработки любого ТП и составления УП производится ее отладка непосредственно на рабочем месте. Изменения в УП вносит технолог-программист. Затем процесс повторяется снова, что занимает значительное время.

Решение – цеховой CAD/CAM , с которым непосредственно работает оператор станка с ЧПУ. Все изменения во время отладки УП вносятся прямо в главный файл CAD/CAM.

Применение такой схемы:

Экономит время
+ экономит денежные средства
+ сокращает бумажную работу

Требует более высококвалифицированных работников

Последовательность отладки УП

Производят пробную обработку детали по УП, в результате которой оценивается производительность, точность, качество обработанной поверхности, стойкость инструмента, сход стружки, рациональность р.х. и х.х. По итогам корректируются скорости подач и главного движения, минимизируется время обработки.

Характерные ошибки УП

• Ноль обработки (детали) выбран за нулем станка
• Используются команды невыполнимые станком
• Инструмент при х.х. задевает деталь, оснастку
• Неправильно выбраны опорные точки или неверно рассчитаны их координаты
• Некорректно назначены режимы обработки
• Не соблюдены принципы построения ТП
• Нерационально выбран РИ или его материал и др.

Структура CAD/CAM ADEM

CAD/CAM/TDM ADEM – глубоко интегрированная система, условно разделенная на три модуля.

ADEM CAD – конструкторская часть – универсальный 2D и 3D редактор, обеспечивающий выпуск конструкторской документации, а также трехмерное твердотельное и поверхностное моделирование.

ADEM САМ – технологическая часть – построение ТП с выбором заготовки; подготовка УП для плоскостной и объемной обработки деталей.

ADEM TDM – подготовка полных комплектов КД и ТД.

Объемное моделирование

Объемное моделирование позволяет :

Создавать параметрические детали и сборки

Использовать элементы этих деталей для оформления чертежной документации и создания УП

Упрощает работу технолога и конструктора

Сокращает затраты и время на подготовку производства

Различают:

1. Твердотельное моделирование – построение элементарными геометрическими фигурами: сфера, цилиндр и т.д.

Способ проще.

Применяют для деталей с несложной геометрией.

1. Поверхностное моделирование – деталь представлена набором поверхностей. Например: цилиндр = цилиндрическая поверхность + 2 дна.

Позволяет строить более сложные поверхности, например, полости штампов.

1. Гибридное моделирование – совмещает функции обоих методов.

В системе ADEM CAD плоское черчение и объемное моделирование являются взаимозаменяемыми, т.е. по чертежу можно построить модель и наоборот - модель разложить на виды.

Способы построения объемных тел

1. Смещение – подъем группы профилей по заданному направлению.

• Пересекающиеся профили и профили с островами создают монолитные тела
• Возможность задания «+» и «-» уклонов

1. Вращение – вращение группы профилей относительно заданной оси. Возможно получать замкнутые и незамкнутые тела.
2. Движение – движение группы профилей вдоль направляющей по прямой или ломанной линии.
3. Труба – создание цилиндрических и конических тел с прямолинейной и криволинейной осью. Всегда имеет внутреннюю полость.
4. Отверстие – образование отверстия произвольной формы. Отверстие м.б. сквозным или глухим. Исходные данные – глубина и конусность.
5. Добавление материала – создание приливов на теле.

Задавать можно тремя методами:

• Добавление «движения» профиля от тела
• Добавление «движения» профиля до тела
• «Выдавливание» части поверхности на заданную высоту

1. Построение по проекциям – создание тела по 2…3 проекциям.

Проекции д.б. созданы по правилам начертательной геометрии и расположены на плоскости. Достаточно изображения основных контурных линий. Проекции указывают в следующей последовательности: главный вид – вид сверху – вид сбоку.

1. Скругление – радиальное сглаживание острых углов.
2. Логические операции - построение объемных тел на базе объемных объектов:

• Объединение – создает одно тело из нескольких
• Дополнение (вычитание) – из первого указанного тела вычитаются все остальные тела.

Редактирование моделей

1. Локализация – выделяется часть модели, которая подвергается изменениям, и лишь этот фрагмент перестраивается заново, а затем присоединятся к модели.
2. Редактирование истории создания :

1. Откат до некоторого состояния, на котором создавалась исправляемая часть модели. Дальнейшее моделирование ведется с учетом изменений.
2. Редактирование с автоматическим изменением дерева истории. При этом система сама восстанавливает геометрические модели по информации, записанной в истории.

Исключается повторение всех действий, кроме самого редактирования

Регенерация не всегда возможна после внесения изменений

Невозможность обмена историями между различными системами.

3) восстановление по измененному каркасу. Применяют для редактирования импортированных моделей из других систем. Суть метода: геометрическая модель состоит из поверхностей, ребер и вершин. Необходимо изменить положение вершин в пространстве, затем восстановить по ним модель. Вершины переносят вручную или изменяют линейные размеры.

Метод простой

Невозможно редактировать скругления. Их необходимо строить заново.

1. Операции с группой тел :

• Масштабирование
• Перенос
• Совмещение
• Поворот
• Копирование
• Зеркальное отражение

Особенности обработки на станках с ЧПУ

Режущий инструмент

Расходы на инструмент составляют около 3% от себестоимости изготовления изделия. Правильный подбор РИ позволяет в несколько раз сократить время обработки и количество тех.операций, поэтому нет никакого смысла экономить на качестве инструмента.

Инструментальные материалы

1. Быстрорежущие стали – уступают по всем показателям тв.сплаву в 10…15 раз. Поэтому практически не применяют или применяют с износостойким покрытием Ti Al N.

P.S. единственное, что удерживает этот материал в нашей стране, это наличие огромного парка устаревшего оборудования, которое не может развивать высокие скорости вращения необходимые для современного инструмента.

2. Твердый сплав - из него изготавливают большинство инструмента. Переточке тв.сплав не подлежит, поэтому наиболее рационально применение сменных многогранных пластин СМП.

Международной организацией стандартов принято классифицировать тв.сплав не по химическому составу, а по области применения в зависимости от обрабатываемого материала.

Различают 6 групп:

Группы резания

Группа (цвет маркировки)	Область применения
P (синий)	Обработка материалов, дающих сливную стружку (незакаленные стали с низкой твердостью)
M (желтый)	Сливная стружка и стружка надлома. Промежуточная группа (закаленные стали, коррозионностойкие стали и сплавы)
K (красный)	Чугун
N (зеленый)	Мягкие цветные сплавы (на основе Al, Cu, Sn…)
S (коричневый)	Труднообрабатываемые материалы (жаропрочные стали и сплавы, на основе Ti…)
H (серый)	Закаленные и литейные чугуны

Подгруппы применения

Обозначаются цифровым индексом. Чем больше цифровое значение, тем выше назначают подачи и глубины резания, но скорость резания и стойкость инструмента при этом ниже.

01…09 - тонкаяобработка

10…19 – чистовая

20…29 –получистовая

30…39 – черновая

40…49 – нагруженные черновые операции.

Как показывает практика, причиной низкого ресурса режущего инструмента является быстрый износ или разрушение его рабочих поверхностей.

Наиболее нагруженным является его поверхностный слой. Поэтому для устранения или торможения процессов, негативно воздействующих на работоспособность инструмента, применяют различные методы модификации поверхностей, заключающиеся в изменении физико-механических свойств или кристаллическом строении поверхностного слоя.

Методы модификаций:

• Нанесение покрытий
• Поверхностное легирование
• Термическая обработка
• Деформационная обработка
• Комбинированная обработка

Эффекты, достигаемые от модификации:

• Повышение микротвёрдости и теплостойкости
• Снижение шероховатости
• Снижение адгезии
• Уменьшение коэффициента трения и, следовательно, сил резания
• Уменьшение наростообразования

↓↓↓

• повышение стойкости и скорости
• повышение производительности
• улучшение качества обрабатываемой поверхности
• снижение потребляемой мощности
• снижение расхода инструмента

↓↓↓

Снижение себестоимости изделия

Износостойкие покрытия

80% всех тв.сплавных пластин в мире изготавливают с различными износостойкими покрытиями.

Покрытия различают:

• однослойные (TiC, TiN, TiCN)

Возможно более быстрое отслоение во время работы

• многослойные

1-й слой – наружный – обеспечивает заданные режущие свойства

2-й слой – связка

3-й слой – обладает максимальной химико-кристаллической совместимостью с материалом пластины.

Суммарная толщина покрытия 4…15 мкм. Чем более спокойная обработка, тем меньше толщина покрытия.

TiN – золотистый	Наиболее распространенное, универсальное, химически пассивное, твердость 25 НV
TiСN – серо-голубой	Твердость выше Коэф.трения ниже Выше хрупкость
CrN – серебристо-металлический	Пониженное наростообразование при обработки мягких материалов Выше теплостойкость Химически пассивно
MoS 2 -	Низкий коэф.трения Применяют при обработке без СОЖ Ниже твердость
(TiAl)N – фиолетово-черный	Химически пассивнное Повышенная твердость Повышенная теплостойкость Применяют при повышенных глубинах резания и силовых нагрузках

Требования к режущему инструменту

1. максимальное использование СМП
2. использование наиболее рациональных форм СМП, обеспечивая универсальность
3. допускать возможность работы всех инструментов в прямом и перевернутом положении
4. предусматривать применение в левом положении
5. обеспечивать повышенную точность
6. удовлетворительно формировать стружку и отводить ее
7. обеспечивать возможность предварительной наладки вне станка
8. быть быстросменным

Вспомогательный инструмент для станков с ЧПУ

Конструкция вспомогательного инструмента определяется формой и размерами присоединительных поверхностей для крепления на станке и закрепления в нем режущего инструмента. Каждый станок комплектуется своим набором ВИ, в зависимости от применяемого РИ.

Требования к вспомогательному инструменту

1. минимальная, но необходимая номенклатура
2. минимальная стоимость
3. должен обеспечивать точность установки режущего инструмента и, следовательно, точность обработки
4. д.б. жестким и виброустойчивым
5. обеспечивать регулирование режущих кромок по возможности прямо на станке
6. быть быстросменным
7. иметь унифицированные присоединительные размеры

Классификация ВИ

Сверлильно-расточная и фрезерная группа		Токарная группа
С ручной сменой ИБ	С автоматической сменой ИБ	ВИ для крепления в револьверной головке	ВИ для крепления на суппорте или в инструментальном магазине
Быстродействующие патроны:	Базовые оправки	Базовые оправки
сверлильные цанговые для метчиков самовыключающиеся расточные плавающие для разверток оправки для фрез расточные оправки расточные головки удлинители регулируемые втулки быстросменные вставки		Суппорт + ИБ Крепление: зубчатым венцом базирующей призмой цилиндрическим хвостовиком с лыской и рифлением коническим хвостовиком с лапкой

Инструментальный блок – это совокупность РИ и ВИ.

Базовые оправки – оправки, которые устанавливаются непосредственно в гнездо инструментального магазина наружной частью, а внутренняя часть служит для установки и закрепления инструментального блока.

Для инструмента, работающего на высоких скоростях применяют специальные оправки с балансировочными кольцами .

Скоростная обработка

Практически все современные системы обработки (станок + инструмент + САМ система) рассчитана на высокоскоростные методы обработки. Предельные частоты вращения шпинделя более 12.000 об/мин. При обработке небольших деталей или прессформ около 30.000 об/мин.

Особенности:

1. высокие значения подач и частот вращения шпинделя
2. очень маленькие глубины резания
3. траектории без резких смен направления и скорости

Усилие резания при переходе от обычного фрезерования к высокоскоростному сначала увеличивается, затем, по мере повышения оборотов и подачи, резко снижается. Все тепло выделяемое при резании уходит со стружкой (иногда она полностью сгорает). Инструмент практически не греется. Поэтому обработку ведут без СОЖ, рекомендуется подавать воздух для удаления стружки. Качество поверхности резко улучшается. Последующие шлифование или доводка не требуются.

При использовании монолитного твердосплавного инструмента возможно обрабатывать самые твердые закаленные стали и чугуны с очень низкой шероховатостью, тем самым заменяя электро-химическую обработку.

К станку предъявляют требования:

• высокой динамической жесткости
• возможности перемещения с ускорением до 100 м/сек 2

Работа в модуле ADEM САМ

Основные понятия

Любую деталь, подлежащую механической обработке, можно разложить на конструктивные элементы.

КЭ – геометрический элемент детали, имеющий свои особенности изготовления.

Характеристики КЭ:

1. тип элемента (колодец, окно, уступ, отверстие, стенка, поверхность)
2. параметры элемента (основной размер, диаметр, глубина, припуск и др.)
3. геометрия элемента (контуры, ломанные и т.п.)

Весь процесс изготовления описывается элементарными технологическими шагами – технологическими переходами.

ТП – это набор технологических параметров, определяющих стратегию обработки одного КЭ.

Характеристики ТП:

1. тип перехода (точить, сверлить…)
2. параметры перехода (подача, частота вращения, многопроходность и др.)
3. параметры инструмента (его тип, диаметр …)

Технологический объект ТО - это КЭ с определенным ТП.

Технологическая команда ТК – это вспомогательные команды или переходы не связанные с непосредственным снятием стружки (начала цикла обработки, задание плоскости х.х. и др.)

CLDATA – последовательность команд станку. Содержит все команды режущему инструменту, вспомогательные команды и справочную информацию. CLDATA является постпроцессором - это согласующая программа САП, учитывающая особенности данного станка и формирующая кадр. Процессор – программа первичной обработки информации.

Маршрут обработки – последовательность ТО, которые описывают ЧТО, КАК и В КАКОЙ последовательности будет обрабатываться.

Управляющая программа УП – последовательность команд на языке программирования.. Перед генерацией УП в модуле САМ ADEM необходимо рассчитать траекторию движения инструмента и выбрать конкретный вид оборудования (модель станка или ОЦ).

Схема маршрута обработки:

КЭ + ТП	КЭ + ТП	ТК (1)	КЭ + ТП	ТК (2)
ТО (1)	ТО (2)		ТО (3)
Маршрут обработки
CLDATA
УП

Процесс создания УП в системе ADEM CAM

1. создание КЭ
2. создание ТП
3. результатом 1 и 2 шагов является создание ТО
4. повторение 1 и 2 шагов для создания остальных ТО
5. при необходимости создание ТК
6. при необходимости создание оптимального маршрута обработки (корректировка, дополнение, исправление ошибок, упорядочивание ТО)
7. расчет траектории движения инструмента
8. моделирование процесса обработки в 3D (не обязательно)
9. выбор оборудования
10. создание УП в CLDATA. Просмотр и сохранение

Разработка технологического процесса в ADEM CAM

При разработке тех.процесса назначают последовательность операций и прорабатывают каждую в модуле САМ примерно по следующему алгоритму :

1. составление плана операции

• определение содержания операций (КЭ + ТП)
• разделение операций на установы и позиции
• выбор способа закрепления заготовки
• подготовка операционной карты (эскиз обработки)

1. разработка операционной технологии

• определение последовательности переходов
• выбор РИ
• разделение переходов на р.х. и х.х
• выбор опорных точек
• определение траектории инструмента
• расчет режимов резания
• подготовка карт наладки

1. кодирование и запись УП

• формирование обработки КЭ
• задание технологических команд
• пересчет величин перемещений (построение траектории движения инструмента в автоматическом режиме)
• обработка УП постпроцессором
• запись УП на носитель

Особенности фрезерной обработки в модуле САМ

Виды фрезерования :

1. 2,5 координатная обработка – обработка в одной плоскости с постоянной глубиной резания. Применяют для черновой обработки. Для старых станков это единственная разновидность обработки, которую можно применять.
2. 3 координатная обработка – одновременное перемещение инструмента по трем координатам, т.е. глубина резания может меняться на протяжении одного р.х. Применяют для деталей высокой точности, сложных криволинейных поверхностей, высокоскоростной обработки.
3. 5 координатная обработка – пространственная обработка в трехмерном пространстве с переменным направлением оси инструмента по отношению к плоскости стола. Применяют при обработки сверхсложных поверхностей.

Виды траектории движения инструмента
для 2,5 координатного фрезерования

1. Эквидистанта – равноудаленная траектория от центра к границам обрабатываемого элемента. Применяют для чистовой обработки, при условии что станок не меняет скорости главного движения от кадра к кадру.
2. Обратная эквидистанта – эквидистантная обработка от границы к центру обрабатываемого элемента. Применяют при обработке плоскостей, тонких стенок при условии постоянной скорости от кадра к кадру.
3. Петля эквидистантная – обработка по ленточной спирали с сохранением выбранного направления фрезерования (встречная/попутная). Применяют при чистовой обработке уступов, пазов.
4. Зигзаг эквидистантный – обработка по ленточной спирали с чередованием встречного и попутного направления. Применяют при черновой обработке уступов. Максимальная производительность.
5. Спираль – обработка по спирали. При обработке окружностей. Траекторией является спираль Архимеда. Применяют при получистовой и чистовой обработке плоскостей, при постоянной скорости от кадра к кадру. Производительность максимальная.
6. Петля – обработка в параллельных плоскостях с сохранением направления движения. Применяют при чистовой обработке контуров, образованных прямыми.
7. Зигзаг – обработка в параллельных плоскостях с чередованием встречного и попутного направления. Черновая обрабтка.
8. Петля контурная – обработка по кратчайшему расстоянию между двумя контурами с сохранением направления. Применяют для обработки криволинейных пазов и колодцев.
9. Зигзаг контурный – обработка с чередованием направления движения по кратчайшему расстоянию между двумя контурами. Черновая обработка криволинейных пазов и колодцев.

Встречное фрезерование применяют при чистовой обработке, высокоскоростной или обработке тонких стенок. Попутное фрезерование применяют при черновой обработки.

Подбор необработанных зон – во время расчета траектории система «запоминает» места, где основной инструмент не смог выбрать материал и сохраняет их до следующего технологического перехода. Далее, используя эту информацию, можно организовать автоматическую выборку таких зон инструментов меньшего диаметра и с другими режимами резания.

Остаточный припуск – рекомендуют оставлять равным глубине резания для следующей стадии обработке. При большом вылете инструмента для обработки глубоких конструктивных элементов припуск увеличивают на 50%.

Системы ЧПУ

Задачи систем ЧПУ:

• Воздействия на исполнительные органы станка и другие механизмы с целью обработки заготовок
• Внесение адаптивных поправок во время работы оборудования
• Диагностика и контроль работоспособности оборудования

Технические средства СЧПУ:

• Вычислительно-логическая часть, включающая запоминающие устройства различного типа
• Средства формирования взаимодействий на исполнительные органы станка (приводы подач и главного движения)
• Средства связи с управляемым объектом (заготовка) – устройства контроля, адаптации, диагностики, измерительные преобразователи
• Средства, обеспечивающие взаимодействия с внешними системами и периферийными устройствами – каналы связи с ЭВМ

Технические средства, входящие в состав СЧПУ, обычно конструктивно оформляют в виде автономного устройства – УЧПУ. СЧПУ классифицируют в зависимости от сложности управляемого оборудования и числа осей. К УЧПУ сходятся все нити управления автоматическими механизмами станка. Конструктивно УЧПУ выполнено как автономный электронный агрегат, имеющий устройство ввода УП, вычислительную часть, электронный канал связи с механизмами станка. Внешний вид УЧПУ определяется панелью управления (пульт).

Пульт позволяет:

• Выбирать режим управления (ручной, наладка, полуавтомат, автомат)
• Производить исправление УП в период ее отладки
• Визуально вести контроль за выполнением команд и правильностью работы станка

Внешний вид и набор функциональных клавиш ПУ в свою очередь зависит от системы программирования для данного УЧПУ или класса УЧПУ. В соответствии с международной классификацией все УЧПУ делятся по уровню технических возможностей на классы.

Классы УЧПУ

1. NC – Numerical Control – самые первые примитивные системы. Оперативная ЭВМ отсутствует. Считывание информации с перфоленты по два кадра.
2. SCN – Stored Numerical Control – считывается вся перфолента и информация размещается в запоминающем устройстве.
3. CNC – Computer NC – наличие ЭВМ. Простое редактирование УП в диалоговом режиме; наличие ручного и автоматического управления станком; ввод информации на программоносители или вручную на дисплее с последующей записью. Наиболее распространена, как самая простая и дешевая.
4. DNC – Direct NC – не требуется УЧПУ. Управление от ПК, возможно управление группой станков от одного ПК. База – CNC.
5. НNC – Handled NC - оперативные УЧПУ на базе CNC. Позволяет вести программирование прямо на станке в диалоговом режиме, автоматически выбирая инструмент, стандартные подпрограммы, режимы обработки, последовательность операций и переходов.
6. VNC – Voice NC – позволяют вводить информацию непосредственно голосом. Принятая информация преобразуется в УП и в виде текста и графики отображается на дисплее. В промышленности пока не применяют.

Классификация моделей отечественных УЧПУ

Буква в начале модели - тип системы:

П – позиционная
Н – непрерывная (контурная)
У – универсальная (контурно-позиционная)

Если впереди буквы стоит цифра – это модификация системы.

Первая цифра после буквы – общее число управляемых по программе координат.
Вторая цифра после буквы – число одновременно управляемых координат.
Третья цифра после буквы – тип привода: 1 – шаговый, 2 – следящий.

Буквы в конце марки:

М – инструментальный магазин
П – повышенная точность
В – высокая точность
А – особая точность

Индексация станков с ЧПУ:

Ц – цикловое управление
Ф1 – цифровая индексация положения рабочих органов и ручным вводом данных
Ф2 – позиционные системы ПУ
Ф3 – контурные СПУ
Ф4 - смешенные СПУ

Модели УЧПУ импортного производства, применяемые с отечественным оборудованием

FANUC Япония, BOSCH Германия, SIEMENS Германия, SINUMERIK Германия, HORIZON Италия, VEKTOR Италия и др.

Программирование обработки на станках с ЧПУ
токарной группы

Основные схемы резания

1 Петля – по окончании р.х. резец отводится от обрабатываемой поверхности на небольшое расстояние и возвращается обратно на х.х. Применение:

А) Многопроходная обработка открытых поверхностей.
Б) многопроходная обработка полуоткрытых поверхностей. Х.х. по одной траектории, спуск на р.х.

2 Зигзаг – многопроходная обработка на прямой и обратной подаче (для открытых поверхностей)

3 Спуск – для отрезных и канавочных резцов, обработка с радиальной подачей. У отрезного резца вершина (точка Р) указывается слева.

Основные функции

1. Подготовительные функции – G коды:

G00 – х.х.
G01 – линейная интерполяция
G02 – круговая интерполяция по ч.с.
G03 – круговая интерполяция против ч.с.
G04 – пауза

1. Вспомогательные функции – М коды:

М00 – программируемый останов вращения шпинделя
М02 – конец УП
М03 – вращение по ч.с.
М04 – вращение против ч.с.
М05 – закрепление
М06 – смена инструмента
М08 – вкл. СОЖ
М09 – выкл. СОЖ

Порядок записи кадров УП

1. № кадра
2. G код. В одном кадре м.б. до трех G кодов из одной группы, непротиворечащих др. др.
3. X, Y, Z – размерные перемещения
4. I, J, K – параметры интерполяции или шаг резьбы
5. F – функция подачи. М.б. в мм/об или в мм/мин. Указывается в кадре, где начинается линейное перемещение инструмента (G00 или G01)
6. S – функция главного движения, об/мин или м/мин. Указывается в первом кадре или кадре, где происходит смена инструмента.
7. Т – функция инструмента
8. М – вспомогательная функция. В одном кадре м.б. до трех функций, не противоречащих др. др.

Правила заполнения операционных карт

1. Деталь вычерчивается в прямоугольной системе координат в масштабе 1:1 с указанием всех размеров, необходимых для программирования (в т.ч. расстояния между системами координат). Указывают направления и наименования осей, точки W, М, Р.
2. Указывают места закрепления, направление подачи и главного движения.
3. Инструмент схематично в правом нижнем углу.
4. Наносят траекторию движения инструмента стрелками р.х. и х.х.
5. Таблицу с координатами опорных точек по возможности размещают в зоне технических требований.

Ноль станка связывают со шпинделем (чаще всего) или размещают в свободной зоне, совмещая с СКИ. Ноль детали размещают на оси симметрии детали, на одном из крайних торцев. Все программируемые перемещения отсчитывают от ноля детали, поэтому необходимо совмещать W и М. Ось Z связывают с осью симметрии, положительное направление – вправо. Ось Х связывают с базовой установочной поверхностью и направляют вдоль торца, положительное направление – вниз. Направления осей СКС и СКИ соответствуют СКД. Координата Х м.б. задана в диаметральных размерах (чаще всего) или в радиальных в зависимости от системы ЧПУ.

Заготовка – пруток ф 38 мм. Закрепление в трехкулачковом патроне.

1 ПВ Установить, закрепить
2 ПТ Точить ф26 мм со снятием фаски и подрезкой торца
3 ПТ Сверлить отверстие ф10 мм
4 ПТ Отрезать

Для каждого ТП используем разный инструмент:

• Т01 - Резец проходной
• Т02 - Сверло
• Т03 - Резец отрезной

Припуск на обработку ф26 мм: Z = 0,5 (38-26) = 6 мм

Обработку ведем за три р.х., снимая по 2 мм.

Составляем циклограммы инструментов:

Т01

Т02 Т03

Рассчитаем координаты опорных точек. Программируем перемещения по оси Х в радиусах.

Т01

Т02

Т03

Работа в программе симуляторе STEPPER CNC (токарный)

Программа STEPPER CNC имеет два режима:

• Имитатор
• Станок

Посмотреть:

• главное меню (токарный станок)
• панель инструментов
• Панель управления (режимы: ручной и автоматический)

Осуществить:

• Выбор заготовки
• Выбор инструмента
• Ноль станка
• Ноль детали G92

1 Назначение Ноля станка

В данной системе считается, что станок не настроен. Применяется плавающий ноль и задать его можно в произвольном месте относительно базовой точки. Базовая точка находится на пересечении оси шпинделя и плоскости торцев кулачков.

Смещение зададим как ∆Ζ = 10 мм и ∆Х = 10 мм

Длина заготовки 100 мм.

Zноля станка = 100 + 10 = 110 мм

Rзаг = ½ 38 = 19 мм

Хноля станка = 19 + 10 = 29 мм

Токарный станок → ноль станка → вводим 29 и 110

2 Определение Ноля детали (G92)

Ноль детали назначается технологом, относительно этой точки пишется УП. Ноль детали д.б. привязан к нолю станка. Т.к. СКС главная система, то определять координату ноля детали будем вычитанием:

Zноля детали = - 29 мм

Хноля детали = -110 мм

3 Задание размеров заготовки

Токарный станок → выбор заготовки → Д=38 мм, Н=100 мм

4 Выбор режущего инструмента

Токарный станок → инструмент → список инструмента →

1 контурный левый установленный по Х → поз. 1 (правой кнопкой)

11 сверло Д=10 → поз.2

6 канавочный установленный по Х → поз.3

№10 G90 М04 S1000
№20 М06 Т01
№30 G00 Х17. F200
№40 Z91.
№50 G01 Z70.
№60 X20.
№70 G00 Z91.
№80 X15.
№90 G01 Z70.
№100 X20.
№110 G00 Z91.
№120 X11.
№130 G01 Z90.
№140 X13. Z88.
№150 Z70.
№160 X20.

№170 G00 X39. Z110.
№180 M06 T03 S630
№190 X0. F50
№200 Z91.
№210 G01 Z40.
№220 G00 Z110.

№230 G00 X39. Z110.
№240 M06 T02
№250 X25. Z50.
№260 G01 X4.
№270 X25.
№280 G00 X39. Z110
№290 M00
№300 M02

ПР01 Разработка УП для обработки вала на токарном станке с ЧПУ

Исходные данные: чертеж детали

Выполнение работы

1 Маршрут обработки

Заготовка – пруток. Оборудование – токарный станок с ЧПУ, закрепление – в трехкулачковом патроне.

1ПВ установить, закрепить заготовку
2ПТ точить предварительно ф 34 мм на длину 55 мм
3 ПТ точить конус за три р.х. до ф 30 мм
4 ПТ точить окончательно контур с образованием фасок

2 Траектория движения инструмента

3 Координаты опорных точек

Т01
				35

Т02		1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Х	13	13	14	20	20	12	12	11	11
	Z	91	90	60	60	91	91	90	91	90

Т03		1	2	3	4	5	6	7	8
	Х	9	9	10	14	14	15	15	20
	Z	91	90	89	60	50	49	35	35

4 УП обработки

№01 G90 S1000 M04
№02 T01 M06
№03 G00 X17. Z91. F100
№04 G01 Z35.
№05 X20. Z35.
№06 G00 Z91.

№07 X13.
№08 Z90.
№09 G01 X14. Z60.
№10 X20.
№11 G00 Z91.
№12 X12.
№13 Z90.
№14 G01 X14. Z60.
№15 X20.
№16 G00 Z91.
№17 X11.
№18 Z90.
№19 G01 X14. Z60.
№20 X20.
№21 G00 Z91.

№22 X9.
№23 Z90.
№24 G01 X10. Z89.
№25 X14. Z60.
№26 Z50.
№27 X15. Z49.
№28 Z35.
№29 X20.
№30 G00 Z91.
№31 M00
№32 M02

Работа в симуляторе STEPPER CNC (фрезерный)

Посмотреть: главное меню → фрезерный станок → (размеры заготовки; инструмент)

Ноль станка – фиксированный. Необходимо привести СКД к СКС, используя функцию G92. Для этого смещаем ось Х относительно оси Z, учитывая длину вылета инструмента.

Zноля детали = - 168 + 16 = - 152 мм

Пример составления маршрута обработки

Заготовка: 140 х 195 х 25 мм. Установка – по плоскости и отверстиям. Закрепление – винтовым зажимом. Диаметр фрезы – 6 мм

Для демонстрации работы станка, настраиваем ноль станка с учетом мест закрепления и вылета инструмента из шпинделя:

Хо.ст.=45 мм, Уо.ст.=45 мм, Zо.ст.= - 95 мм

Пример работы в программе

1 Установим инструмент:

Т11 (Д=6 мм, вылет из шпинделя 40 мм)

2 Зададим параметры заготовки:

Х х У х Z = 50х50х10 мм

3 Назначим ноль детали:

Хо.д. = 0, Zо.д. = -168+40 = - 128 мм

	1	2	3	4	5
Х	10	30	40	40	30
У	10	10	20	30	40

Ход по оси Z = 12 мм (сквозная обработка)

№01 G90 T11 S1000 M03
№02 G00 X10. Y10. Z12. F100
№03 G01 Z-2.
№04 X30.
№05 G03 X40. Y20. R10.
№06 G01 Y30.
№07 G03 X30. Y40. R10.
№08 G01 X10. Y10.
№09 Z12.
№G00 X0. Y0. Z128.

Работа в симуляторе СNC (токарный)

Интерфейс программы

1. Выбор вида обработки:

Screen → turning (токарная)

→ gas (сверлильная)

→ milling (фрезерная)

2. Выбор заготовки:

Simulate → detail setting

• Диаметр Х=… (30 мм)
• Длина Z=… (50 мм)

3. Выбор ноля детали:

Simulate → zero point register

В данном симуляторе станок считается настроенным, т.е. ноль детали совпадает с нулем станка и расположен в шпинделе. Рекомендуется переносить ноль детали на правый торец заготовки, т.к. обработку начинают и ведут именно с него:

Х25
G01 Z-40 F0.25
X31
G00 Z1

НЦП ф25 мм

X19
G01 Z0
X25 Z-3
G0 X31 Z1

Фаска 3х3 мм

T9

Смета инструмента – отрезной резец

G00 X31 Z -20
G01 X16
G00 X31

Канавка

Копировать. Вставить 2 раза. Заменить значение Z

Z -23
G01 X16
G00 X31

Z -26
G01 X16
G00 X31

Работа в симуляторе СNC (фрезерный)

Интерфейс программы

1. Выбор параметров заготовки:

Вводим координаты x,y,z (длина, ширина, высота)

2. Ноль детали

Задан по умолчанию в верхнем левом ближнем углу. Перемещения по оси Z будут иметь отрицательные значения. Для удобства возможно переносить ось Х относительно оси Z вниз (на высоту детали), тогда значения по оси Z будут положительные.

7

8

Х

5

55

55

65

65

75

75

5

У

45

45

15

15

45

45

5

5

1 вариант обработки

N1 T1 S300 F0.1 M3
N2 G0 X5 Y45
N3 G1 Z-10
N4 X55
N5 Y15
N6 X65
N7 Y45
N8 X75
N9 Y5
N10 X5
N11 Z2

Остаются необработанные зоны. Следовательно, необходимо смещать траекторию или выбирать инструмент большего диаметра.

2 вариант обработки

3

Х

0

80

80

55

55

80

80

55

55

80

0

55

55

У

45

45

35

35

25

25

15

15

5

5

5

5

50

N1 T1 S300 F0.1 M3
N2 G0 X0 Y45
N3 G1 Z-10
N4 X80
N5 Y35
N6 X55
N7 Y25
N8 X80
N9 Y15
N10 X55
N11 Y5
N12 X80

N13 G0 Z2
N14 X0 Y0
N15 G1 Z-10
N16 X55
N17 Y50
N18 G0 Z2

Остался необработанный гребешок. Корректируем УП. После 12 кадра добавить:

Х0
У0

Для объемной обработки необходимо снять еще два слоя металла. Для этого копируем текст УП (обработка со второго кадра) → вставляем два раза → меняем координату Z (Z = -20, Z = -30). Убираем инструмент:

Z120
Х0 У0

У

40

20

40

60

80

100

80

N1 T5 S300 F0.1 M3
N2 G0 X20 Y40
N3 G1 Z-5
N4 G3 X40 Y20 R20
N5 X60 Y40 R20
N6 X40 Y60 R20
N7 X60 Y80 R20
N8 X40 Y100 R20
N9 X20 Y80 R20
N10 G0 Z2
N11 X0 Y0
N12 M0

Самостоятельно на оценку дописать в две строки: «ЗАМТ ФАМИЛИЕ», скорректировать размер заготовки.

Литература

1 Быков А.В., ADEM CAD/CAM/TDM Черчение, моделирование, механообработка; С-П БХВ-Петербург, 2003 г.

2 Серебреницкий П.П., Программирование для автоматизированного оборудования; М. Высшая школа, 2003 г.

3 Быков А.В., Практический курс ADEM CAD/CAM. Учебное пособие; С-П БХВ-Петербург, 2003 г.

4 Мазеин П.Г., Учебный настольный токарный станок с компьютерным управлением. Программа Stepper. Учебное пособие, Челябинск, 2010 г.

5 Мазеин П.Г., Программирование в среде Stepper. Фрезерование. Учебное пособие, Челябинск, 2012 г.

По мнению ведущих мировых аналитиков, основными факторами успеха в современном промышленном производстве являются: сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение качества. К числу наиболее эффективных технологий, позволяющих выполнить эти требования, принадлежат так называемые CAD/CAM/CAE-системы (системы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа).

Необходимость автоматизации всех этапов проектирования, подготовки производства, выпуска продукции в рамках единого решения по управлению предприятием, осознает сейчас подавляющее большинство руководителей отечественных промышленных предприятий. Постепенно это становится залогом удержания своих позиций не только на мировом, но уже и на внутреннем рынке.

Свое начало термин САПР (Система Автоматизированного Проектирования) берет в 1970-х годах. САПР или CAD (Computer-Aided Design) обычно используются совместно с системами автоматизации инженерных расчетов и анализа CAE (Computer-aided engineering). Данные из СAD-систем передаются в CAM (Computer-aided manufacturing) - систему автоматизированной разработки программ обработки деталей для станков с ЧПУ или ГАПС (Гибких автоматизированных производственных систем)).

Под термином «САПР для машиностроения» в нашей стране обычно подразумеваются пакеты, выполняющие функции CAD/CAM/CAE/PDM, т. е. автоматизированного проектирования, подготовки производства и конструирования, а также управления инженерными данными.

Первые CAD-системы появились еще на заре вычислительной техники - в 60-х годах. Именно тогда в компании General Motors была разработана интерактивная графическая система подготовки производства, а в 1971-м ее создатель - доктор Патрик Хэнретти (его называют отцом САПР) - основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS), оказавшую огромное влияние на развитие этой отрасли. По мнению аналитиков, идеи MCS составили основу почти 70% современных САПР.

На начальном этапе пользователи CAD/CAM/CAE-систем работали на графических терминалах, присоединенных к мэйнфреймам производства компаний IBM и Control Data, или же мини-ЭВМ PDP/11 (от Digital Equipment Corporation) и Nova (производства Data General). Большинство таких систем предлагали фирмы, продававшие одновременно аппаратные и программные средства (в те годы лидерами рассматриваемого рынка были компании Applicon, Auto-Trol Technology, Calma, Computervision и Intergraph). У мэйнфреймов того времени был ряд существенных недостатков. Например, при разделении системных ресурсов слишком большим числом пользователей нагрузка на центральный процессор увеличивалась до такой степени, что работать в интерактивном режиме становилось трудно. Но в то время пользователям CAD/CAM/CAE-систем ничего, кроме громоздких компьютерных систем с разделением ресурсов (по устанавливаемым приоритетам), предложить было нечего, т.к. микропроцессоры были еще весьма несовершенными.

В начале 80-х годов, когда вычислительная мощность компьютеров значительно выросла, на сцену вышли первые CAM-пакеты, позволяющие частично автоматизировать процесс производства с помощью программ для станков с ЧПУ, и CAE-продукты, предназначенные для анализа сложных конструкций.

Таким образом, к середине 80-х системы САПР для машиностроения обрели форму, которая существует и сейчас. Но наиболее бурное развитие происходило в течение 90-х годов - к тому времени на поле вышли новые игроки «средней весовой категории».

Усиление конкуренции стимулировало совершенствование продуктов: благодаря удобному графическому интерфейсу значительно упростилось их использование, появились новые механизмы твердотельного моделирования ACIS и Parasolid, которые сейчас используются во многих ведущих САПР, значительно расширились функциональные возможности.

Можно сказать, что переход в новый век стал для рынка САПР переломным моментом. В такой ситуации на первый план вышли две основные тенденции - слияние компаний и поиск новых направлений для роста. Яркий пример первой тенденции - покупка компанией EDS в 2001 г. двух известных разработчиков тяжелых САПР - Unigraphics и SDRC, а второй - активное продвижение концепции PLM (Product Lifecycle Mana-gement), подразумевающей управление информацией об изделии на протяжении всего его жизненного цикла.

ИСТОРИЧЕСКИ РЫНОК САПР РАЗДЕЛИЛСЯ НА НЕСКОЛЬКО СЕГМЕНТОВ Тяжелые системы - полнофункциональные системы автоматизации проектно-конструкторской и технологической подготовки производства (в англоязычной терминологии CAD-/CAM), предназначенные для черчения, двумерного и трехмерного геометрического, твердотельного и поверхностного моделирования (включая моделирование сложных поверхностей); поэлементного проектирования и проектирования с комплексной увязкой параметров. Они включают встроенные подсистемы инженерного анализа (CAE), подготовки программ для станков с ЧПУ и многие другие специализированные средства разработки. С их помощью можно создавать очень сложные и большие сборки, состоящие из десятков тысяч деталей. Кроме того, они интегрированы с подсистемой управления инженерными данными (PDM), способной охватить целое предприятие, включая поставщиков и партнеров, а также поддерживать работу с данными, поступающими из других CAD/CAM. Стоимость тяжелых систем варьируется от 7 тыс. до 20 тыс. долл. и более за рабочее место (в зависимости от количества и типа необходимых функций). На долю поставщиков таких систем приходится большая часть объема рынка САПР. Системы среднего класса - надежные и многофункциональные продукты, которые содержат многие компоненты своих тяжелых собратьев, за исключением средств моделирования сложных поверхностей, встроенных подсистем инженерного анализа (CAE), подготовки производства (CAM) и специализированных приложений - многие из них можно купить у независимых разработчиков. «Середняки» поддерживают сборки, включающие от сотни до нескольких тысяч деталей, и имеют встроенную подсистему управления инженерными данными (PDM), которая, как правило, может работать только с «родными» данными и обладает более ограниченными возможностями, чем PDM-продукты масштаба предприятия. Такие системы стоят от менее 5 тыс. долл. до немногим более 7 тыс. долл. за одно рабочее место (в зависимости от набора функций). Легкие системы - предназначены для черчения, а также для двумерного и трехмерного геометрического каркасного моделирования. Обычно они не включают дополнительные приложения и не имеют встроенных средств управления инженерными данными. С их помощью можно создавать небольшие сборки и отдельные детали. Но это не значит, что такие продукты мало распространены. Напротив, они находят применение на предприятиях самого разного масштаба. Нередко компании, имеющие тяжелые и средние системы, используют их для чертежных работ. Стоимость таких САПР гораздо ниже, чем систем более высокого класса, - от 1 тыс. долл. до немногим более 4 тыс. долл. за рабочее место. Персональные системы - самые легкие САПР, включающие только базовые средства черчения и двумерного/трехмерного геометрического каркасного моделирования. Они поставляются в виде коробочного продукта (без обучения) и, как правило, не способны поддерживать проектирование деталей в контексте сборки. Персональные системы стоят менее 1 тыс. долл. и применяются архитекторами, дизайнерами, издателями технической литературы, индивидуальными пользователями и небольшими компаниями.

В сегменте тяжелых САПР работают лишь те поставщики, которые предлагают многофункциональное решение, тесно интегрированное с PDM-системой масштаба предприятия, поддерживающее выполнение сложных функций, в частности моделирование крупных сборок или создание цифровых макетов, и включающее описания передовых отраслевых методик и специализированные настройки для конкретных отраслей. Кроме того, в них входят дополнительные подсистемы для контроля исходных требований, цифрового производства, управления проектами, визуализации и другие средства, позволяющие создавать решения, охватывающие весь жизненный цикл изделия. Важная особенность тяжелых систем - тесная интеграция всех подсистем, которая дает возможность организовать высокопроизводительную проектную среду.

В итоге недавних перемен, связанных со слияниями и поглощениями, тяжелых систем осталось всего три: NX компании Siemens PLM Software, CATIA (Computer Aided Three-dimensional Interactive Application) французской фирмы Dassault Systemes (которая продвигает ее вместе с IBM) и Pro/Engineer от РТС (Parametric Technology Corp.). Эти компании - лидеры в области САПР, а их продукты занимают особое положение: на них приходится львиная доля объема рынка в денежном выражении.

Главная особенность тяжелых систем состоит в том, что их обширные функциональные возможности, высокая производительность и стабильность достигнуты в результате длительного развития. Все они далеко не молоды: CATIA появилась в 1981 г., Pro/Engineer - в 1988-м, а NX, хотя и вышла недавно, является результатом слияния двух весьма почтенных систем - Unigraphics и I-Deas, приобретенных вместе с компаниями Unigraphics и SDRC.

Характерная особенность поставщиков тяжелых САПР заключается в том, что они работают в самых разных странах мира, продвигая продукты с помощью прямых продаж и через партнерские сети, предоставляющие услуги внедрения и поддержки. Другие игроки рынка САПР отстают от них с точки зрения функционала, общемирового охвата и прочных связей с заказчиками из числа лидеров мировой промышленности.

Несмотря на то что тяжелые системы значительно дороже своих более «легких» собратьев (свыше 10 тыс. долл. на одно рабочее место), затраты на их приобретение окупаются, особенно когда речь идет о сложном производстве, например машиностроении, двигателестроении, авиационной и аэрокосмической промышленности. По мнению аналитиков, этот сегмент рынка уже практически насыщен и поделен между лидерами индустрии.

В настоящее время общепризнанным фактом является невозможность изготовления сложной наукоемкой продукции (кораблей, самолетов, танков, различных видов промышленного оборудования и др.) без применения CAD/CAM/CAE-систем.

За последние годы CAD/-CAM/CAE-системы прошли путь от сравнительно простых чертежных приложений до интегрированных программных комплексов, обеспечивающих единую поддержку всего цикла разработки, начиная c эскизного проектирования и заканчивая технологической подготовкой производства, испытаниями и сопровождением. Современные CAD/-CAM/CAE-системы не только дают возможность сократить срок внедрения новых изделий, но и оказывают существенное влияние на технологию производства, позволяя повысить качество и надежность выпускаемой продукции (повышая, тем самым, ее конкурентоспособность). В частности, путем компьютерного моделирования сложных изделий проектировщик может зафиксировать нестыковку и экономит на стоимости изготовления физического прототипа.

Тяжелые системы могут использоваться любыми предприятиями дискретного производства, однако каждая из них наиболее сильна в определенных отраслях.

Автомобилестроение. Характерные особенности этой индустрии оказывают серьезное влияние на использование САПР. Здесь доминируют порядка 20 ведущих производителей (General Motors, Ford, Toyota, Daimler-Chrysler, Nissan, BMW, Renault и другие), которые разрабатывают и выпускают автомобили с помощью различных САПР. Они работают с множеством партнеров, организованных в многоуровневые сети, начиная с поставщиков первого уровня, разрабатывающих и производящих целые автомобильные подсистемы, и кончая поставщиками третьего и четвертого уровней, выпускающими отдельные компоненты. Такая структура приводит к тому, что в создании автомобиля участвует множество компаний, применяющих различные САПР. Из-за этого возникает необходимость в трансляции проектных данных, созданных в разных системах. Индустрия САПР давно борется с этой проблемой, но пока до конца ее не решила.

Другая особенность данной отрасли состоит в том, что автомобилестроительные предприятия предъявляют очень высокие требования к функциям моделирования сложных поверхностей. Эти функции предусмотрены только в тяжелых САПР и специализированных системах, таких, как ICEM. Чтобы обеспечить всю необходимую функциональность, некоторые из них даже создают собственные САПР, например PDGS (Ford) и Caelum (Toyota).

В автомобилестроении доминируют три поставщика тяжелых САПР, причем системы Dassault и Siemens широко применяются как самими производителями, так и партнерами первого уровня, а многие поставщики более низких уровней работают с САПР среднего класса этих компаний - SolidWorks и Solid Edge. Продукты PTC имеют сильные позиции в области создания силовых цепей, а также у некоторых партнеров автогигантов.

Авиакосмическая и оборонная отрасли. Как и в автомобилестроении, здесь доминируют несколько крупнейших производителей, сотрудничающих с многоуровневой сетью поставщиков. Однако самолет и его двигатель - гораздо более сложные продукты, чем автомобиль и детали машин. Поэтому для их разработки нужны САПР, поддерживающие очень большие сборки и тесные взаимосвязи между отдельными деталями. На это способны только тяжелые системы.

Еще одно отличие этих отраслей состоит в том, что здесь изделия обычно служат очень долго - 40, 50 и даже 60 лет. Отсюда возникает длительная потребность в запасных частях, из-за чего их производители не могут при желании поменять САПР, так как им приходится долго обращаться к одним и тем же исходным проектным данным. Это создает серьезную проблему для этих отраслей.

Здесь признанными лидерами являются Dassault и Siemens, причем продукты первой наиболее сильны в проектировании корпусов самолетов, а второй - в создании авиационных двигателей. Но PTC тоже имеет много заказчиков в данных отраслях и получает от этого значительную долю дохода.

Электроника и телекоммуникации. Эти отрасли ориентированы на потребительские и высокотехнологичные продукты: компьютеры, телефоны, медицинское оборудование и т. д. Проектирование таких устройств не представляет особых сложностей с точки зрения количества деталей, но предъявляет высокие требования к средствам поверхностного моделирования (хотя и не такие высокие, как автомобилестроение) и к наличию специализированных приложений, например для проектирования пресс-форм и интеграции электроники и ПО. Кроме того, САПР для этих отраслей должна обладать удобным пользовательским интерфейсом и средствами ускоренной разработки, так как цикл проектирования здесь гораздо короче, чем в вышеперечисленных областях.

Исторически сильные позиции на этом рынке имеет компания PTC. Однако здесь также используются системы Dassault (CATIA и SolidWorks), Siemens (NX и Solid Edge) и другие САПР. В данной области работает много компаний, выпускающих продукты самого разного масштаба - от тяжелых до легких, и особого доминирования систем какого-либо одного класса не наблюдается.

Машиностроение. В этот сегмент входит производство тяжелого и механического оборудования (станков, подъемных кранов, сборочных конвейеров и т. д.), а также некоторых потребительских товаров (ручных инструментов, строительных конструкций и пр.). Данный сегмент предъявляет примерно такие же требования к работе со сложными сборками, как и автомобилестроение. Кроме того, изделия обычно имеют сложную конфигурацию, поэтому при их проектировании необходимо управлять множеством различных вариантов и версий проекта.

Здесь применяются все три тяжелые системы, а также САПР среднего класса. В этом сегменте работает много компаний самого разного масштаба, от небольших фирм до огромных корпораций, а сложность выпускаемых изделий сильно различается. Поэтому в данной отрасли нет заметного преобладания систем какого-либо одного класса.

Судостроение. На этом специализированном и относительно небольшом рынке работает несколько десятков крупных кораблестроительных компаний и около сотни более мелких фирм и проектных бюро. Однако из-за специфических требований эта отрасль пользуется значительным вниманием поставщиков САПР. Проект судна включает очень много элементов, таких, как сложные поверхности (хотя и не такие сложные, как в автомобилестроении), а также множество трубопроводов, воздуховодов и кабелей. Сборки отличаются огромными размерами, а элементы конструкций, как правило, изогнуты и тоже очень сложны. Кроме того, существует множество правил для соединения отдельных частей.

Корабли находятся в эксплуатации очень долго, зачастую более 60 лет, и на всем протяжении этого жизненного цикла их нужно поддерживать, ремонтировать и обновлять. Поэтому проектировщикам приходится долго обращаться к исходным проектным данным, созданным в устаревших САПР.

Исторически судостроители применяли САПР, специально разработанные для данной отрасли, некоторые из них широко используются до сих пор. Это - Tribon (Aveva), CADDS 5 (PTC), IntelliShip и ISDP (Intergraph). Dassault Systemes разработала для судостроения специальное решение на базе систем CATIA и Enovia, пользующееся сейчас популярностью. Проникновению французской компании в этот сегмент способствуют тесные связи, которые корпорация IBM (стратегический партнер Dassault) имеет с ведущими судостроителями США. CADDS 5, широко распространенная в этой отрасли, основана на устаревших технологиях и постепенно уступает позиции более новым САПР.

Каждая из ключевых отраслей предъявляет особые требования к тяжелым САПР. Для их удовлетворения поставщики должны предусматривать в своих системах специализированные средства, которые не только создают препятствия для новых игроков, но и затрудняют самим поставщикам вход в другие отрасли. На это есть несколько причин.

Во-первых, трудно найти опытных специалистов, обладающих знаниями, достаточно глубокими для разработки и маркетинга продуктов в конкретной отрасли. Они должны знать технические требования индустрии и ее рыночные особенности, разбираться в современных САПР, уметь без лишних затрат реализовать те или иные требования отрасли, понимать динамику рынка САПР в данной индустрии. Такие специалисты работают либо у других поставщиков САПР, либо на предприятиях этой отрасли. В любом случае они представляют большую ценность, и переманить их стоит очень дорого.

Во-вторых, разработка специализированных приложений для поддержки отрасли требует много времени и денег. Их создание не ограничивается одной лишь реализацией технологических требований, но также включает определение функциональных и бизнес-процессов и использование передовых отраслевых методик. Конечно, сложность этой задачи сильно зависит от конкретных требований. На протяжении многих лет все поставщики САПР добавляли отраслевые приложения к своим системам. В результате рынок САПР становился более зрелым и всеобъемлющим.

В-третьих, необходима специальная подготовка сотрудников отдела сбыта и выпуск маркетинговых материалов, в которых нужно демонстрировать знания специфики данной отрасли и объяснять преимущества данной САПР с точки зрения возврата инвестиций. Для этого тоже требуются высокая квалификация и глубокий опыт, а также время.

Пользователи тяжелых САПР неохотно переходят на другие продукты - на переобучение сотрудников приходится затрачивать много времени и денег. Еще больше средств уходит на перенос наработанных данных из одной системы в другую.

Внедрение тяжелых систем требует перестройки бизнес-процессов, оснащения современным оборудованием, соответствующей подготовки персонала и серьезных материальных затрат. Не считая аппаратного обеспечения, настройки и обучения пользователей, только стоимость одного рабочего места может начинаться от 10 000 долларов. В этой ситуации возможность иметь на предприятии набор систем от одного производителя, построенных на одном ядре и с единым форматом данных - пока недостижимый идеал. Более того, и сами предприятия, и эксперты рынка констатируют, что сегодня ни один из поставщиков систем тяжелого класса не может предложить оптимального решения за приемлемые деньги и с реальным сроком окупаемости инвестиций. В итоге предприятия пытаются подобрать оптимальное соотношение двухуровневых систем и сталкиваются уже с другими проблемами, в частности, совместимости данных.

- Возможность коллективной работы

На функциональную оценку возможностей САПР безусловно влияют специфичные требования вашего предприятия, но есть и некоторые общие моменты. Ядром всех современных САПР является модуль геометрического моделирования, который дает возможность построить корректное описание проектируемого продукта, что является базой для всех остальных задач, решаемых в рамках системы. Современная САПР обязана иметь возможность моделировать геометрию твердого тела методом Brep. Метод получил название от сокращения термина Boundary Representation - описание тела с помощью представления границ или точного аналитического задания граней, ограничивающих тело. Это единственный метод, позволяющий создать точное, а не приблизительное представление геометрии тела. Сегодня трудно встретить систему, которая бы не имела или не декларировала бы наличие методов твердотельного моделирования. Однако функциональные возможности методов построения твердого тела в двух системах могут сильно отличаться друг от друга. Следует обращать внимание на функциональную полноту, возможность решать топологические сложные задачи: перекрывающиеся скругления переменного радиуса, построение тонкостенного тела с изменением топологии, взаимосвязь методов построения поверхностей и твердого тела, возможность параметризации и изменения модели.

Необходимыми атрибутами моделирования сборок являются графический навигатор, взаимосвязь геометрических моделей, возможность построения элементов и взаимная ориентация компонентов в контексте сборки. Создание сборочной модели, состоящей из многих сотен и тысяч деталей, открывает возможность построения полной цифровой модели изделия. Современные САПР обычно не ограничивают количество компонентов, участвующих в сборке. Но чем больше в сборке деталей, тем больше вычислительных ресурсов требуется от вашей рабочей станции. Рано или поздно они будут исчерпаны. Хорошая САПР должна обладать специальными функциями, которые дают возможность бороться с подобными проблемами: фильтры загружаемых компонентов, возможность переключения между полным и упрощенным представлением геометрии.

Модули инженерного анализа должны иметь удобный интерфейс, возможность быстрого проведения многовариантных расчетов. Однако система анализа не может быть всеобъемлющей. Всегда существуют расчетные задачи, для решения которых необходимо привлечение специальных расчетных программ, не входящих в САПР. Оцените удобство передачи данных в виде расчетной сетки и твердотельной геометрической модели в те системы анализа, которые вы собираетесь использовать.

Анализ возможностей технологических модулей очень специфичен и зависит от используемого станочного парка, технологических процессов и т. п. Общих критериев здесь не существует, кроме, пожалуй, одного: изготовление «железа» не прощает ошибок и внутренних противоречий в модели. Поэтому отзыв о работе системы от пользователей очень полезен и может быть объективным показателем возможностей системы.

Лучший способ знакомства - инсталляция на базе предприятия сроком на 2-3 месяца, но польза от такого способа изучения зависит от реальной готовности специалистов воспринять возможности системы. Зачастую здесь не обойтись без обучения, и лучше купить это обучение у компании, предлагающей САПР. Польза здесь двойная: во-первых, плата за обучение служит лакмусовой бумажкой серьезности намерений купить САПР, во-вторых, даже если будет выбрана другая система, деньги не будут потрачены зря. Эффективность освоения выбранной системы прямо зависит от квалификации специалистов, а она, безусловно, вырастет.

Екатерина Слуднева, начальник отдела САПР, ЗАО «Метровагонмаш» (г.Мытищи)

Первые САПР на нашем предприятии появились более семи лет назад. А наше сотрудничество с «Русской Промышленной Компанией» продолжается приблизительно два года.

Сегодня мы в основном используем AutoCAD. В настоящее время в конструкторском отделе у нас порядка 40 автоматизированных рабочих мест, в отделе перспективных разработок - около 80, а в проектном бюро - также около 40. Конечно, у нас на предприятии сохранились и обычные кульманы, поскольку некоторые виды работ конструкторам удобнее выполнять именно на кульмане, а не на компьютере. Кроме того, большинство первоначальных проработок осуществляется вручную на кульмане. Это связано с тем, что у нас многие руководители проектов не умеют работать на компьютере. Но есть и такие молодые сотрудники, которые могут с самого начала вести проект с помощью компьютера. Нами была разработана специальная методика по обучению работе в AutoCAD, и в результате на обучение уходит примерно полтора месяца.

К сожалению, наши вузы дают выпускникам лишь приблизительное представление о реальном производстве. Молодому конструктору необходимо проработать три года, а технологу пять лет, прежде чем им можно будет доверить серьезный проект. На обучение новым САПР нужно время, а работнику требуется выполнить план. Поэтому даже среди молодежи мы не видим большого рвения к освоению новых методов проектирования.

Большинство наших конструкторов - предпенсионного возраста, и мы вынуждены с этим мириться. Наши сотрудники пока еще не готовы к работе с современными высокоуровневыми САПР - для этого необходимо изменение культуры проектирования и всего производства. Проблема заключается в том, что переходить на трехмерное проектирование необходимо всем и сразу. Если часть проектировщиков будет работать в трехмерном пространстве, а часть - в плановых проекциях, то это еще больше усложнит весь процесс. К тому же тем, кто работает в объеме, фактически придется дублировать работу тех, кто работает в проекциях. Поэтому необходима комплексная, а не лоскутная автоматизация. Пока две имеющиеся у нас лицензии на Inventor реально не используются. Несколько лет назад мы приобрели Pro/ENGINEER, но этот продукт до сих пор фактически не задействован в силу целого ряда причин организационного характера.

Несмотря на сказанное, применение AutoCAD позволило нам снизить количество ошибок. Во-первых, даже при традиционном двумерном проектировании AutoCAD позволяет проводить на чертеже точные измерения. Во-вторых, появилась возможность групповой работы над проектом. И в-третьих, становится легче и удобнее использовать уже имеющиеся наработки. Наше производство нельзя назвать динамичным: геометрия изделия меняется медленно, в основном используются унифицированные изделия. Поэтому для нас проще взять готовые чертежи с видами и проекциями, а не трехмерную модель, и уже на основе имеющихся готовых чертежей разрабатывать новое изделие.

Для проведения прочностных расчетов в конструкторских отделах применяется ANSYS. На нашем производстве длительное время использовалась CAM-система PEPS. На более совершенные решения у нас просто нет средств, но пока сложившаяся ситуация нас удовлетворяет.

Конструкторско-технологическая документация хранится у нас преимущественно в бумажном виде. Для работы с документацией в одном из наших отделов установлена широкоформатная система Ocе. Иногда файлы проектов хранятся по папкам в виде примитивного электронного архива.

Можно сказать, что на данный момент у нас на предприятии нет полностью внедренного комплекса САПР - пока мы находимся в процессе выбора. У нас еще нет и работающей сквозной технологии проектирования, хотя бы в силу того, что конструкторский и технологический отделы территориально удалены друг от друга. К тому же дополнительные сложности в общий процесс вносит согласование в «секретных» отделах.

У нас устарели материальные фонды, и большая часть оборудования нуждается в замене. Поэтому мне кажется, что кардинально помочь нашему предприятию может лишь комплексная автоматизация, затрагивающая не только конструкторов и технологов, но и производство.

Как и любой другой производственный процесс, внедрение САПР необходимо начинать с планирования, и отнестись к этому процессу нужно очень серьезно. Необходимо разработать план оптимального развития и уже на его основе выполнять конкретные задачи с учетом существующих ресурсов.

Андрей Пузанов, ведущий инженер, СКБ приборостроения и автоматики (г.Ковров)

Внедрение САПР на нашем предприятии начиналось постепенно. Такие программы, как AutoCAD ранних версий, использовались еще до того, как СКБ ПА было выделено в отдельную структуру. В области САПР мы сотрудничаем с «Русской Промышленной Компанией» с момента основания СКБ как самостоятельной организации в 1995 году.

Вслед за AutoCAD на предприятии появились продукты фирмы НПП ИнтерМех - CADMech, Search и др. В определенный момент у нас произошел довольно болезненный переход с DOS-версий AutoCAD, CADMech и системы документооборота Search на Windows-платформу. Этот переход должен был произойти в один момент, что потребовало проведения очень большой подготовительной работы, ведь производство нельзя остановить. Конечно, компании НПП ИнтерМех и «Русская Промышленная Компания» нам помогли - были написаны специальные программы-конверторы и созданы особые типы шрифтов. Сейчас весь наш документооборот также осуществляется в системе Search. У нас налажено очень тесное сотрудничество с НПП ИнтерМех - все наши пожелания к разработчику находят отражение в новых версиях Search.

Сегодня в ОАО «СКБ ПА» внедрена и функционирует комплексная система конструкторско-технологической подготовки производства, включающая модули трехмерного моделирования, виртуальных испытаний, выпуска документации и управляющих программ для ЧПУ. В качестве системы трехмерного моделирования применяется пакет программ Inventor Series 7 и Autodesk Mechanical Desktop v6, на котором работает большинство конструкторов. Для проведения кинематических, прочностных и тепловых расчетов мы используем MSC.visualNASTRAN 4D. Для аэрогидродинамических вычислений применяется CFD-комплекс Flow-3D. Ресурсоемкие задачи решаются на мощных двухпроцессорных системах, которые нам также поставила «Русская Промышленная Компания».

Когда появилась программа Inventor, некоторые наши компоновщики были несказанно счастливы. По сравнению с Autodesk Mechanical Desktop в Inventor улучшена работа с большими сборками и очень хорошо реализована визуализация.

Что касается методики проектирования, то мы пришли к компромиссному решению: иногда наши проектировщики изначально работают с трехмерными моделями, а иногда основой является плоский чертеж. Мы считаем, что создавать простые детали в 3D экономически и идеологически невыгодно. У нас уже есть довольно много чертежей, созданных в AutoCAD, и переводить их в геометрические модели для внесения незначительных изменений не имеет смысла. Конечно, есть продукция, например элементы гидросистем, имеющая сложную пространственную конфигурацию, и проектировать такие элементы гораздо удобнее в трехмерном пространстве - это позволяет избежать многих ошибок. Моделирование сборок также производится в 3D при помощи продуктов Inventor Series. В частности, разработанную в Inventor 3D-модель гидравлической развязки системы питания экскаватора не пришлось дорабатывать «по месту». Таким образом, внедрение продуктов Inventor Series позволило нам снизить количество итераций при доработке изделия.

Когда мы занимались выбором САПР, то поняли, что ассортимент предлагаемых решений очень велик и изучить все системы нам не удастся. К тому времени нами уже были выработаны своеобразные стандарты предприятия на электронную документацию. Серия продуктов Inventor Series хорошо вписывалась в сложившиеся на нашем предприятии подходы к проектированию, поэтому в определенный момент мы приняли решение прекратить метания от одной САПР к другой и начать работу.

Проанализировав решаемые нами задачи проектирования, мы убедились, что существующие решения в обозримом будущем будут удовлетворять нашим потребностям. Только пару раз нам пришлось прибегнуть к возможностям Pro/ENGINEER (в то время Inventor еще не было), но эти частные случаи не могут заставить нас перейти с Autodesk Mechanical Desktop/Inventor Series на другую САПР среднего или высокого уровня.

Для подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ мы используем два рабочих места с системой EdgeCAM. Сейчас мы закупаем новые станки и обрабатывающие центры. В ближайших планах - покупка 15 пятикоординатных фрезерных станков с ЧПУ. Это даст нам возможность отказаться от услуг некоторых поставщиков и больше ориентироваться на собственное производство.

Наш технологический отдел использует как трехмерные модели, так и чертежи - в зависимости от необходимости.

Мы делаем ставку на безбумажные технологии, но зачастую вынуждены чертежи распечатывать, брошюровать, регистрировать, хранить и рассылать заказчикам или соразработчикам. Таким образом, то, на чем мы планировали сэкономить, нас сегодня разоряет, хотя это, возможно, лишь вопрос времени.

Николай Зыкин, начальник отдела САПР, КНААПО (г.Комсомольск-на-Амуре)

На нашем предприятии используются 32 лицензии стандартного AutoCAD и 45 инсталляций Autodesk Mechanical Desktop. Сейчас мы проводим плавное обновление Autodesk Mechanical Desktop до Inventor Series. Со временем планируем все больше работ выполнять в системе Inventor - нас очень привлекает в ней удобство работы со сборками. Мы уже опробовали новую разработку «Русской Промышленной Компании» для Inventor - программу auto.ЕСКД, и она нам очень понравилась. Для выполнения несложных расчетов мы будем использовать программу MechSoft, которая также интегрируется с Inventor. Inventor - это второе поколение технологии трехмерного моделирования, отличительными признаками которой являются интеллектуальная среда и адаптивные сборки. При этом сохраняется основное достижение систем трехмерного моделирования первого поколения - параметризация.

Все сложные работы по геометрическому моделированию у нас выполняются в системе верхнего уровня Unigraphics. Сейчас мы начали переход на Unigraphics NX, хотя могли сделать это значительно раньше. К сожалению, нас задерживает ОКБ «Сухой». Пока основная польза, полученная от внедрения Unigraphics, - возможность выполнять компоновку и провязку конструкции.

В основном из ОКБ к нам приходят чертежи, которые содержат множество всевозможных геометрических ошибок. Иногда мы обнаруживаем очень грубые конструктивные просчеты на уровне сборок. В итоге нам самим приходится по чертежам строить трехмерные модели, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.

Электронный макет позволяет избежать многих грубых ошибок. В опытных экземплярах вскрываются более мелкие промахи, которые исправляются «по месту». Но даже на серийных образцах нам приходится самостоятельно вносить изменения и исправлять ошибки.

Собрать полный трехмерный электронный макет планера, к сожалению, пока не удается из-за колоссального объема сборки. Cобрать сборку, конечно, можно, но работать с ней практически нельзя - мощности наших компьютеров для этого явно недостаточно.

Современный истребитель имеет весьма сложную внутреннюю компоновку, поэтому приходится признать, что традиционная работа в проекциях с использованием чертежной технологии морально устарела. Появилась реальная возможность нового, то есть трехмерного, описания деталей, узлов и агрегатов. При этом электронный макет (электронная модель с атрибутами) не только легче читается и несравнимо наглядней, но и может нести массу дополнительной информации. Однако, чтобы сделать целиком электронный проект, нужны серьезные ресурсы. ОКБ таких ресурсов не имело и раньше, при командно-административной системе, тем более не имеет и сейчас. Фактически мы получаем от ОКБ концептуальные решения, поэтому большая часть работы по созданию виртуального изделия выполняется у нас. Не говоря уже об оснастке, объем работ по которой превышает само изделие.

Не так давно для выполнения прочностных расчетов мы приобрели две сетевые лицензии NASTRAN. Система достаточно дорогая, поэтому она используется в основном для решения оптимизационных задач по заказу различных отделов. Мы решили выделить одного специалиста исключительно для работы с NASTRAN. Возможно, в ближайшее время мы опробуем и другие CAE-системы.

Приблизительно шестая часть всех деталей планера изготавливается на станках с ЧПУ, причем эта величина непрерывно растет. Сейчас мы столкнулись с тем, что у технологов-программистов заметно добавилось работы. За счет трехмерного проектирования производительность работы конструкторов существенно выросла, и технологи уже не справляются с таким объемом работ. Недавно технологический отдел закупил еще 15 рабочих мест Vericut.

На мой взгляд, внедрению новых технологий препятствует прежде всего пресловутый человеческий фактор. Кто-то не хочет перестраивать свое сознание, некоторые боятся перемен - есть очень много субъективных причин. Кроме того, комплексное внедрение САПР подразумевает изменение производственных отношений. К примеру, электронный макет изделия не имеет такого же официального юридического статуса, как чертеж, и поэтому непонятно, кто и как несет ответственность за допущенные в нем ошибки. И это одна из причин, почему в производство передается не только электронный макет изделия, но и комплект чертежей - получается двойная работа. При этом часто в спешке изменения отражаются по старинке, то есть только в чертежах, а значит, провязка - одна из главных целей - теряет смысл.

Производственные процессы сложились на отечественных предприятиях авиационной отрасли еще полвека тому назад и поэтому требуют коренного пересмотра. Как известно, все высокоуровневые САПР (и Unigraphics здесь не исключение) плохо приспособлены для оформления конструкторской документации. По идее, это правильно: за бесчертежной технологией - будущее, и мы все идем в этом направлении и благодаря, и вопреки. Однако реалии сегодняшнего дня заставляют возвращаться к морально устаревшим понятиям: чертеж, шаблон и пр.

Сейчас у нас в штате много молодых талантливых специалистов, которые хотят работать и готовы к переменам. В некоторых «элитарных» конструкторских отделах КНААПО средний возраст сотрудников составляет менее 30 лет. Многие из них прошли путь от AutoCAD до Unigraphics. И хотя для технологов опыт практической работы важнее, то есть они более консервативны, «революционная ситуация» развивается и многие организационные вопросы уже можно решать.

САПР верхнего уровня была внедрена на нашем предприятии приказом сверху, поэтому производство оказалось не готовым к переменам. На мой взгляд, до комплексного внедрения высокоуровневой САПР необходимо еще дорасти, и в первую очередь руководству, чтобы система заработала в полную силу. Одного энтузиазма здесь явно недостаточно.

Александр Кудрявцев, главный конструктор СВП, ЗАО «ЦКБ Нептун» (г.Москва)

ЗАО «ЦКБ Нептун» занимается проектированием катеров на воздушной подушке. Особенностью нашего КБ сегодня является то, что мы используем наработки 80-х годов, когда ЦКБ «Нептун» работало на полную мощь. В 90-х годах фирма фактически распалась, и от нее осталось лишь несколько специалистов, владеющих AutoCAD. Сейчас в нашем конструкторском отделе работают всего три человека. В основном мы используем наработки, доставшиеся нам по наследству от советских времен. Нам удалось найти спонсора, который заинтересован в производстве судов на воздушной подушке.

Сотрудничество с «Русской Промышленной Компанией» началось год назад, мы познакомились через НПП ИнтерМех. Нас заинтересовали разработки НПП ИнтерМех, в значительной мере удовлетворяющие нашим требованиям, мы начали искать дистрибьютора в Москве и вышли на «Русскую Промышленную Компанию».

Сегодня мы используем CADMech Desktop, AVS, Search и другие разработки компании НПП ИнтерМех, а также Spotlight и RasterDesk компании Consistent Software. Работа в двумерном CADMech значительно облегчает работу с документацией. Это я могу утверждать с полной уверенностью, так как начинал работать еще в плоском AutoCAD в конце 80-х. К сожалению, на продукты Inventor Series у нас не хватило финансовых средств. Лично мне жаль, что продукт Autodesk Mechanical Desktop признан компанией-разработчиком тупиковой ветвью - мне он нравился.

В основном мы модернизируем существующие конструкции, и о разработке новых типов судов речь пока не идет. На данный момент с поставленными задачами мы справляемся с помощью имеющихся САПР. К тому же для проектирования судов требуются специализированные САПР для судостроения типа FORAN, AutoShip или FastShip. Но стоимость одного такого рабочего места составляет десятки тысяч долларов.

Среди полученных нами преимуществ в работе выделю несколько. Во-первых, сегодня фирма имеет крайне мало производственных площадей - нам попросту негде ставить кульманы и хранить документацию. Исторически так сложилось, что ЦКБ «Нептун» расположено практически в самом центре Москвы, возле здания Моссовета (ныне - мэрии). Когда стоимость аренды повысилась, значительная часть площадей была сдана в аренду коммерческим структурам, и у ЦКБ «Нептун» фактически осталось всего несколько комнат.

Часть документации нам удалось спасти от полного уничтожения на предприятиях, где строились наши проекты. Очень большая работа была проведена нами по сканированию и векторизации чертежей. Сканирование чертежей решило проблему хранения документации - несколько проектов теперь умещается на четырех компакт-дисках. Мы размещаем заказы по всей России, поэтому нам стало удобно обмениваться информацией.

Для редактирования чертежей мы используем гибридные графические редакторы Spotlight и RasterDesk. Новые чертежи мы стараемся прорабатывать в трехмерном пространстве при помощи CADMech Desktop. Если необходимо просто незначительно отредактировать существующий чертеж, то для этого также применяются Spotlight и RasterDesk.

В последнее время нашу документацию на производство мы передаем в электронном виде в формате DWF или PDF. В качестве системы документооборота мы используем Search. У нас мало рабочих мест, и пока возможности Search даже превышают наши потребности. Кроме того, из-за нехватки времени мы приобрели Search без обучения, так что нам все приходится постигать самим. Сейчас мы осознали, что обучение необходимо. Не понимая глобальной логики системы, самостоятельно разобраться бывает очень сложно даже при наличии всей документации.

Основная проблема, с которой мы сталкиваемся, заключается в том, что иногда мы вынуждены вносить изменения в проекты непосредственно на производстве исполнителя. В цех документация поступает в бумажном виде. Когда в цеху делаются изменения в конструкции, то местные конструкторы вносят правки в чертежи с помощью карандаша и ластика, и нам бывает сложно перенести их в электронную форму. Как правило, на предприятиях отсутствуют широкоформатные сканеры, ведь чертежи в судостроении, как и в авиастроении, больших форматов. Времени на редактирование электронного чертежа прямо на производстве всегда не хватает. Возможно, мы попробуем использовать для этой цели цифровой фотоаппарат, если нам удастся решить проблему исправления нелинейных искажений изображения.

Внедрение САПР позволило нам повысить качество проектной документации. Иногда конструктору бывает лень сходить в архив и найти там требуемый бумажный чертеж; часто на чертежах встречаются неоднократные ссылки на другие чертежи, но найти нужный документ бывает непросто. В результате конструктор может сам додумать конструкцию, что чревато проблемами на этапе сборки. Система электронного документооборота Search оказывает нам здесь неоценимую услугу. Другой аспект - за счет наследования элементов конструкции в AutoCAD значительно упростилось создание новых чертежей и стало легче редактировать существующую документацию.

Сергей Молодов, начальник бюро САПР, СП ОАО «Брестгазоаппарат» (г.Брест)

СП ОАО «Брестгазоаппарат» является ведущим производителем высококачественных газовых и электрических плит в странах СНГ. И хотя наше предприятие находится в Белоруссии, торговая марка Gefest хорошо знакома и российским потребителям.

Нашим основным партнером по САПР в Белоруссии является НПП ИнтерМех, а с «Русской Промышленной Компанией» сотрудничество началось в 2002 году: сначала мы обучили группу наших специалистов в Академии САПР и ГИС в Москве, а затем заключили договор с РПК на поставку нескольких пакетов Autodesk Inventor Series с последующей годовой подпиской.

На СП ОАО «Брестгазоаппарат» используется весь спектр САПР: от высокоуровневых систем до «электронных кульманов». Разработка и подготовка производства всех новых изделий производится при помощи САПР.

Если раньше мы конкурировали в основном с российскими производителями бытовой техники, то сейчас соперничаем и с западными брендами. Современный потребитель в первую очередь обращает внимание на дизайн изделия. Использование тяжелых пакетов САПР позволило нам разработать современный дизайн новых моделей со сложными поверхностями. Все разработки мы ведем самостоятельно. Из САПР верхнего уровня мы до недавнего времени применяли пять рабочих мест на базе системы Euclid и графических RISC-станций Silicon Graphics, которые приобрели в 1996 году у французской фирмы Matra Datavision. Однако после фактической ликвидации этой фирмы уровень поддержки и сопровождения Euclid резко снизился. В 2001 году мы перешли на комплекс Power Solution английской фирмы Delcam plc, а теперь для моделирования сложных геометрических форм используем PowerSHAPE из этого пакета.

Средний уровень САПР у нас на предприятии до недавнего времени был представлен Autodesk Mechanical Desktop. В середине 2002 года мы приобрели через НПП Интермех две первые лицензии Autodesk Inventor. Конструкторы сразу же оценили преимущества этого дружелюбного пакета перед тяжеловесным Mechanical Desktop. Продукт, как говорится, «пошел». А затем при содействии руководства «Русской Промышленной Компании» нам удалось обменять на специальных условиях четыре уже не нужных нам пакета Euclid на Autodesk Inventor Series. Успешное сотрудничество с «Русской Промышленной Компанией» и Академией САПР и ГИС продолжилось и в этом году. Мы пригласили к себе сотрудника «Русской Промышленной Компании», который непосредственно на предприятии обучил работе с Autodesk Inventor большую группу наших конструкторов и технологов. Пользуясь случаем, хочу выразить благодарность специалистам «Русской Промышленной Компании», которые в режиме горячей линии оперативно помогают нам и консультируют по всем вопросам, возникающим при работе с Inventor.

Еще несколько лет назад сроки изготовления технологической оснастки были для нас больным вопросом. С помощью Autodesk Inventor мы решили эту проблему. Конструкторам оснастки передается сложная геометрия деталей, выполненная в PowerSHAPE, а все остальные элементы штампов они создают в Inventor. Нас также привлекает в этой системе простота работы со сборками.

И наконец, из САПР нижнего уровня мы используем AutoCAD для двумерного проектирования. Знание этой программы обязательно для молодых специалистов при приеме их на работу в качестве конструкторов. Применяется AutoCAD с программной надстройкой CADMECH фирмы НПП ИнтерМех. Архив электронной конструкторской документации ведется средствами пакета Search, также разработанного НПП ИнтерМех. Учитывая «всеядность» Search, мы используем этот пакет также для хранения трехмерных моделей, рисунков и других объектов, созданных в разных системах.

Наше инструментальное производство - одно из крупнейших в Белоруссии. Инструментальный цех имеет большой парк импортных станков с ЧПУ. Для подготовки управляющих программ мы используем различные CAM-системы: английскую PowerMILL из пакета Power Solution, французскую Euclid Milling, российскую ГеММа-3D, эстонскую UniCAM. Каждая из них имеет свою нишу, так как, к сожалению, нет универсального CAM-пакета, который смог бы успешно обслуживать весь наш станочный парк.

Мы постоянно следим за развитием САПР, применяемых в машиностроении, и знакомы с большинством систем, предлагаемых на рынке. Что-то лучше в одном пакете, что-то - в другом, но по большому счету на каждом уровне основные продукты в целом равнозначны. Как показала практика, решающими критериями для окончательного выбора системы являются качественная поддержка и сопровождение продукта.

«САПР и графика» 12" 2003

Сейчас многие говорят про интернет вещей, но не все понимают, что это такое.

Если верить «Википедии», это концепция вычислительной сети физических объектов («вещей»), оснащённых встроенными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой, рассматривающая организацию таких сетей как явление, способное перестроить экономические и общественные процессы, исключающее из части действий и операций необходимость участия человека.

Говоря простым языком, интернет вещей - это некая сеть, в которую объединены вещи. Причём под вещами я подразумеваю всё что угодно: автомобиль, утюг, мебель, тапочки. Всё это сможет «общаться» друг с другом без участия человека при помощи передаваемых данных.

Появление подобной системы было ожидаемо, ведь лень - двигатель прогресса. Не придётся утром идти к кофеварке, чтобы сделать кофе. Она уже знает, когда вы обычно просыпаетесь, и к этому времени сама сварит ароматный кофе. Классно? Пожалуй, но насколько это реально и когда появится?

Как это работает

picjumbo.com

Мы находимся в начале пути, и об интернете вещей пока говорить рано. Возьмём для примера кофеварку, о которой я писал выше. Сейчас человеку приходится самостоятельно вводить время своего пробуждения, чтобы она сварила ему утром кофе. Но что произойдёт, если в это время человека не будет дома или он захочет чай? Да всё то же самое, так как он не поменял программу и бездушная железка снова сварила свой кофе. Такой сценарий интересен, но это скорее автоматизация процесса, чем интернет вещей.

У руля всегда стоит человек, он центр. Умных гаджетов с каждым годом становится всё больше, но они не работают без команды человека. Эту несчастную кофеварку придётся постоянно контролировать, менять программу, что неудобно.

Как это должно работать

picjumbo.com

Интернет вещей подразумевает, что человек определяет цель, а не задаёт программу по достижению этой цели. Ещё лучше, если система сама анализирует данные и предугадывает желания человека.

Едете вы с работы домой, уставший и голодный. В это время автомобиль уже сообщил дому, что через полчаса привезёт вас: мол, готовьтесь. Включается свет, термостат настраивает комфортную температуру, в духовке готовится ужин. Зашли в дом - включился телевизор с записью игры любимой команды, ужин готов, добро пожаловать домой.

Вот в чём главные особенности интернета вещей:

• Это постоянное сопровождение повседневных действий человека.
• Всё происходит прозрачно, ненавязчиво, с ориентацией на результат.
• Человек указывает, что должно получиться, а не как это сделать.

Скажете, фантастика? Нет, это ближайшее будущее, но, чтобы добиться таких результатов, необходимо ещё многое сделать.

Как этого добиться

picjumbo.com

1. Единый центр

Логично, что в центре всех этих вещей должен стоять не человек, а какой-то девайс, который и будет передавать программу по достижению цели. Он будет контролировать другие устройства и выполнение задач, а также собирать данные. Такой девайс должен стоять в каждом доме, офисе и других местах. Их объединит единая сеть, через которую они будут обмениваться данными и помогать человеку в любом месте.

Зачатки такого центра мы уже видим сейчас. Amazon Echo, Google Home, да и вроде тоже работает над чем-то подобным. Такие системы уже сейчас могут выполнять роль центра умного дома, хотя их возможности пока ограничены.

2. Единые стандарты

Это станет, пожалуй, главным препятствием на пути к глобальному интернету вещей. Для масштабной работы системы необходим единый язык. Над своей экосистемой сейчас работают Apple, Google, Microsoft. Но все они двигаются по отдельности, в разные стороны, а значит, в лучшем случае мы получим локальные системы, которые сложно объединить даже на уровне города.

Возможно, какая-то из систем станет стандартом, либо каждая сеть так и останется локальной и не перерастёт в нечто глобальное.

3. Безопасность

Естественно, разрабатывая такую систему, необходимо позаботиться о защите данных. Если сеть взломает хакер, он будет знать о вас абсолютно всё . Умные вещи сдадут вас злоумышленникам с потрохами, так что над шифрованием данных стоит серьёзно поработать. Конечно, над этим работают уже сейчас, но периодически всплывающие скандалы говорят о том, что до идеальной безопасности ещё далеко.

Что нас ждёт в ближайшем будущем

Mitch Nielsen/unsplash.com

В ближайшем будущем нас ждут умные дома, которые будут сами открывать двери для владельцев при приближении, поддерживать комфортный микроклимат, самостоятельно пополнять холодильник и заказывать необходимые лекарства, если человек заболел. Причём перед этим дом получит показатели с умного браслета и отправит их врачу. По дорогам будут ездить беспилотные автомобили, а на самих дорогах больше не останется пробок. Интернет вещей позволит разработать более продвинутую систему контроля трафика, которая сможет предотвращать появление пробок и заторов на дорогах.

Уже сейчас многие гаджеты работают в связке с различными системами, однако в ближайшие 5–10 лет нас ждёт настоящий бум развития интернета вещей. Вот только в будущем возможен расклад как в мультике «ВАЛЛ-И», где человечество превратилось в беспомощных толстяков, обслуживаемых роботами. Так себе перспектива. А что думаете вы?

Насколько корректен термин Internet of Things (IoT) и что сопутствовало его возникновению? Ответы на эти вопросы дает материал, который для TAdviser подготовил журналист Леонид Черняк.

IoT не интернет, а всего лишь PaaS?

В семидесятые годы прошлого века, с того времени, когда компьютеры престали быть единичными и уникальными изделиями, началась массовая автоматизация по двум практически независимым направлениям. Одно – автоматизация бизнес-процессов , которую мы его называем информационными технологиями (ИТ - IT, Information Technology). Другое - автоматизация технологических процессов, это направление в противовес ИТ стали называть операционными технологиями (OT, Operational Technology).

Стоит уточнить, ИТ имеют дело не с информацией, а с данными, поэтому их бы так точнее стоило бы называть «технологии данных». ИТ объединяют в себе компьютеры, системы хранения данных и сети с процессами создания, обработки, хранения, обеспечения безопасности и обмена любыми формами электронных данных. ОT- это тоже комплекс аппаратного и программного обеспечения, но предназначенного для контроля и управления физическими процессами.

В СССР стали популярны термины АСУ (Автоматизированные Системы Управления) и АСУ ТП (Автоматизированные Системы Управления Технологическими Процессами).

Более сорока лет ИТ и ОT развивались независимо, и за это время приобрели черты, существенно различающие их. Но во втором десятилетии XXI века под влиянием ряда факторов, в том сенсорной революции, развития сетевых технологий, облачного компьютинга, аналитики и других современных трендов начался процесс конвергенции (IT/OT convergence), объединяющий два подхода – ориентацию на данные и ориентацию на события в физическом мире.

В отдаленной перспективе стоит ожидать появления единого целого, состоящего из традиционных технологий для работы с данными и из промышленным систем управления (ICS) и систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Возможно, в конечном итоге это будут киберфизические системы или даже социальные киберфизические системы.

Киберфизические системы (Cyber-Physical-System) - это системы, состоящие из различных природных объектов, искусственных подсистем и управляющих контроллеров, позволяющих представить такое образование как единое целое. В CPS обеспечивается тесная связь и координация между вычислительными и физическими ресурсами. Область действия CPS распространяется на робототехнику, транспорт, энергетику, управление промышленными процессами и крупными инфраструктурами. Социальные киберфизические системы Cyber-Physical-Social Systems (CPSS) объединяют физический, кибернетический и социальный миры, обеспечивают взаимодействие между ними в реальном времени.

Процесс объединения ИТ и OT чрезвычайно сложен, он обсуждается на разных уровнях, в первую очередь в диалоге между двумя крупнейшими комитетами по стандартизации International Society for Automation (ISA) и Industrial Internet Consortium (IIC).

На маркетинговом уровне, в масс-медиа для обозначения решений, нацеленных на IT/OT convergence, чаще всего используют термин Industrial Internet или Industrial Internet of Things (IIoT). То, как это делается, чаще всего отражает избыточно восторженное отношение к феномену IoT и упрощенное отношение к переносу принципов IoT в индустрию. В Wikipedia статье Internet of Things есть специальный раздел «Критика и противоречия» , где показаны проблемы, связанные с IoT.

В IIoT проблем будет еще больше, потому что объемы данных, генерериуемые промышленными машинами, больше, чем бытовыми, а вопросы безопасности - критичнее. Обеспечить адресацию ко всем возможным устройствам по протоколу IPv6 (Internet Protocol version 6) далеко не достаточно для решения проблем IT/OT convergence. Поэтому, если судить по гамбургскому счету, никого интернета вещей нет, а за разрекламированной ширмой под названием IIoT скрывается сервисная платформа PaaS с доступом к облачным ресурсам по интернету.

Что такое IoT?

При первом, не слишком глубоком знакомстве с IoT общая идея интернета вещей и ее перспективы показались очень привлекательными. Но по прошествии нескольких лет, при более внимательном анализе этой темы возникли определенные сомнения, не в последнюю очередь вызванные чудовищным маркетинговым хайпом, сопутствующим IoT.

IoT вызывает ряд вопросов:

• Насколько корректно словосочетание «Интернет вещей»?
• Как Internet of Things (IoT) связан с сетью интернет?
• Каким образом интернет может быть образован из вещей?

Возникновение этих и подобных вопросов закономерно хотя бы потому, что известные определения IoT, предлагаемые не кем-нибудь, а ведущими отраслевыми аналитиками, мягко говоря, ясности не прибавляют.

• IDC - Internet of Things – это сеть сетей с уникально идентифицируемыми конечными точками, которые общаются между собой в двух направлениях по протоколам IP и обычно без человеческого вмешательства»
• Gartner - Internet of Things - это сеть физических объектов, которые имеют встроенные технологии, позволяющие осуществлять взаимодействие с внешней средой, передавать сведения о своем состоянии и принимать данные из вне».
• McKinsey – Internet of Things – это датчики и приводы (исполнительные устройства), встроенные в физические объекты и связанные через проводные или беспроводные сети с использованием протокола Internet Protocol (IP), который связывает Интернет».

Такого рода определения вызывают когнитивный диссонанс, то есть, состояние, о котором в энциклопедиях пишут «психический дискомфорт, вызванный столкновением в сознании индивида конфликтующих представлений: идей, верований, ценностей или эмоциональных реакций».

Начнем с того, что интернет или просто сеть - это всемирная система объединенных компьютерных сетей, служащая для хранения и передачи данных. Она построена на базе стека протоколов TCP/IP . Функция сети сводится к передаче пакетов данных, не более того. Этот факт знают далеко не все, для подавляющей части населения сеть известна тем, что на ней работает всемирная паутина WWW, в обыденном сознании WWW и интернет тождественны. Но есть еще и масса других систем передачи данных, в том числе обмен файлами, телефония, многое другое. В том числе, интернет вполне разумно использовать для организации обмена данными между вещами. Со стороны сети никаких ограничений нет. Почему же мы говорим о сети вещей, как о чем-то отдельном и особенном? Никому в голову не придет назвать WWW «Интернетом текстов».

Скорее всего, мы стали жертвой недоразумения, потому, что, говоря о IoT, обычно подразумевают не просто коммуникации, в что-то аналогичное WWW, нечто вроде паутины вещей, это обстоятельство было осознано относительно недавно и появился соответствующий термин Web of Things (WoT), который точнее подходит к идеальному представлению об IoT.

Подмена понятий возникла и укрепилось из-за отсутствия должного понимания различий между интернетом и WWW. Всемирная паутина - это распределенная система, предоставляющая доступ к связанным между собой документам, расположенным на различных компьютерах, подключенных к интернету. Возможность доступа к документам обеспечивается языком разметки HTML (HyperText Markup Language). Стандартным образом размеченные HTML-файлы (веб-страницей) являются основным типом ресурсов всемирной паутины.

Сами по себе текстовые документы не сложны, поэтому стандарты, разработанные консорциумом W3C, получились ясными и понятными, а трех вещей - уникальной системы адресации документов URL/URI, языка HTML и протокола HTTP - оказалось достаточно для того, чтобы обеспечить человечеству возможность коммуникации.

Скорее всего, в терминологической путнице напрямую «виноват» Кевин Эштон, предложивший термин Internet of Things, хотя в 1999 году он думал не о сети вещей, а о паутине вещей. Вот, что он написал позже в 2009 году:

Совершенно очевидно, он признает, что речь не идет о сетях передачи данных, а о некоторой информационной паутине, состоящей из образов вещей.

Если бы Эштон использовал большее точный термин Web of Things (WoT), то нам не пришлось мучительно истолковывать IoT. Когда говорят об авторстве на термин IoT, забывают, что еще в середине 90-х была компания Integrated Systems Inc. (ISI), предложившая бизкую по смыслу идею встроенного интернета (Embedded internet) . Тогда по наивности казалось, что для связи между вещами достаточно установить на встроенный процессор разработанную ISI операционную систему PSOS. Жизнь показала, что проблема существенно сложнее.

Сейчас академическое сообщество активнейшим образом занято разработкой WoT. В консорциуме W3C создана рабочая группа Web of Things Interest Group, ведутся работы, нацеленные на разработку стандартов, но это дело чрезвычайно долгое, поскольку устройства (вещи) не сравнимы по сложности и разнообразию с текстами. Соответственно стандартизация взаимодействия между устройствами на порядки сложнее того, что было сделано для текстов. Эти работы займут не один год.

А до тех пор придется смириться и со скорбью приять существующую трактовку IoT, согласившись с тем, что «термин занят», но понимая при этом, что никакого интернета вещей нет и быть не может, хотя когда-то может быть и будет создан веб-вещей. Поучается как с названием газеты МК, образованного от «Московского комсомольца», но с точностью до наоборот. Комсомола уже давно нет в природе и, скорее всего, больше никогда не будет. А IoT аббревиатура - от Internet of Things: от того, чего по существу еще нет в полном объеме, но когда-нибудь, вероятно будет что-то подобное.

Как устроен интернет вещей

IoT-платформы

Интернет вещей как «сеть сетей»

В статье перечислены основные бизнес-модели, по которым будут внедряться IoT в ближайшее время. Первая бизнес-модель – «нормативный контроль». Соблюдение требований контролирующих организаций является необходимым условием для ведения бизнеса, но прямой экономической выгоды они компаниям не приносят, несмотря на значительные затраты. В контексте данной ситуации IoT обладает огромным потенциалом по сокращению издержек в этой области.

Вторая бизнес-модель – «превентивный контроль»: IoT позволяют своевременно выявлять предпосылки для аварийных ситуаций и снижения эффективности работы оборудования. Благодаря IoT можно запустить дистанционный мониторинг и следить за работой оборудования онлайн в реальном времени.

Третья бизнес-модель – «дистанционная диагностика». Датчики IoT могут использоваться для диагностики устройств, на которых они установлены, и автоматически реагировать на изменения их состояния.

Четвертая бизнес-модель – «контроль операций». С помощью IoT можно контролировать цепочку технологических операций, осуществлять контроль перемещения любых устройств и автоматически отслеживать их характеристики в реальном времени. Это позволяет избавиться от воровства и неконтролируемых потерь, повысить эффективность работы подконтрольных объектов, где установлены «умные» датчики, добиться предсказуемости их эксплуатации.

Пятая бизнес-модель – «автоматизация операций». Приход IoT позволяет автоматизировать часто повторяющиеся операции, повышая эффективность работы, качество досуга, степень удовлетворенности клиентов. Достоинство таких IoT-гаджетов выражается не только в упрощении рутинных операций. Они стимулируют продажи, позволяя автоматизировать привычки.

Технологии IoT

Техническая и коммерческая платформа для IoT

Успешная реализация решений на базе всеобъемлющего интернета – не изолированный и независимый процесс. В Cisco считают, что для этого требуется техническая и коммерческая платформа, на которой можно будет легко выстраивать различные решения для рационального и эффективного достижения обещанных коммерческих преимуществ. В основе такой платформы интернета лежат надежная связь и технологическая инфраструктура, операционные и управленческие сервисы, а также ряд вертикальных и горизонтальных решений.

Опыт Cisco показывает, что для реализации решений на базе Всеобъемлющего Интернета все технические и коммерческие элементы должны обеспечивать нужный результат. Эффективное развертывание систем Всеобъемлющего Интернета обеспечит такую платформу для всего бизнеса или даже для всех отраслей, которая позволит реализовывать целый ряд уникальных прибыльных решений на базе IoE.

Уровни, начиная с нижнего:

1. cетевые подключения – соединение всех решений, данных и приложений посредством оптоволоконной транзитной или лицензированной сотовой сети.
2. Сетевой доступ – управляемая сеть Wi-Fi или иная нелицензированная беспроводная сеть для подключения всех датчиков и приложений.
3. Технологическая платформа – платформа, обеспечивающая быстрое и надежное подключение новых устройств к архитектуре по принципу «подключи и работай», а также соединение с облачными сервисами хранения и обработки данных.
4. Вертикальные и горизонтальные решения – совокупность устройств и приложений, обеспечивающая уникальные решения для различных вертикальных и горизонтальных отраслевых сегментов.
5. Платформа монетизации – в некоторых вертикалях, таких как «умные» города и сегмент B2C, существуют возможности эффективного использования платформы для создания новых источников прибыли.
6. Общая платформа управления – общая платформа, обеспечивающая управление, обслуживание клиентов и сервисы для всех решений.
7. Профессиональные услуги – специальные сервисы, такие как интеграция систем, планирование и проектирование.
8. Руководство проектом – сервисы по управлению проектом, операциями и экосистемой партнеров.

Успешное развертывание решений и получение огромной потенциальной выгоды от Всеобъемлющего Интернета зависит не только от классных вещей и приложений. Для воплощения идей и ожиданий в жизнь необходима комплексная, техническая, операционная и организационная платформа Всеобъемлющего Интернета.

Встраиваемые системы в экосистеме интернета вещей

Мировой рынок встраиваемых систем растет, что обусловлено увеличением спроса на портативные компьютерные устройства и встраиваемые решения M2M. Другими ключевыми драйверами роста в последние годы стали тенденция к автоматизации обрабатывающей промышленности, непрерывная эволюция всепроникающей компьютеризации, а также широкое распространение интернета вещей .

Быстрый рост рынка встраиваемых систем во многом обусловлен стремительным развитием Интернета вещей . Ожидается , что к 2020 году к глобальному Интернету вещей будет подключено более 30 млрд. устройств.

Современная концепция Интернета вещей подразумевает, что все современные устройства независимо от платформы должны иметь возможность совместно функционировать с другими устройствами и сервисами, образуя единую взаимосвязанную экосистему, а не существовать изолированно.

Именно эта предпосылка является одной из основных причин трансформации рынка встраиваемых систем. Сегодня он двигается в направлении разработки интеллектуальных систем (датчиков, машин, механизмов, приборов и т.д.), объединенных в единую глобальную вычислительную сеть с целью получения и обработки данных для повышения эффективности производства (в промышленной сфере) или комфорта и удобства пользователя (на уровне потребителя).

Развертывание таких интеллектуальных систем требует слаженной работы сразу нескольких участников рынка, включая как поставщиков комплектующих (все тех же процессоров, микропроцессоров, контроллеров, датчиков и т.д.), так и производителей конечных продуктов (потребительская электроника, промышленное оборудование, автомобили, самолеты… список поистине безграничен) и производителей программного обеспечения, способных кастомизировать все эти встраиваемые системы для отдельно взятых заказчиков, подключить их к «облакам» и обеспечить их взаимодействие с другими системами в инфраструктуре заказчика.

Сотрудничество производителей встраиваемых решений и разработчиков ПО

При таком значительном росте рынка встраиваемых систем и количестве конечных подключенных к сети и друг к другу устройств уже сейчас чувствуется серьезная потребность в разработчиках программного обеспечения, понимающих всю сложность экосистемы, в которой развиваются производители компонентов, плат, поставщики готовых систем и компании-интеграторы, и обладающих серьезным опытом в области разработки встраиваемых решений.

Говоря проще, кто-то должен «заставить» датчики заговорить на языке производителя устройства или оборудования и конечного пользователя, то есть обеспечить сбор необходимой информации, ее анализ, отображение и взаимодействие с другими системами производителя. Отдельные детали этого «языка» могут отличаться в зависимости от задач конкретного производителя (OEM), а для кастомизации под отдельных заказчиков у производителей датчиков (контроллеров, микропроцессоров и т.д.) не всегда имеются достаточные ресурсы и возможности. Именно на этом этапе требуется поддержка опытной компании-разработчика встраиваемых решений.

Технологические проблемы развития

Есть факторы, способные замедлить развитие интернета вещей. Из них самыми важными считаются три: переход к протоколу IPv6, энергопитание датчиков и принятие общих стандартов.

Дефицит адресов и переход к IPv6

В феврале 2010 года в мире не осталось свободных адресов IPv4 . Хотя рядовые пользователи не нашли в этом ничего страшного, данный факт может существенно замедлить развитие Интернета вещей, поскольку миллиардам новых датчиков понадобятся новые уникальные IP-адреса. Кроме того, IPv6 упрощает управление сетями с помощью автоматической настройки конфигурации и новых, более эффективных функций информационной безопасности .

Питание датчиков

К началу ноября 2014 года разработкой универсальных спецификаций для «умной» электроники и соответствующей программы сертификации занимаются несколько организаций, среди которых альянс Open Connectivity Foundation (OCF) , в который входят